khả năng xử lý nnh4+ và ppo43 trong nước thải ao nuôi thâm canh cá tra (pangasianodon hypophthalmus) của tảo chlorella sp.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LÊ THỊ QUYÊN EM

Luận văn Đại học
Chuyên ngành Khoa học Môi trường

KHẢ NĂNG XỬ LÝ N-NH4+ và P-PO43TRONG NƯỚC THẢI AO NUÔI THÂM CANH CÁ TRA
(Pangasianodon hypophthalmus)
CỦA TẢO Chlorella sp.

Cán bộ hướng dẫn:
NGUYỄN XUÂN LỘC

Cần Thơ, 2014


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LÊ THỊ QUYÊN EM

Luận văn Đại học
Chuyên ngành Khoa học Môi trường

KHẢ NĂNG XỬ LÝ N-NH4+ và P-PO43TRONG NƯỚC THẢI AO NUÔI THÂM CANH CÁ TRA
(Pangasianodon hypophthalmus)
CỦA TẢO Chlorella sp.

Cán bộ hướng dẫn:

NGUYỄN XUÂN LỘC

Cần Thơ, 2014


PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG
Luận văn kèm theo dưới đây, với tựa đề là “Khả năng xử lý N-NH4+ và
P-PO43- trong nước thải ao nuôi thâm canh cá tra (Pangasianodon hypophthalmus)
của tảo Chlorella sp.”, do Lê Thị Quyên Em thực hiện và báo cáo đã được hội
đồng chấm luận văn thông qua.

Cán bộ phản biện 1

Cán bộ phản biện 2

Ngô Thụy Diễm Trang

Nguyễn Thị Như Ngọc

Giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Xuân Lộc

i


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Môi Trường và
TNTN, đặc biệt là quý Thầy, Cô thuộc bộ môn Khoa Học môi trường đã tận tình
giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt

quá trình học tập và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi thực
hiện tốt luận văn tốt nghiệp trong suốt thời gian qua.
Xin chân thành cám ơn thầy Trần Chấn Bắc và thầy Nguyễn Xuân Lộc đã
tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Như Ngọc và cô Ngô Thụy Diễm Trang
đã hết lòng giúp đỡ để tôi và các bạn có thể hoàn thành tốt chương trình đào tạo
trong bốn năm đại học, cũng như đã có những ý kiến đóng góp để đề tài nghiên
cứu của tôi và các bạn được hoàn chỉnh hơn.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Anh Kha, thầy Trần Sỹ Nam, thầy
Dương Trí Dũng, thầy Nguyễn Công Thuận và cô Đỗ Thị Mỹ Phượng đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi có thể hoàn thành tốt việc phân tích tại phòng thí nghiệm
trong suốt thời gian qua.
Và cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn lớp Khoa Học Môi Trường
khóa 37 và các bạn Khoa Học Môi Trường khóa 38 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình học tập và làm việc.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

Lê Thị Quyên Em

ii


TÓM LƯỢC
Đề tài “Khả năng xử lý N-NH4+, P-PO43- trong nước thải ao nuôi thâm canh
cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) của tảo Chlorella sp.” được thực hiện
nhằm khảo sát diễn biến chất lượng nước và sinh khối của tảo Chlorella sp. trong
môi trường nước thải ao nuôi cá tra. Đề tài được thực hiện với 3 nghiệm thức (1)
nước thải ao nuôi các tra, (2) nước thải ao nuôi cá tra qua lọc kết hợp 10% tảo

Chlorella sp. và (3) nước thải không qua lọc với 10% tảo Chlorella sp., mỗi
nghiệm thức có 3 lần lặp; thí nghiệm được theo dõi 11 ngày thu mẫu phân tích các
chỉ tiêu mật độ, sinh khối, N-NH4+ và P-PO43- mỗi ngày. Kết quả nghiệm thức
nước thải cá tra qua lọc kết hợp với 10% tảo Chlorella sp. cho mật độ cao nhất vào
ngày thứ 2 với mật độ là 1.804.000 ct/mL, hiệu suất hấp thu N-NH4+ và P-PO43lần lượt là 88,85% và 88,25%; Nguồn nước thải này sau khi được tảo hấp thu thì
nồng độ N-NH4+ và P-PO43- đã giảm đáng kể và đạt chuẩn 08:2008/BTNMT. Qua
đó cho thấy nước thải ao nuôi thâm canh cá tra là nguồn dinh dưỡng thích hợp để
nuôi tảo Chlorella sp..
Từ khóa: Tảo Chlorella sp., đạm, lân hòa tan, xử lý, nước thải, cá tra.

iii


MỤC LỤC
Trang

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. ii
TÓM LƯỢC ................................................................................................... iii
DANH SÁCH HÌNH ....................................................................................... v
DANH SÁCH BẢNG .................................................................................... vi
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU .................................................................................. 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ......................................................... 3
2.1 Sơ lược về tảo Chlorella sp. ........................................................................... 3
2.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo Chlorella sp.
trong môi trường nước thải ................................................................................... 7
2.3 Khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của tảo Chlorella sp. trong môi trường
nước thải.............................................................................................................. 10
2.4 Khả năng sử dụng tảo Chlorella sp............................................................... 10
2.5 Thành phần đạm, lân trong nước thải cá tra thâm canh mà tảo Chlorella sp.
có khả năng hấp thu ............................................................................................ 11

2.6 Các công trình nghiên cứu về tảo Chlorella sp. ........................................... 14
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................... 17
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................ 17
3.2 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu ..................................................... 17
3.3 Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................ 24

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 25
4.1 Diễn biến mật độ và sinh khối tảo Chlorella sp. theo thời gian ................... 25
4. 2 Diễn biến về sinh khối của tảo Chlorella sp. theo thời gian ........................ 31
4. 3 Diễn biến nồng độ N-NH4+ của các NT theo thời gian ............................... 33
4. 4 Diễn biến nồng độ P-PO43- của các nghiệm thức theo thời gian ................. 37

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ................................................... 41
5.1 Kết luận ......................................................................................................... 41
5.2 Đề xuất .......................................................................................................... 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

iv


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1. Hình dạng của tảo Chlorella sp. ............................................................... 3
Hình 2.2. Vòng đời sinh trưởng của tảo Chlorella sp. ............................................. 4
Hình 2.3. Các giai đoạn phát triển của tảo Chlorella sp. ......................................... 6
Hình 3.1: Lưới lọc phiêu sinh (lỗ lọc 5 µm) .......................................................... 18
Hình 3.2: Kích thước mỗi bể nuôi tảo ngoài trời ................................................... 19
Hình 3.3: Vị trí đếm tảo trong buồng đếm ............................................................. 23
Hình 4.1. Diễn biến mật độ tảo ở thí nghiệm 1 theo thời gian ............................... 26

