KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SAU BIOGAS CỦA TẢO Spirulina plantesis

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SAU
BIOGAS CỦA TẢO Spirulina plantesis

Ngành học:CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Sinh viên thực hiện
Niên khóa

:ĐẶNG THỊ BÍCH LOAN
: 2009-2013

Tháng 06/2013


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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SAU
BIOGAS CỦA TẢO Spirulina plantesis

Hướng dẫn khoa họcSinh viên thực hiện
PGS.TS.DƯƠNG NGUYÊN KHANG

ĐẶNG THỊ BÍCH LOAN

Tháng 06/2013


LỜI CẢM ƠN

Xin gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí
Minh, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học và đặc biệt là toàn thể quý Thầy
Cô đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian
học tập tại trường.
Lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Dương Nguyên Khang, người thầy đã tận tình
giúp đỡ và hướng dẫn em trong thời gian làm đề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Cám ơn tất cả các bạn lớp DH09SH đã gắn bó và chia sẻ động viên tôi trong suốt
thời gian học tập và thực hiện đề tài.
Suốt đời ghi nhớ công ơn sinh thành dưỡng dục của ba mẹ, những lời khuyên bảo
và sự động viên của anh chị em trong gia đình.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013
Đặng Thị Bích Loan

i


TÓM TẮT
Ở Việt Nam hiện nay nước thải của các nhà máy chủ yếu được xử lý bằng hầm biogas.
Sau quá trình xử lý này các chỉ tiêu gây ô nhiễm môi trường vẫn còn ở mức cao. Việc
tiếp tục xử lý nước thải sau biogas trước khi thải ra môi trường là rất cần thiết. Có
nhiều giải pháp kỹ thuật được triển khai nghiên cứu và ứng dụng, trong đó tảo
Spirulina là một nhân tố sinh học được ứng dụng nhằm giảm thiểu chi phí và tác động

sau xử lý. Trong nghiên cứu này tảo Spirulina Plantesis được sử dụng nghiên cứu xử
lý nước thải sau biogas của nhà máy bột mì Toàn Xuân Hưng.
Nghiên cứu bao gồm bốn nghiệm thức: nước thải sau biogas có bổ sung CaO,
nước thải sau biogas có bổ sung NaOH, nước thải sau biogas có bổ sung Biochar và
nghiệm thức đối chứng là nước thải sau biogas. Các nghiệm thức được bố trí hoàn toàn
ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại.
Kết quả đã chỉ ra rằng, tảo Spirulina Palntesis có khả năng phát triển tốt trong
môi trường nước thải và mật độ cá thể ở nghiệm thức 1 là 66695,0  582; mật độ cá
thể ở nghiệm thức 2 là 57679,0  2309; mật độ cá thể tảo ở nghiệm thức 3 là 47350,0
 2080. Và cuối chu kỳ nuôi, ở nghiệm thức 1, tảo Spirulina plantesis góp phần làm
giảm đáng kể hàm lượng COD trong nước 89,87%; Pts 79,54%; Nts 76,26%; NH4+
92,15%. Trong khi đó, ở nghiệm thức 2 là 88,44% COD; 69,97% Pts; 74,21% Nts;
87,25% NH4+. Đối với nghiệm thức 3 là 75,37% COD; 64,12% Pts; 60,32% Nts;
86,77% NH4+, đối với nghiệm thức đối chứng là 9,68% COD; 31,24% Pts; 22,17% Nts;
32,05% NH4+ được xử lý sau 20 ngày. Nhìn chung khả năng xử lý nước thải sau
biogas của tảo Spirulina plantesis đạt kết quả tương đối tốt.

ii


SUMMARY
Thesis titled “The ability of waste water survey of Spirulina plantesis post biogas”
In Vietnam at the present, waste water of many factories isprimarily treated by biogas
tanks in Viet Nam. After this treatment process, polluting indicators still exist at high
level. The fact that waste water post biogas before releasing to environment is
necessary. Many technical solutions are deployed to research and apply, and Spirulina
is biological factor that applied to reduce the expenses and the effects of post
treatment. In this research, SpirulinaPlantesis was used to research in waste water
treatment of post biogas in Toan Xuan Hung fluor mill.
The research included 4 treatments: waste water of post biogas supplemented

Cao, waste water after biogas supplemented NaOH, waste water post biogas
supplemented Biochar, and control treatment is waste water post biogas. Treatments
were randomly arranged with 3 replicates.
The results indicated that SpirulinaPlantesis can grow up well in waste water
environment. The density of the treatment 1 was 66695 582; the density of the
treatment 2 was 57679  2309 and the density of the treatment 3 was 47350 2080. In
the end of feeding cycle, in the first treatment, SpirulinaPlantesis reduced COD
content significantly in water 89.87%, Pts 79.54%, Nts 76.26% , NH4+ 92 % Whereas,
in the treatment 2, it reduced 88.44% COD, 69.97% Pts , 74.21% Nts, 87.25% NH4+ in
the treatment 3, it was là 75.37% COD, 64.12% Pts , 60.32% Nts , 86.77% NH4+in the
treatment control, it was 9.68% COD; 31.24% Pts; 22.17% Nts; 32.05% NH4+ in 20
days of treatment. The ability of waste water treatment of post biogas of
SpirulinaPlantesis got basically the fairly good result.
Keywords: Spirulina plantesis, waste treatment of post biogas.

iii


MỤC LỤC
Tran
g
Lời cảm ơn ....................................................................................................................... 1 
Tóm tắt .............................................................................................................................ii 
Summary ........................................................................................................................ iii 
Mục lục ........................................................................................................................... iv 
Danh sách chữ viết tắt ...................................................................................................vii 
Danh sách các bảng ..................................................................................................... viii 
Danh sách các hình và biểu đồ ....................................................................................... vi 
Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1 
1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................................. 1

1.2 Yêu cầu của đề tài...................................................................................................... 2 
1.3 Nội dung thực hiện .................................................................................................... 2 
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................... 3 
2.1. Tổng quan về cây khoai mì ...................................................................................... 3 
2.1.1 Lịch sử phát triển cây khoai mì trong và ngoài nước ............................................. 3 
2.1.2 Cấu tạo củ khoai mì ................................................................................................ 3 
2.2. Thành phần nước thải chế biến bột mì và tác động của nó đến môi trường ............ 5 
2.2.1 Thành phần của nước thải chế biến bột mì ............................................................. 5 
2.3.3 Chất rắn lơ lửng ...................................................................................................... 8 
2.4. Tảo Spirulina plantesis ........................................................................................... 10 
2.4.1 Lịch sử phát triển và các công trình gây nuôi tảo trong và ngoài nước

