XỬ lý nước THẢI SINH HOẠT BẰNG hệ THỐNG AO TẢO KẾT HỢP VỚI NUÔI TRỨNG NƯỚC

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

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG HỆ THỐNG
AO TẢO KẾT HỢP VỚI NUÔI TRỨNG NƯỚC

Cán bộ hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

LÊ HOÀNG VIỆT

DƯƠNG THỊ HỒNG CHI B1205033
TRẦN THỊ THU HÀ

2015

B1205045


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

----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG HỆ THỐNG AO
TẢO KẾT HỢP VỚI NUÔI TRỨNG NƯỚC

Cán bộ hướng dẫn:
LÊ HOÀNG VIỆT

Sinh viên thực hiện:
DƯƠNG THỊ HỒNG CHI B1205033
TRẦN THỊ THU HÀ
B1205045

2015


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2015

Cán bộ hướng dẫn

Lê Hoàng Việt
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
iii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2015

Cán bộ phản biện

Dương Thị Hồng Chi

Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
iv


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

LỜI CẢM TẠ
Sau thời gian thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp, chúng tôi đã hoàn thành công
việc đề ra. Qua đó, chúng tôi củng cố lại được nhiều kiến thức đã học, đồng thời
tích lũy cho bản thân được nhiều kiến thức, kinh nghiệm hữu ích từ đề tài này. Nhân
đây, chúng tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Gia đình đã dạy dỗ, động viên trong suốt quá trình học tập và tạo mọi điều kiện tốt
nhất để chúng tôi có kết quả như ngày hôm nay.
Thầy Lê Hoàng Việt – giảng viên Bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường, Khoa Môi
Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ và luôn tạo mọi
điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình thực hiện để chúng tôi hoàn thành tốt đề tài
của mình.
Sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn thuộc lớp Kỹ Thuật Môi Trường khóa 38, đặc biệt
là những bạn cùng thực hiện luận văn trong học kỳ I năm học 2015- 2016.
Trong quá tình thực hiện đề tài, do thời gian và kiến thức còn hạn chế, nên không
tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ
quý thầy, cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn.
Cần thơ, ngày 27 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Dương Thị Hồng Chi

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
v


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

TÓM TẮT
Nước thải sinh hoạt chứa chủ yếu các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các dưỡng
chất và các mầm bệnh. Loại nước thải này có thể xử lý bằng ao thâm canh tảo để
vừa giảm thiểu các tác động của nó đến môi trường, vừa tái sử dụng các dưỡng chất
tạo ra sản phẩm phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, bên cạnh đó theo các quan điểm
mới biện pháp này còn góp phần cố định CO2 giảm thiểu phát thải hiệu ứng nhà
kính. Sinh khối tảo có giá trị dinh dưỡng và có hàm lượng prô-tê-in cao nên có thể
thu hồi sinh khối tảo sau xử lý để nuôi Trứng nước (Moina sp.) làm thức ăn cho cá
bột, từ đó góp phần tăng thu nhập cho người dân.
Theo các nghiên cứu trên thế giới thì thời gian lưu tồn nước trong ao tảo thường lớn
hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày. Tuy nhiên, một số thí nghiệm ở Thái Lan trong
điều kiện nhiệt đới như ở nước ta cho thấy thời gian lưu nước tối ưu trong ao tảo là
1,5 ngày; chính vì vậy nghiên cứu “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước” được tiến hành với giống tảo Chlorella sp. được thực

hiện nhằm đánh giá hiệu quả xử lý của ao tảo trong 2 thời gian lưu nước 1,5 ngày và
1,8 ngày để tìm ra thời gian lưu nước thích hợp cho ao tảo. Bên cạnh đó, các nghiên
cứu sơ bộ về việc sử dụng nước thải đầu ra của ao tảo để nuối Trứng nước cũng
được tiến hành. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở cùng chế độ nạp nước thải 12/24
giờ, tải nạp nước là 0,2 m3/m2*ngày, tải nạp chất hữu cơ là 144 kg BOD5/ha*ngày
đối với nghiệm thức có thời gian lưu 1,5 ngày và tải nạp nước là 0,17 m3/m2*ngày ,
tải nạp chất hữu cơ là 120 kg BOD5/ha*ngày đối với nghiệm thức có thời gian lưu
1,8 ngày, nước thải sau khi xử lý bằng ao tảo và qua bể nuôi Trứng nước cho nước
thải đầu ra đạt loại A QCVN 14:2008/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT ở các
chỉ tiêu theo dõi: COD, BOD5, TKN, NO3-, NH4+, TP (trừ chỉ tiêu SS của cả 2
nghiệm thức và chỉ tiêu TKN của đầu ra ao tảo có thời gian lưu 1,8 ngày), trong đó
ao tảo có thời gian lưu nước 1,8 ngày cho hiệu quả xử lý cao hơn và khác biệt có ý
nghĩa ở mức 5% với ao tảo có thời gian lưu nước 1,5 ngày. Tuy nhiên, hàm lượng
Chlorophyll của nước thải đầu ra ao tảo có thời gian lưu nước 1,5 ngày lại cao hơn
gấp 1,92 lần và khác biệt có ý nghĩa ở mức 5% so với ao tảo có thời gian lưu nước
1,8 ngày. Sinh khối Trứng nước thu được ở nghiệm thức có thời gian lưu 1,5 ngày
và 1,8 ngày có trọng lượng tươi lần lượt là 90,14 (g) và 91,62 (g). Thí nghiệm 2
được thực hiện với thời gian lưu nước là 1,5 ngày và 1,3 ngày cũng cho kết quả
tương tự, hiệu suất xử lý của nghiệm thức có thời gian lưu 1,5 ngày cao hơn nhưng
hàm lượng Chlorophyll lại thấp hơn 1,33 lần so với nghiệm thức có thời gian lưu
1,3 ngày. Sinh khối Trứng nước thu được ở nghiệm thức có thời gian lưu 1,5 ngày
và 1,3 ngày có trọng lượng tươi lần lượt là 98,04 (g) và 97,46 (g).
Như vậy để tiết kiệm được thời gian và chi phí cho quá trình xử lý nước thải thì có
thể vận hành bể với thời gian lưu nước 1,3 ngày do nước thải đầu ra đã đạt cột A
QCVN 14:2008/ BTNMT và 40:2011/ BTNMT ở tất cả các chỉ tiêu theo dõi: COD,
BOD5, TKN, N-NH4+, N-NO3-, TP.