Hình 4.2. Diễn biến mật độ tảo tạp ở NT đối chứng của thí nghiệm 1 theo thời
gian ......................................................................................................................... 26
Hình 4.3. Diễn biến tỉ lệ tảo tạp ở nghiệm thức đối chứng của thí nghiệm 1 theo
thời gian .................................................................................................................. 27
Hình 4.4. Diễn biến mật độ tảo ở thí nghiệm 2 theo thời gian ............................... 28
Hình 4.5. Diễn biến mật độ tảo ở NT đối chứng của thí nghiệm 2 theo thời gian
............................................................................................................................. ...29
Hình 4.6. Diễn biến tỉ lệ tảo tạp ở nghiệm thức đối chứng của thí nghiệm 2 theo
thời gian .................................................................................................................. 30
Hình 4.7. Diễn biến trọng lượng tươi các NT ở thí nghiệm 1 theo thời gian......... 32
Hình 4.8. Diễn biến trọng lượng tươi của các NT ở thí nghiệm 2 theo thời gian .. 33
Hình 4.9. Diễn biến nồng độ N-NH4+ của các NT ở thí nghiệm 1 theo thời gian.. 35
Hình 4.10. Diễn biến nồng độ N-NH4+ các NT ở thí nghiệm 2 theo thời gian ...... 36
Hình 4.11. Diễn biến nồng độ P-PO43- các NT ở thí nghiệm 1 theo thời gian ....... 39
Hình 4.12. Diễn biến nồng độ P-PO43- các NT ở thí nghiệm 2 theo thời gian ....... 40

v


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của Chlorella sp. ................................................. 5
Bảng 2.2. Bảng ước lượng chất thải phát sinh từ 1 ha cá tra ............................... 13
Bảng 3.1: Thành phần dinh dưỡng trong thức ăn viên ViNa 904 ........................ 18
Bảng 3.2: Nghiệm thức bố trí thí nghiệm .......................................................... 20
Bảng 3.3: Chu kỳ chu mẫu Chlorella sp............................................................ 22

vi


CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Việt Nam là một trong 5 nước có sản lượng nuôi trồng thủy sản, nhóm 10
nước xuất khẩu thủy sản cao nhất thế giới (Bùi Duy Nhân, 2013). Chỉ trong 12
năm (20012012) diện tích nuôi cá tra trong cả nước tăng gấp 5 lần, sản lượng
tăng gấp 36 lần (Bộ Nông Nghiệp và phát triển Nông Thôn, 2013); riêng đồng
bằng sông Cửu Long diện tích nuôi cá tra đạt trên 5.000 ha với sản lượng trên 1
triệu tấn (Bộ Nông Nghiệp và phát triển Nông Thôn, 2013). Tuy nhiên, nuôi cá tra
thâm canh đã và đang làm gia tăng ô nhiễm môi trường đặc biệt là làm ô nhiễm
môi trường nước và phú dưỡng hóa do nồng độ đạm, lân vượt quá sức tải của môi
trường (Uraiwan, 2007 trích bởi Nguyễn Phan Nhân, 2011). Bình quân để sản xuất
được 1 kg cá tra cần 69,9g nitơ, 11,3g photpho; đồng thời thải ra môi trường là
23,2g nitơ, 8,66g photpho (Lê Bảo Ngọc, 2004). Như vậy, sản xuất cá tra ở
ĐBSCL thải ra môi trường là 31,602 tấn N, 9,893 tấn P năm 2007 và 50,364 tấn
N, 15,766 tấn P năm 2008 (Sena et al., 2010 trích Nguyễn Phan Nhân, 2011).
Lượng chất thải này hầu hết được bơm trực tiếp ra sông hay kênh rạch do các hộ
nuôi chưa có phương án xử lý làm cho môi trường nước mặt ngày càng xấu đi,
không chỉ ảnh hưởng đến cuộc sống của những hộ dân xung quanh mà còn ảnh
hưởng đến kinh tế nuôi trồng thủy sản (Trương Quốc Phú, 2007). Vì vậy, việc bảo
vệ môi trường trong nuôi trồng thủy sản là một vấn đề vô cùng quan trọng và cấp
bách hiện nay cần được tập trung giải quyết để đảm bảo sự phát triển bền vững.
Tảo Chlorella sp. là một loài tảo phân bố rộng ở cả môi trường nước ngọt
và nước lợ, rất có lợi cho các hệ sinh thái thủy vực đồng thời có giá trị dinh dưỡng
lớn, kỹ thuật nuôi đơn giản, thời gian sản xuất hầu như quanh năm, có nhiều ứng
dụng trong y học, đặc biệt có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng như đạm và
lân rất tốt (Trần Đình Toại và Châu Văn Minh, 2005),…nên việc nuôi tảo bằng
nguồn nước có nồng độ đạm, lân cao như nước thải từ ao nuôi thâm canh cá tra đã
được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chỉ
mới bước đầu tìm hiểu khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng (chủ yếu là đạm, lân)
và khả năng thu sinh khối của tảo Chlorella sp. trong điều kiện phòng thí nghiệm
mà chưa được ứng dụng rộng rãi vào thực tế xử lý nước thải làm giảm ô nhiễm
môi trường. Theo Trần Chấn Bắc (2013) thì tảo Chlorella sp. phát triển tốt trong

nước thải cá tra đạt mật độ và sinh khối cao, với hiệu suất hấp thu N-NO3- giảm
95,27%, P-PO43- giảm 88,70% và N-NH4+ giảm 43,48% khi tiến hành trong phòng
thí nghiệm. Do đó để tìm hiểu thêm về khả năng hấp thu chất dinh dưỡng và khả
năng cho sinh khối của tảo Chlorella sp. thực nghiệm ngoài trời, nhằm tận dụng
khả năng này để xử lý nguồn nước thải từ ao nuôi thâm canh cá tra bằng biện pháp
sinh học mang tính thân thiện với môi trường nên đề tài “Khả năng xử lý N-NH4+

1


và P-PO43- trong nước thải ao nuôi cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) thâm
canh của tảo Chlorella sp.” được thực hiện. Với mục tiêu:
Mục tiêu tổng quát:
Ứng dụng biện pháp xử lý sinh học nhằm làm giảm ô nhiễm nguồn nước
mang tính thân thiện với môi trường.
Mục tiêu cụ thể:
Tìm hiểu hiệu suất hấp thu N-NH4+ và P-PO43- của tảo Chlorella sp. trong
nước thải ao nuôi cá tra thâm canh trong điều kiện nuôi ngoài trời và khả năng cho
sinh khối của tảo để làm nguồn thức ăn cho ấu trùng tôm cá.
Nội dung thực hiện:
Theo dõi diễn biến về mật độ, sinh khối và diễn biến của nồng độ N-NH4+
và P-PO43- trong từng nghiệm thức nuôi tảo trong nước thải cá tra của tảo tự nhiên
và tảo Chlorella sp. thực nghiệm ngoài trời.

2


CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Sơ lược về tảo Chlorella sp.
Chlorella sp. là một trong những loài được phân lập đầu tiên từ năm 1980.

Chlorella sp. phân bố tự nhiên trong cả nước ngọt và nước lợ. Chúng có thể phát
triển trong những điều kiện môi trường khác nhau ngay cả trên đất hay môi trường
ẩm ướt. Chlorella sp. là giống tảo có giá trị dinh dưỡng cao thường được sử dụng
làm thực phẩm cho con người và trong nghề nuôi thủy sản lẫn trong chăn nuôi
(Trần Đình Toại và Châu Văn Minh, 2005).
2.1.1 Đặc điểm phân loại
Theo Bold và Wyne (1978, trích bởi Sharma, 1998) thì tảo Chlorella sp.
được phân loại như sau:
Ngành: Chlorophyta
Lớp: Chlorophyceae
Bộ: Chlorococales
Họ: Chlorellaceae
Giống: Chlorella sp.
2.1.2 Hình thái cấu tạo
Chlorella sp. là giống tảo lục đơn bào không có tiêm mao, không có không
bào co rút, nhưng có nhân nằm ở giữa, không có khả năng di chuyển chủ động. Tế
bào có dạng hình oval. Kích cở tế bào từ 3  5 µm, hay 2  4 µm tùy loài, tùy điều
kiện môi trường và điều kiện phát triển. Tế bào được bao phủ bởi vách tế bào bằng
cellulose dày, tế bào lục lạp có dạng hình chén và có một hạt tạo tinh bột (một vài
loài không có khả năng tạo tinh bột) nên chịu được những tác động cơ học nhẹ. Sự
thay đổi của các điều kiện môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, thành phần các chất
hóa học trong môi trường sẽ ảnh hưởng đến hình thái và chất lượng tế bào tảo
(Trần Văn Vỹ, 1995).