10 

2.4.4 Đặc điểm dinh dưỡng của tảo Spirulina plantesis................................................ 14 
2.4.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi tảo Spirulinaplantesis........................ 17 
2.5.1 Than sinh học là gì ............................................................................................... 19 
2.5.2. Nguyên liệu sản xuất than sinh học ..................................................................... 21 
2.5.3. Quy trình sản xuất ............................................................................................... 21 
2.5.3.1 Nhiệt phân chậm ................................................................................................ 22 
2.5.3.2 Quá trình than hóa ............................................................................................. 23 
2.5.3.3 Quá trình khí hoá ............................................................................................... 23 
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................... 25 
3.1 Thời gian và địa điểm .............................................................................................. 25 
iv


3.2. Vật liệu nghiên cứu................................................................................................. 25 
3.2.1 Mẫu nguyên liệu ................................................................................................... 25 
3.2.2.Thiết bị và hóa chất xử lý ..................................................................................... 25 

3.2.2.1 Thiết bị............................................................................................................... 25 
3.2.2.2Hóa chất .............................................................................................................. 25 
3.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 25 
3.3.1 Khảo sát chỉ tiêu đầu vào của nước thải sau biogas ............................................. 25 
3.3.2. Bố trí thí nghiệm .................................................................................................. 26 
3.3.2.1 Thí nghiệm 1 Nuôi trồng tảo Spirulina trong môi trường Zarrouk ................... 26 
3.3.2.2 Thí nghiệm 2 Khảo sát khả năng xử lý nước thảisau biogas của tảo Spirulina ..... 26 
3.3.3 Phương pháp thu nhận mẫu và các chỉ tiêu trong nước thải sau biogas............... 26 
3.3.4 Đánh giá quá trình xử lý nước thải sau biogas của tảo Spirulina plantesis ................... 27 
4.1 Chỉ tiêu đầu vào của nước thải sau Biogas .............................................................. 29 
4.2.1 Mật độ tảo Spirulina plantesis .............................................................................. 31 
4.2.2 pH nuôi cấy tảo Spirulina plantesis ..................................................................... 32 
4.3. Khả năng xử lý nước thải sau biogas của tảo Spirulina plantesis .......................... 33 
4.3.1 Sự phát triển của tảo trong môi trường nước thải sau biogas ............................... 33 
4.3.2 Trị số pH ............................................................................................................... 34 
4. 3. 4 Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy tảo Spirulina plantesis lên hàm lượng Pts ........... 35 
4.3.5 Ảnh hưởng của môi trường tảo Spirulina plantesis lên hàm lượng Nts ............... 36 
4.3.6. Ảnh hưởng của môi trường tảo Spirulina plantesis lêm hàm lượng NH4+ ......... 37 
4.3.7 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sau biogas của tảo Spirulina plantesis .......... 38 
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 40 
5.1 Kết luận.................................................................................................................... 40 
5.2 Đề nghị .................................................................................................................... 40 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 41 
Phụ lục

v


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
BOD:

(Biochemical Oxygen Demand) Nhu cầu Oxy sinh hóa

COD:

(Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa học

Nts:

Hàm lượng Nitơ tổng số

FAO:

Food and Agriculture Organization

NH4+:

(Amoni) Hàm lượng amoni

NT1:

Nghiệm thức 1

NT2:

Nghiệm thức 2

NT3:

Nghiệm thức 3

NTĐC:

Nghiệm thức đối chứng Pts hàm lượng Phốt pho

OD:

Optical Density

pH:

Protein of Oxygen

Pts:

Hàm lượng Phốt pho tổng số

QCVN:

Quy chuẩn Việt Nam

SS:

(Suspension Solid) Chất rắn lơ lửng

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang

Bảng 3.1 Thành phần môi trường Zarrouk nuôi tảo .................................................... 26
Bảng 4.1 Chỉ tiêu nước thải đầu vào sau biogas ........................................................... 29
Bảng 4.2 Hiệu quả xử lý nước thải sau biogas bằng chủng tảo Spirulina ................... 38

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ
Trang
Hình 2.1 Cây khoai mì ................................................................................................... 3
Hình 2.2 Tảo Spirulina ................................................................................................. 14
Hình 2.3 Than sinh học ................................................................................................. 19
Hình 4.1 Hầm biogas .................................................................................................... 30
Hình 4.2 Hồ nước thải sau biogas ................................................................................. 30
Biểu đồ 4.1Biểu diễn mật độ tảo Spirulina trong môi trường Zarrouk......................... 31
Hình 4.3 Nuôi tảo Spirulina trong môi trường nước thải sau biogas ........................... 32
Biểu đồ 4.2 Biểu diễn sự thay đổi pH trong môi trường nuôi Zarrouk ........................ 32
Biểu đồ 4.3 Biểu diễn sự thay mật độ tảo ghi nhận được qua các nghiệm thức ........... 33
Hình 4.4 Nuôi tảo trong môi trường nước thải sau biogas ........................................... 34
Biểu đồ 4.4 Biểu diễn sự thay đổi pH giữa các nghiệm thức ...................................... 34
Biểu đồ 4.5 Biểu diễn sự thay đổi hàm lượng COD theo thời gian ............................. 35
Biểu đồ 4.6 Biểu diễn sự thay đổi hàm lượng Pts theo thời gian .................................. 36
Biểu đồ 4.7 Biểu diễn sự thay đổi hàm lượng Nts theo thời gian .................................. 37
Biểu đồ 4.8 Biểu diễn sự thay đổi hàm lượng NH4+ theo thời gian ............................ 38

viii


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề

Từ lâu tại Việt Nam khoai mì được xem là loại cây lương thực cho sản lượng cao
sau cây lúa. Khoai mì được dùng làm thức ăn cho người và gia súc. Ngoài ra, trong
tinh bột khoai mì có những tính chất đặc biệt mà các loại tinh bột khác không có nên
được dùng như nguyên liệu chính trong các ngành công nghiệp chế biến cũng như các
ngành công nghiệp tiêu dùng khác như: sản xuất bột ngọt, cồn, đường glucoza, dextrin,
và các sản phẩm khác như bánh kẹo, nước giải khát, mì ăn liền… Tinh bột khoai mì
còn được sản xuất để chế biến keo dán gỗ, hồ dệt vải, làm chất xúc tác trong công
nghiệp hoá nhuộm, chất phụ gia, bao bì, keo tụ, dược phẩm...dẫn đến nhu cầu tinh bột
khoai mì tăng lên.
Việc sản xuất tinh bột khoai mì này đã tạo ra một lượng nước thải khá lớn làm
ảnh hưởng rất lớn đến môi trường xung quanh. Nguồn nước thải trên có pH thấp, chứa
hàm lượng cặn cao, khó phân hủy, bốc mùi hôi gây ảnh hưởng đến môi trường xung
quanh. Nguồn nước thải này được xử lý không triệt để, có nơi còn không xử lý mà trực
tiếp xả ra môi trường hoặc ra cống thoát nước thải sinh hoạt. Nó gây ảnh hưởng đến
đời sống sản xuất và sinh hoạt của người dân, chính vì vậy việc xây dựng hệ thống xử
lý nước thải này rất cần thiết. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp xử lý chất thải và
được áp dụng chủ yếu là biogas. Tuy nhiên chỉ riêng công nghệ này thì khó đáp ứng
được các quy chuẩn môi trường đối với nước thải sau xử lý. Do đó, việc tiếp tục xử lý
nước thải sau biogas là rất cần thiết nhằm bảo vệ môi trường và sự phát triển bền vững
của ngành công nghiệp chế biến.
Tảo lam Spirulina plantesis được biết đến như là thực vật đơn bào được sử dụng
cho xử lý nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm tương đối thấp sẽ cho sinh khối tốt.
Hơn nữa, Spirulina plantesis nếu tận dụng được sẽ là nguồn cung cấp thực phẩm quý
giá cho con người cũng như thức ăn cho chăn nuôi, thức ăn cho thủy hải sản vì tảo lam
Spirulina plantesis có chứa rất nhiều thành phần dinh dưỡng cân đối, hàm lượng
protein cao, vitamin, khoáng chất…và một số hợp chất sinh học khác.

