XỬ lý nước THẢI hầm ủ BIOGAS BẰNG mô HÌNH THÂM CANH tảo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI HẦM Ủ BIOGAS BẰNG MÔ
HÌNH AO THÂM CANH TẢO SPIRULINA SP.

Cán Bộ Hướng Dẫn:

Sinh Viên Thực Hiện:

ThS. LÊ HOÀNG VIỆT

Lưu Thị Nhi Ý B1205129
Võ Thị Đông Nhi B1205084

Cần Thơ, 5/2016


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

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

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày 09 tháng 05 năm 2016
Cán bộ hướng dẫn

Lê Hoàng Việt

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

i


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN
Trong quá tình học tập suốt ba năm rưỡi ở trường và 5 tháng thực hiện đề tài luận văn
“Xử lý nước thải hầm ủ Biogas bằng ao thâm canh tảo Spirulina sp.”. chúng tôi nhận
được sự hướng dẫn tận tình và sự giúp đỡ quý báu của thầy cô, các anh chị và các
bạn. Bên cạnh đó, chúng tôi cũng gặp không ít khó khăn, nhờ có sự động viên từ gia
đình, thầy cô và bạn bè chúng tôi đã hoàn thành và sâu sắc nhắc đến: gia đình đã
khuyến khích, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt quá trình

học tập và thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp. Thầy Lê Hoàng Việt đã tận tình hướng
dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để chúng tôi có thể hoàn thành tốt đề
tài luận văn này. Quý Thầy, Cô thuộc Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên
đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong thời gian qua.
Tất cả bạn bè của lớp Kỹ Thuật Môi Trường khóa 38 đã động viên và giúp đỡ chúng
tôi rất nhiều. Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã cố gắng để hoàn thành tốt
đề tài nhưng do thời gian và kiến thức hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai
sót. Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy, Cô và các bạn để đề tài
được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cám ơn.
Cần Thơ, tháng 5 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Lưu Thị Nhi Ý

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

Võ Thị Đông Nhi

ii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Nước thải chăn nuôi sau khi xử lý bằng hầm ủ Biogas vẫn còn chứa nhiều chất hữu
cơ dễ phân hủy sinh học, các dưỡng chất và mầm bệnh. Loại nước thải này có thể
được 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. Chính vì vậy, đề tài “Xử lý nước thải hầm ủ Biogas bằng ao thâm canh tảo
Spirulina sp.” được tiến hành nhằm đánh giá khả năng sử dụng ao thâm canh tảo
Sprulina sp. để làm giảm các chất ô nhiễm và tái sử dụng các dưỡng chất trong nước
thải hầm ủ Biogas. Đề tài được tiến hành trên 2 ao tảo với thời gian lưu 3 ngày và 5
ngày để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải hầm ủ Biogas của tảo Spirulina sp. và sinh
khối tảo. Các kết quả cho thấy nước thải Biogas (để lắng 30 phút để làm giảm SS) và
pha loãng với tỉ lệ 1 nước thải : 1 nước máy, có nồng độ COD, BOD5, TKN, N-NH4+
vàTP lần lượt là 481,5 mg/L, 225mg/L, 103,68 mg/L, 86,86 mg/L, 28,46 mg/L. Theo
số liệu phân tích nước thải đầu ra, nghiệm thức có thời gian lưu 5 ngày cho hiệu quả
xử lý các chất ô nhiễm (COD 109 mg/L, BOD5 64,67 mg/L, TKN 9,44 mg/L, N-NH4+
1,11mg/L, TP 5,18 mg/L) cao hơn so với nghiệm thức có thời gian lưu 3 ngày với
hiệu xuất xử lý COD 74,07%, BOD5 73,78%, TKN 95,71%, TP 83,08%, N-NH4+
99,4%). Nồng độ các chỉ tiêu COD, BOD5, N-NO3 có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5
% còn các chỉ tiêu TKN, N-NH4+, TP, tổng Coliform không có khác biệt ở mức ý
nghĩa 5 %. Về mặt sinh khối, nghiệm thức có thời gian lưu 5 ngày cho sinh khối cao
hơn so với nghiệm thức có thời gian lưu 3 ngày và có khác biệt ở mức ý nghĩa 5%.

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

iii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan luận văn này được hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu
của chúng tôi. Số liệu và kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn
nào trước đây.
Cần Thơ, ngày 09 tháng 05 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Lưu Thị Nhi Ý

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

Võ Thị Đông Nhi

iv


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn ...................................................................................
Lời cảm ơn .................................................................................................................. ii
Tóm tắt đề tài ............................................................................................................. iii
Lời cam đoan ............................................................................................................. iv
Mục lục ....................................................................................................................... v
Danh sách bảng ......................................................................................................... vii
Danh sách hình ........................................................................................................ viii
Danh mục các từ viết tắt ............................................................................................ ix
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 2
2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO VÀ NƯỚC THẢI HẦM Ủ
BIOGAS ................................................................................................................ 2
2.1.1 Đặc điểm nước thải chăn nuôi heo .................................................................... 2
2.1.2 Đặc điểm nước thải hầm ủ Biogas ............................................................ 3
2.2 XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG CHẤT HỮU CƠ BẰNG AO THÂM CANH TẢO4

2.2.1 Ao thâm canh tảo và các điều kiện môi trường ảnh hưởng đến hiệu quả
hoạt động của ao thâm canh tảo ......................................................................... 4
2.2.2 Cơ chế xử lý nước thải của ao tảo ............................................................. 5
2.2.3 Ưu và nhược điểm của xử lý nước thải bằng ao thâm canh tảo................ 6
2.3 TẢO SPIRULINA SP. ........................................................................................... 7
2.3.1 Đặc điểm sinh trưởng của Spirulina sp. .................................................... 7
2.3.2 Giá trị của tảo Spirulina sp................................................................... 11
2.4 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ................................... 11
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU .................... 13
3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN ....................................................... 13
3.2 ĐỐI TƯỢNG ...................................................................................................... 13
3.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU.................................................................................. 14
3.4 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH ................................................................................. 14
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 18
4.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI HẦM Ủ BIOGAS SỬ DỤNG TRONG THÍ
NGHIỆM .................................................................................................................. 18
4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .................................................................................. 19
4.2.1 Chuẩn bị giống tảo .................................................................................. 19
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

v


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
4.2.2 Điều kiện môi trường trong các ngày thu mẫu ....................................... 20
4.2.3 Khả năng làm giảm nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sau xử lý của
ao thâm canh tảo .............................................................................................. 22
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ ............................................................ 29
5.1 KẾT LUẬN ................................................................................................ 29

5.2 KIẾN NGHỊ ............................................................................................... 29
Tài liệu tham khảo .................................................................................................... 30
Phụ lục ...................................................................................................................... 34