Hình 2.1. Hình dạng của tảo Chlorella sp.
3


2.1.3 Sinh sản
Chlorella sp. chỉ có hình thức sinh sản vô tính với sự xuất hiện của tự bào

tử. Những tế bào này không có roi, có hình dạng giống như tế bào mẹ (bào tử
giống tế bào mẹ), không thấy xuất hiện bào tử vô tính di động hoặc giao tử hữu
tính trong quá trình sinh sản của loài tảo này (Sharma, 1998). Tùy theo điều kiện
nuôi trồng mà số lượng tự bào tử có thể là 2, 4, 8, 16, 32 (thậm chí có trường hợp
tạo ra 64 tự bào tử). Sau khi kết thúc sự phân chia, tự bào tử tách ra khỏi tế bào
bằng cách hủy hoại màng tế bào mẹ, phóng thích ra môi trường ngoài. Các tế bào
trẻ này lớn lên cho đến giai đoạn chín sinh dục, rồi toàn bộ chu trình lặp lại từ đầu.
Đối với tảo Chlorella sp. muốn tăng sinh khối lên gấp đôi (tính khi cơ thể
lớn nhanh nhất) cần từ 2  6 giờ. Điều đáng chú ý là trong những thời gian nhất
định của tế bào, tảo cần ở ngoài ánh sáng hoặc trong tối. Ví dụ pha sinh trưởng tảo
rất cần ánh sáng, còn hiện tượng phóng tự bào tử ra môi trường thường tiến hành
trong tối (Trần Văn Vỹ, 1995).
Theo Tamiya (1963) (trích bởi Sharma, 1998) trong khi nghiên cứu vòng
đời của tảo Chlorella sp. chia thành 4 giai đoạn:
 Giai đoạn tăng trưởng: ở giai đoạn này các tự bào tử sẽ tăng
nhanh về kích thước nhờ sản phẩm sinh tổng hợp.
 Giai đoạn bắt đầu chín: tế bào mẹ bắt đầu quá trình phân chia.
 Giai đoạn chín mùi: tế bào nhân lên trong điều kiện có ánh
sáng hoặc trong bóng tối.
 Giai đoạn phân cắt: tế bào mẹ bị phá vỡ ra, các tự bào tử được
phóng thích ra ngoài.

Hình 2.2. Vòng đời sinh trưởng của tảo Chlorella sp.
(Trần Sương Ngọc, 2003)
4


2.1.4 Đặc điểm dinh dưỡng
Chlorella sp. có nồng độ dinh dưỡng cao: chứa 20  30% glucid với rất ít
lượng gian bào không tiêu hóa được. Lượng Lipid của tảo thay đổi từ 10  20%

với đa số các acid béo không no. Chlorella sp. chứa hầu hết các vitamin: A, B1, B2,
B6, B12, C, D, K…đặc biệt rất giàu vitamin C, chứa 0,3 – 0,6 μg/g tảo tươi. Nồng
độ đạm khoảng 50% và chứa hầu hết các acid amin thiết yếu như Lysine,
Methionine, Tryptophan,…(Trần Văn Vỹ, 1995). Ngoài nồng độ cao các vitamin,
amino acid, peptit, protein, đường và acid nucleic thì Chlorella pyrenoidosa có
chứa một chất tan trong nước được gọi là yếu tố sinh trưởng Chlorella (CFG).
CFG chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của Chlorella pyrenoidosa, là một hợp
chất gồm các amino acid, protein và acid nucleic mà người ta cho rằng nó có
nguồn gốc từ nhân của tảo. Theo Đặng Đình Kim (1999) thì thành phần hóa học
của tảo phụ thuộc nhiều vào sự có mặt của nitơ trong môi trường, khi thiếu đạm
nồng độ protein giảm xuống rõ rệt trong khi lượng carbohydrate và acid béo tăng
lên.
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của Chlorella sp.
Số
Thành phần
Nồng độ
Đơn vị tính
TT
1
Protein
40 – 60
%
2
Glucid
25 – 35
%
3
Lipid
10 – 15
%

4
Sterol
0,1 - 0,2
%
5
Sterin
0,1 - 0,5
%
6
β-carotene
0,16
%
7
Chlorophyll_a
2,2
%
8
Chlorophyll_b
0,58
%
9
Acid nucleic
6
%
10
Tro
10 – 34
%
11
Xanthophyll

3,6 - 6,6
%
12
Vitamin B1
18
mg/ gr
13
Vitamin C
0,3 - 0,6
mg/ gr
14
Vitamin K
6
mg/ gr
15
Vitamin B2
3,5
mg/ 100gr
16
Vitamin B12
7–9
mg/ 100gr
17
Niacin
25
mg/ 100gr
18
Acid nicotinic
145
mg/ 100gr

19
Vitamin B6
2,3
mg/ 100 gr
(Nguồn: Trần Đình Toại và Châu Văn Minh, 2005)

5


2.1.5 Sự phát triển của quần thể

Mật độ tảo

Theo Park (1991) và Sharma (1998) thì Chlorella sp. là loài tảo phát triển
nhanh dưới điều kiện môi trường biến động. Trong điều kiện nuôi với chất dinh
dưỡng thích hợp, sự phát triển của quần thể trải qua 5 giai đoạn (Coutteau, 1996) :
 Giai đoạn đầu: Là giai đoạn bắt đầu nuôi cấy. Ở giai đoạn này các tế bào
tảo lớn lên về kích thước nhưng không có sự phân chia nên mật độ tế
bào không tăng lên hoặc tăng rất ít. Giai đoạn này nhanh hay chậm tùy
thuộc vào nguồn tảo giống và thành phần môi trường, pha này sẽ không
xảy ra nếu tảo giống sử dụng để nuôi cấy đang ở pha tăng trưởng nhanh.
 Giai đoạn tăng trưởng nhanh: Đây là giai đoạn tế bào phân chia nhanh
chóng. Ở giai đoạn này mật độ tảo sẽ phát triển theo phương trình sau:
C1 = C0.emt
Trong đó :
 C1, C0 là mật độ tảo tại thời điểm t và 0.
 m: tốc độ phát triển đặc trưng (tốc độ này phụ thuộc
vào loài tảo, cường độ ánh sáng và nhiệt độ).
 Giai đoạn tăng trưởng chậm: Ở giai đoạn này tốc độ của tảo giảm dần
khi các điều kiện về dinh dưỡng, ánh sáng, pH, CO2,…trở thành những

yếu tố giới hạn. Giai đoạn này sẽ xảy ra nhanh chóng với sự cân bằng
bằng của tốc độ phát triển và những yếu tố hạn chế, lúc này sự phát triển
của tảo sẽ bước vào giai đoạn cân bằng.
 Giai đoạn cố định (cân bằng): Là giai đoạn mật độ tảo không đổi.
 Giai đoạn suy tàn: Khi chất lượng nước trở nên xấu đi, các chất dinh
dưỡng giảm không đủ để tảo phát triển. Mật độ tảo giảm nhanh chóng
và suy tàn.