1

Từ những thực tiễn trên, đề tài “Khảo sát khả năng xử lý nước thải sau biogas
của tảo Spirulina plantesis’’ được tiến hành.
1.2 Yêu cầu của đề tài
Quan sát nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của tảo lam Spirulina plantesis
và khả năng xử lý nước thải sau biogas của tảo ở quy mô phòng thí nghiệm. Từ đó, tìm
ra phương pháp xử lý nước thải sau biogas thích hợp để giảm thiểu ô nhiễm môi
trường do nước thải sau biogas gây ra, tăng hiệu quả và khả năng ứng dụng thực tế.
1.3 Nội dung thực hiện
 Nuôi trồng tăng sinh khối tảo lam Spirulina plantesis trong môi trường Zarouk.
 Khảo sát chỉ số lý hóa đầu vào COD, NH4+, Pts, Nts,pH của nước thải sau biogas.
 Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của chủng tảo lam Spirulina
plantesis trong nước thải sau biogas.
 Đánh giá khả năng xử lý nước thải sau biogas của tảo Spirulina plantesis qua
hiệu suất xử lý của chỉ tiêu COD, pH, Nts, Pts, NH4+.

2


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về cây khoai mì
2.1.1 Lịch sử phát triển cây khoai mì trong và ngoài nước
Cây khoai mì có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới
của châu Mỹ La Tinh (Crantz, 1976) và được trồng
cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993). Trung
tâm phát sinh cây sắn được giả thiết tại vùng đông
bắc của nước Brazil thuộc lưu vực sông Amazon, nơi
có nhiều chủng loại sắn trồng và hoang dại
(Candolle, 1886; Roger, 1965). Trung tâm phân hóa
phụ có thể tại Mexico và vùng ven biển phía bắc của
Nam Mỹ. Bằng chứng về nguồn gốc săn trồng là những

Hình 2.1 Cây khoai mì

di tích khảo cổ ở vùng ven biển Venezuela niên đại
2.700 năm trước Công nguyên, những lò nướng bánh săn trong phức hệ Malabo ở phía
Bắc Colombia niên đại khoảng 1.200 năm trước Công nguyên, những hạt tinh bột
trong phân hóa thạch được phát hiện tại Mexico có tuổi từ năm 900 đến năm 200 trước
Công nguyên (Roger, 1965) (trích dẫn bởi Hoàng Kim và Phạm Văn Biên, 1995).
Cây khoai mì được người Bồ Đào Nha đưa đến Congo của châu Phi vào thế kỉ
16. Tài liệu nói tới sắn ở vùng này là của (Barre và Thevet, 1558). Ở châu Á, sắn được
du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 (P.G.Rajendran et al, 1995) và Sri Lanka đầu thế
kỷ 18, (W.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992). Sau đó, sắn được trồng ở Trung
Quốc, Myanma và các nước châu Á khác cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19 (Fang Baiping,
1992). Cây sắn được du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18 nhưng chưa có tài
liệu chắc chắn về nơi trồng và năm đầu tiên ( trích dẫn bởi Hoàng Kim và Phạm Văn
Biên, 1995). Ở nước ta cây mì được trồng khắp nơi từ Bắc vào Nam, nhiều nhất là ở
vùng trung du miền núi. Hiện nay mì là một trong những loại cây hoa màu quan trọng
trong cơ cấu lương thực của nước ta.

2.1.2 Cấu tạo củ khoai mì

3


Khoai mì được trồng phổ biến tại các vùng nhiệt đới (80 quốc gia). Chúng được
trồng riêng lẻ hay xen kẽ với các loại cây lương thực, cây công nghiệp khác như: bắp,
lúa, đậu, cao su… Đây là loại cây lương thực đứng thứ ba trên thế giới sau mía và gạo.
Khoai mì có hàm lượng carbonhydrat cao hơn 40% so với gạo, 25% so với ngô.
Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, vuốt hai đầu. Kích thước củ tùy thuộc
vào thành phần dinh dưỡng của đất và điều kiện trồng, dài 0,1 - 1 m, đường kính 2 - 10

cm. Cấu tạo gồm 4 phần chính: lớp vỏ gỗ, lớp vỏ củ, phần thịt củ và phần lõi.
Vỏ gỗ: gồm những tế bào xếp sít, thành phần chủ yếu là cellulose và
hemicellulose, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ khỏi tác động bên ngoài. Vỏ gỗ
mỏng, chiếm 0,5 - 5% trọng lượng củ. Khi chế biến, phần vỏ gỗ thường kết dính với
các thành phần khác như: đất, cát, sạn và các chất hữu cơ khác.
Vỏ củ: dày hơn vỏ gỗ, gồm các tế bào thành dày, thành tế bào chủ yếu là
cellulose, bên trong tế bào là các hạt tinh bột, các chất chứa nitrogen và dịch bào.
Trong dịch bào có tannin, sắc tố, độc tố, các enzyme… Vỏ cùi có nhiều tinh bột (58%)
nên khi chế biến nếu tách đi thì tổn thất tinh bột trong củ, nếu không tách thì nhiều
chất dịch bào làm ảnh hưởng đến máu sắc của tinh bột.
Thịt củ khoai mì là thành phần chủ yếu trong củ, gồm các tế bào nhu mô thành
mỏng là chính, thành phần chủ yếu là cellulose, pentosan. Bên trong tế bào là các hạt
tinh bột, nguyên sinh chất, glucide hòa tan và nhiều nguyên tố vi lượng khác. Những tế
bào xơ bên ngoài thịt củ chứa nhiều tinh bột, càng vào sâu phía trong hàm lượng tinh
bột càng giảm dần. Ngoài các tế bào nhu mô còn có các tế bào thành cứng không chứa
tinh bột, cấu tạo từ cenllulose nên cứng như gỗ gọi là xơ.
Lõi củ khoai mì ở trung tâm dọc suốt từ cuống tới chuôi củ. ở cuống lõi to nhất rồi nhỏ dần
tới chuôi, chiếm 0,3% trọng lượng củ. Thành phần lõi là cellulose và hemicellulose.
2.1.4 Thành phần hóa học của tinh bột khoai mì
Thành phần hóa học của khoai mì thay đổi tùy thuộc vào giống trồng, tính chất,
độ dinh dưỡng củ đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch.
Đường trong khoai mì chủ yếu là glucose và một ít maltose, sacharose. Khoai mì
càng già thì hàm lượng đường càng giảm. Trong quá trình chế biến đường hồ tan trong
nước thải ra ngoài.

