Tuyển chọn giống vi tảo có khả năng xử lý nitơ và phospho từ nước thải nuôi tôm tại tỉnh ninh thuận

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRANG KIM LÝ

TUYỂN CHỌN GIỐNG VI TẢO CĨ KHẢ NĂNG
XỬ LÝ NITƠ VÀ PHOSPHO TỪ NƯỚC THẢI
NUÔI TÔM TẠI TỈNH NINH THUẬN

Chuyên ngành:

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Mã chuyên ngành:

60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018


Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Cơng nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. Đàm Sao Mai
Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Trịnh Ngọc Nam
Người ph n biện 1: PGS. TS. Phan Thị Phượng Trang
Người ph n biện 2: TS. Đoàn Thị Ngọc Thanh
Luận văn thạc sĩ được b o vệ tại H i đồng ch m b o vệ Luận văn thạc sĩ Trường
Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần H i đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS. Lê Hùng Anh

Chủ tịch h i đồng

2. PGS. TS. Phan Thị Phượng Trang

Ph n biện 1

3. TS. Đoàn Thị Ngọc Thanh

Ph n biện 2

4. PGS. TS. Trần Tiến Khôi

Ủy viên

5. TS. Lê Việt Thắng

Thư Ký

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

VIỆN TRƯỞNG


BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRANG KIM LÝ

MSHV: 14143261

Ngày, tháng, năm sinh: 07/07/1992

Nơi sinh: Kiên Giang

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã chuyên ngành: 60520320

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Tuyển chọn giống vi t o có kh năng xử lý nitơ, phospho từ nước th i nuôi tôm tại
tỉnh Ninh Thuận.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Phân lập 5 – 10 giống vi t o trong môi trường nước ni tơm từ đó tuyển chọn 2 – 3
giống vi t o có kh năng ứng dụng để xử lý nitơ, phospho.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:Theo QĐ số 1434/QĐ-ĐHCN ngày 12/07/2016
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:12/01/2017
IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: - PGS. TS. Đàm Sao Mai
- TS. Trịnh Ngọc Nam
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018
NGƯỜI HƯỚNG DẪN 1

NGƯỜI HƯỚNG DẪN 2

PGS. TS. Đàm Sao Mai

TS. Trịnh Ngọc Nam
VIỆN TRƯỞNG

PGS. TS. Lê Hùng Anh

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
ĐÀO TẠO


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến tồn thể quý
Thầy, Cô của Viện Khoa học Công nghệ & Qu n lý Môi trường, Trường Đại học Công
Nghiệp TP. Hồ Chí Minh đã tận tâm truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý giá trong
suốt thời gian học tập, đây là nền t ng kiến thức giúp tơi có thể hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành c m ơn cô PGS. TS. Đàm Sao Mai và thầy TS. Trịnh Ngọc
Nam, Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại học Cơng Nghiệp
Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn, đóng góp những ý kiến q báu
giúp tơi hồn thành luận văn m t cách tốt nh t.
Tôi xin chân thành c m ơn thầy PGS. TS. Lê Hùng Anh cùng dự án RENEWABLE
đã tạo điều kiện tốt nh t về mặt cơ sở vật ch t và trang thiết bị cũng như hỗ trợ về
mặt chuyên mơn giúp tơi thực hiện nghiên cứu của mình.
Đồng thời tôi xin gửi lời c m ơn đến Ban giám hiệu nhà trường, Ban qu n lý Viện
Công nghệ Sinh học và Thực phẩm cùng với Ban qu n lý Viện Khoa học Công
nghệ & Qu n lý Môi trường, Trường Đại học Cơng Nghiệp Thành phố Hồ Chí
Minh đã tạo điều kiện về cơ sở vật ch t giúp tơi có thể thực hiện các thí nghiệm và
hồn thành nghiên cứu của mình.
Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện luận văn khơng thể tránh khỏi những sai sót. Do

thời gian nghiên cứu còn hạn hẹp, kiến thức còn hạn chế nên r t mong nhận được
những ý kiến đóng góp từ q Thầy, Cơ và các bạn để luận văn hoàn thiện hơn.

i


TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nước th i ni tơm chứa các thành phần khó xử lý như nitơ, phospho đã và đang
gây nên tình trạng ơ nhiễm ở nhiều khu vực nuôi trồng thủy s n trên nước ta. Trước
tình trạng này, phương pháp ni trồng vi t o kết hợp xử lý nước th i và thu hồi
sinh khối đang được các nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm. Nghiên cứu này đã
tiến hành phân lập và tuyển chọn giống vi t o có kh năng xử lý nitơ và phospho từ
nước th i nuôi tôm tại tỉnh Ninh Thuận, Việt Nam. Tám (08) chủng vi t o đã được
phân lập và định danh bằng phương pháp quan sát hình thái và gi i trình tự gen.
Trong đó, bao gồm các lồi: Amphora coffeaeformis, Halamphora coffeaeformis,
Chlorella sorokiniana, Dictyosphaerium ehrenbergianum, 2 chủng Chlorella
vulgaris và 2 chủng chưa xác định được tên loài. Hiệu qu xử lý nitơ và phospho
của tám chủng vi t o đã được kh o sát trên môi trường Guillard F/2. Từ kết qu
kh o sát, ta chọn ra được bốn chủng có tiềm năng xử lý N và P tốt nh t (74 – 89%
đối với tổng N, 59 – 96% đối với tổng P) để thực hiện các thí nghiệm tiếp theo là
TH21, TH38, Li9 và Li14. Các điều kiện phù hợp về pH và đ mặn của bốn chủng
vi t o chọn lọc đã được kh o sát. Giá trị các thông số phù hợp cho t t c các chủng
vi t o là pH 8, đ mặn 22‰. Riêng chủng Li9 có đ mặn phù hợp là 28‰. Li9 và
TH38 là 2 chủng có tiềm năng nh t trong việc xử lý nước th i với hiệu su t xử lý
tổng N và tổng P lần lượt là 57,02% và 100% với chủng Li9, 50,88% và 93,13% với
chủng TH38. Điều này cho th y vi t o có tiềm năng ứng dụng trong việc xử lý nitơ
và phospho trong nước th i.