Thời gian nuôi

(Coutteau, 1996)

Hình 2.3. Các giai đoạn phát triển của tảo Chlorella sp.

6


2.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo Chlorella sp.
trong môi trường nước thải
2.2.1 Ánh sáng
Cũng như các loài thực vật khác, tảo tổng hợp carbon vô cơ thành vật chất
hữu cơ nhờ vào quá trình quang hợp trong đó ánh sáng đóng vai trò quan trọng
như một nguồn năng lượng cho quá trình quang hợp. Theo Graham và Wilcox
(2000, trích Nguyễn Hân Nhi, 2012) tảo có đặc điểm hiệu ứng lại với sự tăng lên
của cường độ ánh sáng. Khi cường độ ánh sáng ở mức thấp thì tỉ lệ quang hợp sẽ
cân bằng với tỉ lệ hô hấp, đây gọi là điểm đền bù, khi cường độ ánh sáng lớn hơn
điểm đền bù, thì quang hợp sẽ cao hơn so với hô hấp. Nếu tảo ở trong điều kiện
ánh sáng thấp nhiều giờ chúng sẽ thích nghi bằng cách tăng nồng độ chlorophyll
trong cơ thể. Khi ánh sáng nằm trong mức giới hạn thì quá trình quang hợp sẽ tăng
lên với sự tăng lên của cường độ ánh sáng. Khi ánh sáng tiếp tục tăng lên tốc độ

quang hợp giảm và tốc độ quang hợp sẽ ngược với ánh sáng khi vượt qua giới hạn
giá trị cao nhất mỗi loài tảo khác nhau sẽ thích hợp với mức ánh sáng khác nhau.
Tảo sẽ giảm lượng chlorophyll trong tế bào khi cường độ ánh sáng vượt qua giới
hạn thích ứng, khi tảo ở trong điều kiện ánh sáng cao kéo dài sẽ dẫn đến sự tổn hại
quá trình quang tổng hợp trong tế bào.
Cường độ ánh sáng tối ưu cho sự phát triển của tảo phụ thuộc vào thể tích
nuôi, độ sâu cột nước và mật độ tế bào tảo. Chlorella sp. đòi hỏi cường độ ánh
sáng mạnh cho sự phát triển (Sung, 1991). Theo Oh-Hama and Miyachi (1986)
quá trình quang tổng hợp của tảo Chlorella sp. bảo hòa ở cường độ ánh sáng dao
động từ 4000 đến 30.000 lux tùy loài.
2.2.2 Nhiệt độ
Mỗi loài tảo có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau. Nhưng nhìn chung
nhiệt độ tối ưu để nuôi tảo dao động trong khoảng 23  30oC tùy theo loài (Trương
Sĩ Kỳ, 2004). Tuy nhiên, nhiệt độ thích hợp cho tảo Chlorella sp. thích hợp là 25
 35oC nhưng tảo có thể chịu đựng nhiệt độ 37°C (Liao et al., 1983). Nhiệt độ
dưới 10°C hoặc trên 37°C đều ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo. Theo
Semenenko (1969) (trích bởi Oh-Hama and Miyachi, 1986) khi quan sát tảo
Chlorella sp. cho rằng khi di chuyển từ nhiệt độ 37°C đến 43°C thì tốc độ gia tăng
tế bào giảm nhanh chóng khi hoạt động quang tổng hợp vẫn tiếp tục trong một
khoảng thời gian nhất định. Đồng thời thành phần sinh hóa của tảo cũng thay đổi
rất lớn sinh tổng hợp carbohydrate tăng nhanh làm cho nồng độ của chúng đạt đến
45% trọng lượng khô và nồng độ protein giảm từ 43% còn 18% trong thời gian 14
giờ. Theo Trần Thị Thủy (2008) nhiệt độ tối ưu cho tảo Chlorella sp. phát triển là
34°C.
7


2.2.3 pH
Giới hạn pH cho sự phát triển của các loài tảo này từ 7  9, nhưng thích hợp
trong khoảng từ 8,2  8,7. Nếu pH thay đổi lớn có thể làm cho tảo bị tàn lụi

(Nguyễn Thanh Phương, 2003). Trong trường hợp nuôi tảo có mật độ cao thì bổ
sung CO2 nhằm ổn định pH dưới mức 9 trong suốt quá trình phát triển của tảo là
cần thiết, pH thích hợp cho tảo Chlorella sp. phát triển tốt nhất từ 8  9 (Trần Thị
Thủy, 2008).
Khi amonium hoặc nitrat được sử dụng như nguồn cung cấp nitơ cho tảo sẽ
dẫn đến sự biến đổi pH của môi trường. Sự hấp thụ ion NO3- sẽ dấn đến tăng pH
của môi trường ngược lại sự hấp thụ N-NH4+ sẽ làm giảm pH (Oh-Hama and
Myjachi, 1986). Việc sử dụng ure ít làm thay đổi pH của môi trường ngay cả trong
điều kiện tự dưỡng và dị dưỡng.
2.2.4 Sục khí
Trong nuôi cấy tảo, việc cung cấp khí có vai trò quan trọng trước mắt là sự
đảo trộn để tránh trường hợp để tảo bị lắng xuống đáy. Đảm bảo cho tế bào tảo đều
hấp thụ ánh sáng và dinh dưỡng đầy đủ. Mặt khác CO2 trong khí quyển chiếm
khoảng 0,03% cần thiết cho quá trình quang hợp cũng như ổn định pH (trong
trường hợp nuôi tăng sản lượng với mật độ cao cần bổ sung CO2). Hơn nữa, sục
khí cung cấp O2 cho quá trình hô hấp của tảo, nó cũng giúp hạn chế sự phân tầng
nhiệt độ, sự kết tủa của kim loại nặng cũng như sự lắng đáy và dẫn đến tình trạng
thối rữa các hợp chất hữu cơ. Thí nghiệm về sục khí trong bể nuôi Chlorella của
Persoone (1980, trích Nguyễn Huỳnh Phương, 2013), nhận xét giữa các chế độ sục
khí liên tục, bán liên tục và không sục khí đã nhận thấy năng suất tảo của bể sục
khí cao hơn 30% so với bể không sục khí.
2.2.5 Dinh dưỡng
Trong quá trình quang hợp, thực vật cần nhiều chất dinh dưỡng để tổng hợp
chất hữu cơ và sinh trưởng, trong số các nguyên tố cần thiết cho thực vật thì có vài
nguyên tố có thể đáp ứng đủ nhu cầu (O2 và H2), các nguyên tố còn lại đều có
nồng độ rất thấp so với nhu cầu của thực vật. Do đó, thực vật thường hấp thu và dự
trữ các nguyên tố C và O2 để phục vụ cho quá trình sinh trưởng cũng như tổng hợp
chất hữu cơ. Bên cạnh carbon, nitơ và phosphor là hai nguồn dinh dưỡng quan
trọng và cần thiết cho quá trình phát triển của tảo và tỉ lệ N/P thường được đề nghị
là 6:1 (Valeo, 1981). Ngoài ra, còn có một số khoáng vi lượng và đa lượng cũng

rất cần cho sự phát triển của tảo Chlorella sp. nhưng với nồng độ thấp.