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
vi


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

CAM KẾT KẾT QUẢ
Chúng tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên
cứu của chúng tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ
luận văn cùng cấp nào khác.
Cần thơ, ngày 27 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Dương Thị Hồng Chi

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
vii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

MỤC LỤC
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ........................................................................ i
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ......................................................................... iv
LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................................ v
TÓM TẮT ............................................................................................................................ vi
CAM KẾT KẾT QUẢ ......................................................................................................... vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................................. xii
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU .................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................................ 2
2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT .......................................................... 2
2.1.1 Nguồn gốc của nước thải sinh hoạt ...................................................................... 2
2.1.2 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt ................................................. 2
2.2 PHÂN LOẠI NƯỚC THẢI SINH HOẠT .................................................................. 4
2.2.1 Phân loại theo nguồn gốc hình thành.................................................................... 4
2.2.2 Phân loại theo đối tượng thoát nước ..................................................................... 5
2.2.3 Phân loại theo đặc điểm hệ thống thoát nước ....................................................... 5
2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG HỆ THỐNG AO TẢO THÂM CANH. 5
2.3.1 Sơ lược các hệ thống nuôi tảo .............................................................................. 5
2.3.2 Giới thiệu hệ thống ao tảo thâm canh ................................................................... 6
2.3.3 Cơ chế hoạt động của ao tảo thâm canh ............................................................... 6
2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo trong ao thâm canh tảo ............. 7
2.3.5 Giới thiệu tảo ........................................................................................................ 9
2.3.6 Khả năng xử lý nước thải của tảo ....................................................................... 10
2.3.7 Thu hoạch tảo ..................................................................................................... 11
2.4 TỔNG QUAN VỀ TẢO CHLORELLA SP. ............................................................. 11
2.4.1 Đặc điểm phân loại tảo Chlorella sp. ................................................................. 11
2.4.2 Hình thái và cấu tạo ............................................................................................ 11
2.4.3 Phân loại ............................................................................................................. 11

2.4.4 Sinh sản .............................................................................................................. 12
2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của tảo Chlorella ............. 12
2.4.6 Vai trò của tảo Chlorella .................................................................................... 13
2.5 SƠ LƯỢC VỀ MOINA ............................................................................................. 13
2.5.1 Phân loại ............................................................................................................. 13
2.5.2 Đặc điểm hình thái .............................................................................................. 14
2.5.3 Phân bố ............................................................................................................... 15
2.5.4 Sinh sản .............................................................................................................. 15
2.5.5 Thức ăn và dinh dưỡng ....................................................................................... 15
2.5.6 Một số phương pháp nuôi Moina ....................................................................... 15
2.5.7 Sục khí ................................................................................................................ 16
2.5.8 Giá trị dinh dưỡng .............................................................................................. 16
2.5.9 Thu hoạch ........................................................................................................... 16
2.6 CÁC NGHIÊN CỨU NUÔI TẢO CHLORELLA VÀ MOINA ............................... 17
2.6.1 Ngoài nước ......................................................................................................... 17
2.6.2 Trong nước ......................................................................................................... 17
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP ......................................................... 19
THÍ NGHIỆM ..................................................................................................................... 19
3.1 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ ĐỐI TƯỢNG THỰC HIỆN ...................................... 19
3.2 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU .............................................................................. 19

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
viii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

3.2.1 Quá trình nhân giống và tạo quần thể tảo trội .................................................... 21
3.2.2 Quá trình nhân giống Trứng nước ...................................................................... 23
3.2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm ........................................................................... 24
3.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU ................... 25
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 28
4.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT ..................... 28
4.1.1 Đặc tính lý học của nước thải làm thí nghiệm .................................................... 28
4.1.2 Đặc tính hóa học của nước thải làm thí nghiệm ................................................. 28
4.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1 ...................................................................................... 29
4.4.1 Điều kiện môi trường trong các ngày tiến hành thí nghiệm ............................... 29
4.4.2 Các thông số vận hành mô hình ......................................................................... 33
4.4.3 Kết quả phân tích nước thải trước và sau xử lý .................................................. 33
4.4.3 Hiệu suất xử lý của ao tảo thâm canh ................................................................. 39
4.4.4 Khả năng thu sinh khối tảo Chlorella sp. ........................................................... 40
4.4.5 Kết quả thu sinh khối Trứng nước ...................................................................... 40
4.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 2 ...................................................................................... 42
4.5.1 Điều kiện môi trường trong các ngày tiến hành thí nghiệm ............................... 42
4.5.2 Các thông số vận hành mô hình ......................................................................... 45
4.5.3 Kết quả phân tích nước thải trước và sau xử lý .................................................. 45
4.5.4 Hiệu suất xử lý của ao tảo thâm canh ................................................................. 49
4.5.5 Khả năng thu sinh khối tảo Chlorella sp. ........................................................... 50
4.5.6 Kết quả thu sinh khối Trứng nước ...................................................................... 50
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 52
5.1 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 52
5.2 KIẾN NGHỊ............................................................................................................... 52
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 53
PHỤ LỤC A ........................................................................................................................ 56

PHỤ LỤC B ........................................................................................................................ 57
PHỤ LỤC C ........................................................................................................................ 69

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
ix


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Đặc trưng ô nhiễm nước thải sinh hoạt .................................................................. 3
Bảng 2.2 Thành phần nước thải sinh hoạt ............................................................................. 4
Bảng 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo trong ao thâm canh tảo ............... 8
Bảng 3.1 Các thông số chế tạo mô hình .............................................................................. 19
Bảng 3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu theo dõi trong đề tài .................................... 26
Bảng 4.1 Nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải lấy tại nguồn ....................................... 29
Bảng 4.2 Các thông số vận hành mô hình ........................................................................... 33
Bảng 4.3 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt trước và sau xử lý ............. 34
Bảng 4.4 Nồng độ pH, DO trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi xử lý ..................... 35
Bảng 4.5 Hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt ................................ 39
Bảng 4.6 Nồng độ SS, VSS và Chlorophyll trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi xử lý
............................................................................................................................................. 40
Bảng 4.7 Kết quả thu sinh khối Trứng nước ....................................................................... 41
Bảng 4.8 Các thông số vận hành mô hình ........................................................................... 45