ii

ABSTRACT
Shrimp wastewater contain difficult-to-handle components such as nitrogen and
phosphorus that have been causing pollution in many aquaculture areas in our
country. Facing this situation, the method of cultivating microalgae combining
wastewater treatment and biomass recovery is being studied by researchers around
the world. This research has isolated and selected of microalgae that have capable
of treating nitrogen and phosphorus from shrimp wastewater in Ninh Thuan
province, Vietnam. Eight microalgae strains were isolated and identified by
morphological and sequencing that is Amphora coffeaeformis, Halamphora
coffeaeformis, Chlorella sorokiniana, Dictyosphaerium ehrenbergianum, two trains
ofChlorella vulgarisand two trains have not been indentified. Nitrogen and
phosphorus removal efficiency of eight microalgae species were investigated in
Guillard F/2 medium. From the results of the survey, we selected four strains with
the best N and P potential (74-89% for total N, 59-96% for total P) for further
experiments that is TH21, TH38, Li9 and Li14. The optimal pH and salinity
conditions of the four selected strains of microalgae were investigated. The optimal
parameters for all strains are pH 8, salinity 22 ‰. The Li9 had the optimum salinity
of 28 ‰. Li9 and TH38 are the two most potent wastewater treatment groups with
total N and total P treatment efficiency of 57,02% and 100% respectively with Li9,
50,88% and 93,13% with TH38, respectively. This suggests that microalgae have
potential applications in the treatment of nitrogen and phosphorus in wastewater.

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn là nghiên cứu do b n thân tác gi thực hiện, không sao
chép từ các cơng trình nghiên cứu của người khác để làm s n phẩm của mình. Các
kết qu nêu trong Luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố

trong b t kỳ các công trình nào khác.
Tơi cam đoan mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện Luận văn này đều đã được
c m ơn, các thơng tin trích dẫn trong Luận văn đã được dẫn nguồn gốc rõ ràng.
Học viên

Trang Kim Lý

iv


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH.......................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU....................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1
1. Đặt v n đề..............................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................2
4. Cách tiếp cận trong nghiên cứu.............................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ..............................................................3
5.1 Ý nghĩa khoa học ............................................................................................3
5.2 Tính thực tiễn của đề tài .................................................................................3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................4
1.1 Nước th i nuôi trồng thủy s n .............................................................................4
1.2 Phương pháp xử lý nước th i nuôi tôm ...............................................................6
1.3 Phương pháp nuôi trồng vi t o ............................................................................8
1.4 Cơ chế chuyển hóa nitơ và phospho của vi t o ...................................................9
1.4.1 Cơ chế chuyển hóa nitơ ...............................................................................9
1.4.2 Cơ chế chuyển hóa phospho ......................................................................10
1.5 Các yếu tố nh hưởng đến sự phát triển của vi t o ...........................................11
1.6 Ứng dụng của sinh khối vi t o ..........................................................................14

1.7 M t số nghiên cứu về vi t o xử lý nước th i.....................................................16
1.8 Tóm lược tổng quan tài liệu ..............................................................................19
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................20
2.1 Vật liệu ..............................................................................................................20
2.2 Phương pháp......................................................................................................21
2.2.1 Thí nghiệm 1: Phân lập và định danh các chủng vi t o .............................22
2.2.2 Thí nghiệm 2: Kh o sát kh năng xử lý nitơ, phospho của vi t o .............24
2.2.3 Thí nghiệm 3: Kh o sát nh hưởng của pH đến kh năng sinh trưởng của vi
t o........................................................................................................................27
2.2.4 Thí nghiệm 4: Kh o sát nh hưởng của đ mặn đến kh năng sinh trưởng
của vi t o .............................................................................................................28
2.2.5 Thí nghiệm 5: Kh o sát kh năng xử lý nitơ, phospho của vi t o chọn lọc
trên mẫu nước th i ..............................................................................................28
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................................30
3.1 Phân lập các chủng vi t o ..................................................................................30
3.2 Kết qu kh o sát kh năng xử lý nitơ, phospho của vi t o................................41
3.3 Kết qu kh o sát nh hưởng của pH đến kh năng sinh trưởng của vi t o .......46
3.3.1 Ảnh hưởng của pH đến chủng TH21.........................................................46
v


3.3.2 Ảnh hưởng của pH đến chủng TH38.........................................................48
3.3.3 Ảnh hưởng của pH đến chủng Li9.............................................................49
3.3.4 Ảnh hưởng của pH đến chủng Li14...........................................................51
3.4 Kết qu kh o sát nh hưởng của đ mặn đến kh năng sinh trưởng của vi t o 53
3.4.1 Ảnh hưởng của đ mặn đến chủng TH21..................................................53
3.4.2 Ảnh hưởng của đ mặn đến chủng TH38..................................................54
3.4.3 Ảnh hưởng của đ mặn đến chủng Li9......................................................56
3.4.4 Ảnh hưởng của đ mặn đến chủng Li14....................................................57
3.5 Kết qu kh o sát kh năng xử lý nitơ, phospho của vi t o chọn lọc trên mẫu

nước th i ..................................................................................................................59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................67
1. Kết luận ...............................................................................................................67
2. Kiến nghị .............................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................69
PHỤ LỤC ....................................................................................................................73
Phụ lục 1. Đường chuẩn mối tương quan giữa mật đ quang (OD) và mật đ sinh
khối vi t o ................................................................................................................73
Phụ lục 2. Số liệu kh o sát thí nghiệm ....................................................................77
Phụ lục 3. Hình nh thí nghiệm...............................................................................88
Phụ lục 4 Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước th i cơng nghiệp (QCVN
40:2011/BTNMT) ...................................................................................................95
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN ...........................................................96

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hồ lắng xử lý nước th i ao ni tơm tại tỉnh Ninh Thuận ...............................7
Hình 2.1 Ao nuôi tôm tại Trung tâm giống h i s n c p I,tỉnh Ninh Thuận ..................20
Hình 2.2 Quy trình thực hiện thí nghiệm ......................................................................22
Hình 2.3 Bố trí thí nghiệm kh o sát kh năng xử lý N, P .............................................25
Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm kh o sát giá trị pH phù hợp ................................................27
Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm kh o sát đ mặn phù hợp ...................................................28
Hình 2.6 Bố trí thí nghiệm kh o sát trên mẫu nước th i ...............................................29
Hình 3.1 Cây phát sinh lồi của chủng TH35 với cặp mồi N1200R và EAE3 .............32
Hình 3.2 Cây phát sinh loài của các chủng TH13, TH21, TH24, TH38, Li9 và Li14 với
cặp mồi NS1 và NS3 ......................................................................................33
Hình 3.3 Tăng sinh các chủng vi t o TH13, TH17 và TH35 ........................................41
Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn mật đ tế bào vi t o trong mơi trường Guillard F/2 ............42

