NGHIÊN CỨU NUÔI TẢO NƢỚC THẢI NHÀ MÁY ETHANOL VÀ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY CỦ MÌ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU NUÔI TẢO NƢỚC THẢI NHÀ MÁY
ETHANOL VÀ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY CỦ MÌ

Họ và tên sinh viên: BẠCH THỊ KIM
NGUYỄN ĐÌNH TRÍ
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2009 – 2013

Tháng 08/2013


NGHIÊN CỨU NUÔI TẢO NƢỚC THẢI NHÀ MÁY ETHANOL VÀ
NƢỚC THẢI NHÀ MÁY CỦ MÌ

Tác giả

BẠCH THỊ KIM
NGUYỄN ĐÌNH TRÍ

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
PGS.TS. Trương Vĩnh

Tháng 8

i


LỜI CẢM TẠ
Chúng con kinh ghi ơn ông bà, cha mẹ đã sinh thành ra chúng con và là
nguồn động viên, khích lệ cho chúng con suốt trong quá trình học tập cũng như
trong suốt thời gian thực hiên khóa luận tốt nghiệp.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS. Trương Vĩnh – người thầy
kính yêu đã tận tình hướng dẫn chúng tôi. Trong suốt quá trình thực hiện, thầy luôn
nhắc nhở, sửa chữa những sai sót và cũng không ngừng động viên tạo điều kiện cho
chúng tôi hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Chúng tôi chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Công Nghệ
Hóa Học trường Đại học Nông Lâm, cùng các bạn trong lớp DH 9HH đã nhiệt tình
giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian 4 năm học tập tại trường. Trong quá trình thí
nghiệm tại phòng thí nghiệm I4, chúng tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và
tạo mọi điều kiện thuận lợi của quý thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Hóa Học
trường Đại học Nông Lâm cùng các bạn lớp DH 9HH. Nhờ vậy chúng tôi đã hoàn
thành khóa luận một cách tốt đẹp.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do những hạn chế về kỹ thuật, kinh
nghiệm, thời gian,…khóa luận của chúng tôi chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót.
Chúng tôi mong nhận được những góp ý từ thầy cô và các bạn để luận văn được
hoàn thiện hơn.
Tp Hồ Chí Minh, Tháng 8 năm
Sinh viên
Bạch Thị Kim– Nguyễn Đình Trí

ii

.


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM TẠ ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC .......................................................................................................... iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................................................................ ix
TÓM TẮT ........................................................................................................ xiii
ABSTRACT ..................................................................................................... xiv
CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU ...................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................1
1.2. Mục đích ...................................................................................................2
1.3. Nội dung ...................................................................................................2
1.4. Yêu cầu .....................................................................................................2
CHƢƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................... 3
2.1. Lịch sử về tảo Chlorella sp .....................................................................3
2.1.1. Phân loại ............................................................................................3
2.1.2. Hình thái và các đặc điểm sinh học về ngành tảo lục....................3
2.1.3. Các hình thức sinh sản ở tảo lục .....................................................4
2.1.4. Thành phần hóa học .........................................................................4
2.2. Sự tăng trƣởng của tảo............................................................................6
2.2.1. Các pha tăng trƣởng của tảo ...........................................................6
2.2.2. Một số kết quả về sự tăng trƣởng của tảo đƣợc tiến hành tại
Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP
HCM. ...........................................................................................................8
2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng và phát triển của tảo ......10
iii

2.3.1. Yếu tố hóa học.................................................................................10
2.3.2. Các yếu tố vật lí ..............................................................................11
2.3.3. Các yếu tố sinh học .........................................................................12
2.3.4. Các phƣơng pháp nuôi tảo ............................................................13
2.4. Định lƣợng sinh khối tảo .......................................................................17
2.5. Tách sinh khối tảo .................................................................................18
2.5.1. Phƣơng pháp ly tâm .......................................................................18
2.5.2. Phƣơng pháp lọc .............................................................................18
2.5.3. Phƣơng pháp tạo bông ...................................................................19
2.6. Sấy sinh khối tảo ....................................................................................19
2.7. Một số phƣơng pháp chiết tách chất béo ...........................................21
2.7.1. Phƣơng pháp ngấm kiệt .................................................................21
2.7.2. Phƣơng pháp chiết ngâm dầm ......................................................21
2.7.3. Phƣơng pháp chiết bằng máy chiết Soxhlet .................................22
2.8. Tổng quan về nƣớc thải ........................................................................23
2.8.1. Nƣớc thải và phân loại nƣớc thải : ...............................................23
2.8.2. Đặc trƣng chủ yếu của nƣớc thải ..................................................25
2.9. Tổng quan về nƣớc thải nhà máy sản xuất tinh bột mì. ....................28
2.9.1. Nguồn phát sinh và đặc trƣng của nƣớc thải sản xuất tinh bột
mì ...............................................................................................................28
2.9.2. Hiện trạng xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn ........................30
2.10. Tổng quan về trích ly ..........................................................................30
2.10.1. Các phƣơng pháp trích ly: ...........................................................30
2.10.2. Qui trình trích ly dầu từ tảo: .......................................................31
CHƢƠNG III: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............ 32
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................32
iv