8


 Đạm:
Nitrogen được tảo sử dụng ở dạng amino acid, acid nucleic, chlorophyll và
các hợp chất có chứa nitơ khác, nitơ chiếm 1  10% trọng lượng khô của tế bào tảo
(Đặng Đình Kim, 1999). Hầu hết cá loài tảo đều sử dụng N-NH4+ và N-NO3- ở
màng tế bào (Trần Sương Ngọc, 2003). Đối với Chlorella sp. các dạng đạm
thường được hấp thu là amonium, nitrat và urea. Trong đó amonium cho kết quả
tốt nhất (Iriarte, 1991, trích bởi Nguyễn Huỳnh Phương, 2013). Trường hợp môi
trường có amonium, nitrat và urea thì Chlorella sp. sẽ sử dụng amonium trước tiên
còn nitrat và urea sẽ được chuyển hóa thành amonium trước khi kết hợp vào thành
phần hữu cơ. Đối với tảo Chlorella, nitrate đóng vai trò rất quan trọng, nếu
thiếu nitrate thì chúng sẽ không sinh trưởng và phát triển được. Việc bổ sung
amonium vào tế bào tảo khi đang hấp thu nitrat thì lập tức hạn chế hoàn toàn quá
trình này. Sự hấp thu amonium là nguyên nhân hạn chế việc hấp thu nitrat.
Amonium không ảnh hưởng đến sự tổng hợp tiền thể của enzyme nitrat nhưng
amonium và các sản phẩm chuyển hóa của nó dường như ngăn cản kết nối tiền thể
protein vào trong enzyme hoạt hóa bằng cách hạn chế quá trình tổng hợp protein
cần thiết cho sự kết nối này (Oh-Hama và Myjachi, 1986).
Chlorella sp. có thể sử dụng nguồn urea khi nó có thể là nguồn cung cấp
đạm duy nhất (Roon, 1968 trích bởi Oh-Hama, 1998) khi chuyển N-NO3- thành
N-NH4+ đòi hỏi nguồn năng lượng và enzyme khử nitrat (Ojeda, 1986 trích bởi
Trần Sương Ngọc, 2003), về sự phát triển và thành phần hóa học của 3 loại tảo sử
dụng 4 nguồn nitơ khác nhau. Tuy nhiên, nguồn Nitrogen cung cấp không ảnh
hưởng đến sự phát triển của tảo mà ảnh hưởng đến thành phần sinh hóa của tế bào
tảo.
 Lân:

Lân là một trong những nguyên tố chính trong thành phần của tảo. Lân có
vai trò chính trong đa số các quá trình xảy ra trong tế bào tảo đặc biệt là quá trình
chuyển hóa năng lượng và tổng hợp acid nucleic. Giống như đạm, lân cũng là yếu
tố giới hạn sinh trưởng của tảo. Trong ao nuôi, sự phân hủy thức ăn thừa và phân
sẽ bổ sung liên tục phosphorus vào trong nước (Boyd, 1998). Tảo sử dụng chủ yếu
là phospho vô cơ, phospho hữu cơ thường được thủy phân bởi các enzyme ngoại
bào như phosphoesterase, phosphatase để chuyển sang dạng phospho vô cơ dễ
tiêu. Việc hấp thu lân ở tảo được kích thích bởi ánh sáng.
Lân thường tồn tại ở hai dạng phosphat hữu cơ (DOP) hoặc phospho vô cơ
hòa tan (DIP). Hầu hết phospho hòa tan là DIP. DIP thường ở dạng orthophosphat
(P-PO43-) một ít monophosphat (HPO42-) và dihydrogen phosphat (H2PO4-). Tảo
chỉ có thể sử dụng phosphat hữu cơ hòa tan. Khi môi trường thiếu phosphat hữu cơ

9


hòa tan, tảo có thể tiết ra enzyme alkaline phosphatase, đây là một enzyme ngoại
bào có khả năng giải phóng phosphat trong phạm vi chất hữu cơ. Hơn nữa, khi
nồng độ phosphat hữu cơ hòa tan biến động trong khoảng thời gian ngắn thì tảo có
thể hấp thu và dư trữ phosphat dưới dạng polyphosphat trong tế bào. Trong thời
gian biến động, một tế bào tảo có thể dự trữ phosphat đủ cho sự phân chia 20 tế
bào (Graham và Wilcox, 2000, trích bởi Nguyễn Hân Nhi, 2012).
Trong ao nuôi, sự phân hủy thức ăn thừa và phân sẽ bổ sung liên tục
phosphor vào trong nước (Boyd, 1998).
2.3 Khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của tảo Chlorella sp. trong môi trường
nước thải
Tảo Chlorella sp. có khả năng loại bỏ dinh dưỡng ra khỏi nước thải tương
đối cao (Trần Đình Toại và Châu Văn Minh, 1995). Để kiểm tra sự chuyển hóa
đạm (TN) và phospho (TP) ra khỏi môi trường nước thải bằng tảo Chlorella sp. thì
một số thí nghiệm đã được tiến hành như thí nghiệm của Gozalez (1997, trích bởi

Trần Sương Ngọc, 2003). Theo kết quả nghiên cứu của Gozalez (1997) thì
Chlorella vulgaris và Scenedesmus dimorphus hấp thu 95% N-NH4+ và 50% TP
trong nước thải. Theo Nguyễn Hân Nhi (2012) thì trong phòng thí nghiệm tảo
Chlorella sp. đã hấp thu một lượng dinh dưỡng từ nước thải ao nuôi cá tra (tỷ lệ
100% nước thải) với nồng độ N-NO3- giảm từ 5,119 mg/L xuống 0,260 mg/L (đạt
hiệu suất 94,92%), P-PO43- giảm từ 0.875 mg/L xuống 0,111 mg/L (đạt hiệu suất
87,31%), N-NH4+ giảm từ 0,712 mg/L xuống 0,443 mg/L (đạt hiệu suất 37,78%).
Tảo Chlorella sp. hấp thu dinh dưỡng khá tốt làm giảm đi nồng độ đạm, lân hòa
tan có trong nước thải cá tra với hiệu suất hấp thu như sau NO3- từ 4,75 mg/L
xuống còn 0,37 mg/L hiệu suất 92,2%; N-NH4+ từ 0,180 mg/L xuống còn 0,009
mg/L hiệu suất 95,0%; P-PO43- từ 1,195 mg/L xuống còn 0,082 mg/L hiệu suất
93,1% và nồng độ TN và TP cao nhất được loại bỏ khỏi môi trường nước lần lượt
là 88% và 68% ở nghiệm thức nuôi tự nhiên (Nguyễn Huỳnh Phương, 2013). Theo
Lê Hữu Nhân (2009) thì sau 9 ngày nuôi tảo Chlorella sp. bằng nước thải từ quá
trình chăn nuôi lợn sau xử lý bằng UASB thì nồng độ Nitơ tổng số giảm từ 87,4%
 90,18%, nồng độ phosphor tổng giảm từ 47,7%  56,15%.
Từ các kết quả trên cho thấy có thể dùng tảo Chlorella sp. để xử lý nước
thải có thành phần đạm, lân cao như nước thải từ ao nuôi cá tra thâm canh.
2.4 Khả năng sử dụng tảo Chlorella sp.
Do sự giống nhau về sắc tố quang hợp và sản phẩm dự trữ giữa Chlorella
sp. và thực vật bậc cao cũng như sự phát triển nhanh chóng dưới điều kiện môi
trường khác nhau nên Chlorella sp. thường được sử dụng rộng rãi trong những