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hiệu qu xử lý nitơ của các chủng vi t o .............................44
Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hiệu qu xử lý phospho của các chủng vi t o......................44
Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ chủng TH21 theo giá trị pH ..................47
Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ tế bào chủng TH38 theo giá trị pH .......49
Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ tế bào của chủng Li9 theo giá trị pH ....50
Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ tế bào của chủng Li14 theo giá trị pH 51
Hình 3.11Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ chủng TH21 theo đ mặn ....................53
Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ chủng TH38 theo đ mặn ...................55
Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ chủng Li9 theo đ mặn .......................56
Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ chủng Li14 theo đ mặn .....................57
Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật đ tế bào của các chủng vi t o trong nước
th i ao ni tơm............................................................................................60
Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn kh năng xử lý nitơ của vi t o trong nước th i ao ni tơm
......................................................................................................................61
Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn kh năng xử lý phospho của vi t o trong nước th i ao ni
tơm................................................................................................................62
Hình 3.18 Biểu đồ biểu diễn hiệu qu xử lý nitơ của các chủng vi t o trên mẫu nước
th i chế biến thủy s n gi định.....................................................................65
Hình 3.19 Biểu đồ biểu diễn hiệu qu xử lý phospho của các chủng vi t o trên mẫu
nước th i chế biến thủy s n gi định............................................................65

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
B
B
B
B
B

ng 2.1 Thành phần môi trường Guillard F/2 .............................................................21
ng 2.2 Các đoạn mồi sử dụng trong quá trình định danh vi t o ................................23
ng 3.1 Đặc điểm hình thái của các chủng vi t o phân lập từ nước ao ni tơm .......30
ng 3.2 So sánh hình thái các chủng vi t o.................................................................35
ng 3.3 Tên các chủng vi t o phân lập........................................................................40

viii


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngành nuôi trồng thủy s n nói chung và ni tơm nói riêng đóng góp m t phần r t
quan trọng trong nền kinh tế của nước ta. Những tiến b trong kỹ thuật nuôi trồng, mở
r ng quy mô theo hướng công nghiệp làm cho năng su t của ngành nuôi trồng thủy
s n ngày càng tăng. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển đó là hàng loạt những nh
hưởng tới môi trường xung quanh của nước th i nuôi trồng thủy s n. Trong các ao
nuôi thủy s n, thường được bổ sung thức ăn, phân vô cơ và hữu cơ giúp tăng nhanh
sinh khối của các loài thủy s n. Các ch t này thường không được sinh vật h p thụ hết
mà tồn đọng lại trong nước dẫn đến ô nhiễm trong nước cao. Bên cạnh đó, sự phân
hủy protein trong nước cũng làm cho thành phần nitơ, phospho tăng cao [1]. Đây là
những thành phần khó xử lý trong nước th i. Đối với loại nước th i này, để tái sử dụng
hoặc th i ra môi trường cần ph i qua q trình xử lý khá tốn kém. Do đó v n đề đặt ra
là cần phát triển m t phương pháp xử lý cho hiệu qu cao và chi phí phù hợp.
M t xu hướng mới hiện đang được quan tâm nghiên cứu trên thế giới là sử dụng vi t o
để xử lý nước th i. Với phương pháp này, ta có thể tiết kiệm chi phí cho quá trình xử
lý nước th i, tận dụng lại nguồn nước để s n xu t. Bên cạnh đó, sinh khối vi t o sinh
ra trong quá trính xử lý cũng có thể được thu hồi để phục vụ cho các nhu cầu khác cho
con ngườinhư s n xu t diesel sinh học từ lipid của vi t o, phân bón cho cây trồng, thức
ăn cho cá hoặc gia súc, s n xu t hydrogen từ quang hợp của vi t o, ethanol sinh học,

phân hủy sinh khối tạo khí methane,...
Môi trường nước th i nuôi tôm là môi trường có các thành phần dinh dưỡng thích hợp
cho sự phát triển của các chủng t o nói chung và vi t o nói riêng. Nên số lượng các
lồi vi t o trong môi trường này r t đa dạng. Các lồi này có kh năng h p thu tốt các
thành phần nitơ và phospho khó xử lý trong nước th i. Tuy nhiên những lợi ích của
chúng vẫn chưa được khai thác m t cách hợp lý. Để có thể sử dụng t o như m t
phương pháp xử lý thành phần ơ nhiễm của nước th i, điển hình là nitơ và phospho
chúng ta cần tìm ra các chủng t o phù hợp và cung c p các điều kiện để chúng phát
1


triển mạnh trong môi trường cần xử lý. Các chủng vi t o hiện có trong nước ni tơm
là những lồi r t có tiềm năng. Chính vì thế, từ quần thể vi t o đa dạng trong môi
trường này, chúng ta cần phân lập và tuyển chọn ra chủng vi t o có đặc điểm phù hợp
với nhu cầu xử lý nitơ và phospho.
Hiện nay, ở Việt Nam v n đề này vẫn chưa được quan tâm đúng mức nên đề tài
“Tuyển chọn giống vi t o có kh năng xử lý nitơ, phospho từ nước th i nuôi tôm tại
tỉnh Ninh Thuận” được lựa chọn thực hiện nhằm nghiên cứu và tuyển chọn giống vi
t o thích hợp, giúp gi m chi phí cho q trình c i thiện ch t lượng nước th i nuôi trồng
thu s n. Kết qu nghiên cứu cũng s góp phần đưa vi t o đến gần với đời sống s n
xu t của người dân Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Phân lập 5 – 10 giống vi t o trong môi trường nước nuôi tơm từ đó tuyển chọn 2 – 3
giống vi t o có kh năng ứng dụng để xử lý nitơ, phospho.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là:
Nước th i nuôi tôm tại tỉnh Ninh Thuận;
Các giống vi t o có trong nước th i nuôi tôm.
- Phạm vi nghiên cứu:
Phân lập vi t o từ các ao nuôi tôm tại tỉnh Ninh Thuận;

Kh o sát kh năng xử nitơ và phospho của vi t otrong quy mơ phịng thí nghiệm và
mơ hình mini.
4. Cách tiếp cận trong nghiên cứu
Nghiên cứu bao gồm 5 n i dung chính sau:
- Phân lậpvà định danh cácchủng vi t o trong nước th i nuôi tôm tại tỉnh Ninh Thuận;
- Kh o sát kh năng xử lý nitơ, phospho của vi t o;
- Kh o sát nh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của vi t o chọn lọc;
- Kh o sát nh hưởng của đ mặn đến sự sinh trưởng của vi t o chọn lọc;