3.1.1. Thời gian..........................................................................................32
3.1.2. Địa điểm...........................................................................................32
3.2. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................32
3.2.1. Thiết bị .............................................................................................32
3.2.2. Dụng cụ ............................................................................................32
3.2.3. Hóa chất thí nghiệm .......................................................................32
3.3. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ................................................34
3.3.1. Quy trình sản xuất chung ..............................................................35
3.3.2. Thí nghiệm 1: Nghiên cứu nuôi tảo ở các môi trƣờng nƣớc
thải nhà máy cồn Xuân Lộc ....................................................................35
3.3.3. Thí nghiệm 2: nuôi tảo trên các nồng độ khác nhau của môi
trƣờng nƣớc thải nhà máy cồn Đồng xanh ............................................37
3.3.4. Thí nghiệm 3: Nghiên cứu nuôi tảo trong môi trƣờng giả thải
nhà máy cồn Đồng Xanh. ........................................................................37
3.3.5. Thí nghiệm 4: Thí nghiệm nuôi tảo môi trƣờng nƣớc thải nuôi
trên hệ thống đèn LED. ...........................................................................38
3.3.6. Thí nghiệm 5: Thí nghiệm nuôi hai giai đoạn ở các nồng độ
nƣớc thải khác nhau.................................................................................39
3.3.7. Thí nghiệm 6:Nghiên cứu nuôi tảo trên môi trƣờng nƣớc thải
sau hầm biogas của nhà máy sản xuất tinh bột mì ...............................39
3.4. Xác định các chỉ tiêu..............................................................................40
3.4.1. Mật độ tảo .......................................................................................40
3.4.2. Khối lƣợng sinh khối tảo khô ........................................................42
3.4.3. Hàm lƣợng lipid có trong tảo ........................................................42
3.4.4. Xác định chỉ số hấp thu OD của tảo .............................................42
3.4.5. Xác định các chỉ số COD, BOD của nƣớc thải ............................43
v


3.4.6. Xử lý số liệu .....................................................................................43

CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 44
4.1. Thí nghiệm 1: Nghiên cứu nuôi tảo ở các môi trƣờng nƣớc thải
nhà máy cồn Xuân Lộc. ...............................................................................44
4.1.1. Phân tích số liệu. .............................................................................44
4.1.2. Kết quả trung bình. ........................................................................47
4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát nuôi tảo ở các nồng độ khác nhau của nhà
máy cồn Đồng xanh. .....................................................................................48
4.2.1. Phân tích mật độ tảo: .....................................................................48
4.2.2. Phân tích sinh khối. ........................................................................49
4.2.3. Phân tích hàm lƣợng dầu: .............................................................49
4.2.4. Tổng kết số liệu trung ình. ...........................................................50
4.3. Thí nghiệm 3: Nghiên cứu nuôi tảo trong môi trƣờng giả thải nhà
máy cồn Đồng Xanh. ....................................................................................51
4.3.1. Phân tích mật độ: ...........................................................................51
4.3.2. Phân tích về sinh khối. ...................................................................51
4.3.3. Phân tích hàm lƣợng dầu: .............................................................52
4.3.4. Tổng kết số trung ình:..................................................................52
4.4. So sánh sự khác biệt khi nuôi môi trƣờng nƣớc thải và môi
trƣờng giả thải nhà máy cồn Đồng Xanh. ..................................................52
4.5. Thí nghiệm 4: Nuôi tảo môi trƣờng nƣớc thải nuôi trên hệ thống
đèn LED. .......................................................................................................53
4.5.1. Phân tích mật độ .............................................................................53
4.5.2. Phân tích sinh khối. ........................................................................54
4.5.3. Phân tích hàm lƣợng dầu. ..............................................................54
4.5.1. Tổng kết số liệu thô. .......................................................................54
vi


4.6. So sánh sự khác biệt khi nuôi tảo trong đèn LED và đèn Huỳnh
Quang. ...........................................................................................................55

4.7. Thí nghiệm 5: Thí nghiệm nuôi hai giai đoạn ở các nồng độ nƣớc
thải khác nhau. .............................................................................................55
4.7.1. Phân tích mật độ. ............................................................................55
4.7.2. Phân tích sinh khối. ........................................................................59
4.7.3. Phân tích hàm lƣợng dầu ...............................................................61
4.7.4. Tổng kết số liệu thô ........................................................................65
4.8. Thí nghiệm 6: nuôi tảo trong môi trƣờng nƣớc thải nhà máy củ
mì trƣớc và sau khi xử lí Biogas của nhà máy mì Tân Hiệp. ...................66
4.8.1. Kết quả phân tích nƣớc thải sau iogas và trƣớc biogas ............66
4.8.2. Phân tích mật độ tảo nuôi trong môi trƣờng nƣớc thải sau
biogas .........................................................................................................67
4.8.3. Phân tích sinh khối tảo nuôi trong môi trƣờng nƣớc thải sau
biogas .........................................................................................................67
4.8.4. Tổng kết số liệu thô: .......................................................................68
CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................. 70
5.1. Kết luận ..................................................................................................70
5.2. Đề nghị ....................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 72
PHỤ LỤC .......................................................................................................... 75

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
OD

:

Optical density (Mật độ quang).

trtb/ml

:

Triệu tế bào/ml.