10


nghiên cứu về quá trình quang hợp, hô hấp và nhiều thí nghiệm về quá trình sinh
lý khác (Sharma, 1998 trích bởi Trần Sương Ngọc, 2003).
Ngoài ra thì nuôi tảo Chlorella sp. còn để phục vụ cho chất đốt sinh học nói
chung và sự khai thác dầu nói riêng không phải là một viễn cảnh. Ngoài ra tảo

Chlorella sp. cũng có vai trò trong việc xử lý nước thải, tảo sẽ loại bỏ nitơ và
phosphor ra khỏi môi trường nước (Benerman, 2009).
Chlorella sp. với giá trị dinh dưỡng cao có thể sử dụng như một nguồn
protein thay thế cho nguồn protein thông thường trong thức ăn cho động vật nuôi.
Do nồng độ dinh dưỡng cao nên Chlorella sp. thường được sử dụng như nguồn
thực phẩm cho con người ở một vài quốc gia như Mỹ, Nhật, Đức,…cũng như là
nguồn thực phẩm cho các nhà du hành vũ trụ.
Trong chăn nuôi thủy sản: Chlorella sp. là thức ăn lý tưởng cho luân trùng,
có khả năng tăng sinh khối cho luân trùng nhanh trong điều kiện ương nuôi cũng
như đảm bảo dinh dưỡng trong luân trùng đầy đủ cho các ấu trùng cá, cua,…Theo
Đỗ Đoàn Hiệp và ctv. (2007), tảo là cơ sở thức ăn chủ yếu của sinh vật thủy sinh
trong mọi thủy vực. Giống như cỏ trên mặt đất, tảo dưới nước làm màu nước có
màu xanh lục đặc trưng (màu của diệp lục). Chúng là mắc xích đầu tiên, vô cùng
quan trọng trong môi trường nước.
2.5 Thành phần đạm, lân trong nước thải cá tra thâm canh mà tảo Chlorella
sp. có khả năng hấp thu
Trong ao nuôi thủy sản có nhiều yếu tố góp phần quyết định đến chất lượng
môi trường nước ao từ đó ảnh hưởng đến đời sống của thủy sinh vật và đối tượng
nuôi trong ao mà mỗi đối tượng nuôi đòi hỏi một môi trường có điều kiện khác
nhau. Theo Huỳnh Trường Giang và ctv. (2007) thì môi trường nước của ao nuôi
cá tra thâm canh chứa một lượng dinh dưỡng đạm, lân và vật chất hữu cơ cao. Các
muối dinh dưỡng như NO3-, P-PO43- đạt giá trị cao từ tháng nuôi thứ tư cho đến
tháng thu hoạch; môi trường nước trong ao nuôi có đạm amonia (TAN), NO 2-, PPO43-, BOD, COD, H2S cao hơn nồng độ cho phép (Nguyễn Phan Nhân, 2011).
Bình quân để sản xuất 1 kg cá tra sẽ thải ra môi trường 23,2g nitơ và 8,6g
phosphor, vì khi cho cá ăn cá chỉ hấp thu được khoảng 17% năng lượng trong thức
ăn, phần còn lại 83% sẽ thải ra và hòa lẫn trong môi trường nước trở thành chất
hữu cơ phân hủy (Lê Bảo Ngọc, 2004). Dinh dưỡng nitơ, phospho tích luỹ trong cá
lần lượt là 65,45% và 16,8% và thải ra môi trường là 34,6% N và 83,2% P. Hầu hết
lượng thức ăn thừa lắng đọng ở đáy ao cao làm cho TN cao, nồng độ N-NO3- nằm
trong khoảng 5,14 – 6,54 mg/L và cao nhất ở thời điểm thu hoạch là 19,5 mg/L,

nồng độ P-PO43- dao động trong khoảng 0,42 – 0,52 mg/L (Lê Bảo Ngọc, 2004).

11


Theo Bùi Duy Nhân (2013) thì N-NH4+ là dạng N vô vơ chủ yếu trong nước
ao cá tra thâm canh, là dạng đạm rất cần thiết cho sự phát triển của thực vật, nó
thúc đẩy sự phát triển của tảo trong các ao nuôi và dao động trong khoảng 0,02 
8,2 mg/L, nồng độ này tăng theo thời gian nuôi và cao nhất vào giai đoạn 3  4,5
tháng tuổi sau khi nuôi cùng với nồng độ thức ăn cung cấp và chất thải của cá. Khi
cần thiết động vật đồng hóa N trong thức ăn thì một phần chuyển hóa thành NH3 và
được bài tiết vào trong nước thải (Lê Văn Cát và ctv., 2006). Nồng độ N-NH4+
trong nước ao nuôi cá tra thường thấp hơn 1,5 mg/L trong khi ao nuôi tôm thì nồng
độ N-NH4+ chỉ dao động ở khoảng 0,2  2,0 mg/L, nếu nồng độ N-NH4+ trong ao
nuôi lớn hơn 2,0 mg/L ao sẽ giàu dinh dưỡng và tảo trong ao sẽ phát triển mạnh
(Dương Nhựt Long, 2006). Kết quả khảo sát chất lượng nước ao nuôi cá tra tại
vùng nuôi thâm canh ở Cồn Khương  Cần Thơ cho thấy nồng độ N-NH4+ cao
nhất là 8,23 mg/L, P-PO43- là 7,97 mg/L, cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn
cho phép đối với nước mặt, ngoài ra nồng độ đạm, lân hữu cơ trong nước khá cao
với đạm hữu cơ cao nhất là 2,7 mg/L và lân hữu cơ cao nhất là 2,5 mg/L (Châu Thị
Nhiên, 2011). Mức độ ô nhiễm nguồn nước đặc biệt với chất ô nhiễm là N là khá
lớn vì có tới 80  82% nồng độ N tổng hòa tan trong đó có 88  91% hòa tan dưới
dạng N-NH4+ (Lê Phước Thịnh, 2011), nồng độ N vô cơ hòa tan ở dạng N-NO3- là
rất thấp. Trung bình lượng nước cần thay cho các ao nuôi vào khoảng 15% thể tích
nước ao/ngày vì thông thường nồng độ N tổng số và các tháng cuối vụ rất cao
khoảng 14 mg/L, nồng độ này thải ra môi trường khoảng 21 kg/ngày tương đương
2250 kg/vụ nuôi với hàm lượng đạm này có thể cung cấp đầy đủ cho 15 ha lúa sinh
trưởng và phát triển tốt (Lê Phước Thịnh, 2011).
Theo Huỳnh Trường Giang (2008) cho rằng nước nuôi cá tra thâm canh ở
An Giang vào mùa khô có nồng độ P-PO43- dao động trong khoảng 0,004 – 1,97

mg/L và mùa mưa nồng độ P-PO43- dao động trong khoảng 0,003 – 2,28 mg/L thể
hiện chất lượng nước trong ao nuôi có nồng độ dinh dưỡng khá phong phú, là điều
kiện để tảo phát triển tốt. Nồng độ TKN của nguồn thải từ ao nuôi cá tra thâm canh
tăng theo thời gian nuôi dao động từ 2,98 – 16,63 mg/L trong 6 tháng nuôi và đạt
trung bình từ 9,85 ± 1,07 mg/L. Nồng độ TP nguồn thải của ao nuôi gia tăng theo
thời gian nuôi, thấp ở đầu vụ và cao ở cuối vụ nuôi, dao động từ 0,19 – 6,03 mg/L
và đạt giá trị trung bình khoảng 2,9 ± 0,44 mg/L (Nguyễn Phan Nhân, 2011).