2


- Đánh giá kh năng xử lý nitơ va phospho của các chủng vi t o chọn lọc trên mẫu
nước th i nuôi tôm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1 Ý nghĩa khoa học
Kết qu đề tài tạo tiền đề phát triển cho phương pháp xử lý nước th i nuôi trồng thu
s n bằng vi t o, bổ sung các tài liệu hữu ích cho ngành xử lý nước th i ở Việt Nam nói
riêng và trên thế giới nói chung.
Đề tài nghiên cứu về quá trình xử lý nước th i bằng phương pháp sinh học, góp phần
thúc đẩy sự phát triển của ngành xử lý nước theo hướng an toàn, thân thiện với mơi
trường, định hướng phát triển bền vững. Ngồi ra, kết qu nghiên cứu cũng góp phần
bổ sung những đánh giá về sự đa dạng các chủng loại vi t o trong môi trường nước
th i nuôi trồng thu s n làm cơ sở cho việc mở r ng các nghiên cứu về ứng dụng của
vi t o trong tương lai.
5.2 Tính thực tiễn của đề tài
Kết qu đề tài có tính ứng dụng cao trong thực tiễn đời sống, tìm ra chủng vi t o có
kh năng xử lý tốt các thành phần nitơ, phospho trong nước th i nuôi tơm nói riêng và
nước th i ni trồng thủy s n nói chung, giúp c i thiện nguồn nước, hạn chế nh
hưởng đến môi trường, tăng kh năng tái sử dụng nguồn nước cho hoạt đ ng s n xu t.

Ứng dụng vi t o xử lý nước th i khơng những gi m chi phí trong việc xử lý nước th i
mà cịn có kh năng thu lợi nhuận từ việc thu hồi sinh khối t o để s n xu t nhiên liệu
sinh học hoặc các mục đích khác.

3


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Nước thải nuôi trồng thủy sản
Ngành ni trồng thủy s n nói chung và ni tơm nói riêng đang ngày càng phát triển
và là nguồn cung c p thực phẩm quan trọng cho con người. Các quốc gia có s n lượng
ni tơm lớn nh t Đông Nam Á là Thái Lan, Indonesia, Việt Nam và Phillipine [2]. Ở
Việt Nam, hoạt đ ng nuôi trồng thủy s n tăng nhanh từ những năm 90 của thế k 20
đến nay. Hoạt đ ng nuôi trồng diễn ra trên các môi trường khác nhau như nước mặn,
nước lợ và nước ngọt. Môi trường nước mặn chủ yếu phát triển các lồi tơm hùm, cá
giị, cá mú, cá tráp, trai ngọc,... Môi trường nước lợ chủ yếu phát triển ni tơm và m t
số lồi nhuyễn thể có giá trị xu t khẩu. Mơi trường nước ngọt chủ yếu là các lồi cá
trắm, cá basa, cá lóc, cá bống tượng,... Các s n phẩm nuôi trồng thủy s n xu t khẩu đã
và đang mang lại lợi nhuận cao cho nền kinh tế nước ta. Trong đó, hoạt đ ng nuôi tôm
và các s n phẩm từ tơm là ngành đóng vai trị quan trọng.
Cùng với sự phát triển của ngành nuôi tôm, các nh hưởng tiêu cực đến môi trường
xung quanh cũng ngày càng tăng. Trong khu vực Đơng Nam Á, sự phát triển khơng
kiểm sốt của ngành nuôi trồng thủy s n đã gây ra sự chuyển đổi sinh thái ở m t số
vùng (thay thế hệ sinh thái rừng Đước bằng các ao nuôi), làm thay đổi chế đ thủy
văn, và đặc biệt hơn, việc x các ch t hữu cơ đã làm ô nhiễm vùng nước ven biển.
Việc tăng số lượng và quy mơ ni trồng thủy s n có thể là ngun nhân gây nên hiện
tượng phú dưỡng hóa trong các khu vực xung quanh [3].
Việc x nước th i nuôi tôm ra môi trường đã và đang tạo nên những v n đề ô nhiễm
đáng báo đ ng. Các ch t được sử dụng trong q trình ni tơm có thể chia làm ba
nhóm chính: ch t dinh dưỡng, hóa ch t đ c hại và thuốc kháng sinh[2].

- Các ch t dinh dưỡng trong thức ăn tổng hợp cho tôm: M t lượng lớn thức ăn được
đưa vào ao nuôi nhằm duy trì và thúc đẩy sự phát triển của các loài thủy s n. Tuy
nhiên, các loài thủy s n khơng thể h p thụ hết tồn b lượng thức ăn này do đó s có
m t lượng lớn các ch t tồn dư trong môi trường nước và bùn đ t trong khu vực nuôi.
Theo Lê Văn Cát và các c ng sự (2006), các loài thủy s n chỉ có thể h p thụ 25 – 30%
các thành phần có ích trong thức ăn tổng hợp [1]. Do hàm lượng protein trong thức ăn
4


cao nên thành phần gây ô nhiễm chủ yếu trong nước th i nuôi tôm là nitơ. Theo
Jackson và c ng sự (2003), chỉ có 22% nitơ đầu vào được chuyển đổi thành sinh khối
tơm, 14% được tích lũy trong trầm tích bùn ao và phần cịn lại được th i ra môi
trường. Hàm lượng dinh dưỡng cao trong nước th i từ ao ni tơm có thể gây ra hiện
tượng phú dưỡng hóa, làm nh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái trong khu vực [4].
- Để b o vệ các loài thủy s n khỏi các nguồn bệnh t n công, người nuôi trồng sử dụng r t
nhiều loại thuốc, hóa ch t và chế phẩm sinh học trong q trình ni. Các loại hóa ch t
thường được sử dụng như: thuốc diệt n m, thuốc khử trùng, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu,
thuốc diệt ký sinh trùng, thuốc diệt khuẩn, phân bón, ch t phụ gia trong thức ăn... Việc
lạm dụng các hóa ch t này dẫn đến nhiều hậu qu nghiêm trọng cho môi trường, tồn dư
trong sinh vật và gây nh hưởng đến người tiêu dùng. Các hóa ch t tồn dư trong nước th i
ni tơm có thể gây đ c c p tính, gây đ t biến hoặc gây ra tác dụng phụ cho đ ng thực vật
khi tiếp xúc, gây nh hưởng gián tiếp đến con người thông qua chuỗi thức ăn.
- Thuốc kháng sinh trong nước ao nuôi phân tán ra mơi trường có thể gây ra sức đề
kháng giữa các tác nhân gây bệnh và làm thay đổi thành phần vi sinh vật trong nước.
Nhiều hóa ch t và các s n phẩm sinh học được sử dụng trong quá trình ni tơm đã
khơng được chứng minh m t cách khoa học để có m t tác đ ng tích cực đến s n xu t.
Do đó, người ni tơm cần gi m bớt việc sử dụng các hóa ch t và các s n phẩm sinh
học vì những rủi ro đối với môi trường, sức khỏe con người và s n xu t. Việc lạm
dụng hóa ch t như phân bón, thuốc kháng sinh gây ra những tác đ ng tiêu cực cho môi
trường. Sự tồn tài dai dẳng của dư lượng các ch t trong môi trường là rủi ro lớn cho