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

vi


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Lượng phân heo thải ra trong 24h ............................................................... 2
Bảng 2.2 Thành phần hóa học cơ bản của phân gia súc, gia cầm .............................. 3
Bảng 2.3 Thành phần nước thải chăn nuôi heo .......................................................... 3
Bảng 2.4 Thành phần hóa học của nước thải hầm ủ Biogas ...................................... 4
Bảng 3.1 Các phương pháp và phương tiện phân tích mẫu tại Khoa ....................... 17
Bảng 3.2 Các phương pháp phân tích mẫu tại các trung tâm .................................. 17
Bảng 4.1 Thành phần hóa học của nước thải Biogas sau lắng và pha loãng............ 19
Bảng 4.2 Thông số vận hành ao thâm canh tảo ........................................................ 20
Bảng 4.3 Nồng độ chất ô nhiễm trước và sau xử lý ................................................. 23
Bảng 4.4 Tải nạp các chỉ tiêu COD, BOD5, TKN, TP ............................................. 24
Bảng 4.5 Nồng độ SS, VSS và Chlorophyll ............................................................. 27

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

vii

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Mô hình ao thâm canh tảo ........................................................................... 5
Hình 2.2 Chu trình cộng sinh vi khuẩn - tảo trong hệ thống xử lý nước thải ............ 5
Hình 2.3 Tảo Spirulina sp. ......................................................................................... 8
Hình 3.1 Vị trí lấy mẫu nước thải sử dụng cho thí nghiệm ...................................... 13
Hình 3.2 Mô hình ao thâm canh tảo sau khi chế tạo ................................................ 14
Hình 3.3 Sơ đồ ao thâm canh tảo sử dụng trong thí nghiệm .................................... 15
Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm .............................................................................. 16
Hình 4.1 Nước thải hầm ủ Biogas sử dụng cho thí nghiệm ..................................... 18
Hình 4.3 Ảnh chụp đoạn tảo Spirulina sp. đang phân chia ở vật kính X10 ............. 20
Hình 4.4 Diễn biến nhiệt độ và cường độ ánh sáng trong các ngày theo dõi ........... 21
Hình 4.5 Diễn biến DO và pH trong các ngày theo dõi ........................................... 22
Hình 4.6 Nồng độ COD và BOD5 trong nước thải hầm ủ Biogas trước và sau xử
lý ............................................................................................................................... 24
Hình 4.7 Nồng độ TKN, N-NH4+, N-NO3-, TP trong nước thải hầm ủ Biogas trước
và sau khi xử lý ......................................................................................................... 25
Hình 4.8 Nồng độ TP trong nước thải hầm ủ Biogas trước và sau khi xử lý ........... 26
Hình 4.9 Nồng độ Coliform trong nước thải hầm ủ Biogas trước và sau khi xử lý . 26

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

viii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ANOVA

Phân tích phương sai

BOD

Nhu cầu o-xy sinh hóa

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

COD

Nhu cầu o-xy hóa học

DO

o-xy hòa tan

HRT

Thời gian tồn lưu

N-NH4+

A-môn

N-NO3-

Ni-trát

PTN

Phòng thí nghiệm

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SS

Chất rắn lơ lửng

TKN

Tổng ni-tơ Kjeldahl

TP

Tổng phốt-pho

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

ix


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
Ngành chăn nuôi là một ngành kinh tế quan trọng của nông dân Việt Nam, vừa là
nguồn cung cấp thực phẩm chủ yếu, vừa tạo công ăn việc làm, tăng thu nhập cho
nông dân. Theo số liệu thống kê của Bộ Nông nghiệp – Phát triển Nông thôn (2015)
giá trị sản xuất ngành chăn nuôi có mức tăng thêm 4,3% và tỷ trọng chăn nuôi trong
tổng giá trị sản xuất nông nghiệp đạt 24,5%, cả nước có 27,7 triệu con lợn tăng 3,7%
so với cùng kỳ năm 2014. Cùng với sự phát triển của đàn gia súc thì lượng chất thải
từ các chuồng trại cũng tăng theo gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường tự nhiên.
Có nhiều phương pháp để xử lý nước thải chăn nuôi, trong đó hầm ủ Biogas là phương
pháp hiện nay được nhiều nông dân áp dụng, để giảm thiểu ô nhiễm môi trường vàsản
xuất năng lượng.Theo thống kê sơ bộ của Trung tâm Hợp tác Công nghệ Môi trường
(Swedish Centec Vietnam, 2012), cho đến năm 2012 đã có khoảng 500.000 hầm ủ
Biogas ở qui mô hộ gia đình, hầu hết có quy mô nhỏ (dưới 10m3). Riêng chương trình
Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam, do chính phủ Hà Lan tài trợ, tính đến
năm 2011 đã xây được 15.678 hầm quy mô nhỏ. Mặc dù không có con số chính thức,
nhưng người ta ước tính rằng có số hầm Biogas thương mại, với thể tích từ 100-200
m3, còn rất ít, chưa đến 100 hầm (Swedish Centec Vietnam, 2012).
Những lợi ích do công nghệ ủ yếm khí (Biogas) đem lại là không thể phủ nhận, tuy
nhiên nồng độ các chất hữu trong nước thải sau hầm ủ vẫn còn ở mức khá cao, đặc
biệt là hàm lượng chất hữu cơ và các dưỡng chất.Vì vậy nước thải đầu ra của hầm ủ
Biogas cần được tiếp tục xử lý để giảm các tác động đến môi trường. Trên thế giới
nói chung và Việt Nam nói riêng, nước thải Biogas thường được tái sử dụng cho mục
đích trồng trọt, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản nhằm giảm bớt nồng độ chất gây ô
nhiễm và tận dụng các dưỡng chất trong nước thải (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ
Châu Ngân, 2015). Một trong những biện pháp thường được áp dụng để đáp ứngcác
yêu cầu trên là lợi dụng hoạt động cộng sinh của tảo và vi khuẩn trong các ao thâm
canh tảo để vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ và tảo hấp thu các dưỡng chất trong
nước thải chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang

hợp ao thâm canh tảo. Sở dĩ tảo được sử dùng vì nócó khả năng phát triển trong nước
thải, chịu đựng được các thay đổi môi trường, có tốc độ sinh trưởng nhanh, tạo ra
sinh khối có giá trị dinh dưỡng cao. Một số loài tảo đã được ứng dụng để xử lý nước
thải là Chlorella, Scenedesmus, Spirulina trong đó tảo Spirulina sp. có giá trị dinh
dưỡng cao và dễ hấp thụ hơn các loài khác.
Đỗ Thị Ngọc Điệp & Lê Nguyễn Bích Như (2015) đã nuôi tảo Spirulina sp. bằng
nước thải hầm ủ Biogas ở thời gian lưu 3 ngày thu được sinh khối tảo cao, nhưng
nồng độ chất ô nhiễm vẫn còn cao so với quy chuẩn cho phép xả thải (nồng độ COD,
BOD5 đầu ra chưa đạt loại B/QCVN 40:2011). Do đó, đề tài “ Xử lý nước thải sau
hầm ủ Biogas bằng tảo Spirulina sp.”được tiến hành trên mô hình ao thâm canh tảo
với thời gian lưu dài hơn nhằm nâng cao được hiệu quả loại bỏ các chất hữu cơ và
dưỡng chất trong nước thải góp phần bảo vệ các nguồn nước.