K

:

Khối lượng tảo khô (mg/l).

P

:

Tỉ lệ trích ly dầu thô (%).

M

:

Hàm lượng dầu thô (mg/l).

v/v

:

Thể tích/thể tích.

v/p

:

Vòng/phút.

BOD

:

Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa).

COD

:

Chemical oxygen demand (Nhu cầu oxy hóa học).

VCNSH

:

Viện công nghệ sinh học.

MĐTB

:

Mật độ tế bào.

MĐBĐBT

:

Mật độ ban đầu bố trí.

HLDTB

:

Hàm lượng dầu trung bình.

Waste

:

Nước thải thật

Model

:

Mô hình giả thải

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Một vài hình ảnh Chlorella sp .......................................................... 4

Hình 2.2: Các pha tăng trƣởng trong nuôi vi tảo ............................................ 7
Hình 2.3: Đồ thị khối lƣợng (KL) chất khô tảo (g/l) và mật độ tế bào
(trtb/ml) của Chl/Hannay. ................................................................................. 9
Hình 2.4: Đồ thị khối lƣợng (KL) chất khô tảo (g/l) và mật độ tế bào
(trtb/ml) của Chl/HHNL1. ............................................................................... 10
Hình 2.5: Thiết bị nuôi sản xuất sinh khối tảo trong ống xoắn ở Úc (a)
và thiết bị nuôi ống ở BM Công Nghệ Hóa Học (b). ..................................... 14
Hình 2.6: Sơ đồ sản xuất dùng cho nuôi tảo theo từng mẻ. .......................... 15
Hình 2.7: Kỹ thuật chiết ngấm kiệt................................................................. 21
Hình 2.8: Chiết bằng thiết bị Soxhlet. ............................................................ 22
Hình 2.9: Quy trình trích ly dầu tảo ............................................................... 31
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình các ƣớc thí nghiệm ............................................. 35
Hình 3.2: Kích thƣớc các ô trong buồng đếm. ............................................... 41
Hình 4.1: Biểu đồ mật độ tảo hằng ngày nuôi trong nƣớc thải sau lắng
bùn. .................................................................................................................... 44
Hình 4.2: Biểu đồ mật độ tảo theo ngày nuôi trong nƣớc thải cuối c ng
(trtb/ml). ............................................................................................................ 45
Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện tốc độ phát triển của mật độ tảo từng bình
theo trong 11 ngày. ........................................................................................... 48
Hình 4.4: Biểu đồ trung bình sinh khối từng nồng độ (g/l). ......................... 49
Hình 4.5: Biểu đồ mật độ tảo nuôi trong môi trƣờng giả thải nhà máy
Cồn Đồng Xanh................................................................................................. 51

ix


Hình 4.6: Biểu đồ mật độ theo ngày của tảo thí nghiệm 4 trong 11 ngày
nuôi (trtb/ml). .................................................................................................... 54
Hình 4.7: Đồ thị mật độ tảo nuôi đèn Huỳnh Quang trƣớc xử lí. ................ 56
Hình 4.8: Đồ thị mật độ tảo nƣớc thải đèn Huỳnh Quang sau xử lí ............ 56

Hình 4.9: Biểu đồ mật độ tảo môi trƣơng giả thải Đồng Xanh 10 ngày
trƣớc xử lí. ......................................................................................................... 57
Hình 4.10: Biểu đồ mật độ tảo môi trƣờng giả thải 5 ngày xử lí (trtb/ml). . 57
Hình 4.11: Biểu đồ mật độ tảo đèn led trƣớc xử lí. ....................................... 58
Hình 4.12: Biểu đồ mật độ tảo đèn led sau khi xử lí ..................................... 59
Hình 4.13: Đồ thị sinh khối so sánh giữa xử lí và không xử lí ở các nồng
độ. ....................................................................................................................... 60
Hình 4.14: Đồ thị sinh khối cả xử lí và không xử lí của mô hình giả thải ... 61
Hình 4.15: Hình sinh khối xử lí vè không xử lí tảo nuôi đèn led.................. 61
Hình 4.16: Đồ thị hàm lƣợng dầu giữa xử lí và không xử lí tảo nƣớc thải
ở đèn Huỳnh Quang ......................................................................................... 62
Hình 4.17: Đồ thị hàm lƣợng dầu tảo xử lí và không xử lí khi nuôi mô
hình giả thải....................................................................................................... 63
Hình 4.18: Đồ thị so sánh hàm lƣợng dầu giữa xử lí và không xử lí tảo
nƣớc thải nuôi đèn LED ................................................................................... 64
Hình 4.19: Đồ thị mật độ tảo theo ngày thí nghiệm 6 ................................... 67
Hình 4.20: Biểu đồ sinh khối tảo nuôi nƣớc thải sau biogas. ....................... 68