sức khỏe con người và đ ng thực vật.
Trong số các tỉnh ở Việt Nam, tỉnh Ninh Thuận là m t trong những khu vực có điều
kiện thuận lợi để phát triển ngành nuôi trồng thủy s n. Vùng biển Ninh Thuận với bờ
biển dài 105 km là nơi sinh sống của nhiều loài h i s n đặc thù, có nguồn giống bố mẹ
dồi dào, mơi trường nước biển trong sạch là địa bàn lý tưởng để nuôi trồng thủy s n [5].
Theo Quy hoạch của tỉnh Ninh Thuận đến năm 2020, ngành thủy s n là ngành kinh tế
mũi nhọn trong đó ni trồng thủy s n đóng vai trị trọng tâm. Mục tiêu của tỉnh là khai
thác hiệu qu lợi thế, tiềm năng để phát triển nuôi trồng thủy s n, đặc biệt là các đối
5


tượng chủ lực: tôm Chân trắng, tôm Sú, tôm Hùm và s n xu t giống. Phát triển nuôi
thủy s n theo hướng bền vững gắn với b o vệ nguồn lợi thủy s n, mơi trường sinh thái
[6]. Vì vậy Ninh Thuận là vùng đ t có điều kiện thuận lợi để tiến hành các nghiên cứu
và có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng vi t o xử lý nước th i nuôi tôm.
Do nhiều tác đ ng của ngành nuôi trồng thủy s n đến môi trường nên nước th i nuôi
trồng thủy s n sau khi thu hoạch cần ph i có hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn, nước sau
xử lý ph i được tuần hồn tái sử dụng để tránh gây lãng phí nước, cạn kiệt nguồn nước
mặt, nước ngầm. Muốn xử lý nước th i nuôi trồng thủy s n cần chú ý đến các thành
phần ơ nhiễm chính trong nước th i như: carbon hữu cơ từ thức ăn, phân bón và chế
phẩm sinh học; nitơ, photpho được phân hủy từ protein. Các thành phần này được thể
hiện qua các chỉ tiêu cơ b n như: nhu cầu oxy hóa học - COD, nhu cầu oxy sinh hóa BOD, nitơ, photpho,…Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước th i ni trồng
thủy s n đã và đang được nghiên cứu như: xử lý hiếu khí bằng bể aerotank hoặc bể lọc
sinh học, xử lý kỵ khí, xử lý bằng hồ sinh học, hệ thống đ t ngập nước... Tuy nhiên, do
yếu tố lợi nhuận nên hầu hết các trang trại nuôi tôm vẫn chưa áp dụng triệt để các
phương pháp xử lý này và nước th i đầu ra vẫn chứa thành phần ô nhiễm cao. Mặt
khác, ch t dinh dưỡng (N, P) trong nước ao nuôi tôm là thành phần r t khó xử lý. Với
các phương pháp hóa lý thông thường s không mang lại hiêu qu . Do đó, u cầu đặt
ra là tìm ra m t phương pháp có kh năng xử lý tốt các thành phần này và đ m b o
tính kinh tế. Với phương pháp kết hợp nuôi vi t o trong nước th i ao ni tơm, ta có

thể tận dụng N, P trong nước làm nguồn dinh dưỡng cho vi t o, đồng thời thu hồi sinh
khối vi t o nhằm mang lại hiệu qu kinh tế cho người s n xu t.
1.2 Phương pháp xử lý nước thải nuôi tôm
Nước th i từ các ao nuôi tôm tại Ninh Thuận là nước mặn, chứa hàm lượng ch t dinh
dưỡng (N, P), ch t hữu cơ và ch t rắn lơ lửng cao. Nếu không được xử lý tốt trước khi
th i ra môi trường s gây ô nhiễm cho nguồn nước tiếp nhận, tạo ra nguy cơ gân phú
dưỡng, tạo mầm bệnh cho mơi trường [1]. Vì vậy, các khu vực ni tơm cần có
phương án xử lý nước th i để b o vệ môi trường sinh thái trong khu vực.
Nước th i từ ao ni tơm nước mặn có thể được xử lý theo m t số phương pháp khác
nhau như: làm môi trường nuôi cho các loại khác, xử lý ngập nước, lọc sinh học, th
6


bèo, hồ lắng,... Trong thực tế, phương pháp xử lý hiệu qu đang được áp dụng là hồ
lắng và xử lý ngập nước [1].
Hồ lắng: Nguyên tắc xử lý của hồ là tách các ch t ô nhiễm ra khỏi nước bằng trọng
lực. Nước được phân bố vào hồ và lưu từ vài ngày đến vài tuần để các ch t ơ nhiễm
lắng xuống đáy hồ. Hồ lắng có thể xử lý đến 50% các thành phần ô nhiễm như
phospho, ch t gây đục, BOD. Các yếu tố nh hưởng đến hiệu qu xử lý của hồ lắng là
thời gian lưu nước, t i trọng bề mặt, cách phân bố nước vào và ra khỏi hồ. Hồ lắng có
m t số ưu điểm như: công nghệ đơn gi n (dễ xây dựng, vận hành và qu n lý); chi phí
xây dựng, vận hành và qu n lý th p; gi m nồng đ các thành phần ô nhiễm cơ b n
(phospho, BOD, ch t rắn lơ lửng). Do những ưu điểm này nên hồ lắng đang được sử
dụng phổ biến tại các cơ sở nuôi tôm ở nước ta. Các cơ sở này thường xử lý nước th i
ao nuôi tơm và tuần hồn lại qua m t ao lắng và m t ao th i, chiếm 15 – 20% diện
tích. Trong ao xử lý, thường th ni cá rơ phi, các lồi nhuyễn thể (vẹm, sị huyết,...)
[7]. Tuy nhiên, hồ lắng cũng có m t số nhược điểm như: thời gian xử lý chậm do mật
đ vi sinh vật hữu ích th p, chiếm diện tích lớn, hiệu qu xử lý chưa cao, không thể xử
lý triệt để các thành phần ô nhiễm trong nước th i, đặc biệt là N và P.