4


Chất đạm trong khoai mì đến nay vẫn chưa được nghiên cứu, tuy nhiên hàm
lượng đạm trong khoai mì khá thấp nên ít ảnh hưởng đến môi trường.

Ngoài thành phần dinh dưỡng, trong củ khoai mì còn có độc tố, tamin, sắc tố và
cả hệ enzyme phức tạp. Theo một số nghiên cứu thì trong số các enzyme thì
polyphenolonoxydaza xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol như acid amin tạo thành
chất các chất có màu. Những chất này gây khó khăn cho quá trình chế biến nếu qui
trình sản xuất không thích hợp sẽ cho sản phẩm kém chất lượng. Đặc biệt trong củ
khoai mì có chứa độc tố cyanide CN-, thường trong các chóp củ, nhất là các vùng bị
tổn thương do rễ tranh ăn luồn vào trong khi chăm bón đụng phải. Tùy thuộc giống và
đất trồng mà hàm lượng độc tố trong khoai mì khoảng 0,001 - 0,04%. Khi củ chưa đào
nhóm này nằm ở dạng glucozite gọi là phaseolutanin (C10H17NO6). Dưới tác dụng của
enzyme hay môi trường acid, chất này phân hủy tạo thành glucoze acetone và acid
cyanhydric (HCN). Như vậy sau khi đào củ khoai mì mới xuất hiện HCN tự do vì khi
đào để “tự vệ” các enzyme trong củ mới bắt đầu hoạt động mạnh và đặc biệt xuất hiện
nhiều trong khi chế biến và sau khi ăn (trong dạ dày người hay gia súc là môi trường
acid và dịch trong chế biến, hòa tan tốt trong nước, kém tan trong rượu etylic và
metylic, rất ít khi hòa tan trong nhóm chloroform và hầu như không tan trong ether. Vì
hòa tan tốt trong nước nên khi chế biến, độc tố theo nước dịch ra ngoài. Tùy thuộc vào
giống và đất trồng, lượng độc tố có thể từ 0,001 - 0,04%. Cyanua là nguyên tố gây độc
tính cao đối với con người và thủy sinh vật.
CN tự do tồn tại dưới dạng HCN hay CN- là độc tính hơn cả. Nhưng dạng CN
độc tính nhất trong nước là HCN. CN ngăn cản quá trình chuyển hóa các ion vào da,
túi mật, thận, ảnh hưởng đến quá trình phân hóa tế bào trong hệ thần kinh. Ở hàm
lượng cao, CN gây ảnh hưởng đến tim mạch, ảnh hưởng đến mạch máu não. Triệu
chứng ban đầu của nhiễm độc CN thường là co giật, gào thét, ói mửa, cuối cùng dẫn
đến vỡ mạch máu não.
CN gây độc tính cho cá, động vật hoang dã, vật nuôi. Đới với cá, CN độc hại ở liều
lượng trung bình: 4 - 5 mg/l. Tuy nhiên trong một số trường hợp, cho phép hàm lượng
CN đạt cao hơn. Đó là lý do vì sao việc khử CN- rất quan trọng đối với hệ thống xử lí
nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì (trích dẫn bởi Nguyễn Thị Phi Yến, 2007).
2.2. Thành phần nước thải chế biến bột mì và tác động của nó đến môi trường
2.2.1 Thành phần của nước thải chế biến bột mì

5


Đặc trưng của nước thải bột mì: Các thành phần hữu cơ như tinh bột, protein,
xenluloza, pectin, đường có trong nguyên liệu củ mì tươi là nguyên nhân gây ô nhiễm
cao cho các dòng nước thải của nhà máy sản xuất bột mì.
Thành phần các chất trong củ khoai mì dao động trong khoảng khá lớn tùy thuộc
loại giống, chất đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch.
Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất bột mì có các thông số đặc trưng: pH
thấp, hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng
(SS), các chất dinh dưỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học (BOD5), nhu
cầu oxy hóa học (COD),… với nồng độ rất cao.
Nước thải sản xuất tinh bột mì gồm 2 thành phần chính:
Nước rửa củ: là nước thải từ công đoạn rửa, tách phần vỏ gỗ, vỏ lụa bên ngoài và
đất cát bám trước khi đưa vào nghiền. Loại nước thải này chỉ ô nhiễm đất, cát, tách ra
từ củ, ít ô nhiễm chất hữu cơ hoà tan.
Nước thải chế biến: là nước thải từ công đoạn nghiền, tách bã và lọc tinh chứa
cặn lơ lửng và chất hữu cơ rất cao. Thành phần chính nước thải chế biến bao gồm: tinh
bột, đường, protein, lipid, cellulose, chất khoáng và xyanua (CN-).
2.2.2. Tác động của nước thải chế biến bột mì đến môi trường
2.2.2.1 Ô nhiễm nước thải
Trong công nghiệp chế biến tinh bột, nước được sử dụng trong quá trình sản xuất
chủ yếu là ở công đoạn rửa củ, ly tâm, sàng loại xơ, khử nước.
Trong công đoạn rửa, nước được sử dụng cho việc rửa củ mì trước khi lột vỏ để
loại bỏ các chất bẩn bám trên bề mặt. Nếu rửa không đầy đủ, bùn bám trên củ sẽ làm
cho tinh bột có màu rất xấu.
Trong công đoạn li tâm và sàng loại xơ, nước được sử dụng nhằm mục đích rửa
và tách tinh bột từ bột xơ củ mì.
Ngoài ra, nước còn được sử dụng trong quá trình nghiền củ mì nhưng với số
lượng không đáng kể.