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella sp. ......................... 4
Bảng 2.2: Thành phần aminoacid (%) của Chlorella sp. ............................... 5
Bảng 2.3: Tóm tắt ƣu điểm và nhƣợc điểm của các phƣơng pháp nuôi
tảo. ...................................................................................................................... 16
Bảng 2.4: Một số phƣơng pháp sấy sinh khối tảo.......................................... 19
Bảng 2.5: Đặc trƣng nƣớc thải sản xuất tinh bốt sắn [8]. ............................. 29
Bảng 3.1: Bảng dinh dƣỡng đa lƣợng và vi lƣợng theo môi trƣờng basal .. 33

Bảng 3.2: Thành phần hóa học đa lƣợng của môi trƣờng giả thải. ............. 34
Bảng 3.3: Thành phần hóa học đa lƣợng của môi trƣờng nuôi nƣớc thải
thật ..................................................................................................................... 34
Bảng 3.4: Bảng bố trí thí nghiệm theo nồng độ% nƣớc thải sau lắng bùn . 36
Bảng 3.5: Bảng bố trí thí nghiệm thức tính theo ml ...................................... 36
Bảng 3.6: Bảng bố trí thí nghiệm theo nồng độ nƣớc thải cuối.................... 36
Bảng 3.7: Bảng bố trí thí nghiệm thức tính theo ml ...................................... 36
Bảng 3.8: Bảng bố trí nghiệm thức thí nghiệm 1 tính theo(%) nƣớc thải .. 37
Bảng 3.9: Bảng bố trí nghiệm thức thí nghiệm 1 tính theo (ml) nƣớc
thải ..................................................................................................................... 37
Bảng 3.10: Bảng bố trí thí nghiệm theo mô hình giả thải nƣớc thải nhà
máy Đồng Xanh tính theo % ........................................................................... 38
Bảng 3.11: Bảng bố trí nghiệm thức thí nghiệm môi trƣờng giả thải
tính theo (ml) ..................................................................................................... 38
Bảng 3.12: Bảng bố trí thí nghiệm theo nồng độ nuôi trong đèn LED
(%)...................................................................................................................... 39
xi


Bảng 3.13: Bảng bố trí nghiệm thức thí nghiệm môi trƣờng nƣớc thải
nuôi trong đèn led tính theo (ml) .................................................................... 39
Bảng 3.14: Bảng bố trí thí nghiệm tính theo phần trăm ............................... 40
Bảng 3.15: Bảng bố thí nghiệm tính theo ml: ................................................ 40
Bảng 4.1: Bảng mật độ tảo của nƣớc thải sau lắng bùn. .............................. 44
Bảng 4.2: Bảng mật độ tảo theo ngày nuôi trong nƣớc thải cuối c ng
(trtb/ml). ............................................................................................................ 45
Bảng 4.3: Bảng sinh khối tảo nƣớc thải sau lắng bùn. .................................. 45
Bảng 4.4: Bảng thu hoạch sinh khối tảo nƣớc thải cuối c ng. ..................... 46
Bảng 4.5: Tỉ lệ và hàm lƣợng dầu tảo nuôi nƣớc thải sau lắng bùn. .......... 46
Bảng 4.6: Tỉ lệ và hàm lƣợng dầu tảo nuôi nƣớc thải cuối c ng. ............... 46

Bảng 4.7: Kết quả thí nghiệm đối với nƣớc thải giai đoạn sau lắng bùn. ... 47
Bảng 4.8: Bảng tổng kết số liệu trung ình đối với nƣớc thải cuối cùng. ... 47
Bảng 4.9: Bảng tổng kết số liệu trung bình khi nuôi tảo ở các nồng độ
trên hệ thống đèn huỳnh quang. ..................................................................... 50
Bảng 4.10: Bảng tổng kết số liệu thô của tảo nuôi trong môi trƣờng giả
thải Đồng Xanh ................................................................................................. 52
Bảng 4.11: Bảng tổng kết số liệu thô thí nghiệm 4 ........................................ 54
Bảng 4.12: Bảng tổng kết số liệu thô thí nghiệm 5 ........................................ 65
Bảng 4.13: Bảng kết quả thử nghiệm nƣớc thải nhà máy củ mì .................. 66
Bảng 4.14: Tổng kết số liệu thô thí nghiệm 6 ................................................. 68

xii


TÓM TẮT
Sinh viên thực hiện: Bạch Thị Kim – Nguyễn Đình Trí, đề tài được báo cáo
vào tháng 8/2013 “Nghiên cứu nuôi tảo nƣớc thải nhà máy ethanol và nƣớc thải
nhà máy củ mì”.
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Trương Vĩnh.
Đề tài được thực hiện từ tháng 4