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO VÀ NƯỚC THẢI
HẦM Ủ BIOGAS
2.1.1 Đặc điểm nước thải chăn nuôi heo
Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước tắm gia súc, rửa chuồng.
Nước thải chăn nuôi còn có thể chứa một phần hay toàn bộ lượng phân được gia súc,
gia cầm thải ra. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn
nuôi. Một khảo sát trên gần 1.000 trại chăn nuôi heo quy mô vừa và nhỏ ở một số

tỉnh phía Nam cho thấy hầu hết các cơ sở chăn nuôi đều sử dụng một khối lượng lớn
nước cho gia súc. Cứ 1 kg chất thải chăn nuôi do heo thải ra được pha thêm với từ 20
đến 49 kg nước. Lượng nước này có nguồn gốc từ các hoạt động tắm cho gia súc hay
dùng để vệ sinh chuồng nuôi hàng ngày. Việc sử dụng nước tắm cho gia súc hay vệ
sinh chuồng đã làm tăng lượng nước thải đáng kể, gây khó khăn cho việc thu gom và
xử lý nước thải sau này (Trương Thanh Cảnh, 2010). Trong các chuồng trại phân gia
súc, gia cầm thường tồn tại ở dạng phân lỏng hay trung gian giữa lỏng và rắn hay
tương đối rắn. Các dạng này chứa các chất dinh dưỡng, đặc biệt là các hợp chất giàu
ni-tơ và phốt-pho, là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và làm tăng độ màu
mỡ của đất. Lượng chất thải trên đầu gia súc phụ thuộc nhiều vào trọng lượng của nó
(bảng 2.1). Tùy theo từng khẩu phần thức ăn, kiểu chuồng trại và phương thức chăn
nuôi mà phân gia súc, gia cầm có thành phần vật lý và hoá học khác nhau. Thành
phần hoá học cơ bản của một số loại phân gia súc, gia cầm không lẫn tạp chất được
trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.1 Lượng phân heo bảng thải ra trong 24h
Trọng lượng heo (kg)

Phân (kg)

Nước tiểu (kg)

<10

0.5÷1

0.3÷0.7

15÷45

1÷3

0.7÷2

45÷ 100

3÷5

2÷4

(Lăng Ngọc Quỳnh, 2003)

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Bảng 2.2 Thành phần hóa học cơ bản của phân gia súc, gia cầm
Tên gia
súc

Mức

Heo

Tối đa

1,200

0,900

0,600

22

Tối thiểu

0,450

0,450

0,350

20

Trung bình

0,840

0.850

0,580

21

Tối đa

0,38

0,294

0,992

19

Tối thiểu

0,302

0,164

0,424

17

Trung bình

0,341

0,227

0,958

18

Tối đa

2,0

0,950

1,72

17

Tối thiểu

1,8

0,450

1,21

15

Trung bình

1,9

0,850

1,421

16

Bò

Gà

Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng
Ni-tơ (%)
P2O5 (%)
K2O (%)

Tỷ lệ
C/N

(Nguyễn Đức Lượng &Nguyễn Thị Thuỳ Dương, 2003)
Theo Ngô Kế Sương & Nguyễn Lân Dũng (1997) nước thải từ các trại chăn nuôi là
một trong các loại nước thải đặc trưng giàu chất hữu cơ, chất dinh dưỡng như ni-tơ
và phốt-pho. Trong thành phần chất rắn của nước thải chăn nuôi heo chất hữu cơ
chiếm 70-80% gồm các chất carbohydrat, a-xít amin, chất béo và các dẫn xuất của
chúng có trong phân, nước tiểu và thức ăn thừa. Chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát,
đất, muối clorua, SO42-…, đặc biệt là hàm lượng đạm trong nước thải rất cao do hệ
tiêu hóa của heo hấp thu kém thành phần ni-tơ. Thành phần nước thải chăn nuôi heo
được thể hiện trong bảng 2.3.
Bảng 2.3 Thành phần nước thải chăn nuôi heo
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ

Độ màu

Pt-Co

350-870

Độ đục

mg/L

420-550

BOD5

mg/L

3500-9800

COD

mg/L

5000-12000

SS

mg/L

680-1200

(Nguyễn Thị Thu Hà,2008)
2.1.2 Đặc điểm nước thải hầm ủ Biogas
Nước thải từ hầm ủ Biogas chứa các thành phần COD, N,… rất cao, do đó không thể
thải vào nguồn tiếp nhận. Ở các nông hộ nước thải từ hầm ủ Biogas sẽ được xử lý
tiếp và tái sử dụng cho các hoạt động sản xuất khác; ở các xí nghiệp nước thải từ hầm
ủ Biogas sẽ được tiếp tục xử lý bằng các qui trình hiếu khí và các công đoạn khác

(lắng, khử trùng), để đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường tiếp nhận. Theo các nghiên
cứu của Trung tâm Năng Lượng Mới - Đại học Cần Thơ, một hầm ủ cỡ 3 m3 với thời
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
gian ủ 20 ngày, trung bình cho ra một lượng nước thải là 100 lít/ngày tương đương
với khoảng 80 kg N, 120 kg P2O5 và 45 kg K2O trong một năm (Lê Hoàng Việt, 2014).
Vì vậy, nước thải từ hầm ủ biogas chứa một hàm lượng ni-tơ cao là nguồn dinh dưỡng
chủ yếu của nhiều loài tảo.
Thành phần hóa học của nước thải hầm ủ Biogas được trình bày trong bảng 2.4
Bảng 2.4 Thành phần hóa học của nước thải hầm ủ Biogas
Đơn vị

