Effekten av kväveseparation med Chlorella-alger visade sig kunna förbättras med ljud i form av musik från högtalare vid sidan av labreaktorerna. 96 % avskiljning kunde nås.
Av: Jörgen Hanaeus
Mikroalgen Chlorella sp. har använts för att avskilja kväve i kommunalt avloppsvatten, vilket gav en effekt av 69,5 % (Tot-N) jämfört med behandling utan algtillsats som gav 4 %. Då ljud (klassisk vietnamesisk musik) spelades upp intill reaktorerna med Chlorella-behandling förbättrades avskiljningen till 96 %.
Optimeringsarbete gav att celldensiteten 4 %, ljudstyrkan 52,5 dB och tillväxttiden 4,6 dygn gav den gynnsammaste avskiljningen. De uppmätta effekterna bekräftades statistiskt; p <0,05 och R2 = 0,945.
Bakgrund
Höga utsläpp av kväve kan orsaka oönskad algblomning. Kväve kan separeras med fysikalisk-kemiska metoder, men för utvecklingsländer kan de ses som kostsamma. Enklare är då att arbeta med alger för kväveseparation. Behandling med mikroalger av avloppsvatten från slakterier, mejerier, kommuner, textilfabriker och även avloppsvatten med tungmetaller har gett goda resultat.
I det sammanhanget har nyligen positiva effekter uppmätts då ljud med adekvata frekvenser använts i anslutning till algbehandlingen. Cellväggens egenskaper vid tillväxt tros bli påverkade via ökad kapacitet för indol-3-ättiksyrametabolism och inhibering av absiskinsyrametabolism under delning.
I denna studie användes ljud av vietnamesisk klassisk musik för att öka mikroalgen Chlorellas förmåga till kväveavskiljning från konventionellt avloppsvatten. Särskilt studerades initialkoncentrationen av kväve, ljudnivån och kontakttiden. Resultatet behandlades med responsytemetoden CCD (Central Composite Design).
Försök
Avloppsvatten hämtades från Ho Chi Min City (Vietnam), filtrerades genom 0,45 µm vakuumfilter och steriliserades. Försöken bedrevs i 10 dagarsperioder mellan ändringar.
Belysning, 12 h av 24, skedde vid 25 ͌C med 50 µmol fotoner/m2, s. För varje försök användes 4 liters glasbägare. En lampa, en högtalare och en luftkompressor med slangar till varje bägare ingick också i boxen.
Tre algkoncentrationer användes: 2,5 %, 5 % och 7,5 %, innebärande 1,25 – 7,75 * 105 celler/L. Lufttillförseln hölls konstant vid 3 L/min. Ljudet justerades till 60 dB och bestod av ”Song of the black horse” med ”Vietnam traditional orchestra”. De tre alternativen Chlorella, Chlorella + ljud och ingen extern påverkan av avloppsvattnet undersöktes (referens). 20 faktorförsök med kväveanalyser genomfördes.
Vattenkvaliteten in: pH 6,4 -7,5; TOC 150 -190 mg/L; Tot-N 67-76 mg/L (varav 70-80 % ammonium).
Resultat
Avskiljningen av totalkväve blev 96 % för Chlorella + ljud; 69,5 % för enbart Chlorella och 4,3 % för kontrollförsöket. Det första alternativet följde en andra ordningens reaktion med tiden medan det andra följde en tredje ordningens reaktion. p-värdet, alltså att slumpen skulle ligga bakom värdena var för båda p <0,001 vilket gör att den förklaringen förkastades. Korrelationskoefficienten R2 blev 0,9685 för andragradsekvationen och 0,9996 för tredjegradsekvationen. Starka argument för de funna sambanden, alltså.
Kväveseparationen ökade för initiala celldensiteten 1% till 6,5 %, därefter minskning. Den ökade också med ljudnivån, från 30-70 dB, därefter minskning. Optimalt parameterset befanns vara: celldensitet 4 %, ljudnivå 52,5 dB och växttid 4,6 d.
Slutsatser
Kombinationen av Chlorella-kultur och ljud (musik) gav i bänkskala den bästa separationen av totalkväve från det använda avloppsvattnet; ca 96 %. Andra undersökare har också sett effekter av musik på mikrobiologiska processer. Här konstaterar man att förloppen är statistiskt säkerställda, men att detaljmekanismerna inte är klarlagda och att fler studier behövs för detta; t ex gällande ljudfrekvens, typ av musik mm.
Så – ett relativt nytt verktyg i vattenforskarens låda. Intressanta frågor väcks om t ex upphovsrätt och påslagen labradio.
Källa: Pham, T.-L.1), Tran, U.P.2), Bui, N. 3), Bach, N.H.2), Van Tran, B.2), Bui, X.T.4,5), Phan, T.M.6) & Bui, H.M. 2): Removal of total nitrogen from wastewater by a combination of Chlorella sp. and audible sound. Water Science & Technology (2021) 84 (10-11): 3132–3142.
1) Institute of Tropichal Biology, Vietnam Academy of Science and Technology (VAST), 85 Tran Quoc Toan Street, District 3, Ho Chi Minh City, Vietnam.
2) Department of Environmental Sciences, Saigon University, 273 An Duong Vuong Street, District 5, Ho Chi Minh City, Vietnam.
3) Department of Environmental Engineering, Dayeh University, Changhua 51591, Taiwan
4) Key laboratory of Advanced Waste Treatment Technology, Ho Chi Minh University of Technology (HCMUT), Vietnam National University, Ho Chi Minh (VNU-HCM) Linh Trung Ward, The Duc City, Ho Chi Min City, 700000, Vietnam.
5) Faculty of Environment and Natural Resources, Ho Chi Min City University of Technology (HCMUT), 268 Ly Thuong Street, District 10, Ho Chi Min City 700000, Vietnam
6) Faculty of Biological Sciences, Nong Lam University, Linh Trung Ward, The Duc CityHo Chi Min City,
Kontakt: manhhakg [a] yahoo.com.vn (H.M.Bui)