đến tháng 8

, tại phòng thí

nghiệm I4 Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí
Minh.
Đề tài được tiến hành trên tảo giống: Chlorella vulgaris.
Nội dung khóa luận thể hiện qua các kết quả sau:
a. So sánh hiệu quả nuôi tảo chlorella vulgaris giữa đèn LED và đèn thường.

b. Đánh giá khả năng nuôi tảo chlorella vulgaris ở các nồng độ nước thải.
* Nhà máy nước thải Đồng xanh với các nồng độ

%, 5%,

% tảo sinh

trưởng và phát triển tốt và đạt mật độ cao 5 trtb ml đạt tỉ lệ dầu khoảng 6%, sinh
khối .5g L.
* Nhà máy nước thải Xuân Lộc ở nước thải sau lắng bùn và nước thải cuối.
Tảo sinh trưởng và phát triển tốt và đạt tỉ lệ dầu >

%.

c. Đánh giá khả năng nuôi tảo chlorella vulgaris giữa mô hình giả thải và
nước thải thật tại nhà máy Đồng Xanh. Không có sự khác biệt giữa nước thải thật và
mô hình giả thải.
d. So sánh sự mật độ, sinh khối và hàm lượng dầu tảo giữa việc xử lí giảm
dinh dưỡng và không giảm dinh dưỡng khi nuôi. Xử lý thiếu dinh dưỡng ở đèn LED
cho kết quả tỉ lệ dầu tăng lên 4 %, cao hơn so với không xử lý.
e. Tảo không thể sống trên môi trường nước thải nhà máy tinh bột sắn giai
đoạn trước xử lý biogas. Tuy nhiên, sau khi xử lí biogas, tảo phát triển bình thường
cho sinh khối cao hơn g L.

xiii


ABSTRACT
The thesis is investigated by Bach Thi Kim – Nguyen Dinh Tri and reported on
May 8th,

: “study the algal grouth in wastewater of ethanol plant and cassava

processing plant”.
Supervisor: Associate Prof. Dr Truong Vinh.
The thesis was carried out from May 4th, 2013 to August 2013 at I4 Laboratory
of Chemical Engineering Department, Nong Lam University, HCM city.
The study was conducted on the algae: Chlorella vulgaris algae.
The results of the thesis:
a. Compavisor the grouth of chlorella vulgaris between LED and fluorescent lights.
b. Assessing the ability grouth of chlorella vulgaris in different wastewater
concentrations.
* In Dong Xanh plant wastewater using concentration of 20%, 25% and 30%, the algal
growed and developed well, which reached high densities approrimately 50trtb/ml and
biomass of 2.5g/l.
* In Xuan Loc plant wastewater treatment plant, at the sedimentation section and at
the end of wastewater treatment line, the algal growed and developed well produced
oil fraction more than 20%.
c. Compavisor of the grouth of chlorella vulgaris between wastewater model and real
wastewater at Dong Xanh plant, the results showed we found that there was no
senificant different between them.
d. Comparing the density, biomass and oil content of algae between nutrition
deprivation and nomal nutrition during growing prass, the result showed that nutrient
deprivation using LED light increased oil content to 43% which was highter than
cotrol.
e. Investigate the culturing algal on wastewater environment of cassava processing
plant before and after the period of biogas treatment.

xiv

xv


CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Với sự phát triển vượt bậc không ngừng của khoa học kỹ thuật, không những
các nước tiên tiến mà các nước đang phát triển và chậm phát triển cũng rất quan tâm
đến vấn đề ô nhiễm không khí và sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống. Nguồn
nhiên liệu dầu mỏ đang cạn kiệt dần. Bên cạnh đó, đốt nhiên liệu dầu mỏ sinh ra khí
CO2 gây nên vấn đề môi trường. Do vậy, dùng nhiên liệu sinh học để thay thế nhiên
liệu dầu mỏ là vấn đề cấp thiết.
Những năm gần đây, các loài tảo đã thu hút sự chú ý ngày càng cao của các
nhà khoa học, công nghệ và thương mại do những ưu thế của cơ thể này so với thực
vật bậc cao như: sự phát triển đơn giản, vòng đời ngắn, năng suất cao, hệ số sử dụng
năng lượng ánh sáng cao, thành phần sinh hóa dễ được điều khiển tùy điều kiện
nuôi cấy và nhờ kỹ thuật di truyền, nuôi trồng đơn giản, thích hợp với quy mô sản
xuất công nghiệp. Ứng dụng tốt trong việc nghiên cứu sản xuất biodiesel. Biodiesel
đã được nghiên cứu và sử dụng như là một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu
diesel truyền thống. Do đó tiềm năng về việc sản xuất biodiesel nhằm thay thế cho
nhiên liệu truyền thống trong tương lai là rất lớn nhằm tạo ra nguồn năng lượng
sạch đối với môi trường.
Nền công nghiệp của nước nhà đang phát triển rộng lớn, nhiều nhà máy xí
nghiệp đang dần được xây dựng. Sự phát triển kinh tế cũng tiềm ẩn song song với
nó là nguy cơ ô nhiễm môi trường. Lượng nước thải ra thoát ra có thể làm thay đổi
chất lượng nước bề mặt, gây ra ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý tốt. Giả
thiết đặt ra có thể dùng tảo để xử lý nước thải? giả thiết này hoàn toàn hợp lý do
trong nước thải, hàm lượng nito và photpho là nguồn dinh dưỡng cho sự sinh trưởng
và phát triển của tảo. Ngoài ra, việc thu hồi sinh khối tảo sau xử lý có thể thực hiện
thuận lợi, dễ dàng, giảm giá thành xử lý. Do đó nếu xử lý nước thải bằng tảo có thể