Độ pH của nước thải quá thấp sẽ làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước
tiếp nhận do các loại vi sinh vật có tự nhiên trong nước bị kiềm hãm phát triển. Ngoài
ra, khi nước thải có tính acid sẽ có tính ăn mòn, làm mất cân bằng trao đổi chất tế bào,
ức chế sự phát triển bình thường của quá trình sống.
6


Hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao. Nước thải chế biến tinh bột có
hàm lượng chất hữu cơ cao, khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa
tan trong nước do vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng
độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của
tôm, cá. Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm
giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho
sinh hoạt và công nghiệp.
Hàm lượng chất lơ lửng cao:
Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, không những làm mất vẻ
mỹ quan mà quan trọng nó hạn chế độ sau tăng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây
ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu...giảm quá trình trao đổi oxy và
truyền sáng, dẫn nước đến tình trạng kị khí. Mặt khác một phần cặn lắng xuống đáy
gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè đồng thời thực hiện quá
trình phân hủy kị khí giải phóng ra mùi hôi thối gây ô nhiễm cho khu vực xung quanh.
Hàm lượng chất dinh dưỡng cao:
Nồng độ các chất nitơ, phốt pho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loài
tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy. Nếu
nồng độ oxy giảm tới 0 gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng
nước của thủy vực. Ngoài ra, các tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho
bên dưới không có ánh sáng. Quá trình quang hợp của các thực vật phần dưới bị ngưng
trệ. Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ
thủy sản, du lịch và cấp nước.
Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ. Nồng độ làm chết tôm, cá từ

1,2 - 3 mg/l. Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu
cầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l.

2.2.2.2 Ô nhiễm chất thải rắn
Sau nước thải, chất thải rắn là nguồn ô nhiễm đáng quan tâm tại các cơ sở sản
xuất tinh bột khoai mì. Chất thải rắn gây ô nhiễm được đặc trưng bởi cả hai yếu tố:

7


khối lượng và nồng độ chất bẩn. Các loại chất thải rắn phát sinh trong quá trình sản
xuất tinh bột khoai mì gồm có:
Vỏ gỗ củ mì và đất cát: chiếm 3% tỉ lệ nguyên liệu, chứa rất ít nước, thành phần
chủ yếu là đất cát và các yếu tố khó phân hủy khác.
Vỏ thịt và xơ bã: chiếm 24% nguyên liệu, chứa nhiều nước, độ ẩm khoảng 78 80%, lượng tinh bột còn lại 5 - 7%, sản phẩm có dạng bột nhão và no nước. Lượng bột
còn lại trong xơ bã rất dễ bị phân hủy và gây mùi hôi thối.
2.3. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải
2.3.1 Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nó quyết định loài vi sinh vật nào tồn tại và phát triển ưu
thế trong hệ sinh thái nước.
Theo Nguyễn Thị Hoa Lý (2004) nhiệt độ cao của nước làm tăng quá trình trao đổi
chất của hệ vi sinh vật thuỷ sinh, nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật trong
nước, có thể làm thay đổi thành phần và số lượng quần thể động thực vật trong nước.
Nhiệt độ của nước là một chỉ tiêu cần đo khi lấy mẫu nước. Nhiệt độ của nước
ảnh hưởng đến độ pH, đến các quá trình hóa học và sinh hóa xảy ra trong nước. Nhiệt
độ của tầng nước mặt phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ môi trường, nghĩa là phụ thuộc
vào thời gian, ngày tháng, mùa, thời tiết… lấy mẫu nước.
Nhiệt độ trong nước còn ảnh hưởng đến khả năng hòa tan chất ô nhiễm, nhiệt độ
còn làm gia tăng tốc độ phản ứng thủy phân để chuyển chất ô nhiễm thành chất có họat
tính thấp hơn (trích dẫn bởi Nguyễn Thị Minh Hồng, 2006).

2.3.2 Tổng chất rắn
Chất rắn trong nước thải bao gồm các chất lơ lửng, chất rắn có khả năng lắng,
các hạt keo và chất rắn hoà tan. Tổng các chất rắn trong nước thải là phần còn lại sau
khi đã cho nước thải bay hoàn toàn toàn ở nhiệt độ 103 – 105oC. Tổng các chất rắn
được tính bằng đơn vị mg/l (Lê Hoàng Việt, 2003)
2.3.3 Chất rắn lơ lửng
Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) trong nước thải. Các chất rắn
lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân huỷ làm giảm oxy hoà tan (DO) của nguồn
nước. Tuỳ theo kích thước hạt, trọng lượng riêng của chúng, tốc độ dòng chảy và tác
8


nhân hoá học mà các chất lơ lửng có khả năng lắng xuống đáy, nổi lên mặt nước hoặc
ở trạng thái lơ lửng. Để xác định hàm lượng các chất rắn lơ lửng phân tích bằng cách
lọc qua giấy lọc bằng sợi thuỷ tinh Whatmann 934AH và 948H (Whatmann GE/C) có
kích thước các lỗ khoảng 1,2 micrometer hoặc của Đức loại A/E, các giấy lọc có cấu
tạo bằng polycacbonate cũng có thể sử dụng được. Hàm lượng chất rắn lơ lửng phụ
thuộc chủ yếu vào lượng nước sử dụng hàng ngày của một người. Lượng nước tiêu thụ
càng lớn thì hàm lượng các chất rắn lơ lửng nói riêng và các chất gây ô nhiễm nói
chung càng nhỏ (do bị pha loãng) và ngược lại. Kích thước hạt trọng lượng riêng của
chúng, tốc độ dòng chảy và các tác nhân hoá học mà các chất lơ lửng có thể lắng
xuống đáy, nổi lên trên mặt nước, hoặc ở trạng thái lơ lửng (Lê Hoàng Việt, 2003).
Lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải cao gây cản trở quá trình xử lý, giảm sự
phát triển của tảo, thực vật nước làm tăng lượng bùn lắng (Lăng Ngọc Huỳnh, 2001)
2.3.4 Chất rắn hoà tan
Các chất rắn hoà tan là những chất không lọc được bao gồm các hạt keo và các
chất hoà tan. Các hạt keo có kích thước từ 0.001 - 1 mm không thể loại bỏ bằng
phương pháp lắng cơ học. Các chất hoà tan có thể là phân tử hoặc ion của chất hữu cơ
(Lê Hoàng Việt, 2003 và Lương Đức Phẩm, 2002).
2.3.5 Chỉ số pH môi trường