Hình 1.1 Hồ lắng xử lý nước th i ao nuôi tôm tại tỉnh Ninh Thuận
Xử lý ngập nước: Khác với hồ lắng, vùng đ t ngập nước hoạt đ ng trên nguyên tắc
chủ yếu là h p thu ch t dinh dưỡng bằng thực vật. Ngoài ra, trong vùng ngập nước còn
7


diễn ra m t số quá trình như lắng đọng, lọc, phân hủy sinh học, h p phụ m t số thành
phần vào đ t. Các loại thực vật thường được sử dụng cho xử lý ngập nước như: sậy,
bèo tây (lục bình) cho xử lý ao ni trồng thủy s n nước ngọt; các loại cây ngập mặn
(su, vẹt, mắm, đước,...) cho xử lý ao nuôi trồng thủy s n nước mặn. Xử lý ngập nước
có m t số ưu điểm tương tự như hồ lắng. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thời
gian lưu nước lâu hơn và diện tích sử dụng lớn hơn do đ sâu mực nước trong vùng
ngập nước nhỏ hơn so với hồ lắng. Để xử lý nước th i từ 1 ha ao ni tơm ước tính
cần 2 – 20 ha rừng ngập mặn [1]. Vì vậy, phương pháp này ít được sử dụng trong thực
tế s n xu t.
1.3 Phương pháp nuôi trồng vi tảo
Vi t o có thể được ni c y ở dạng lơ lửng trong huyền phù hoặc cố định trong các
màng sinh học [8]. Hầu hết các phương pháp ni trồng vi t o cho mục đích s n xu t
nhiên liệu sinh học được thực hiện theo phương pháp nuôi trong huyền phù lơ lửng.
- Đối với hệ thống lơ lửng có thể chia thành hệ thống nuôi vi t o trong các ao mương
hở và nuôi trong các hệ thống khép kín. Mơ hình ao mương hở thường ít tốn kém trong
việc xây dựng và vận hành, tuy nhiên hiệu su t đạt được th p do nh hưởng bởi các
thành phần ô nhiễm, sự phân bố không đồng đều của vi t o, tạo ra những vùng chết
không được xử lý trong ao và lượng CO2 không được cung c p đầy đủ. Nhiệt đ trong
hệ thống dạng này khá ổn định nhờ vào quá trình bay hơi của nước giúp làm mát tự
nhiên, tuy nhiên lượng nước bốc hơi cao cũng là m t nhược điểm của phương pháp
này. Do đó, để ni trong mơ hình hở cần ph i có những điều kiện khí hậu ổn định.
Mặc khác, phương pháp này cũng địi hỏi m t diện tích ni trồng và lượng nước lớn.
Mơ hình ni trong các hệ thống kín thường gặp là các ống quang học với các kiểu bố
trí ngang, dọc và xoắn ốc. Trong đó, thiết kế hình xoắn ốc là mơ hình có thể mở r ng

quy mơ dễ dàng hơn so với các mơ hình khép kín khác. Phương pháp này cho phép
người nuôi vi t o kiểm soát tốt hơn các điều kiện như pH, nhiệt đ , hạn chế các ch t ô
nhiễm, phân phối t o vào môi trường để h p thu dinh dưỡng tốt hơn, hạn chế sự bay
hơi và mật đ tế bào trong môi trường nuôi c y cũng cao hơn do đó kh năng s n xu t
sinh khối t o tốt hơn so với hệ thống hở. Tuy nhiên, các hệ thống dạng khép kín vẫn
cịn tồn tại nhiều v n đề như: chi phí đầu tư cao, sự tích tụ oxy gây đ c cho t o, nhiệt
8


đ trong ống cao, dễ bị bám bẩn làm cho chi phí vận hành và b o trì hệ thống tăng cao.
Đây là nguyên nhân mà hệ thống khép kín vẫn chưa được ứng dụng phổ biến trong
việc nuôi trồng vi t o.
Nhìn chung ni trồng vi t o dạng lơ lửng gặp khơng ít khó khăn, đặc biệt là trong việc
thu hoạch vi t o. Do việc tách vi t o ở dạng lơ lửng ra khỏi nước đòi hỏi r t cao về mặt kỹ
thuật. Chính vì vậy, phương pháp nuôi trồng cố định vi t o đã được phát triển. Tuy nhiên
những nghiên cứu ban đầu cho phương pháp này cịn hạn chế và chi phí cho việc cố định
vi t o là quá cao. Do đó, phương pháp này cần được nghiên cứu và phát triển thêm trong
tương lai hứa hẹn mở ra m t tiềm năng mới trong công nghệ nuôi trồng vi t o.
- Phương pháp ni c y cố định có thể kể đến bao gồm cố định t o trong hệ thống ma
trận carrageenan hoặc alginate mang lại m t số ưu điểm như hiệu qu loại bỏ ch t dinh
dưỡng cao ứng dụng trong việc xử lý nước th i, mức đ tăng trưởng của vi t o nhanh,
tạo ra nhiều loại lipid với hàm lượng cao. Tuy nhiên, do chí phí cao nên phương pháp
này mới chỉ dừng lại ở quy mơ phịng thí nghiệm mà chưa được ứng dụng vào thực tế.
M t phương pháp cố định khác là sử dụng các màng sinh học từ t o. Màng sinh học
r t thuận lợi cho quá trình thu hoạch t o, nếu cung c p đủ diện tích bề mặt t o s phát
triển nhanh hơn so với phương pháp lơ lửng. Màng sinh học có thể khắc phục được
những hạn chế của q trình ni trồng lơ lửng về mặt s n xu t, thu hoạch t o, đồng
thời địi hỏi chi phí đâu tư th p hơn so với phương pháp ma trận.
Sinh khối vi t o thu được từ các phương pháp nuôi trồng khác nhau đều không nh hưởng
đến hàm lượng lipid trong t o và q trình chuyển hóa chúng thành nhiên liệu sinh học.