giảm được chi phí xử lý nước thải,vừa tận dụng được môi trường nuôi để nuôi tảo,
thu được sinh khối để tách chiết lấy dầu, từ đó sản xuất Biodiesel.

1


Do vậy, được sự phân công của bộ môn Công nghệ hóa học và dưới sự
hướng dẫn của PGS.Ts. Trương Vĩnh, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu nuôi tảo
nƣớc thải nhà máy ethanol và nƣớc thải nhà máy củ mì”.
1.2. Mục đích
Đánh giá khả năng sử dụng dinh dưỡng trong nước thải làm nguyên liệu sinh
học.
Tìm biện pháp để tăng hàm lượng dầu.
1.3. Nội dung
Nuôi tảo trên môi trường nước thải nhà máy cồn Đồng Xanh
Thí nghiệm nuôi tảo ở đèn thường và đèn led
Nuôi tảo trên môi trường nước thải nhà máy cồn Xuân Lộc ở hai vị trí lấy
nước thải khác nhau
Khảo sát mật độ, sinh khối, hàm lượng giàu giữa xử lí giảm dinh dưỡng và
không giảm dinh dưỡng
Nuôi tảo trên môi trường nước thải nhà máy tinh bột mì ở giai đoạn sau khi
ra khỏi hầm biogas
1.4. Yêu cầu
Xác định được nồng độ tảo sinh trưởng và đạt mật độ cao nhất trên môi
trường nước thải nhà máy cồn Đồng Xanh.
So sánh việc xử lí giảm lượng dinh dưỡng bổ sung và không xử lí giảm dinh
dưỡng.
Tìm ra được quy trình nuôi cho hệ thống nước thải nhà máy cồn Xuân Lộc.
Sự khác biệt khi nuôi tảo trên đèn thường và đèn led.
Tìm ra sự tương đồng khi nuôi trên môi trường nước thải thật và giả thải của

nhà máy cồn Đồng Xanh.
Khảo sát được quá trình sinh trưởng và phát triển của tảo trên môi trường
nước thải nhà máy tinh bột mì.

2


CHƢƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Lịch sử về tảo Chlorella sp
2.1.1. Phân loại
Lãnh giới Plantae (thực vật).
Ngành

Cholophyta

Lớp

Chlorophyceae

Bộ

Chlorococcales

Họ

Oocystaceae

Chi

Chlorella

Loài

Vulgaris pyrenoidosa

2.1.2. Hình thái và các đặc điểm sinh học về ngành tảo lục
Tảo lục đơn bào có chứa chlorophyll a và b, xanthophyll, hình thái rất đa
dạng có loại đơn bào, có loại thành nhóm, có loại dạng sợi, có loại dạng màng, có
loại dạng ống…phần lớn có màu lục như cỏ. Sắc lạp có thể có hình phiến, hình lưới,
hình trụ, hình sao…. Thường có 2 - 6 thylakoid xếp chồng lên nhau. Phần lớn có
một hay nhiều pyrenoid nằm trong sắc lạp. Nhiệm vụ chủ yếu của pyrenoid là tổng
hợp tinh bột. Trên sắc lạp của tảo lục đơn bào hay tế bào sinh sản di động của tảo
lục có sợi lông roi (tiêm mao) dài bằng nhau và trơn nhẵn. Có loại trên bề mặt lông
roi có một hay vài tầng vẫy nhỏ. Lông roi của tế bào di động ở tảo lục thường có hai
sợi, một số ít có bốn sợi, tám sợi hay nhiều hơn. Cũng có khi chỉ có một sợi lông
roi. Phần lớn tế bào tảo lục có một nhân, một số ít có nhiều nhân. Thành tế bào của
tảo lục chủ yếu chứa cellulose.

(a)

(b)
3


Hình 2.1: Một vài hình ảnh Chlorella sp
(Nguồn: />Hình 2.1.1(a) : Hình dáng tảo Chlorella
Hình 2.1.1(b) : Cấu tạo Chlorella
- Nucleus: Nhân.

- Nuclear envelope: Màng nhân.

- Starch: Tinh bột.

- cell walls: Vách tế bào

- Chloroplast: Thể sắc tố.