Bảng 4.9 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt trước và sau xử lý ............. 46
Bảng 4.10 Nồng độ pH và DO trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi xử lý ............... 47
Bảng 4.11 Hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt .............................. 50
Bảng 4.12 Nồng độ SS, VSS và Chlorophyll trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi xử
lý .......................................................................................................................................... 50
Bảng 4.13 Kết quả thu sinh khối Trứng nước ..................................................................... 51
Bảng B.1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT)
............................................................................................................................................. 57
Bảng B.2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (QCVN
40:2011/BTNMT)................................................................................................................ 57
Bảng B.3 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt trước và sau xử lý (thí
nghiệm 1) ............................................................................................................................. 59
Bảng B.4 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt trước và sau xử lý (thí
nghiệm 2) ............................................................................................................................. 60
Bảng B.5 Kết quả phân tích Chlorophyll ............................................................................ 61
Bảng B.6 Kết quả đo cường độ ánh sáng ở thí nghiệm 1 .................................................... 62
Bảng B.7 Kết quả đo cường độ ánh sáng ở thí nghiệm 2 .................................................... 62
Bảng B.8 Kết quả đo nhiệt độ ở thí nghiệm 1 ..................................................................... 63
Bảng B.9 Kết quả đo nhiệt độ ở thí nghiệm 2 ..................................................................... 64
Bảng B.10 Kết quả đo DO ở thí nghiệm 1 .......................................................................... 65
Bảng B.11 Kết quả đo DO ở thí nghiệm 2 .......................................................................... 66
Bảng B.12 Kết quả đo pH ở thí nghiệm 1 ........................................................................... 67
Bảng B.13 Kết quả đo pH ở thí nghiệm 2 ........................................................................... 68

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
x

Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Sơ đồ một ao nuôi tảo thâm canh ........................................................................... 6
Hình 2.2 Chu trình cộng sinh giữa tảo & vi khuẩn................................................................ 7
Hình 2.3 Tảo Chlorella ........................................................................................................ 11
Hình 2.4 Moina trưởng thành .............................................................................................. 14
Hình 3.1 Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt ao thâm canh tảo ......................................................... 20
Hình 3.2 Các phương tiện sử dụng trong thí nghiệm ......................................................... 20
Hình 3.3 Keo nhân giống tảo ............................................................................................... 22
Hình 3.4 Ảnh chụp tảo Chlorella sp. dưới kính hiển vi Olympus CX 21 ........................... 22
Hình 3.5 Ao tảo thâm canh sau quá trình nhân giống và tạo quần thể tảo trội.................... 23
Hình 3.6 Ảnh chụp Trứng nước dưới kính hiển vi Olympus CX 21 ................................... 24
Hình 4.1 Vị trí lấy mẫu ........................................................................................................ 28
Hình 4.2 Diễn biến cường độ ánh sáng theo thời gian (n = 3) ............................................ 30
Hình 4.3 Diễn biến nhiệt độ theo thời gian (n = 3) ............................................................. 31
Hình 4.4 Diễn biến nồng độ pH theo thời gian (n = 3)........................................................ 32
Hình 4.5 Diễn biến nồng độ DO theo thời gian (n = 3) ....................................................... 32
Hình 4.6 Mẫu nước trước và sau xử lý của nghiệm thức 1
ngày
15/10/2015 (HRT = 1,5 ngày) ............................................................................................. 33
Hình 4.7 Mẫu nước trước và sau xử lý của nghiệm thức 2
ngày
15/10/2015 (HRT = 1,8 ngày) ............................................................................................. 34
Hình 4.8 Nồng độ BOD5, COD trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi xử lý .............. 36
Hình 4.9 Nồng độ SS trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi xử lý .............................. 37

Hình 4.10 Nồng độ TKN, N-NH4+, N-NO3-, TP trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi
xử lý ..................................................................................................................................... 38
Hình 4.11 Diễn biến cường độ ánh sáng theo thời gian (n = 3) .......................................... 42
Hình 4.12 Diễn biến nhiệt độ theo thời gian (n = 3) ........................................................... 43
Hình 4.13 Diễn biến nồng độ pH theo thời gian (n = 3)...................................................... 44
Hình 4.14 Diễn biến nồng độ DO theo thời gian (n = 3) ..................................................... 44
Hình 4.15 Mẫu nước trước và sau xử lý của nghiệm thức 1 ngày 10/11/2015 (HRT = 1,5
ngày) .................................................................................................................................... 45
Hình 4.16 Mẫu nước trước và sau xử lý của nghiệm thức 2 ngày 10/11/2015 (HRT = 1,3
ngày) .................................................................................................................................... 46
Hình 4.17 Nồng độ BOD5, COD trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi xử lý ........... 48
Hình 4.18 Nồng độ SS trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi xử lý ............................ 48
Hình 4.19 Nồng độ TKN, N-NH4+, N-NO3-, TP trong nước thải sinh hoạt trước và sau khi
xử lý ..................................................................................................................................... 49
Hình A.1 Ao tảo thâm canh trong mô hình thí nghiệm ....................................................... 56
Hình A.2 Bể nuôi Trứng nước trong mô hình thí nghiệm ................................................... 56

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
xi


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DO
BOD5
COD
SS
VSS
TN
N-NH4+
N-NO3TP
HRT

Nồng độ oxy hòa tan
Nhu cầu oxy sinh hoá
Nhu cầu oxy hoá học
Chất rắn lơ lửng
Chất rắn bay hơi
Tổng ni-tơ
Ni-tơ a-môn
Ni-tơ ni-trát
Tổng phốt-pho
Thời gian lưu nước

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
xii


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo

kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
Ở nước ta hiện nay, phần lớn nước thải sinh hoạt được xả trực tiếp ra môi trường,
gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm. Theo nghiên cứu của Ngân
hàng Thế giới (2013) các đô thị ở Việt Nam chỉ mới xử lý được 10% lượng nước
thải so với nhu cầu thực tế. Ở các vùng nông thôn, vấn đề xử lý nước thải sinh hoạt
còn gặp nhiều khó khăn hơn do dân cư ở đây không tập trung nên chi phí đầu tư hệ
thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình là khá lớn, không khả
thi về mặt kinh tế. Nước thải sinh hoạt chủ yếu bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ dễ
phân hủy sinh học (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014) vì vậy nếu nó
không được xử lý trước khi thải ra môi trường sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe
của người dân và môi trường sinh sống của họ. Mặt khác, nước thải sinh hoạt chứa
nhiều dưỡng chất như ni-tơ, phốt-pho nếu được tận dụng thì đây là một nguồn
dưỡng chất để phục vụ sản xuất nông nghiệp. Do đặc thù về địa hình, điều kiện kinh
tế xã hội ở các khu vực nông thôn một hệ thống xử lý nước thải cho khu vực này
phải có cấu tạo đơn giản, dễ thực hiện, chi phí đầu tư, vận hành và bão dưỡng thấp.
Vì vậy, nhiều nơi trên thế giới đã nghiên cứu, phát triển các hệ thống xử lý nhỏ lẻ,
phi tập trung như ao thâm canh tảo để xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt ở khu
vực nông thôn.
Ao tảo thâm canh là một ao chia ra làm nhiều rãnh dài có trang bị hệ thống sục khí
và khuấy trộn. Nó có tỉ lệ diện tích/ thể tích lớn, độ sâu chỉ từ 0,2 m - 0,6 m để cho
ánh sáng có thể khuếch tán đến đáy ao, trong ao hệ cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn
sẽ phân hủy chuyển hóa chất thải hữu cơ làm tăng sinh khối tảo. Nước thải chảy ra
từ hệ thống ao tảo thâm canh chứa hàm lượng tảo cao được đưa vào một hệ thống
tách tảo. Nước thải sau khi xử lý và tách tảo thường đạt được các chỉ tiêu như BOD5
= 20 mg/L và DO = 0,5 mg/L. Theo Wang et al. (2009) tảo Chlorella sp. đã được
áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải và nhiều nghiên cứu chứng minh được