Nồng độ nước thải đầu ra
hầm ủ Biogas

BOD5

mg/L

57,07

COD

mg/L

113,07

SS

mg/L

2.213,33

Ni-tơ

mg/L

32,67

Phốt-pho

mg/L

1.163,08

Chỉ tiêu

(Lưu Hữu Mãnh et al, 2009)
2.2 XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG CHẤT HỮU CƠ BẰNG AO THÂM CANH
TẢO
2.2.1 Ao thâm canh tảo và các điều kiện môi trường ảnh hưởng đến hiệu quả
hoạt động của ao thâm canh tảo
Ao thâm canh tảo 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 tới đáy ao. Hệ thống này có thể được nạp nước thải liên tục

trong vòng 12 tiếng đồng hồ (khoảng thời gian có ánh sáng mặt trời). Nước chảy ra
từ hệ thống này 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
là 0,5 mg/L. Thời gian lưu tồn (HRT) 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
lưu tối đa của nước thải trong hệ thống phải nhỏ hơn 8 ngày vì nếu HRT quá 8 ngày
thì hệ thống sẽ hoạt động dưới tải (thiếu chất dinh dưỡng), đưa đến năng suất tảo thấp
(Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014).
Mặc dù các nhân tố chính ảnh hưởng đến hệ thống nuôi tảo thâm canh là cường độ
ánh sáng và nhiệt độ, nhưng thông số kỹ thuật dùng để điều chỉnh môi trường tối ưu
cho hệ thống là kích thước của ao (mà chủ yếu là diện tích và độ sâu). Thông số này
dùng để thiết kế HRT của ao tảo theo 3 phương pháp sau:
- Thời gian lưu tồn cố định (thích hợp cho khu vực nhiệt đới vì trong điều kiện khí
hậu nhiệt đới: bức xạ mặt trời và nhiệt độ biến động rất ít). Phương pháp này giúp tiết
kiệm được diện tích.
- Thời gian lưu tồn hoặc độ sâu của ao thay đổi (thích hợp cho khu vực ôn đới). Vào
mùa hè, nhiệt độ cao thì HRT và độ sâu của ao nhỏ hơn vào mùa đông. Phương pháp
này đòi hỏi diện tích hơn phương pháp một 25 %.
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Thời gian lưu tồn thay đổi bằng cách sử dụng ao làm đồng thời 2 nhiệm vụ: xử lý
nước thải vào mùa đông và nuôi cá vào mùa hè.

Hình 2.1 Mô hình ao thâm canh tảo
(Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

2.2.2 Cơ chế xử lý nước thải của ao tảo
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014), ở các hệ thống tự nhiên tảo
sẽ cùng với vi khuẩn tạo thành hệ cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn, trong đó vi khuẩn
sử dụng ô-xy cung cấp của tảo để phân huỷ chất hữu cơ, tảo sử dụng các hợp chất từ
quá trình phân huỷ của vi khuẩn để quang hợp tạo thành tế bào tảo mới và giải phóng
ô-xy cho vi khuẩn sử dụng. Vào ban ngày tảo quang hợp để tạo ô-xy làm hàm lượng
DO của nước thải tăng lên và pH giảm xuống, vào ban đêm tảo hô hấp làm DO của
nước thải giảm thấp đồng thời pH sẽ tăng lên.

Hình 2.2 Chu trình cộng sinh vi khuẩn - tảo trong hệ thống xử lý nước thải
(Oswald & Gotaas, 1953)
Quá trình cộng sinh được 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 thành quá
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
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, 1953).
2.2.3 Ưu và nhược điểm của xử lý nước thải bằng ao thâm canh tảo
+ Ưu điểm:
- Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng: Các hoạt động sinh học trong ao
tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải thông qua quá trình phân hủy
của các vi khuẩn, và sau đó chuyển hóa các sản phẩm này thành chất dinh dưỡng

trong tế bào tảo thông qua quá trình quang hợp. Thêm vào đó quá trình quang hợp
của tảo làm cho pH nước ao tăng dẫn đến tăng sự chuyển hóa NH4+ thành NH3 bay
ra khỏi nước thải, và pH cao cũng góp phần kết tủa phốt-pho, kim loại nặng trong
nước thải tốt hơn. Một số loài tảo còn có khả năng hấp thu kim loại nặng trong nước
thải (Larsdotter, 2006). Qui trình xử lý nước thải bằng tảo cũng ít phóng thích N2O
vào khí quyển hơn các qui trình xử lý truyền thống (Demirbas & Demirbas, 2010).
Qui trình xử lý nước thải bằng tảo cũng sử dụng ít năng lượng và tạo ít bùn hơn các
qui trình xử lý truyền thống (Oilgae, 2009).
- Tiêu diệt các mầm bệnh: Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo các
mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây:
+ Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo diễn ra do ảnh hưởng của quá trình
quang hợp. Theo cơ chế này, ban ngày tảo quang hợp lấy CO2 trong nước làm
cho pH của nước tăng, ban đêm tảo hô hấp thải ra CO2 hòa tan vào trong nước
làm cho pH nước giảm. Nhiều vi sinh vật gây bệnh không thể tồn tại ở pH cao,
thêm vào đó sự thay đổi pH theo chu kì ngày và đêm làm cho các vi sinh vật
gây bệnh chết đi do không kịp thích nghi.
+ Các độc tố tiết ra từ một số loài tảo tiêu diệt các mầm bệnh.
+ Sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV) chiếu xuống ao.
- Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật: Năng lượng
mặt trời là nguồn năng lượng sơ cấp cho các cơ thể sống. Tảo dùng năng lượng mặt
trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột, chất béo... Tảo có tỉ lệ diện tích bề mặt
trên một đơn vị thể tích cao hơn thực vật trên cạn, thêm vào đó tảo có cấu trúc tế bào
đơn giản và nằm trong nước, CO2 và các dưỡng chất. Vì vậy, việc chuyển hóa năng
lượng mặt trời bằng sinh khối của tảo hiệu quả hơn thực vật trên cạn. Sinh khối chứa
ba thành phần chính là các-bon-hi-đờ-rát, prô-tê-in và chất béo. Một số loại tảo có
thể cho ra nhiều biodiesel hơn những loại hạt cho dầu khác. Việc sản xuất dầu từ tảo
sẽ đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai (khi các nguồn nhiên liệu hóa thạch
đang dần cạn kiệt). Theo Bộ Năng lượng Hoa kỳ, sản lượng tảo cao hơn khoảng 10 –
100 lần so với những cây trồng nhiên liệu sinh học truyền thống. Ngoài ra, tảo có thể
dùng sản xuất Biogas sử dụng để sản xuất một số loại nhựa sinh học. Các sinh khối