- Mitochondria: Ty thể

2.1.3. Các hình thức sinh sản ở tảo lục
Tảo lục có

phương thức sinh sản:

Sinh sản sinh dưỡng: phân cắt tế bào, phân cắt từng đoạn tảo.
Sinh sản vô tính: hình thành các loại bào tử vô tính, như bào tử tĩnh, bào tử
động, bào tử tự thân, bào tử màng dày.
Sinh sản hữu tính: có đẳng giao, dị giao và noãn giao.
(Nguồn: />2.1.4. Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của tế bào Chlorella sp tùy thuộc vào tốc độ sử dụng
môi trường dinh dưỡng trong quá trình phát triển.
Bảng 2.1: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella sp.
(Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999)
Hàm lƣợng

Thành phần

Protein tổng số

40 – 60 %

Gluxit

25 – 35 %

Lipid

10 – 15 %

Sterol

0,1- 0,2 %

Sterin

0,1- 0,5 %

β-Caroten

0,16 %

Xanthophyll

3,6 – 6,6 %

Chlorophyll a

2,2 %
4

Chlorophyll b

0,58 %

Tro

10 – 34 %

Vitamin B1

18,0 mg/gr

C

0,3 – 0,6 mg/gr

K

6 mg/gr

B6

2,3 mg/100gr

B2

3,5 mg/100gr

B12

7 - 9 mg/100gr

Niacin

25 mg/100gr

Acid Nicotini

145 mg/100gr

Bảng 2.2: Thành phần aminoacid (%) của Chlorella sp.
(Webb 1983; Nguyễn Hữu Đại,1999. Trích bởi Trần Phong Nhã và Lưu
Hồng Thắm, 2009)
Đơn vị (%)

Aminoacid
Arginine

5,17

Aspartic

9,24

Threonine

5,44

Serine

5,32

Glutamic acid

15,10

Proline

5,19

Glucine

9,23

Alanine

10,97

Valine

6,24

Cystein

0,40

Methionine

0,22

Isoleucine

4,08

Leucine

8,30

Tyrocine

2,47

Phenyl

4,12
5


Lycine

5,63

Trytophan

1,23

Histidine

1,59

Taurin

0,04

Thành phần hóa học của các loài Chlorella sp phụ thuộc nhiều vào sự có mặt
của Nitơ trong môi trường. Khi lượng Nitơ có trong môi trường thấp thì hàm lượng
protein của Chlorella sp giảm xuống rõ rệt trong khi lượng cacbohydrat và lipid lại
tăng lên.
Tảo có khả năng hấp thu CO2 và các muối khoáng cần thiết để tổng hợp
protein, glucid, lipid…. Có thể thay đổi tùy theo điều kiện môi trường như ánh
sáng, nhiệt độ, độ mặn…. (Vũ Thị Tám, 1982). Các nguyên tố vô cơ cũng có chức
năng sinh lý quan trọng đối với thực vật (C, H, O, K, Mg, Fe, Cu,…). Ngoài ra,
Chlorella sp còn chứa glucid, acid amine thiết yếu, nhiều loại vitamin như:
carotene, thiamine, niacine, paridoxine, choline, acid lipoic, acidpentonoid, ….các
vitamin nhóm C, A, B1, B2, B6, K…. có nhiều trong tế bào tảo tươi. (Nguồn:
/>2.2. Sự tăng trƣởng của tảo
2.2.1. Các pha tăng trƣởng của tảo
Tăng trưởng là biểu hiện cho sự gia tăng về số lượng so với số lượng tảo cấy
ban đầu (Pelczar và cộng sự, 1977; Pinij Kungvanki, 1988. Trích bởi Trần Thị Mỹ
Xuyên, 2008). Sự tăng trưởng của các vi tảo nói chung và Chlorella sp nói riêng
nuôi trong điều kiện vô trùng đều thông qua 5 pha như sau:

6


Hình 2.2: Các pha tăng trưởng trong nuôi vi tảo
(Lavens và Sorgeloos, 1996. Trích bởi Trần Phong Nhã và Lưu Hồng Thắm,
2009)
a. Pha log (pha chậm hoặc cảm ứng)

Sau khi cấy vào môi trường nuôi, quần thể tạm thời không thay đổi. Điều này
không có nghĩa là các tế bào không hoạt động. Việc chậm phát triển là do sự thích
nghi sinh lí của chuyển hóa tế bào để phát triển, như mức tăng enzyme và các chất
chuyển hóa liên quan đến sự phân chia tế bào và cố định cacbon, ở giai đoạn này
các tế bào cũng gia tăng về kích thước của chúng. Ở giai đoạn cuối pha này, mỗi
sinh vật bắt đầu phân chia.
. Pha log (pha sinh trƣởng theo hàm số mũ)
Ở pha này, mật độ tế bào tăng như là hàm số của thời gian theo hàm logarit:
Ct = Co*emt

(2.1)