Chlorella sp. có khả năng loại bỏ N, P và COD trong nước thải với thời gian lưu
khác nhau từ 10 giờ đến 42 ngày. Ngoài ra, sinh khối tảo có giá trị dinh dưỡng và
hàm lượng prô-tê-in cao, nên có thể thu hồi sinh khối của tảo sau xử lý để nuôi
Trứng nước (Moina sp.) làm thức ăn cho cá bột, từ đó góp phần tăng thu nhập cho
người dân. Theo Rottmann et al. (1992) Trứng nước là thức ăn lý tưởng cho nhiều
loài cá con sống trong môi trường nước ngọt nhờ vào đặc điểm có kích thước nhỏ
và giá trị dinh dưỡng cao.
Dựa vào khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của tảo cũng như tình hình thực tế ở các
vùng nông thôn thì hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng ao tảo thâm canh có các
lợi điểm như: thích hợp cho quy mô xử lý nước thải sinh hoạt cho hộ gia đình, dễ
dàng thiết kế và vận hành, có thể tái sử dụng sản phẩm sau xử lý để nâng cao thu
nhập.
Từ những hiện trạng trên, đề tài “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo kết
hợp với nuôi Trứng nước” được thực hiện nhằm đánh giá tính khả thi của việc xử lý
nước thải sinh hoạt bằng ao thâm canh quần thể tảo trội Chlorella sp., góp phần bảo
vệ môi trường, tái sử dụng nguồn sinh khối tảo để nuôi Trứng nước góp phần làm
tăng thu nhập cho người dân.
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
1


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
2.1.1 Nguồn gốc của nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Chúng thường được
thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công
cộng khác (Lâm Minh Triết et al., 2006).
Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư thường được xác định trên cơ sở nước
cấp. Nước thải sinh hoạt thường chiếm từ 65% đến 85% số lượng nước cấp đi qua
đồng hồ các hộ dân, cơ quan, bệnh viện, trường học,…trong đó con số 65% áp dụng
cho nơi nóng, khô, nước cấp còn dùng cho cả việc tưới cây cỏ (Trịnh Xuân Lai,
2009).
2.1.2 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt
Phân loại của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
-

Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.
Nước thải nhiễm bẩn do các chất sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa
trôi kể cả làm vệ sinh sàn nhà.

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn
có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.
Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như prô-tê-in (40
÷ 50%), hy-đrát-các-bon (40 ÷ 50%) gồm tinh bột, đường và xen-lu-lô-zơ và các
chất béo (5 ÷ 10%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong
khoảng 150 ÷ 450 mg/L theo trọng lượng khô. Có khoảng 20 ÷ 40% chất hữu cơ
khó bị phân hủy sinh học (Lâm Minh Triết et al., 2006).

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
2


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

Bảng 2.1 Đặc trưng ô nhiễm nước thải sinh hoạt
Thành phần
Đơn vị

Nồng độ

Khoảng

Đặc trưng

Chất rắn tan

mg/L

350 – 1200

700

Cặn không tan

mg/L

100 – 350

210

BOD

mg/L

110 – 400

210

COD

mg/L

250 – 1000

500

Ni-tơ tổng (N)

mg/L

20 – 85

35

NH3-N

mg/L

12 – 50

22

P-tổng (P)

mg/L

4 – 15

7

P-hữu cơ

mg/L

1–5

2

P-vô cơ

mg/L

3 – 10

5

(Lê Văn Cát, 2007)
Theo Oilgae (2013) trong nước thải sinh hoạt có chứa 99,9% là nước, 0,02 – 0,03%
chất rắn lơ lửng và khoảng 0,05% các chất vô cơ, hữu cơ khác. Các thành phần hữu
cơ bao gồm cả đạm các hợp chất như prô-tê-in, các a-xít a-min hoặc các hợp chất
không chứa ni-tơ như các-bon-hy-đrát và li-pít.

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
3


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

Bảng 2.2 Thành phần nước thải sinh hoạt
Các chất (mg/L)
Tổng chất rắn hòa tan
Chất rắn hòa tan
Chất rắn không hòa tan
Tổng chất rắn lơ lửng
Chất rắn lắng
BOD5
Ô-xy hòa tan
Tổng ni-tơ

N – hữu cơ
N – amoniac
N – NO2
N – NO3
Clorua
Độ kiềm (mg CaCO3/l)
Chất béo
Tổng phốt-pho (mg P/L)

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

Mức độ ô nhiễm

Nặng

Trung bình

Thấp

1.000
700
300
600
12
300
0
85
35
50
0,1

0,4
175
200
40
-

500
350
150
350
8
200
0
50
20
30
0,05
0,2
100
100
20
8

200
120
8
120
4
100
0

25
10
15
0
0,1
15
50
0
-

(Metcalf & Eddy, 1991)
Theo Trần Đức Hạ (2002) để tính toán thiết kế các công trình xử lý người ta thường
xem xét các thành phần sau đây của nước thải sinh hoạt:
- Các chất rắn (chủ yếu là các chất rắn lơ lửng)
- Các chất hữu cơ (chủ yếu là các chất có thể bị phân hủy sinh học)
- Các chất dinh dưỡng (các hợp chất ni-tơ và phốt-pho)
- Các vi sinh vật gây bệnh
Trong nước thải sinh hoạt, các chất hữu cơ chủ yếu là các-bon-hy-rát (CHO) như là
đường, xen-lu-lô-zơ, các chất và dầu mỡ (CHON) như là a-xít béo dễ bay hơi, các
chất đạm (CHOSP) như là a-xít a-min, a-mô-ni và u-rê (CHON)n.
2.2 PHÂN LOẠI NƯỚC THẢI SINH HOẠT
Người ta có thể phân loại nước thải theo nguồn gốc hình thành, đối tượng thoát
nước và đặc điểm hệ thống thoát nước.
2.2.1 Phân loại theo nguồn gốc hình thành
Nước thải sinh hoạt sinh ra từ các hộ gia đình có thể phân ra thành 2 loại:
- Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại chế phẩm từ các thiết bị vệ
sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt.
- Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh (toilet) còn gọi là “nước
đen”.
Dương Thị Hồng Chi

Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
4


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

2.2.2 Phân loại theo đối tượng thoát nước
Dựa theo đối tượng thoát nước, người ta phân chia nước thải sinh hoạt thành hai
nhóm:
- Nước thải sinh ra từ các hộ gia đình, khu dân cư.
- Nước thải sinh ra từ các công trình, dịch vụ, công cộng như: bệnh viện,
khách sạn, trường học, nhà ăn,…
Mỗi nhóm nước thải trên có lưu lượng, chế độ xả nước và thành phần tính chất đặc
trưng (Trần Đức Hạ, 2002).
2.2.3 Phân loại theo đặc điểm hệ thống thoát nước
Theo đặc điểm của hệ thống thoát nước sẽ hình thành nên hai loại nước thải:
- Nước thải hệ thống thoát nước riêng.
-

Nước thải hệ thống thoát nước chung.