tảo thừa từ các qui trình trên có thể sử dụng để làm phân bón, cải tạo đất, nuôi cá hay
gia súc.
Việc sản xuất tảo có các ưu điểm như không đòi hỏi về chất lượng đất (như vậy nó sẽ
không cạnh tranh quỹ đất nông nghiệp), sinh khối tảo được sản xuất liên tục và thu
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
hoạch hàng ngày, tảo có thể nuôi cả trong môi trường nước mặn hay nước ngọt, nguồn
cung cấp cho quá trình nuôi tảo có thể lấy từ chất thải (Rosch et al., 2009). Việc sản
xuất tảo cũng là một giải pháp làm giảm thiểu các tác động của biến đổi khí hậu do
tảo cố định CO2 trong khí quyển vào trong sinh khối của chúng. Người ta ước tính
rằng việc sản xuất 100 tấn sinh khối tảo có thể cố định khoảng 183 tấn CO2 (Demirbas
& Demirbas, 2010).
+ Nhược điểm:
- Tảo cần ánh sáng mặt trời để quang hợp và tăng trưởng, do đó để tối ưu năng suất
của tảo, các ao tảo phải là các ao cạn và khuấy trộn tốt, vì vậy cần một diện tích khá
lớn cho các ao này (Borowitzka, 1998).
- Thời gian nhân đôi của tảo khá dài, do đó các ao nuôi tảo phải lớn để đảm bảo thời
gian lưu của tảo trong ao, điều này cũng dẫn đến việc cần diện tích lớn cho ao tảo.
- Tảo có kích thước rất nhỏ, và mật độ tảo trong nước thấp, do đó các công nghệ thu
hoạch tảo rất phức tạp và đắt tiền.
- Ngoại trừ Spirulina sp., các loại tảo có thành tế bào rất dày, do đó các động vật (trừ
động vật nhai lại) rất khó tiêu hóa chúng. Vì vậy, trước khi sử dụng chúng phải được
xử lý bằng nhiệt, cơ học hoặc hóa học. A-xít nucleic trong tế bào tảo (4 - 6%) có thể
gây hại cho người (Becker, 1981). Do các yếu tố trên, tảo Spirulina sp. thường được
nuôi để làm thực phẩm cho người và động vật.

- Khi nuôi trong môi trường nước thải, tảo thu được thường bị nhiễm bẩn bởi kim
loại nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nước thải.
- Việc sản xuất tảo từ nước thải thường dùng các hệ thống hở (open system), do đó
khó khống chế các loài tảo trong quần thể (Chaumont, 1993). Sự hiện diện của một
số sinh vật ăn tảo trong hệ thống nuôi tảo hở có thể làm giảm lượng tảo thu hoạch
(Rawat et al., 2011).
2.3 TẢO SPIRULINA SP.
2.3.1 Đặc điểm sinh trưởng của Spirulina sp.
2.3.1.1Đặc điểm phân loại
Spirilina sp. là một loài vi tảo có dạng xoắn hình lò xo (nhìn qua kính hiển vi), màu
xanh lam với kích thước chỉ khoảng 0,25 mm, mắt thường không thể nhìn thấy.
Theo Nguyễn Đức Lượng, 2002 tảo Spirulina sp. thuộc:
Ngành: Cyanophyta (tảo lam)
Lớp: Cyanophyceae
Bộ: Oscillatoriales
Họ: Oscillatoriaceae
Chi: Spirulina (tảo xoắn)

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 2.3 Tảo Spirulina sp.
(Trang web: chooselife.pl)
Spirulina sp. có nhiều loài (hơn 35 loài), sự thay đổi về hình thái của chi tảo này đã
làm cho việc phân loại khó khăn. Trong đó có 2 loài quan trọng là: - Spirulina

platensis đồng nghĩa với nó là Spirulina jenneri và Arthrospira platensis. - Spirulina
geitleri đồng nghĩa với nó là Spirulina maxima và Oscillatoria platensis (Richmond,
1986).
Spirulina sp. là tảo lam hay còn gọi là vi khuẩn lam, dạng sợi, đa bào. Dạng xoắn ốc
của sợi hoặc các tảo bào đoạn là đặc trưng của chi và được duy trì trong môi trường
lỏng hoặc môi trường nuôi trồng (Trần Văn Nhị et al., 1982). Theo Vonshak (1997),
Spirulina sp. có khả năng tạo ra các không bào khí nhỏ có đường kính cỡ 70 nm và
được cấu tạo bằng các sợi prô-tê-in bện lại. Không bào khí sẽ nạp đầy khi sợi
Spirulina muốn nổi lên trên bề mặt để nhận ánh sáng cho quá trình quang hợp. Đến
cuối ngày là lúc tế bào tạo ra một lượng lớn các-bon-hi-đờ-rát, lúc đó các tế bào sẽ tụ
tập lại và tạo ra một áp suất thẩm thấu cao bên trong cơ thể, sau đó các không bào khí
sẽ không thể duy trì áp suất thẩm thấu lâu bên trong tế bào và chúng sẽ vỡ, giải phóng
ra các khí làm cho sợi tảo chìm xuống đáy và tại đây xảy ra quá trình chuyển hoá cácbon-hi-đờ-rát thành prô-tê-in. Sợi tảo có độ dài từ 50 – 500 µm và chiều rộng từ 3 –
8 µm. Sợi tảo không được bao phủ bằng bao nhầy như ở tảo lam nói chung. Điều này
giải thích sự không bám chặt của vi khuẩn hoặc các vi sinh vật khác với tế bào
Spirulina sp. (Trương Văn Lung, 2004).
2.3.1.1 Các điều kiện môi trường thuận lợi cho tảo Spirulina sp. phát triển
- Nhiệt độ: Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2015), 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 kiểm soát quá trình nhân đôi của các loài tảo Spirulina sp. (Tomaselli et
al., 1993). Spirulina sp. chỉ bắt đầu phát triển đáng kể trên 200C. Tốc độ tăng trưởng
nhanh nhất là khoảng 35–370C. Trên nhiệt độ đó, tế bào có thể bị ảnh hưởng nghiêm
trọng (việc đó là không thể tránh khỏi sau vài giờ trên 43 – 440C) (Jourdan, 2001).
Theo Lê Văn Khoa (1995), nguồn nhiệt làm cho môi trường nước ấm lên được cung
cấp chủ yếu cho nước là bức xạ mặt trời, ngoài ra còn có thể do năng lượng sinh ra
trong các quá trình ô-xy hoá các hợp chất hữu cơ, vô cơ trong nước. Nhiệt độ sinh
trưởng tối ưu cho tảo Spirulina platensis từ 35-370C dưới điều kiện phòng thí nghiệm.
Ở ngoài trời, nếu nhiệt độ tăng tới 390C trong vài giờ cũng không làm hại đến tảo và
khả năng quang hợp của nó. Những dòng tảo Spirulina sp. ưa nhiệt và chịu nhiệt có
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý

Võ Thị Đông Nhi

8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
thể nuôi trồng ở 35 - 400C. Đặc điểm đó có lợi là thải loại vi khuẩn ưa nhiệt trung
bình tạp nhiễm. Nhiệt độ tối thiểu đối với sinh trưởng của Spirulina sp. là khoảng
150C vào ban ngày. Ban đêm, Spirulina sp. có thể chịu được nhiệt độ tương đối thấp
(Richmond, 1986). Tương tự, theo Gershiwin & Belay (2008), nhiệt độ tối ưu cho sự
phát triển của tảo Spirulina sp. là 35 - 380C, trong khi nhiệt độ tối thiểu cần thiết để
duy trì tốc độ tăng trưởng là 15 - 200C. Và theo Oliveira et al. (1999), sinh khối tảo
Spirulina sp. phát triển cực đại ở mức nhiệt độ từ 25 – 300C còn đối với tảo Spirulina
maxima là từ 30 – 350C.
- pH: Hầu hết các loài tảo nuôi có thể sống trong phạm vi pH dao động từ 7 – 9.
Ngưỡng pH tối ưu dao động từ 8,2 – 8,7. Trong trường hợp nuôi với mật độ cao có
thể bổ sung CO2 để tăng pH trong ao nuôi (Theo Trương Sĩ Kỳ, 2004). Theo Richmon
(1986), tảo Spirulina sp. thuộc nhóm tảo hấp thu chủ yếu HCO3- cho quá trình quang
hợp, nên phát triển mạnh ở môi trường pH cao và pH của thí nghiệm, pH từ 9,8 –
10,3 nằm trong khoảng thích hợp cho tảo phát triển.
Theo Trương Văn Lung (2004) tảo Spirulina sp. sống trong môi trường giàu bi-cácbon-nát (HCO3-) và độ kiềm cao pH từ 8,5 – 9,5 nhưng lại có một số tài liệu khác thì
pH nằm trong khoảng 8,5 - 11 (Zarrouk, 1966) và có thể chịu đựng được sự tăng pH.
Lưu ý rằng các giá trị pH của nước có xu hướng gia tăng khi Spirulina sp. phát triển.
Từ khoảng 8,5 tảo bắt đầu giai đoạn phát triển, pH có thể tăng lên đến 10 hoặc thậm
chí 11 (Jourdan, 2001).
- Ánh sáng:Ánh sáng là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự
phát triển của tảo, tảo ít bị chi phối bởi chu kỳ sáng tối.
Theo Trương Sĩ Kỳ (2004), cũng như các loài thực vật khác, tảo cũng cần ánh sáng
cho quá trình quang hợp vật chất hữu cơ từ CO2. Cường độ ánh sáng thích hợp thay
đổi rất lớn tùy theo điều kiện nuôi. Nếu nuôi trong bình thủy tinh, dung tích nhỏ cần

cường độ ánh sáng khoảng 1.000 lux, với ao nuôi lớn cường độ ánh sáng cũng lớn
khoảng 5.000 – 10.000 lux. Có thể sử dụng ánh sáng tự nhiên (mặt trời) hoặc nhân
tạo (đèn huỳnh quang) để chiếu sáng. Ngoài ra, quá trình quang hợp của tảo sẽ gia
tăng lên khi cường độ bức xạ mặt trời tăng và sẽ giảm khi cường độ bức xạ mặt trời
giảm (Trương Quốc Phú, 2004).
Theo Vonshak (1997), nghiên cứu đầu tiên về phản ứng với ánh sáng của tảo
Spirulina sp. đã được thực hiện. Trong thí nghiệm khá đơn giản của mình, ông đi đến
kết luận rằng cường độ ánh sáng thích hợp nhất cho Spirulina sp. nằm trong khoảng
25.000 – 30.000 lux.
- Vòng đời phát triển (sinh sản): Các sợi tảo trưởng thành bị cắt ra thành vài đoạn
tảo (hormogonia), mỗi đoạn tảo có từ 2 – 4 tế bào, nhờ sự thành lập của vài tế bào
đặc biệt, gọi là hoại bào. Hoại bào có màu vàng, dễ nhuộm đỏ với congo và bị thuỷ
giải để cho các tế bào hình đãi tách rời có hai mặt lỏm (Phạm Hoàng Hộ, 1972).
Theo Boussiba (1989), các đoạn tảo con, sau khi tách rời, trượt nhẹ khỏi sợi cha mẹ.
Hai đầu xa của đoạn tảo, mất đi phần dính của hoại bào, trở nên tròn với vách mỏng.
Số tế bào trong các đoạn tảo gia tăng bởi sự cắt đôi tế bào, hay chính xác hơn là sự
phân chia xen giữa. Qua quá trình này, các sợi kéo dài tới mức trưởng thành và có
dạng xoắn kiểu mẫu. Trong các điều kiện tăng trưởng tốt nhất, thời gian tăng gấp đôi
của Spirulina sp. là 9,3 giờ.
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
2.3.1.2 Dưỡng chất cần thiết
- Nguồn Các-bon: chủ yếu là CO2 và NaHCO3. Môi trường có NaHCO3 thuận lợi
cho tảo phát triển hơn Na2CO3. Trong quá trình nuôi cấy, khi thổi CO2 phải kết hợp
đồng thời với việc cung cấp muối bicacbonat tạo ra pH thích hợp cho tảo phát triển.