Là yếu tố môi trường ảnh hưởng đến tốc độ phát triển và giới hạn sự phát triển
của vi sinh vật (trích dẫn bởi Huỳnh Tân Tiến, 2006).
pH biểu thị nồng độ họat tính của ion H+ trong nước, nó là một trong những yếu
tố quan trọng để xác định chất lượng nước. Môi trường pH càng gần 7 thì chất lượng
môi trường nước càng tốt. Môi trường càng có tính acid hoặc bazơ thì chất lượng môi
trường nước càng xấu và càng ảnh hưởng đến đời sống con người, động vật, thực vật
và các vật liệu (trích dẫn bởi Huỳnh Tân Tiến, 2006).
Tác động của pH quá cao hay quá thấp là làm ảnh hưởng đến sinh lý của thủy
sinh vật. Làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào, làm rối loạn quá trình trao đổi
muối và nước giữa cơ thể của thủy sinh vật với môi trường ngoài. pH thích hợp cho đa
số loài cá nuôi là từ 6,5 - 9 và tốt nhất là 7 (trích dẫn bởi Nguyễn Thị Minh Hồng, 2006).
2.3.6 Nhu cầu oxy hoá học (Chemical oxygen Demand COD)

9


Chỉ số COD trong kiểm soát nước ô nhiễm là lượng oxy cần thiết cho quá trình
oxy hoá hoá học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O. COD biểu thị lượng
chất hữu cơ có thể oxy hoá bằng hoá học. Trong thực tế COD được dùng rộng rãi để
đặc trưng cho mức độ các chất hữu cơ trong nước ô nhiễm kể cả các chất hữu cơ dễ
phân huỷ và khó phân huỷ sinh học. Tỷ lệ giữa BOD và COD thường xấp xỉ từ 0,5 0,7. Việc xác định BOD đòi hỏi thời gian lâu hơn xác định COD nên trong thực tế xác
định COD để đánh giá mức độ ô nhiễm (Đặng Kim Chi, 1999).
2.4. Tảo Spirulina plantesis
2.4.1 Lịch sử phát triển và các công trình gây nuôi tảo trong và ngoài nước
Con người từ xưa đã dùng rong tảo làm thực phẩm như người Trung Hoa biết ăn tảo
biển từ 600 năm trước công nguyên. Tương tự người dân ở các quần đảo thuộc Nam Thái
Bình Dương và ở Nhật Bản đã dùng nhiều giống tảo làm thực phẩm như Porphyra, Ulva,
Alaria…Có lẽ đó là những dân tộc sử dụng rong tảo sớm nhất trên thế giới này, họ thu hái
rong tảo tự nhiên và dùng làm rau ăn hay nguồn thực phẩm bổ dưỡng .
Với tảo Spirulina được coi như của trời phú cho 2 sắc dân, Aztec-Mexixo (Châu

Mỹ) và Kanembu, một bộ tộc thuộc Tchad (Châu Phi). Từ thời cổ xưa 2 dân tộc trên
đã biết thu giống rong sống tự nhiên này sống trong các hồ nước khoáng giàu kiềm để
chế biến thức ăn rất bổ dưỡng như:bánh bao, nước chấm, nấu canh soup. Trong giới
khoa học có lẽ tảo này được mô tả và đặt tên là Spirulina do hình dạng xoắn lò xò lần
đầu tiên năm 1827. Việc phát hiện và phát triển tảo ra khắp thế giới gắn liền với lịch
sử tìm ra Tân Thế Giới-Châu Mỹ của Christophe Colomb vào năm 1492. Tiếp theo sự
kiện này, có bài viết về các loại thức ăn từ Spirulina của người Aztec, như món bánh
Techuilatl được truyền bá ở Châu Âu ( trích dẫn bởi Lê Đình Lăng, 1999).
Năm 1931, Rich tham quan các hồ trong thung lũng Rift ở vùng Đông Châu Phi
nhận xét thấy môi trường sinh thái của hồng hạc với thức ăn tự nhiên là tảo, đến năm
1940, Dangeard nhận ra rằng các bánh tảo xanh dùng làm nước chấm hằng ngày của
các người dân cạnh vùng Chad với thức ăn của hồng hạc ở thung lũng Rift đó chính là
tảo Spirulina.Năm 1960, ông Duran Chastel gặp khó khăn trong việc sản xuất Soude
của công ty Sosa Texcoco, ngẫu nhiên phát hiện ra 1 loại sinh vật làm chậm cơ chế kết
tinh của muối carbonate trong các bể bốc hơi, đó chính là tảo Spirulina (Nguyễn
Thanh Bích Ngọc và Nguyễn Hồng Hạnh, 1997).

10


Tuy vậy, mãi đến năm 1960 khi Leonard và Comperes người Bỉ phân tích công
bố giá trị dinh dưỡng của bánh Dihe, thức ăn của người Kanembu làm từ Spirulina
chứa hàm lượng protein rất cao, lúc đó thì giới khoa học mới quan tâm nhiều hơn.Năm
1963, giáo sư Clement thuộc Viện nghiên cứu dầu hỏa quốc gia Pháp là người nghiên
cứu thành công việc nuôi tảo spirulina qui mô công nghiệp. Theo nghiên cứu này
giống tảo Spirulina từ Tchad được sử dụng trong nuôi cấy với ý định dùng CO2 rất dồi
dào tại các mỏ khai thác dầu hỏa. Vậy người Pháp đã đi tiên phong trong việc nuôi
nhân tạo Spirulina và thương mại hóa sản phẩm này. Đặc biệt năm 1967, những người
tiên phong đó lại có dịp triển khai những nghiên cứu của mình do báo cáo của Clement
được trình bày tại Hội nghị quốc tế về dầu mỏ tại Mexico được công ty Sosa Texcoco

thích thú. Liên doanh sản xuất công nghiệp tảo Spirulina sử dụng nguồn nước khoáng
bicarbonat giữa Viện nghiên cứu dầu hỏa Pháp và công ty Sosa Texcoco được thành
lập. Từ đó đến nay liên doanh này luôn dẫn đầu thế giới về lượng tảo Spirulina ở quy
mô công nghiệp. Kỹ nghệ nuôi trồng Spirulina và một số vi tảo khác (Chlorella,
Klamath...) hoặc nấm sợi đã trở thành một lĩnh vực được đầu tư phát triển trong công
nghệ sinh học để tạo sinh khối protein.
Thực ra, Spirulina không phải là thứ tảo được nghiên cứu đầu tiên mà là tảo
Chlorella. Như tại Hoa kỳ những năm 1948 - 1952 nhiều nghiên cứu nuôi tảo
Chlorella được triển khai. Đến năm 1970 giá trị của tảo Spirulina được công nhận với
ưu thế nhiều mặt thì sự phát triển nuôi trồng ở quy mô công nghiệp giống tảo này nở
rộ ở nhiều quốc gia.
Tại Nhật Bản được sự hỗ trợ kỹ thuật từ Hoa Kỳ tiến sĩ Nakamura tiến hành
những nghiên cứu sớm nhất vào năm 1968, với giống tảo mẹ từ Tchad. Phương pháp
nuôi trồng công nghiệp Spirulina của ông được triển khai ở vài vùng của Nhật Bản,
Thái Lan và Hàn Quốc. Với đầu tư của nhiều công ty kinh doanh các dự án này đã
phát triển thành những xí nghiệp chuyên sản xuất tảo Spirulina.
Tại Ấn Độ nghiên cứu nuôi các giống tảo cũng được triển khai từ những năm 1960,
đặc biệt mô hình nuôi Spirulina ở quy mô cộng đồng nhỏ (làng, xã) do Ripley DFox khởi
xướng phát triển khá tốt ở một số vùng như Karla Schechardy. R.D.Fox, người Pháp dày
công nghiên cứu suốt 15 năm (1968 - 1983) và đã xây dựng được một phòng thí nghiệm
nghiên cứu Spirulina ở Pháp. Đồng thời sáng tạo được mô hình nuôi tảo Spirulina, cung