1.4 Cơ chế chuyển hóa nitơ và phospho của vi tảo
1.4.1 Cơ chế chuyển hóa nitơ
Nitơ là thành phần quan trọng trong tế bào sinh vật, là yếu tố c u thành của peptide,
protein, enzyme, chlorophylls, phân tử chuyển năng lượng (ATP, ADP), vật liệu di truyền
(RNA, DNA) và các thành phần tế bào khác. Trong thực tế nitơ tồn tại ở các dạng hữu cơ
(trong tế bào sinh vật) và vô cơ (nitrate NO3-, nitrite NO2-, acid nitrite HNO3, amoni NH4+,
Amoniac NH3, khí N2, dinitơ oxit N2O, nitric oxit NO, nitơ dioxit NO2). Do tồn tại ở

9


nhiều dạng khác nhau nên chu trình chuyển hóa của N cũng phức tạp hơn so với các ch t
khác. Các dạng N được vi t o sử dụng để chuyển hóa thành N hữu cơ trong cơ thể là
NH4+, NO3- và NO2-. Q trình chuyển hóa này của vi t o được gọi là q trình đồng hóa.
Trong đó, NO3- là dạng có mức oxy hóa cao hơn do đó đây là dạngtồn tại ổn định trong hệ
sinh thái.
Khi được h p thu vào trong tế bào vi t o, NO3- được chuyển hóa thành dạng NH4+ nhờ
hoạt đ ng của hai enzyme là nitrate reductase và nitrite reductase. Quá trình này được
biểu diễn qua hai phương trình (1-1) và (1-2).
NO3- + 2e- + 2H+ → NO2- + H2O

(1-1)

NO2- + 6e- + 8H+ → NH4+ + 2H2O

(1-2)

Quá trình kết hợp ion NH4+ với các thành phần khác để tạo thành acid anin được thực hiện
do tác dụng liên tiếp của của hai enzyme là glutamine synthetase (GS) và glutamine 2oxoglutarate aminotransferase (GOGAT). Hai enzyme này đều tồn tại trong lục lạp của tế
bào vi t o. Quá trình đồng hóa của enzymeglutamine synthetase cần có glutamate làm

ch t nền và phân tử năng lượng ATP:
Glutamate + NH4+ + ATP → Glutamine + ADP + Pi

(1-3)

Các nitơ amin của glutamine sau đó được chuyển hóa bởi 2-Oxoglutarate thành 2 mol
glutamate:
2-Oxoglutarate + Glutamine + NADPH → 2(Glutamate) + NADP+

(1-4)

Thông qua quá trình chuyển hóa, N trong mơi trường dưới dạng NH4+, NO3-, NO2- được
chuyển hóa thành dạng N hữu cơ và được giữ lại trong cơ thể vi t o. Quá trình này giúp
làm gi m ơ nhiễm N trong mơi trường, c i thiện ch t lượng nước. Thành phần ô nhiễm N
được tận dụng làm ch t dinh dưỡng cho tế bào vi t o phát triển. Sinh khối vi t o sau quá
trình sinh trưởng và phát triển có thể được thu hồi và s n xu t thành các s n phẩm có ích
cho con người như nhiên liệu sinh học, thức ăn gia súc, phân bón,... [9]
1.4.2 Cơ chế chuyển hóa phospho
Trong tự nhiên, phospho tồn tại dưới dạng hịa tan trong nước, tích lũy trong đá hoặc
10


trong tế bào sinh vật. Chu trình chuyển hóa của Plà quá trình biến đổi từ P trong đá thành
P hịa tan trong nước, sau đó được sinh vật h p thu và chuyển hóa thành phospho hữu cơ
trong tế bào sinh vật. Các sinh vật có kh năng thực hiện q trình này là các lồi thực vật
tự dưỡng, trong đó có vi t o. Khi P trong đá tiếp xúc với nước (đặc biệt là nước có tính
acid), chúng s hịa tan và đi vào dung dịch. Ngồi P có sẵn trong mơi trường tự nhiên,
các hoạt đ ng của con người cũng góp phần gia tăng hàm lượng P trong nước như: sử
dụng ch t tẩy rửa có P, phân bón nơng nghiệp, phân bón ni trồng thủy s n, ch t th i
đ ng vật không qua xử lý,... T t c các nguồn th i này gây nên hiện tượng ô nhiễm P

trong các nguồn nước ở sông, hồ, suối và môi trường ven biển, gây nh hưởng đến hệ sinh
thái trong khu vực.
Cơ chế chuyển hóa phospho của vi t o đơn gi n hơn so với q trình chuyển hóa nitơ. Do
dạng tồn tại chủ yếu của P trong môi trường là dạng phosphate (PO43-). Vi t o có kh năng
sử dụng nguồn PO43- này và chuyển hóa thành P hữu cơ trong tế bào của chúng. Sau khi
được h p thu vào cơ thể, thơng qua m t số q trình biến đổi sinh học, P s tham gia vào
quá trình tạo thành lipid của màng tế bào, nhiều loại coenzyme, DNA, RNA và ATP.
Chúng là thành phần quan trọng trong tế bào sinh vật nói chung và vi t o nói riêng [9].
Thơng qua q trình h p thu và chuyển hóa P thành sinh khối trong cơ thể, vi t o góp
phần xử lý phospho trong nước th i, làm gi m mức đ ô nhiễm của nước th i. Cũng như
nitơ, phospho trong nước th i được tận dụng làm nguồn dinh dưỡng cho vi t o phát triển.
Quá trình này mang lại lợi ích c về kinh tế và b o vệ môi trường.
1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi tảo
pH
Giá trị pH của nước trong ao nh hưởng đến nhiều quá trình sinh hóa gắn liền với sự
sinh trưởng và chuyển hóa ch t dinh dưỡng của t o. Khi t o quang hợp s tiêu thụ CO2
và HCO3- làm pH tăng. Giá trị pH cịn nh hưởng đến q trình chuyển hóa giữa NH4+
và NH3. Khi pH cao, NH4+ s chuyển thành khí NH3 và thốt ra khỏi nước, làm gi m
hàm lượng nitơ trong nước, ức chế sự phát triển của vi t o. Các loài vi t o đều có các
kho ng pH tối ưu riêng, khi pH trên hoặc dưới mức này đền làm gi m kh năng sinh
trưởng và phát triển của chúng. Hầu hết các loài vi t o có thể sống và phát triển tại pH
11


= 8. Khi pH tăng lên đến 9, năng su t sinh khối của các loài Chaetoceros sp. và
Chlorella sp. gi m 22%. Bên cạnh đó, có m t số lồi vi t o lại có kh năng phát triển
tốt ở pH > 8 như Amphora sp. (pH = 9) và Ankistrodesmus sp. (pH = 10) [10].
Đ mặn
Đ mặn là yếu tố quan trọng nh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của vi t o. Khi
thay đổi đ mặn s làm thay đổi áp su t thẩm th u qua màng tế bào của vi t o. Ngoài ra,