Vì nếu chỉ thổi CO2 mà môi trường không có muối cacbonat nào khác thì pH sẽ giảm,
khi đó tảo sẽ chết rất nhanh. Như vậy nguồn các-bon chủ yếu là NaHCO3, còn CO2
chỉ là nguồn bổ sung phụ. Nguồn các-bon để nuôi dưỡng Spirulina sp. ở khoảng 1,2
– 16,8 NaHCO3/L (Nguyễn Thị Thanh Hiền, 2010). Các nguồn các-bon hữu cơ này
được đánh dấu (14C) để nghiên cứu sự phân bố trong tế bào và theo dõi sự phát triển.
Theo Trương Văn Lung 2004 lại cho rằng: Spirulina sp. cũng như đa số loại tảo lam
khác, là loài quang tự dưỡng bắt buộc, nghĩa là nó không thể sinh trưởng trong tối
trên môi trường chứa các hợp chất các-bon hữu cơ. Sản phẩm quang hợp đồng hóa
chủ yếu của Spirulina sp. là glycogen. Nồng độ glucose 1,81 – 2,66 d/l và acetat 0,246
– 0,322 g/L, với ánh sáng 2 – 4 klux.
- Nguồn Ni-tơ: trong quá trình phát triển của tảo Spirulina sp., ni-tơ đóng vai trò
rất quan trọng, nó là nguyên liệu quan trọng để sinh tổng hợp prô-tê-in. Nếu thiếu nitơ, sinh khối tảo sẽ giảm đi rất nhanh. Spirulina sp. không có khả năng sử dụng ni-tơ
dạng khí N2 mà sử dụng dưới dạng ni-trát (NO3-), với ngưỡng 30-10 mg N/L, trung
bình 4-12 mg N/L (theo môi trường Zarrouk C). Spirulina sp. cố định và khử N khí
quyển thông qua phản ứng do enzyme nitrogenase xúc tác (Trương Văn Lung, 2004).
- Nguồn Phốt-pho: phốt-pho cũng là yếu tố không thể thiếu trong nhu cầu của tảo.
Tảo yêu cầu về phốt-pho với hàm lượng rất thấp so với đạm, nhưng lân vẫn là yếu tố
bắt buộc và cần thiết (Trần Văn Vỹ, 1995). Tảo sử dụng lân chủ yếu ở dạng phốt-phát
để tổng hợp ATP, axít nucleic, các hợp chất cấu tạo khác.
- Dinh dưỡng khác: Fe tiếp xúc cho quá trình tạo dịêp lục, song đó là vai trò của
nguyên tố vi lượng. Fe cần cho phát triển của tảo nhưng ở hàm lượng thấp chỉ vài
mg/L, khi hàm lượng quá cao muối Fe có thể gây ra độc cho thuỷ sinh vật (Đặng
Ngọc Thanh, 1974) với Spirulina sp. Fe thích hợp là 0,56 – 50 mg/L. Ngoài ra, nhu
cầu về các chất dinh dưỡng khác như K là 5 g/L, Na là 5 g/L.
- Chế độ sục khí và đảo nước: chế độ thổi khí CO2 với liều lượng 2% liên tục dưới
một chế độ ánh sáng mạnh và có mặt của HCO3- sẽ là điều kiện tối ưu cho tảo phát
triển. Nó là điều cần thiết, ít nhất từ 2 – 4 lần một ngày, để khuấy trôn trong quá trình
nuôi Spirulina sp. Điều này giúp đảm bảo các cá thể Spirulina sp. có thể được tiếp
xúc đều với chất lỏng và ánh nắng. Nếu sự khuấy trộn quá lớn, sẽ gây đứt đoạn
Spirulina sp. và gây ra bọt xuất hiện. Đới với thể tích nhỏ có thể khuấy trộn với một

máy nén nhỏ sử dụng cho các ao nuôi cá (Jourdan, 2001). Theo Lê Hoàng Việt &
Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) quá trình khuấy trộn trong các ao tảo rất cần thiết
nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy và tạo điều kiện cho các dinh
dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang hợp. Trong các ao tảo lớn khuấy
trộn còn ngăn được quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và yếm khí đáy ao tảo.
Nhưng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cho các cặn lắng nổi lên và
ngăn cản quá trình khuếch ánh sáng vào ao tảo.
Theo Vũ Thành Lâm (2006), bể nuôi cấy Spirulina sp. phải được khuấy trộn liên tục
trong suốt quá trình nuôi (vào lúc có ánh sáng) vì:
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
- Để đảm bảo rằng dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy được cung cấp thường
xuyên và đầy đủ cho tảo.
- Để di chuyển các sợi tảo từ dưới lên trên giúp cho chúng tiếp xúc được với ánh
sáng mặt trời và tiến hành quang hợp.
- Cũng để di chuyển các sợi tảo nằm bên dưới cột nước vì tại đó không gây ra quang
phân giải sắc tố của sợi tảo.
- Để tảo không bện thành đám dày đặc vì như vậy chúng không tiếp xúc được với
ánh sáng và chất dinh dưỡng dẫn đến tiêu hoá một lượng lớn chất đường đã tích luỹ,
từ đó chúng sẽ chết. Đây lại là nguyên nhân khiến cho vi khuẩn phát triển trong môi
trường nuôi.
2.3.2 Giá trị của tảo Spirulina sp.
Nghiên cứu về tác dụng của Spirulina sp. đối với chứng cholesterol cao trong máu và
chứng gan nhiễm mỡ ở chuột và kết quả cho thấy Spirulina có thể ngăn ngừa chứng
cholesterol cao và chứng sơ vữa động mạch trong chế độ ăn uống (Kato & Takemoto,

1984).
Thành phần dưới đây của bột tảo Spirulina sp. sản xuất ở Thái lan do công ty tảo
Xiêm công bố năm 1985 là: 4 - 6% độ ẩm; 55 - 70% prô-tê-in thô ; 5 - 7% lipid thô ;
5 - 7% sợi thô ; 3 - 6% tro; 15 - 20% dịch chiết N tự do; 16- 20% phycocyanin; 800
– 2000 µg% Chlorophyll; 200 – 400 mg% carotenoid; 110 - 200 mg% provitamin A;
3 - 4 mg% vitamin B1; 2,5 - 3,5 mg% vitamin B2; 0,5 - 0,7 mg% vitamin B6; 0,15 0,25 mg% vitamin B12; 2,5 - 3,8 mg% vitamin E; 0,5 - 0,8 mg% a-xít pantothenic; 9
– 12 mg% a-xít nicotinic; 80 - 100 mg% isositol; 4 – 5 µg% a-xít folic; 1000 – 1400
mg%
Ka-li; 45 – 500 mg% Na-tri; 100 - 400 mg% Can-xi; 300 – 700 mg% Phot-pho; 100200 mg% Magie; 30 - 50 mg% Sắt.
Trong Spirulina sp. có chứa những chất có hoạt tính sinh học như phycopiliprô-tê-in
(sắc tố lam) có vai trò quan trọng trong y học (Callegari, 1989).
2.4 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
2.4.1 Ở trong nước
Năm 1985 tảo Spirulina được Fox nghiên cứu các chế phẩm của nó tại “Hiệp hội
chống suy dinh dưỡng bằng các sản phẩm từ tảo” (A.C.M.A) tại Pháp đưa vào Việt
Nam.
Năm 1989 đã triển khai nghiên cứu kỹ thuật nghiên cứu nuôi tảo theo mô hình Biogas
từ Ấn Độ…và nuôi bằng hoá chất với sự hỗ trợ của Cộng hoà Pháp tại Viện sinh học
nhiệt đới TP.HCM (thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia).
Năm 1994 thành lập cơ sở nuôi trồng và phát triển sản phẩm tảo Spirulina (tên giao
dịch Labo, HELVINAM), tại huyện Bình Chánh TP/HCM.
Trong những năm 1985 – 1995 các nghiên cứu của Nguyễn Hữu Thước và cộng sự
(Viện công nghệ sinh học thuộc Viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam) với đề tài
“Công nghiệp nuôi trồng và sử dụng tảo Spirulina”.
SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