Với Co và Ct là các nồng độ tế bào tại thời điểm và t tương ứng với m là tốc
độ sinh trưởng đặc thù. Tốc độ sinh trưởng đặc thù phụ thuộc chủ yếu vào loài tảo,
cường độ ánh sáng và nhiệt độ. Nếu nuôi trong các điều kiện tối ưu, tốc độ tăng
trưởng là tối đa trong suốt giai đọan này.
c. Pha giảm tốc độ sinh trƣởng (pha ngừng tăng trƣởng tƣơng đối)
Sự phân chia tế bào sẽ chậm lại khi các điều kiện về dinh dưỡng, ánh sáng,
độ pH, CO2 hoặc các yếu tố lý hóa khác bắt đầu hạn chế sự sinh trưởng.
d. Pha ổn định
7


Tại đây sự tăng trưởng theo pha hàm số mũ dần bắt đầu ngừng lại sau vài giờ
hoặc vài ngày. Quần thể duy trì ở mức ít hơn hoặc nhiều hơn ở một giá trị không
đổi nào đó trong một thời gian, có thể đó là kết quả của sự ngừng phân chia hoàn
toàn hoặc phân chia để bù vào số tế bào bị chết.
e. Pha suy tàn
Ở giai đoạn này các nhà nuôi tảo đều không mong muốn tuy nhiên không thể
tránh khỏi giai đoạn này. Đây là giai đoạn mà các tế bào tảo chết nhanh hơn là tốc

độ sản sinh ra tế bào mới. Do chất lượng nước bị giảm, nguồn dinh dưỡng bị cạn
kiệt đến mức không thể duy trì được sự sinh trưởng và phát triển của tảo. Lúc này
mật độ tế bào giảm theo cấp số nhân và việc nuôi cũng kết thúc.
Sự tăng trưởng ổn định chỉ có thể đạt đến giá trị tối đa khi được nuôi dưới
những điều kiện tăng trưởng tối ưu đặc biệt là về nhiệt độ, ánh sáng và dinh dưỡng.
Nhưng nếu chuyển sang môi trường không thích hợp thì mật độ tảo sẽ giảm đi một
cách đáng kể.
Vấn đề cấp thiết trong việc nuôi tảo là phải kiểm soát được điều kiện nuôi.
Điều kiện này chỉ có thể đạt được khi nuôi trong điều kiện môi trường được vô
trùng, kiểm soát không khí và cường độ chiếu sáng, nhiệt độ, pH có thể thay đổi
theo ý muốn.
Vấn đề cần quan tâm trong sự suy tàn của tảo có thể do một số nguyên nhân
như thiếu nguồn dưỡng chất, thiếu CO2, nhiệt độ cao, pH không ổn định do tình
trạng nhiễm bẩn từ không khí. Yếu tố then chốt giúp thành công trong nuôi tảo là
duy trì tảo nuôi luôn ở pha log, có thể nói đây là pha luôn ổn định về số lượng và
chất lượng.
2.2.2. Một số kết quả về sự tăng trƣởng của tảo đƣợc tiến hành tại
Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP
HCM.
Xác định thời điểm tảo đạt sinh khối cực đại (đỉnh sinh khối) của Chlorella
ưtrong môi trường Hannay (cải tiến) (ký hiệu là Chl/H).
Kết quả sinh khối theo thời gian nuôi cho trên hình . . Đường biểu diễn
MĐTB đạt đỉnh khối là 7,32x106 tb/ml vào ngày thứ 8 ứng với đỉnh đầu tiên của
đường biểu diễn KL chất khô tảo là 0,28 g/l thì phù hợp hơn so với đỉnh thứ 2 của
8


đường biểu diễn KL chất khô tảo là , 4 g l, vì đỉnh thứ nhất trùng với mật độ tế
bào cực đại.
Xác định thời điểm tảo đạt sinh khối cực đại (đỉnh sinh khối) của Chlorella

trong môi trường HHNL1 (ký hiệu là Chl/HHNL1).
Kết quả sinh khối theo thời gian nuôi cho trên hình .4. Đường biểu diễn
MD9TB đạt đỉnh khối là 14,1x106 tb/ml vào ngày thứ 4 ứng với KL chất khô tảo là
0,398 g/l, cao hơn so với môi trường Hannay. Đỉnh sinh khối của môi trường
HHNL1 là 4 ngày.
Tóm lại, tảo nuôi ở môi trường HHNL1 cho sinh khối nhanh hơn, cao hơn so
với môi trường Hannay. (Trương Vĩnh và cộng sự, 2008).
0.40

KL chất khô (g/ml)

8

MĐTB (triệu stb/ml)

7
0.35

0.30
5

0.25

4

3

MĐTB (triệu tb/ml)

KL chất khô tảo (g/l)

6

0.20
2
0.15
1

0.10

0
5

7

9

11

13

15

Ngày

Hình 2.3: Đồ thị khối lượng (KL) chất khô tảo (g/l) và mật độ tế bào
(trtb/ml) của Chl/Hannay.
(Trương Vĩnh và cộng sự, 2008).

9