Việc phân loại nước thải theo hệ thống thoát nước phụ thuộc vào đối tượng thoát
nước, đặc điểm hệ thống thoát nước và các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã
hội (Trần Đức Hạ, 2002).

2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG HỆ THỐNG AO TẢO THÂM
CANH
2.3.1 Sơ lược các hệ thống nuôi tảo
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) có 3 hệ thống nuôi tảo:
- Hệ thống nuôi các ao tảo chọn lọc sử dụng các nguồn nước tự nhiên, chất
khoáng, dinh dưỡng, CO2. Tảo do hệ thống này sản xuất được sử dụng để
làm thực phẩm cho người.
- Hệ thống nuôi tảo bằng nước cống rãnh hoặc nước thải công nghiệp. Trong
hệ thống này quần thể tảo gồm nhiều loài khác nhau và có sự hiện diện của
một số lớn vi khuẩn. Hệ thống này được dùng để xử lý nước thải, tảo sản
xuất được dùng để làm thức ăn cho gia súc hoặc sản xuất năng lượng.
- Hệ thống nuôi tảo trong một hệ thống kín bằng ánh sáng tự nhiên hoặc nhân
tạo.
Hệ thống nuôi tảo bằng nước cống rãnh hoặc nước thải công nghiệp phù hợp với
mục tiêu xử lý nước thải. Các chất hữu cơ trong nước thải hay bùn đưa vào hệ thống
được phân hủy bởi vi khuẩn, nguồn ô-xy cho hệ thống phân hủy này được sản sinh
từ quá trình quang hợp của tảo. Tảo sử dụng năng lượng mặt trời và các chất dinh
dưỡng sản sinh từ quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi khuẩn để tổng hợp sinh
khối tảo bằng quá trình quang hợp.

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
5


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

2.3.2 Giới thiệu hệ thống ao tảo thâm canh

Hình 2.1 Sơ đồ một ao nuôi tảo thâm canh
(Moraine et al., 1979)
Hệ thống ao tảo thâm canh là một ao chia ra làm nhiều rãnh dài có trang bị hệ thống
sục khí và khuấy trộn. Nó có tỉ lệ diện tích /thể tích lớn, độ sâu chỉ từ 0,2 – 0,6 m để
cho ánh sáng có thể khuếch tán đến đáy ao. Hệ thống này có thể nạp nước thải liên
tục trong vòng 12 tiếng đồng hồ (khoảng thời gian có ánh sáng mặt trời). Thời gian
tồn lưu tối thiểu của nước thải trong hệ thống nên lớn hơn 1,8 ngày vì đây là tuổi
thọ tối thiểu của một thế hệ tảo trong hệ thống. Thời gian tồn lưu tối đa của nước
thải trong hệ thống phải nhỏ hơn 8 ngày vì nếu quá 8 ngày hệ thống sẽ hoạt động
dưới tải (thiếu chất dinh dưỡng) đưa đến năng suất tảo thấp. Nước chảy ra từ hệ
thống này chứa hàm lượng tảo cao. Nước thải sau xử lý và tách tảo thường đạt được
các chỉ tiêu như BOD5 khoảng 20 mg/L và DO khoảng 0,5 mg/L (Lê Hoàng Việt &
Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014). Các nhân tố chính ảnh hưởng đến hệ thống nuôi tảo
thâm canh là cường độ ánh sáng và nhiệt độ, thông số kỹ thuật dùng để điều chỉnh
môi trường tối ưu cho hệ thống là kích thước của ao (chủ yếu là diện tích và độ
sâu).
2.3.3 Cơ chế hoạt động của ao tảo thâm canh
Trong các loại ao thâm canh tảo có sự cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn. Quá trình
cộng sinh này có thể mô tả như sau: khi chất thải hữu cơ được đưa vào trong các ao
tảo, hệ vi khuẩn hiếu khí trong ao sẽ sử dụng ô-xy để ô-xy hóa một phần các chất
hữu cơ, tạo ra các chất chủ yếu là CO2, H2O, NH4+… Trong đó CO2 và NH4+ là
nguồn các-bon và ni-tơ chủ yếu để cho tảo sử dụng sắc tố (Chlorophyll) để hoàn
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
6


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

thành quá trình quang hợp, tổng hợp nên các tế bào tảo mới. Một sản phẩm khác
của quá trình quang hợp là O2, nguồn O2 này sẽ được vi khuẩn sử dụng để phân hủy
chất hữu cơ trong nước thải (Oswald & Gotaas, 1955).
Theo Tam & Wong (1989) ao thâm canh tảo có thể loại bỏ được hơn 80% N và P có
trong nước thải.

Hình 2.2 Chu trình cộng sinh giữa tảo & vi khuẩn
(Oswald & Gotass, 1955)
2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo trong ao thâm canh tảo
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo được Larsdotter (2006) phân chia
thành 03 nhóm: nhóm các yếu tố lý hóa, nhóm các yếu tố sinh học và nhóm các yếu
tố do vận hành.

Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
7

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

Bảng 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo trong ao thâm canh tảo
Các yếu tố lý hóa

Ánh sáng; nhiệt độ; nồng độ các dưỡng
chất; nồng độ O2, CO2; pH; độ mặn; các
độc chất

Các yếu tố sinh học

Các mầm bệnh (vi-rút, vi khuẩn, kí sinh
trùng); các phiêu sinh động vật ăn tảo;
sự canh tranh giữa các loài

Các yếu tố vận hành

Khuấy trộn; tốc độ pha loãng; độ sâu
của ao; việc bổ sung bi-các-bô-nát; tần
suất thu hoạch

(Larsdotter, 2006)
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2015), các yếu tố cần thiết cho quá
trình xử lý nước thải bằng tảo:
- Ánh sáng: tảo có thể lấy năng lượng từ ánh sáng, tuy nhiên quá trình quang
hợp của tảo bao gồm pha sáng và pha tối, ở pha tối tảo sử dụng các chất hữu

cơ đơn giản làm nguồn năng lượng và các-bon cho quá trình phát triển của
chúng. Trong quá trình quang hợp, khoảng 90% năng lượng mặt trời sẽ
chuyển hóa thành nhiệt và chỉ có khoảng dưới 10% được chuyển hóa thành
các dạng hóa năng nằm trong tảo.
- Độ sâu của ao tảo: trong thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo nên lớn hơn 20
cm (và nằm trong khoảng 40 – 50 cm) để tạo thời gian lưu tồn chất thải trong
ao tảo thích hợp và trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng.
- Khuấy trộn và hoàn lưu: quá trình này rất cần thiết nhằm ngăn không cho các
tế bào tảo lắng xuống đáy, tạo điều kiện cho các chất dinh dưỡng tiếp xúc với
tảo và giúp cho tảo sử dụng ánh sáng tốt hơn, đồng thời ngăn được quá trình
phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và yếm khí ở đáy ao tảo. Ngoài ra khuấy trộn
còn giúp cho lớp tảo phía trên quang hợp tốt do không bị chiếu sáng quá mức
thích hợp. Nhưng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cho các cặn
lắng nổi lên và ngăn cản quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo, giúp cho
quá trình trao đổi khí tốt hơn. Khuấy trộn quá mức làm tiêu tốn năng lượng
không cần thiết dẫn đến giảm hiệu quả kinh tế của việc sản xuất tảo. Moraine
et al. (1979) cho rằng tốc độ dòng chảy trong ao tảo chỉ nên ở khoảng 5
cm/giây. Hoàn lưu giúp cho ao tảo giữ lại được các tế bào vi khuẩn và tảo
còn hoạt động; giúp cho quá trình thông thoáng khí, thúc đẩy nhanh các phản
ứng trong ao tảo.
Giữa ánh sáng, độ sâu của ao tảo và khuấy trộn có mối quan hệ với nhau và
với năng suất tảo.
- Dưỡng chất: tảo có thể sử dụng a-môn và ni-trát làm nguồn cung cấp ni-tơ
chính cho quá trình biến dưỡng; ngoài ra tảo có thể sử dụng ni-tơ của u-rê
CO(NH2)2 và ni-trít. Tuy nhiên a-môn là nguồn đạm chính để tổng hợp nên
prô-tê-in của tế bào của chúng thông qua quá trình quang hợp. Phốt-pho, magiê và ka-li cũng là các dưỡng chất ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo. Tỉ lệ
P, Mg và K trong tế bào tảo là 1,5 : 1 : 0,5.
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
8


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

-

-

-

-

-

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

Thời gian lưu tồn của nước thải trong ao (HRT): thời gian lưu tồn nước thải
tối ưu là thời gian cần thiết để các chất dinh dưỡng trong nước thải chuyển
đổi thành chất dinh dưỡng trong tế bào tảo. Thường người ta chọn thời gian
lưu tồn của nước thải trong ao lớn hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày. Một số
thí nghiệm ở Thái Lan cho thấy trong điều kiện nhiệt đới, độ sâu của ao tảo
là 0,35 m, HRT là 1,5 ngày và lượng BOD nạp là 336 kg/(ha*ngày) là tối ưu
cho các ao tảo.
Các chất ức chế: có rất nhiều chất ức chế khả năng sinh trưởng của tảo như
kim loại nặng, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu, một số chất trong bột giặt, các chất
tẩy rửa.

Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng sẽ làm cho tốc độ sinh trưởng của tảo tăng, tuy nhiên
khi nhiệt độ tăng quá ngưỡng giới hạn trên thì tốc độ sinh trưởng của tảo sẽ
giảm nhanh. Thông thường nhiệt độ từ 15 – 250C là nhiệt độ thích hợp cho
hầu hết các loài tảo.
pH: ảnh hưởng đến việc phân bố các-bon vô cơ trong nước và ảnh hưởng đến
việc hấp thu ni-tơ của tảo. Nếu tảo sử dụng ni-trát, pH nước có xu hướng
tăng, nếu tảo sử dụng a-môn pH nước có khuynh hướng giảm. pH cao cũng
làm cho tảo bị keo tụ, hiện tượng này làm giảm khả năng hấp thu dưỡng chất
và khả năng tăng trưởng của tảo, nhưng nó tạo điều kiện cho việc thu hoạch
tảo.
Kim loại nặng: kim loại gây ảnh hưởng lớn nhất đến sự sinh trưởng của tảo
là Pb, có khả năng làm chết khoảng 50% mật độ tảo ở nồng độ 0,4 mg/L.
Nồng độ này thấp hơn 3 lần so với thủy ngân và thấp hơn 13 lần so với
cadmium và đồng (Oilgae, 2013).

2.3.5 Giới thiệu tảo
Tảo là những loài sinh vật đơn bào có thể tồn tại riêng lẻ, chuỗi hoặc nhóm, chúng
phát triển cả trong môi trường nước ngọt và nước biển. Tùy thuộc vào từng loài,
kích thước của tảo thường nằm trong khoảng từ vài mi-crô-mét (micron) đến vài
trăm mi-crô-mét. Không giống như thực vật bậc cao, tảo không có gốc, hệ thống lá
thân. Tuy nhiên hầu hết các loài tảo có khả năng thực hiện quang hợp, đây là một
phần quan trọng của chu trình các-bon trên trái đất (Larsdotter, 2006). Tảo sản xuất
ra khoảng một nửa lượng ô-xy trong khí quyển và sau đó sử dụng các loại khí nhà
kính như các-bô-níc để phát triển (Gốc Becker et al., 1988, trích trong Liao, 2014).
Theo Lương Đức Phẩm (2007) tảo là sinh vật tự dưỡng. Chúng sử dụng CO2 hoặc
bi-các-bô-nát làm nguồn các-bon và nguồn ni-tơ, phốt-pho vô cơ để cấu tạo tế bào
dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời, đồng thơi thải ra ô-xy. Quá trình
quang hợp của tảo được biểu diễn như sau:
ánh sáng
CO2 + PO4-3 + NH4+

Tế bào tảo mới (tăng sinh khối) + O2

Trong nước giàu nguồn N và P, đặc biệt là P sẽ là điều kiện rất tốt cho tảo phát
triển. Nguồn CO2 có thể do vi sinh vật hoạt động trong nước, phân hủy các chất hữu
cơ tạo thành cung cấp cho tảo hoặc từ không khí. Theo Oilgae (2013) tảo tăng
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
9