11

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Năm 1998, Nguyễn Thị Kim Hưng và cộng sự đã nghiên cứu sản xuất và sử dụng
thức ăn có tảo Spirulina sp. trong dinh dưỡng và điều trị.
Dương Thị Hoàng Oanh et al.,2011 đãnghiên cứu khả năng xử lý nước thải của tảo
Spirulina platensischo thấy với nước thải Biogas và nước thải sinh hoạt tảo phát triển
với mật độ cao nhất và làm giảm các yếu tố dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt cho
hiệu quả cao nhất.
2.4.2 Ở ngoài nước
Năm 1982, Earthrise xây dựng trang trại nuôi trồng Spirulina đầu tiên tại Mỹ, cho
đến nay đây là trang trại nuôi trồng Spirulina lớn nhất trên thế giới.
Năm 1983, Ciferri đã nuôi trồng Spirulina platensis và Spirulina maxima trong ống
nhựa để thuận tiện cho việc thu nhận ánh sáng biện pháp này giúp việc tăng việc trồng
và sản xuất tảo mùa đông ở Ý.
Năm 1984, Kato & Takemoto đã nghiên cứu về tác dụng của Spirulina sp. đối với
chứng cholesterol cao trong máu và chứng gan nhiễm mỡ ở chuột và kết quả cho thấy
Spirulina có thể ngăn ngừa chứng cholesterol cao và chứng sơ vữa động mạch trong
chế độ ăn uống.
Garnier et al., 1994 đã nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến
phycobilisome trong cyanobacterium Spirulina maxima.
Promya (2000) dùng tảo Spirulina sp. để làm giảm bớt N, P trong nước thải Biogas.
Các thí nghiệm xử lý nước thải Biogas pha loãng (30%) bằng tảo với thời gian lưu 3
ngày cho hiệu quả loại bỏ NH3-N là 98,99% và COD là 97,113%.

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 3
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN
Đề tài được tiến hành từ tháng 1/2016 đến tháng 5/2016. Các thí nghiệm về ao thâm
canh tảo được tiến hành tại các phòng thí nghiệm của khoa môi trường, các chỉ tiêu
cần theo dõi trong đề tài được phân tích tại Trung tâm phân tích và kiểm định hàng
hóa XNK Viacimex, chi nhánh công ty TNHH thiết bị KHKT Hải Ly, lô A8, Đường
số 1, KDC An Phú, P. Phú Thứ, Q. Cái Răng, Tp Cần Thơ; Trung tâm kỹ thuật tiêu
chuẩn đo lường chất lượng Cần Thơ Catech, 45 đường 3/2 – Tp Cần Thơ và tại Khoa
Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên – Đại Học Cần Thơ.
3.2 ĐỐI TƯỢNG
Nước thải:
Nước thải được lấy từ túi ủ Biogas tại nhà ông Nguyễn Hoàng Thanh (Địa chỉ: số 483
tổ 14, ấp Mỹ Thuận, xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, Tp. Cần Thơ) với thời gian
lấy mẫu vào lúc 7h sáng trùng với thời gian vệ sinh chuồng của hộ.

Vị trí lấy nước

Hình 3.1 Vị trí lấy mẫu nước thải sử dụng cho thí nghiệm
Giống tảo:
Giống tảo sử dụng trong đề tài là Spirulina sp. được lấy từ phòng thí nghiệm Khoa
Thủy sản – Trường Đại học Cần Thơ. Tảo Spirulina sp.được tạo thích nghi với môi
trường nước ngọt và nhân lên để đủ lượng tảo giống ban đầu cho vào ao thâm canh
tảo tạo quần thể tảo trội. Theo Azov et al., (1982) để duy trì nuôi cấy các loài tảo
giống cần đưa tảo giống mật độ cao và phải tạo điều kiện thích hợp để tảo Spirulina
sp. phát triển thành quần thể trội.

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
3.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài được tiến hành trên các mô hình ao thâm canh tảo thu nhỏ phù hợp với quy mô
phòng thí nghiệm.
3.4 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
3.4.1 Thiết kế mô hình
Ao tảo được chế tạo bằng kính trong vật liệu kính, dễ quan sát hiện tượng bên trong
như tảo quắn cục,đáy và thành bể làm bằng kính trong dày 8mm, các tấm kính tạo
rãnh trong mô hình có chiều dày 5mm. Mô hình ao tảo có kích thước dài x rộng x cao
là 0,83m x 0,6m x 0,4m ( độ sâu hoạt động của bể là 0,3m). Mô hình ao tảo có 6 ngăn
mỗi ngăn rộng 0,1m, được thiết kế để nước thải chảy theo 1 chiều nhất định. Ngoài
ra còn máy sục khí chạy bằng mô-tơ dùng điện một chiều 12v.

Ống dẫn đầu vào

Ống dẫn đầu vào

Máy khuấy

Hình 3.2 Mô hình ao thâm canh tảo sau khi chế tạo

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

14

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
800 mm

B
600

A

A
400 mm

600 mm
100

100

100

100

100

100

MẶT CẮT B - B

B
MẶT BẰNG

400 mm

800 mm

MẶT CẮT A - A

Hình 3.3 Sơ đồ ao thâm canh tảo sử dụng trong thí nghiệm
3.4.2 Các bước tiến hành
- Bước 1: Kiểm tra mô hình:
Vận hành với nước cấp để kiểm tra hoạt động của máy khuấy, van nước và độ kín
nước của mô hình.
- Bước 2: Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí trên 2 ao tảo hoạt động với cùng một điều kiện nạp nước
24/24 giờ cùng một loại nước thải được khuấy đảo liên tục, trong đó có 1 bể vận hành
với thời gian lưu 3 ngày (tương ứng với lưu lượng 33,33 mL/phút) và thời gian lưu 5
ngày (tương ứng với lưu lượng 20 mL/phút).
3.4.3 Tiến hành thí nghiệm
Nước thải được đưa vào 2 bể với chung điều kiện nạp nước là 24/24 giờ, cùng một
loại nước là nước thải hầm ủ Biogas. Nước thải Biogas sau khi lấy về được lắng 30
phút và đem phân tích nước trước khi đưa vào vận hành. Nước thải nạp liên tục 24/24h
với 1 ao có thời gian lưu 3 ngày (ứng với lưu lượng 33.33 mL/phút) và ao có thời
gian lưu là 5 ngày (ứng với lưu lượng 20 mL/phút). Nước thải đầu ra được thu mẫu
và đem đi phân tích các chỉ tiêu: TKN, COD, BOD5, TP, N-NH4+, N-NO3-, tổng
Coliform, SS, VSS, Clorophyll.

SVTH: Lưu Thị Nhi Ý
Võ Thị Đông Nhi

15