12


Bảng 2.2. Bảng ước lượng chất thải phát sinh từ 1 ha cá tra
Cách tính
Sản lượng cá
Thức ăn sử dụng
Chất thải phát sinh
Chất thải dạng N
Chất thải dạng P
Chất thải dạng BOD5
Khả năng phú dưỡng
của tảo

Thức ăn chứa 5% N, 1,2% P
Bằng 80% thức ăn khô
37% N được cá hấp thu
45% P được cá hấp thu
0.22kg BOD5/kg thức ăn
(Wimberly, 1990)
Bằng 2  3 lần lượng thức ăn sử
dụng

Khối lượng
(tấn)
150
240
192
7.6
2.88
52
480-7420

(Lê Phước Thịnh, 2011)
Kết quả khảo sát trên các ao nuôi cá tra ven sông tại Việt Nam cũng đề cập
đến giá trị trung bình của các thông số chất lượng nước nói chung đều vượt quá các
tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, với sự dao động của các thông số pH dao động từ
6,7  9,2, tổng N 3,2  6,0 mg/L, tổng P 0,4  2,2 mg/L, N-NH4+ 0,05  4,4 mg/L
trong khi môi trường nước có nồng độ N-NH4+ vượt quá 2mg/L là nước giàu nitơ
(Bùi Duy Nhân, 2013). Đặc biệt là khi nước ao được lưu trữ lâu hơn thì sự tích trữ
các chất dinh dưỡng là rất cao, ảnh hưởng không tốt đến năng suất cá và tác động
xấu đến chất lượng môi trường nước (Phạm Thị Anh, 2010 trích bởi Bùi Duy
Nhân, 2013). Nước thải cá tra cung cấp nguồn dinh dưỡng cho thực vật và thích
hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo trong thủy vực.
Ngoài ra thì trong thủy vực P-PO43- cũng là một trong những yếu tố cần
thiết đối với đời sống của thủy sinh vật trong nước, nó thúc đẩy quá trình sinh
trưởng, phát triển và số lượng tảo trong ao nuôi (Nguyễn Phan Nhân, 2011). Nồng
độ dinh dưỡng trong nước thải cá tra cao đặc biệt là đạm, lân hòa tan có thể đáp
ứng được nhu cầu dinh dưỡng của tảo và cho được lượng sinh khối lớn (Đặng Kim
Chi, 2001). Trong đó, nitơ và phospho là hai nguồn dinh dưỡng cần thiết cho quá
trình phát triển của tảo và tỷ lệ N/P thường được đề nghị là 6/1 (Valero và Abuin,
1981, trích từ Nguyễn Huỳnh Phương, 2013). Theo Châu Minh Khôi (2012) tỷ lệ

N/P hiện diện trong nước ao nuôi cá tra thâm canh phù hợp với nhu cầu N/P của
tảo, nồng độ dinh dưỡng trong nước thải phù hợp với sự phát triển của tảo. Nên có
thể sử dụng nguồn nước thải này để nuôi sinh khối tảo Chlorella sp. làm thức ăn
cho ấu trùng tôm cá nhằm giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước.

13


2.6 Các công trình nghiên cứu về tảo Chlorella sp.
Chlorella sp. là một loài tảo có thành phần dinh dưỡng cao, mỗi tảo là một
tế bào hiển vi sống trong môi trường nước và thực hiện quá trình dinh dưỡng CO2
cũng như các muối khoáng qua toàn bộ bề mặt tế bào. Trong tế bào có sự hình
thành chất dinh dưỡng mới cũng như việc sử dụng ngay chất dinh dưỡng ấy cho
quá trình sinh trưởng và sinh sản (Trương Văn Lung, 2004). Nhận thấy được điều
đó nên đã có nhiều nước trên thế giới tiến hành nuôi tảo Chlorella sp. để chiết suất
thu các chất có giá trị về kinh tế và y học...như Mỹ, Nhật, Đài Loan. Những năm
1977 Đài Loan có hơn 30 cơ sở sản xuất Chlorella sp. với sản lượng trên 1000 tấn,
phần lớn được dùng làm thực phẩm bổ dưỡng, với bốn kiểu nuôi trồng chính là: ao
lộ thiên có khấy đảo, ao lộ thiên có dòng chảy, nuôi cấy chìm trong bể lên men kín
và kết hợp giữa một ao lộ thiên với một bể lên men kín (Trương Văn Lung, 2004).
Tảo Chlorella sp. là một loài tảo có giá trị dinh dưỡng lớn, kỹ thuật nuôi
đơn giản, thời gian sản xuất hầu như quanh năm, đặc biệt có khả năng hấp thu các
chất dinh dưỡng như đạm và lân rất tốt (Trần Đình Toại và Châu Văn Minh,
2005),…nên ngoài nuôi tảo Chlorella sp. để thu sinh khối và chiết suất lấy chất
dinh dưỡng, thì trong thời gian gần đây đã có nhiều nhà khoa học tiến hành nghiên
cứu nuôi tảo này bằng nhiều nguồn nước thải khác nhau để tìm ra một biện pháp
sinh học xử lý nước thải nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước.
Nhằm đánh giá sự phát triển và khả năng loại bỏ N, P, COD và tổng các ion
kim loại trong nước thải của tảo lục Chlorella sp. Liang Wang đã tiến hành công
trình nghiên cứu “Nuôi tảo Chlorella sp. trong nuồn nước thải khác nhau từ nhà

máy xử lý nước thải đô thị” ở Saint Paul, Minnesota vào năm 2009. Với 4 loại
nước thải: nước thải trước khi xử lý (loại 1), nước thải sau khi xử lý (loại 2), nước
thải bể bùn sau khi kích hoạt (loại 3), nước thải phát sinh quá trình ly tâm bùn (loại
4) trong dòng chảy của nhà máy xử lý nước thải đô thị thì tốc độ tăng trưởng trung
bình của tảo Chlorella sp. ứng với tỷ lệ loại bỏ N-NH4+ là 82,4%, 74,7%, và
78,3% tương ứng đối với nước thải 1, 2, 4. Trong nước thải loại 3 thì 62,5% của
NO3- với hình thức N vô cơ đã được loại bỏ gấp 6,3 lần của NO2- được tạo ra.
Tương ứng với nước thải dạng 1, 2, 4 có 83,2%, 90,6%, và 85,6% phosphor đã
được loại bỏ. Với kết quả của nghiên cứu này cho thấy nuôi trồng tảo trong môi
trường giàu dinh dưỡng sẽ cung cấp một lựa chọn mới cho việc áp dụng quá trình
nuôi tảo trong môi trường nước thải để quản lý, phục vụ vai trò kép của việc làm
giảm chất dinh dưỡng trong nước thải và thu sinh khối tảo.