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

trưởng và loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải tốt hơn khi được nuôi với sự có mặt
của CO2 và cường độ ánh sáng là 15.000 lux trong điều kiện nuôi bán liên tục.
Tảo được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong nghiên cứu và công nghiệp
vì chúng có thể sản xuất và tích lũy nhiều loại vật liệu hữu ích. Trong lĩnh vực công
nghiệp, tảo được sử dụng làm phụ gia giàu đạm, tiền chất có giá trị cao của chất
chống ô-xy hóa, mỹ phẩm, thuốc nhuộm tự nhiên, và các a-xít béo không bão hòa.
Trong những thập kỷ gần đây, tảo đã được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học
(Gốc: Makarevičiené, 2012; trích trong Liao, 2014).
2.3.6 Khả năng xử lý nước thải của tảo
Tảo có thể sử dụng để xử lý nước thải. Tảo từ lâu đã được công nhận rằng có hiệu
quả cao trong việc giảm nhu cầu ô-xy sinh học (BOD), phốt-pho hòa tan và ni-tơ

trong nước thải đô thị và nông nghiệp (Larsdotter, 2006). Nhiều loài tảo có thể phát
triển tốt trong nước thải đô thị vì nó có thể sử dụng cả chất hữu cơ và các chất vô cơ
trong nước thải. Việc sử dụng tảo trong xử lý nước thải đã được đẩy mạnh trong
thời gian dài (Oswald et al, 1955). Mặc dù các ứng dụng của tảo trong xử lý nước
thải quy mô công nghiệp vẫn còn hạn chế, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tảo để xử
lý nước thải trên một quy mô tương đối nhỏ trong những thập kỷ qua.
Liao (2014) đã trích dẫn trích tài liệu của Garcia et al., (2010) cho thấy trong nước
thải đô thị có chứa nguồn hữu cơ các-bon cũng như nhiều chất dinh dưỡng khác
như: ni-tơ và phốt-pho cần thiết cho quá trình tăng trưởng của tảo. Vì vậy, việc sử
dụng nước thải để nuôi tảo có thể làm giảm chi phí xử lý vì tảo có khả năng lấy đi
các chất hữu cơ và vô cơ cần được loại bỏ trong nước thải trước khi thải ra ngoài
(Gốc: Sophonsiri et al, 2004, trích lại trong Liao, 2014). Các nghiên cứu về việc
nuôi tảo được sử dụng như một quá trình xử lý nước thải bậc ba bắt đầu sớm nhất là
vào năm 1970 (Wang et al., 2009). Sử dụng tảo để xử lý nước thải có các lợi điểm
như: tốn ít năng lượng, giảm sự hình thành bùn, giảm phát thải các khí gây hiệu ứng
nhà kính và sản xuất ra các sinh khối tảo hữu ích (Oilgae, 2013).
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) tảo có tốc độ tăng trưởng
nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong
nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng prô-tê-in cao. Do đó người ta đã lợi
dụng các đặc điểm này của tảo để:
-

-

Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng: các hoạt động sinh học trong
các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển
đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp.
Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật: tảo dùng
năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột.
Tiêu diệt các mầm bệnh: thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo

các mầm bệnh trong nước thải sẽ bị tiêu diệt.

Trong ao tảo, hệ sinh vật chủ yếu là vi khuẩn sẽ hoạt động ở 3 vùng: kị khí ở đáy,
tùy tiện ở vùng giữa và hiếu khí ở vùng trên gần mặt nước. Vi sinh vật hoạt động sẽ
phân hủy BOD hoặc phần COD được chuyển sang dễ phân hủy. Ở vùng hiếu khí,
tảo phát triển sẽ sử dụng nguồn N và P cho việc tăng sinh khối, đồng thời thải ra O2
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
10


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

phục vụ cho vi sinh vật hiếu khí. Ngược lại, vi sinh vật hiếu khí hoạt động sẽ thải ra
CO2, cung cấp nguồn các-bon phục vụ cho tảo và các loài thực vật thủy sinh khác
cho quá trình quang hợp.
2.3.7 Thu hoạch tảo
Phương pháp và thiết bị thích hợp để thu hoạch tảo phụ thuộc vào loài tảo được sản
xuất, hệ thống sản xuất tảo và mục tiêu sử dụng sản phẩm. Có các phương pháp thu
hoạch tảo như: thu hoạch tảo bằng lưới lọc, thu hoạch bằng cách keo tụ kết hợp với
lắng hoặc tuyển nổi, tự tạo bông cặn, thu hoạch sinh học.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn biện pháp thu hoạch bao gồm: tính chất
nước thải đầu vào và đầu ra của ao nuôi tảo, mục đích xử lý, chất lượng tảo cần thu
hoạch, giá vận hành, nhu cầu về nhân lực, thiết bị và hóa chất sử dụng và tính chất

lý học của tảo.
2.4 TỔNG QUAN VỀ TẢO CHLORELLA SP.
2.4.1 Đặc điểm phân loại tảo Chlorella sp.
Sharma (1998) đã trích tài liệu của Boid & Wynne, (1978) về đặc điểm phân loại
tảo Chlorella sp.
- Ngành: Chlorophyta
- Lớp: Chlorophyceae
- Bộ: Chlorococales
- Họ: chlorellaceae
- Loài: Chlorella

Hình 2.3 Tảo Chlorella
( Nguồn: Nguyễn Lân Dũng, 2006)
2.4.2 Hình thái và cấu tạo
Chlorella là giống tảo lục đơn bào, không di chuyển được và có kích thước rất nhỏ
(từ 2-12 µm), có hình cầu, hình tròn hoặc hình e-lip. Tế bào được bao phủ bởi vách
tế bào bằng xen-lu-lô-zơ dày, tế bào lục lạp có dạng hình chén và có một hạt tạo
tinh bột. Một vài loài không có hạt tạo tinh bột. Tế bào Chlorella không roi, không
có không bào co rút nhưng nhân nằm ở giữa (Sharma, 1998).
2.4.3 Phân loại
Về mặt phân loại, do có sự khác biệt nhỏ giữa các dạng tế bào và gần như có hình
cầu, hơn nữa, kích thước và hình dạng tế bào thay đổi theo điều kiện môi trường và
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
11