11


cấp tại chỗ cho việc phòng chống dinh dưỡng trẻ em. Mô hình này được nhiều nước
nghèo đang phát triển nghiên cứu áp dụng như Peru, Togô…và Việt Nam.
Ngoài các nước nêu trên tảo Spirulina còn được phát triển ở nhiều quốc gia và
vùng lãnh thổ Trung Quốc, Singapore, Đài Loan, Bulgarie, Ukraina, Hà Lan, Italia,
Tây Ban Nha, Czech, Nam Phi, Chi Lê, Isarel, Maroc, Iran, Cu Ba, Hồng Kông….

Ở nước ta, tảo Spirulina được di nhập giống lưu giữ tại viện Pateur Paris cộng
hòa Pháp, về nghiên cứu từ năm 1972 ở Viện Sinh Vật (Viện Khoa Học Việt Nam).
Nghiên cứu quy trình kỹ thuật nuôi trồng do Viện này chủ trì, cùng với tham gia
nghiên cứu về hóa học và giá trị dinh dưỡng trị bệnh của viện y học quân sự về dụng
lâm sàng của Viện quân y 108 Hà Nội. Đề tài này ở mức độ phòng thí nghiệm đã cho
một kết quả tiên lượng về khả năng nuôi trồng này ở nước ta theo mô hình ngoài trời
không mái che, có sục khí carbonic (CO2), đồng thời khẳng định giá trị dinh dưỡng và
chữa bệnh của Spirulina, mở hướng tiên phong cho các nghiên cứu về Spirulina.
Tới năm 1977 Viện sinh vật nơi tiên phong của kỹ nghệ tảo Spirulina ở Việt Nam lại
triển khai kết quả trên ở mức độ lớn hơn, khi đề tài này được sự đầu tư của nhà nước và các
bộ liên quan và đặc biệt nơi đón nhận là xí nghiệp Vĩnh Hảo (Bình Thuận).Tại đây đã sử
dụng nguồn nước suối khoáng giàu bicarbonat, natricarbonat thiên nhiên một lợi thế của
địa phương. Ngoài ra còn sử dụng năng lượng sức gió để vận hành hệ thống máy khuấy
trộn môi trường nuôi tảo. Tham gia nghiên cứu có trường đại học Bách Khoa Hà Nội
(chế tạo các thiết bị nuôi tảo), Viện y học quân sự, xí nghiệp dược phẩm TW24 Mekophar (bào chế các dược phẩm ), bệnh viện Thống Nhất TPHCM, bệnh viện phụ
sản Từ Dũ TPHCM (nghiên cứu lâm sàn các dạng thuốc….).
Ngoài ra một số nghiên cứu khác về ứng dụng của Spirulina trong chăn nuôi gia
cầm và thủy sản tằm tơ cũng được triển khai tại trường Đại Học tổng hợp Hà Nội, Ủy
ban khoa học kỹ thuật nhà nước và Sở nông nghiệp Hà Nội, Hà Bắc, Thái Bình, Lâm
Đồng, TPHCM…
Nhóm tác giả trên do cố giáo sư Nguyễn Hữu Thước (Ủy ban khoa học kỹ thuật
nhà nước ) và các cộng sự Trần Văn Tựa, Phan Phương Lan, Đặng Đình Kim (Viện
sinh vật) còn nghiên cứu sử dụng nguồn dinh dưỡng khác để nuôi tảo như nước thải
ươm tơ tằm tại Đan Hoài (Hà Tây), Bảo Lộc (Lâm Đồng), nước suối khoáng Đắk Mil
(Buôn Mê Thuột) như vậy với đề tài cấp nhà nước (Mã số 48.01.02.03) tổng kết tháng

12


4 năm 1986 đã đánh dấu bước tiến độ đưa kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm ra

ứng ở quy mô công nghiệp, hứa hẹn nhiều triển vọng của giống tảo quý này ở nước ta.
Tại TP.HCM nghiên cứu tảo Spirulina cũng được tiến hành tại:
Sở y tế TP.HCM từ năm 1985 đã tiếp nhận giống Spirulina đầu tiên do ông bà
R.D Fox tặng thành phố, và giao cho Trạm nghiên cứu dược liệu giữ giống, nghiên
cứu nuôi trồng. Các nghiên cứu sau đó được học tập, triển khai theo mô hình sử dụng
biogas và bổ sung hóa chất. Hiện trung tâm dinh dưỡng trẻ em đang sản xuất ở diện
tích khoảng 170 m2 theo phương pháp hóa chất.
Viện sinh học nhiệt đới TP.HCM (thuộc trung tâm khoa học tự nhiên và công
nghệ quốc gia) từ năm 1989 đã triển khai nghiên cứu kỹ thuật với sự hỗ trợ của Cộng
hòa Pháp. Các nghiên cứu này ở mức độ phòng thí nghiệm với các khảo cứu nuôi tảo
theo mô hình biogas từ Ấn Độ và nuôi bằng hóa chất nhằm tìm 1 quy trình chiết xuất
một số hợp chất sinh học từ Spirulina ứng dụng trong sinh hóa, y dược…có lẽ trong
tương lai đề tài này sẽ được ứng dụng trong một dự án lớn về công nghệ sinh học của Viện.
Cơ sở nuôi trồng và phát triển sản phẩm tảo Spirulina (tên giao dich Labo.
HELVINAM) tại huyện Bình Chánh TP.HCM được thành lập năm 1994. Dưới sự
khuyến khích của Sở y tế TP.HCM, Ủy ban nhân dân huyện Bình Chánh và sự nhiệt
tình của nhóm cán bộ nghiên cứu và một số nhà hảo tâm, cơ sở này bước đầu thành
công. Quy trình liên hoàn nuôi trồng và sản xuất, sử dụng một số chế phẩm tảo
Spirulina trong dinh dưỡng và làm thuốc, chữa bệnh thiết lập. Quy mô trong tương lai
có thể là một trong những xí nghiệp sản xuất tảo lớn ở Việt Nam, với hồ nuôi tảo kiểu
nhà kín trên 2000 m2 hiện có và khả năng mở rộng.
Ngoài ra còn nhiều nhóm nghiên cứu những vấn đề khác nhau của tảo Spirulina
ở các trường đại học, các trung tâm nghiên cứu, các hộ gia đình … trong nước.
2.4.2 Phân loại
Spirulina tên gọi của vi sinh vật này do nhà tảo học người Đức Deurben đặt năm
1972 trên cơ sở hình thái đặc trưng
nhất là dạng sợi xoắn (spiralis). Sau
này các chuyên gia phân loại học thống
nhất tên khoa học đầy đủ :
Ngành:Cyanophyta