14


Để khảo sát khả năng lọc chất thải hữu cơ trong nước thải từ quá trình chăn
nuôi lợn cùng với sự sinh trưởng và phát triển của tảo Chlorella sp. và Daphnia
sp. nên Võ Thị Kiều Thanh và ctv. ở Viện Sinh học nhiệt đới (thuộc Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam) đã tiến hành nghiên cứu “Ứng dụng tảo Chlorella sp.
và Daphnia sp. lọc chất thải hữu cơ trong nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn sau
xử lý bằng UASB” tại trại chăn nuôi lợn Đồng Hiệp, thành phố Hồ Chí Minh. Mẫu
nước thải sau khi xử lý yếm khí và hiếu khí có nồng độ COD: 430 mg/L; BOD5:
174 mg/L; TN: 538 mg/L; TP: 191 mg/L được pha loãng 4 lần với nước máy đem
nuôi tảo 9 ngày, ở điều kiện ánh sáng 1000 lux, nhiệt độ 28oC sinh khối tảo đạt
107 tế bào/mL, nồng độ COD trong nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn giảm 65,8
 88,2%; BOD5 giảm 61,4  84%; TN giảm 87,4  90,18% đạt tiêu chuẩn xả thải
của Việt Nam; chỉ có nồng độ TP có hiệu quả xử lý là 47,7  56,15%, nhưng nồng
độ còn lại cao 18,9  100 mg/L chưa đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam. Mẫu
nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn sau khi nuôi tảo 9 ngày trong bố trí thí nghiệm

trên đem nuôi 10 Daphnia (0  24 giờ tuổi)/500 mL, Sau 16 ngày nuôi Daphnia
sp. trong nước thải đã nuôi tảo Chlorella sp. 9 ngày, hàm lượng COD, BOD5 giảm
không đáng kể, nitơ tổng và phosphor tổng số còn lại lần lượt là 5 mg/L và 3,39
mg/L, tương ứng 94,15% và 80%, đạt tiêu chuẩn đổ ra nguồn nước. Kết quả trên
cho thấy tảo Chlorella sp. và Daphnia sp. có khả năng lọc nước thải và khử mùi
rất hiệu quả.
Theo Lê Hữu Nhân (2009) nghiên cứu khả năng “sử dụng nước thải từ hầm
ủ biogas để nuôi tảo Chlorella được xác định qua 2 thí nghiệm. Trong thí nghiệm
1 xác định nồng độ nước thải từ hầm ủ biogas thích hợp để nuôi tảo Chlorella sp.
với các nghiệm thức sử dụng nước thải có nồng độ đạm lần lượt là: 2 ppmN/ngày,
thay đổi (5 ngày đầu: 1 ppmN/ngày; Từ ngày thứ 6 đến ngày thứ 10: 3
ppmN/ngày; Từ ngày thứ 11 đến ngày thứ 16: 2 ppmN/ngày), 1 ppmN/ngày,
Wanle (đối chứng). Thời gian thí nghiệm là 7 ngày, mật độ tảo đạt cao nhất là 7,85
± 0,28 triệu tb/mL (ngày thứ 5 của thí nghiệm) ở nghiệm thức sử dụng nước thải từ
hầm ủ biogas là 2 ppmN/ngày khác biệt rất có ý nghĩa so với các nghiệm thức
khác. Trong thí nghiệm 2 sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas là 2 ppmN/ngày với 4
nghiệm thức có tỷ lệ thu hoạch khác nhau: 10%, 30%, 50% và không thu hoạch.
Thí nghiệm tiến hành trong 10 ngày, khi mật độ tảo đạt trung bình khoảng 6,39 ±
0,47 triệu tb/mL (ngày thứ 4 của thí nghiệm) thì tiến hành thu hoạch. Kết quả cho
thấy tỷ lệ thu hoạch 30% là phù hợp vì mật độ tảo cao, ổn định. Qua đó có thể đề
xuất ứng dụng nuôi tảo Chlorella trong ao đất bằng nước thải từ hầm ủ biogas (2
ppmN/ngày) với tỷ lệ thu hoạch 30% để nuôi luân trùng, Moina.

15


Hay nghiên cứu “Sử dụng tảo Chlorella sp. để xử lý nước thải ao nuôi cá
tra trong điều kiện phòng thí nghiệm” (Nguyễn Hân Nhi, 2012) cho thấy mật độ và
sinh khối của tảo Chlorella sp. cao nhất khi nuôi trong môi trường Wanle (mật độ
đạt: 2743760 ct/ml có sinh khối: 13,188 mg/L), thấp nhất là nghiệm thức nuôi

trong môi trường nước thải qua lọc (Mật độ: 1168630 ct/ml, sinh khối 6,079 mg/L)
các nghiệm thức nước thải thì nghiệm thức chứa 100% nước thải đạt giá trị cao
hơn các nghiệm thức còn lại (mật độ: 1747765 ct/ml, sinh khối: 8,245 mg/L). Tất
cả các nghiệm thức tảo Chlorella sp. đều tăng trưởng phát triển đạt mật độ và sinh
khối cao nhất vào ngày 3, sau đó mật độ và sinh khối tảo đã giảm vào những ngày
cuối của thí nghiệm. Trong quá trình phát triển đó tảo Chlorella sp. đã hấp thu một
lượng dinh dưỡng khá tốt (N-NO3- giảm từ 5,1194 mg/L xuống 0,260 mg/L giảm
94,92%, P-PO43- mg/L từ 0,8751 xuống 0,111 mg/L giảm 87,31%) từ nước thải cá
tra ở tỉ lệ 100% nước thải. Nồng độ dinh dưỡng N-NO3-, P-PO43-, N-NH4+ còn lại
trong nước thải sau khi tảo Chlorella sp. hấp thu vào ngày 3 đều đạt QCVN
08:2008/BTNMT về chất lượng nước mặt.
Tuy nhiên phần lớn các nghiên cứu này đều được thực hiện trong phòng thí
nghiệm vì vậy cần có những công trình ứng dụng các kết quả nghiên cứu trên ra
thực tế nhằm ứng dụng biện pháp sinh học làm giảm ô nghiễm môi trường nước để
xử lý nước thải đồng thời thu sinh khối tảo Chlorella sp. làm thức ăn cho các loài
thủy sinh vật khác để mang lại hiệu quả kinh tế cho người dân.

16


CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
3.1.1 Thời gian nghiên cứu
Đề tài được thực hiện từ tháng 07/2014 đến tháng 11/2014.
3.1.2 Địa điểm nghiên cứu
Thí nghiệm được bố trí ngoài trời tại khu đất cạnh ao nuôi cá tra của Bà
Nguyễn Thị Tư thuộc khu vực 3, cồn Khương, phường Cái Khế, Thành phố
Cần Thơ quản lý.
Phân tích mẫu được tiến hành tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường và
Tài nguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ.

3.1.3 Đối tượng nghiên cứu
Tảo Chlorella sp. nuôi trong môi trường nước thải từ ao nuôi cá tra thâm
canh.
3.2 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Phương tiện nghiên cứu
a. Hóa chất
- Dung dịch môi trường Walne.
- Formol.
- Phân tích N-NH4+: Sodium salicylate, Trisodium citrate, Sodium
nitroprusside, Sodium hydroxide, Sodium dichloroisocyanurate.
- Phân tích P-PO43-: Ammonium molybdate ((NH4)6C4H4O6.4H2O), Acid
ascorbic, H2SO4 5N, Potassium antinomyltartrate (K(SbO)C4H4O6.1/2H2O),
Phenolphtalein.
b. Dụng cụ
- Máy sục khí, máy đo pH, máy đo DO, nhiệt kế.
- Chai nhựa 110 ml, keo thủy tinh 10 lýt.
- Lame, lamelle, ống nhỏ giọt.
- Kính hiển vi, buồng đếm phiêu sinh Neubaur Improved.
- Dụng cụ phân tích chỉ tiêu N-NH4+ ; P-PO43-.
- Túi lọc cơ học với mắc lưới 45µm và lưới lọc phiêu sinh với mắc lưới 5 µm
(loại bỏ tảo tạp).
- Giấy lọc Whatman 0,45 µm.

17