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

giai đoạn phát triển nên sự phân loại của nhóm Euchlorella rất dễ bị nhầm lẫn.
Những tiêu chuẩn về đặc điểm cấu tạo và hình thái để phân biệt các loài thuộc giống
Chlorella là: dạng tế bào, vách tế bào, đặc điểm của vách tế bào mẹ, hình thái của
lục lạp, sự có mặt hay không của pyrenoid, số lượng và kích thước của bào tử mẹ,
và kích cỡ của tế bào mẹ.Tuy nhiên, Kessler và Soeder đề nghị rằng để phân biệt
các loài thuộc giống Chlorella nên sử dụng các chỉ tiêu sinh lý tốt hơn là những chỉ
tiêu hình thái (Trần Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền, 2000).
2.4.4 Sinh sản
Chlorella chỉ sinh sản vô tính với sự xuất hiện của các bào tử. Những bào tử này
không roi có hình dạng giống như tế bào mẹ, không thấy xuất hiện bào tử vô tính di
động hoặc giao tử hữu tính trong quá trình sinh sản của bào tử này (Sharma, 1998).
Tùy theo điều kiện nuôi trồng mà số lượng 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, bào tử tách ra
khỏi tế bào bằng cách hủy hoại màng tế bào mẹ, phóng thích ra ngoài môi trường.
Các tế bào trẻ này lớn lên cho đến giai đoạn chín sinh dục, rồi toàn bộ chu trình lại
lập lại từ đầu. Quá trình phân bào của Chlorella đòi hỏi phải có sự hiện diện của lưu
huỳnh và ni-tơ.
Sharma (1998) đã trích dẫn tài liệu của Tamiya (1963) cho thấy vòng đời của
Chlorellaellipsoidea chia ra làm 4 pha:
-

Giai đoạn tăng trưởng: ở pha này các bào tử sẽ tăng nhanh về kích thước nhờ
các sản phẩm của quá trình quang hợp.
Giai đoạn bắt đầu chín: các tế bào mẹ chuẩn bị cho quá trình phân chia.
Giai đoạn chín mùi: tế bào nhân đôi trong điều kiện có ánh sáng hoặc bóng

tối.
Giai đoạn phân chia: màng tế bào mẹ bị vỡ ra và các bào tử phóng thích ra
ngoài.

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của tảo Chlorella
a) Ánh sáng
Theo Wang et al. (2009) Chlorella có tốc độ sinh trưởng trong nước thải đô thị là
0,412/ngày ở điều kiện ánh sáng là 5.000 lux, nhưng nếu nuôi tảo Chlorella trong
quy trình nước xanh cải tiến thì cường độ ánh sáng cần khoảng 4.000 – 30.000 lux
(Nguyễn Thanh Phương et al., 2003).
Cường độ chiếu sáng ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo.
Tảo Chlorella sp. được nuôi cấy ở 4 điều kiện chiếu sáng trung bình khác nhau là
1.342 lux, 730 lux, 333 lux và 9.840 lux thì kết quả cho thấy ở cường độ chiếu sáng
quá cao (9.840 lux) hay quá thấp (333 lux) không phải là điều kiện thuận lợi để tảo
Chlorella sp. phát triển. Tảo Chlorella sp. phát triển nhanh ở cường độ chiếu sáng
730 lux và tối ưu ở 1.342 lux. Ở cường độ chiếu sáng quá cao xảy ra hiện tượng ức
chế quang học (photoinhibition) làm ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của tảo và
cường độ chiếu sáng quá thấp không đủ cung cấp cho quá trình quang hợp của tảo.
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
12


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống ao tảo
kết hợp với nuôi Trứng nước

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

Do đó, cường độ chiếu sáng phải đảm bảo cung cấp đủ cho tảo quang hợp nhưng
không vượt quá mức độ ức chế quang học của tảo (Hồ Quốc Phong et al., 2014).
b) pH
Nguyễn Thanh Phương et al. (2003) cho rằng môi trường pH thích hợp cho tảo
Chlorella từ 6 – 8,5. Bên cạnh đó, Trần Thị Thủy (2008) cho rằng pH từ 8,0 là tối
ưu cho tảo Chlorella phát triển và pH từ 9,0 – 10,0 tảo vẫn có khả năng phát triển.
c) Nhiệt độ
Theo Trần Chấn Bắc (2013) nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của tảo Chlorella
dao động 28,10 - 34,70 0C. Theo nghiên cứu của Hồ Quốc Phong et al. (2014) khi
nuôi cấy tảo Chlorella sp. trong 2 điều kiện nhiệt độ phổ biến là 25oC và 30oC với
cùng cường độ chiếu sáng trung bình 1.342 lux, trong nước có độ mặn 0‰ và thu
hoạch ở ngày thứ 8 thì nồng độ sinh khối tảo được nuôi cấy ở nhiệt độ 30 oC tăng
nhanh hơn so với tảo được nuôi cấy ở nhiệt độ 25oC. Điều này cho thấy nhiệt độ
thích hợp để thu hồi nhiều sinh khối tảo Chlorella sp. là khoảng 30oC vì đây là nhiệt
độ phù hợp cho quá trình phân bào của tảo.
d) Dinh dưỡng
Đối với tảo Chlorella, ni-trát đóng vai trò rất quan trọng, nếu thiếu ni-trát thì chúng
sẽ không sinh trưởng và phát triển được (Trần Chấn Bắc, 2013). Theo Wang (2009)
tỉ lệ N/P nằm trong khoảng từ 6,8 - 10 là tối ưu cho sự phát triển của tảo Chlorella.
2.4.6 Vai trò của tảo Chlorella
Chlorella được biết đến nhiều bởi vai trò quan trọng của nó về dinh dưỡng cũng
như là nhân tố môi trường trong nuôi trồng thủy sản. Tảo Chlorella chứa nhiều a-xít
béo cao không no, là thức ăn quan trọng của hơn 400 loài tôm, cá, nhuyễn thể (Trần
Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền, 2000). Tảo Chlorella có giá trị dinh dưỡng cao –
sản xuất tôm càng xanh, cá và hai mãnh vỏ (dùng phương pháp nước xanh): cung
cấp các hợp chất vi lượng mà thức ăn không thể bổ sung, hấp thu một số khí độc,
tạo hệ đệm tốt (Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013).
Bổ sung Chlorella còn giúp duy trì chất lượng nước và tạo quần thể luân trùng và
động vật phiêu sinh khác làm thức ăn trong ương nuôi ấu trùng tôm cá. Tốc độ tăng

trưởng, sức sinh sản của ấu trùng tăng rõ rệt khi cho ăn Chlorella (Gốc: Nagata &
Whyte, 1992; trích dẫn lại trong Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013).
2.5 SƠ LƯỢC VỀ MOINA
2.5.1 Phân loại
Theo Trần Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền (2000) Moina thuộc:
- Ngành: Arthropoda
- Ngành phụ: Mandibulata
- Lớp: Cruslacca
- Lớp phụ: Entomostraca
Dương Thị Hồng Chi
Trần Thị Thu Hà

MSSV: B1205033
MSSV: B1205045
13