13

Hình 2.2. Tảo Spirulina
( />

Lớp: Oscillatoriales
Họ:Oscillatoriaceae
Chi:Spirulina
Loài:Spirulina plantensis
Vì có cấu tạo và chức năng khác các loài thông nên Spirulina còn có tên là vi khuẩn
lam hay phiêu sinh thực vật.
2.4.3 Hình thái và cấu tạo
Theo Fresmy (1930) cơ thể hiển vi có dạng xoắn lì xo với 5 - 7 vòng xoắn đều
nhau. Trichom không phân nhánh, không có bao, không chia thành các tế bào có vách
ngăn ngang. Trong tế bào có những hạt nhỏ phân bố sát màng tế bào và ở những loài
trôi nổi trên bề mặt nước thường không bào khí. Chiều dài của Trichom tới 151 micron
(gần bằng 1,5 mm), chiều rộng 5,5 - 6,5 micron đầu sợi hơi thun lại. Các vòng xoắn
đều nhau, đường kính 43 micron, khoảng cách giữa các vòng xoắn 2,6 micron chiều
dài tế bào lớn hơn 2 micron và bằng một nửa chiều ngang. Chỗ vách ngăn ngang giữa
các tế bào hơi thắt lại. Sống trong các thủy vực nước đứng, hiện nay Spirulina
plantesis là đối tượng nuôi trồng công nghệ vi sinh khối của chúng giàu dinh dưỡng và
protein (trích dẫn Dương tiến Đức, 1996).
2.4.4 Đặc điểm dinh dưỡng của tảo Spirulina plantesis
Tảo Spirulina là vi sinh vật quang tự dưỡng bắt buộc, không thể sống hoàn toàn
trong tối, quang hợp nhờ ánh sáng mặt trời và có khả năng cố định đạm rất cao. Đây là
một trong khoảng 2500 loài cyanophyta cổ nhất, tự dưỡng đơn giản, có khả năng tổng
hợp các chất cần thiết cho cơ thể, kể cả các đại phân tử phức tạp.
Môi trường dinh dưỡng của tảo Spirulina gồm:
Các chất dinh dưỡng : trong môi trường nước Spirulina cần đủ nguồn dinh dưỡng

carbon, nitơ, các chất khoáng đa lượng và vi lượng. Ngoài ra chúng còn cảm ứng với
một số chất như là chất ức chế hoặc chất kích thích sinh trưởng.
Các điều kiện lý hóa thích hợp: pH, áp suất thẩm thấu, ánh sáng, nhiệt độ, điều
kiện khuấy trộn…
Có rất nhiều đặc điểm dinh dưỡng của tảo này, nhằm triển khai các quy trình sản
xuất sinh khối kinh tế nhất. Đó là các khảo cứu môi trường tự nhiên của Spirulina sinh
sống, đến pha chế các môi trường nhân tạo, hoặc nửa nhân tạo bằng bổ sung các chất

14


vào nguồn tài nguyên thiên nhiên: nước biển, nước suối khoáng, nước ngầm, giếng
khoan,… có thể tóm lược như sau:
Dinh dưỡng carbon:
Tảo Spirulina đồng hóa carbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tố nhất là hidratcacbon và
một số chất khác:
HCO3- + 2H2O (CH2O) + O2+ H2O + OHCarbon dạng khí CO2 cũng có thể được sử dụng nhưng phải đảm bảo cho môi
trường ở vùng pH kiềm thích hợp. Do vậy nhiều tác giả đồng ý nguồn cacbon để nuôi
Spirulina ở khoảng 1,2 - 16,8 g NaHCO3/lít. Ở môi trường bicarbonat này, có thể sục
hoặc trộn không khí thường (chứa 0,03% CO2 ) hoặc nguồn khí có 1 - 2% CO2, nhằm
để điều chỉnh pH, hoặc đảo môi trường giúp tế bào trộn đều tiếp xúc được với ánh
sáng. Tảo Spirulina tự dưỡng thông qua quá trình quang hợp, dùng carbon vô cơ nên
thường được nuôi trồng kiểu quang tự dưỡng. Các nghiên cứu của OgawaT, Terui
G.(1972) và Crane J.M (1975) cho thấy Spirulina có thể sử dụng glucose, muối acetat
nhưng phải sử dụng ánh sáng hay quang tự dưỡng bắt buộc. Các nguồn carbon hữu cơ
này được đánh dấu (14C) để nghiên cứu sự phân bố trong tế bào và theo dõi sự phát
triển. Các công trình nghiên cứu của Chen F và cs (1996), cho thấy có thể nuôi
Spirulina trong điều kiện quang tự dưỡng (Phototrophic culture), với nguồn
carbonglucose-acetat. Nồng độ glucose 1,81 - 2,66 g/l và acetat 0,246 - 0,322 g/l với
ánh sáng 2 - 4 Klux. Kiểu nuôi này cho sinh khối và hàm lượng phycocyanin cao, năng

suất sinh khối đạt 5 g/l.
Dinh dưỡng nitơ:
Tảo Spirulina và nhiều vi sinh vật cố định nitơ, đồng hóa nitơ theo phản ứng khử
nhờ enzyme nitrogenase xúc tác khi có ATP. Kết quả nitơ có được tổng hợp thành
protein của chúng. Khả năng cố định đạm của Spirulina rất cao, cho hàm lượng nitơ~
10% trọng lượng khô, hay thường trên 50% protein. Nhưng Spirulina không có khả
năng sử dụng nitơ dạng khí N2 mà sử dụng dưới dạng nitrat (NO3-) với ngưỡng 30 70mg N/L trung bình 4 - 12mg N/L (theo môi trường Zarrouk C). Ngoài ra có thể dùng
nguồn nitơ khác: nitơ amoniac (NH3) dạng này thường có trong các loại nước thải
biogas, nitơ mon:(NH4)2SO4 (Amonisulphat - AS), (NH4)2HPO4 (Diamoniphotphat DAP) là các loại phân bón hay dùng trong nông nghiệp, hoặc ure (NH2)2CO. Nếu sử
dụng các nguồn nitơ khác nitrat, cần khống chế nồng độ vì dễ gây sốc làm giảm năng
15