đ mặn cịn nh hưởng đến thành phần sinh hóa, đặc biệt là thành phần acid béo của vi
t o. Mỗi loại vi t o có kh năng thích nghi với đ mặn khác nhau, nhưng đa số các loài
vi t o phát triển tốt trong đ mặn từ 20 – 24 ppt [11]. Theo Trung tâm giống h i s n c p
1 tại tỉnh Ninh Thuận, đ mặn của ao nuôi tôm tại đây dao đ ng từ 22 - 26‰.
Nhiệt đ
T o là loài thực vật dễ thích nghi với nhiệt đ . Nhiệt đ tối ưu cho t o phát triển phụ
thu c vào từng loài cụ thể và điều kiện ánh sáng, tình trạng dinh dưỡng. Khi tăng nhiệt
đ nước trong ao lên đến nhiệt đ tối ưu s làm tăng năng xu t vi t o, nhưng khi vượt
quá mức này thì năng su t của t o s gi m. Đối với đa số các lồi vi t o, nhiệt đ thích
hợp cho sự tăng trưởng là 5 – 25oC [1], hoặc từ 28 – 35oC [10], dưới 4oC quá trình trao
đổi ch t của vi t o s chậm lại. Nhiệt đ cũng có thể làm thay đổi cân bằng ion trong
ao, nh hưởng đến pH, hàm lượng O2 và CO2 hòa tan.
Ánh sáng
Vi t o là lồi thực vật nhỏ có kh năng quang hợp do đó ánh sáng có vai trò quan trọng
cho sự phát triển của chúng. Ánh sáng phù hợp cho t o phát triển nằm trong vùng
bước sóng 400 – 700 nm, cường đ dao đ ng kho ng 5 – 20 μE/m2.s, phụ thu c vào
loài vi t o, tình trạng dinh dưỡng, nhiệt đ và các yếu tố khác. B máy quang hợp của
t o phát triển để phù hợp với điều kiện thiếu ánh sáng dưới nước, cũng chính vì vậy
mà chúng s bị ức chế khi ánh sáng quá mạnh. T o có thể bị ức chế m t phần khi
cường đ ánh sáng đạt 800 μE/m2.s và ức chế hoàn toàn khi cường đ ánh sáng vượt
1400 μE/m2.s [1].
Trong trường hợp cung c p đầy đủ các ch t dinh dưỡng, khi tăng cường đ ánh sáng
s làm tăng quang hợp của vi t o. Khi mật đ vi t o trong nước tăng s dẫn đến hiệu
12


ứng che sinh khối làm cho ánh sáng chỉ cung c p được ở lớp trên mặt nước mà không
thể đi xuống bên dưới. Tuy nhiên, nếu sử dụng khu y tr n trong ao s làm cho sinh
khối t o được tiếp xúc liên tục với ánh sáng [10].
Khu y sục khí

Khi ni t o trong ao, ta cần khu y tr n hoặc sục khí liên tục. Quá trình này giúp ngăn
sự lắng đọng của sinh khối vi t o, đ m b o vi t o được tiếp xúc đồng đều với ánh sáng
và ch t dinh dưỡng, tránh sự phân tầng nhiệt đ và cung c p thêm khí CO2 cho q
trình quang hợp của vi t o.
Nồng đ CO2 và O2 hòa tan
Việc bổ sung CO2 vào q trình ni giúp tăng kh năng sinh trưởng của vi t o từ đó làm
tăng hiệu qu xử lý nước th i. Ngược lại, khi hàm lượng oxy hòa tan trong nước tăng cao
s

nh hưởng đến hoạt đ ng của vi t o. Oxy có thể được tạo ra từ quá trình quang hợp của

vi t o và các thực vật thủy sinh trong ao. Vào ban ngày, khi quá trình quang hợp diễn ra
mạnh nh t, nồng đ oxy hịa tan trong nước có thể đạt 200 – 300% oxy b o hịa trong
khơng khí, làm cho kh năng quang hợp của vi t o gi m 17 – 25% [10].
Ch t dinh dưỡng
T o cần tới 12 nguyên tố đa lượng và 8 nguyên tố vi lượng để phát triển. Nếu thiếu các
nguyên tố này thì t o s kém phát triển, ngược lại nếu dư thừa quá mức cũng có thể gây
đ c cho t o. Sự phát triển của t o chỉ thích hợp trong m t kho ng nồng đ dinh dưỡng
nh t định. Trong phần lớn các ao hồ, ch t hay bị thiếu nh t là phospho, kế tiếp là nitơ [1].
Trong đó, nitơ là yếu tố quan trọng thứ 2, sau carbon, nh hưởng sự phát triển của vi
t o vì nó chiếm hơn 10% trong sinh khối. Ngồi ra nitơ cũng nh hưởng đến hàm
lượng lipid trong tế bào vi t o. Nitơ tồn tại trong ao nuôi dưới nhiều dạng như amoni
(NH4+), nitrat (NO3-), nitrit (NO2-). Trong đó, NH4+ là hợp ch t được vi t o ưu tiên h p
thu. Tuy nhiên, khi nồng đ amoni cao hơn 20mg/l s gây đ c cho vi t o.
T lệ N:P trong sinh khối vi t o dao đ ng từ 4:1 đến 40:1 tùy thu c vào loại t o và trữ
lượng dinh dưỡng trong ao nuôi. Đối với đa số các loài vi t o, t lệ dinh dưỡng tối ưu
cho sinh khối trong kho ng từ 6,8:1 đến 10:1 [10].

13

Trong số các yếu tố nh hưởng đến sự sinh trưởng của vi t o, pH và đ mặn là hai yếu
tố được lựa chọn để kh o sát trong đề tài này. Do nước th i được nghiên cứu trong đề
tài là nước th i ao nuôi tôm tại tỉnh Ninh Thuận và đây là hai yếu tố được các cơ sở
ni tơm quan tâm kiểm sốt thường xun. Hai yếu tố này khơng những có nh
hưởng đến sự sinh trưởng của vi t o mà còn nh hưởng trực tiếp đến q trình phát
triển của tơm. Nước th i sau xử lý s được tận dụng để tuần hồn vào các ao ni tơm
do đó đây là hai yếu tố quan trọng cần được kh o sát. Bên cạnh đó, pH và đ mặn
cũng là các yếu tố dễ dàng kiểm sốt mà khơng gây tốn kém nhiều chi phí.
1.6 Ứng dụng của sinh khối vi tảo
Sinh khối vi t o có nhiều ứng dụng trong đời sống thực tế như: chiết xu t lipid để s n
xu t dầu diesel, bioethanol từ tinh b t, lên men kỵ khí thu hồi biogas, biohydrogen hay
biobutanol, làm thức ăn chăn ni, ủ phân compost,… Trong đó, vai trị quan trọng và
có tiềm năng mang lại lợi nhuận kinh tế là ứng dụng vi t o để s n xu t nhiên liệu sinh
học.
Vi t o có các đặc điểm thuận lợi để ứng dụng s n xu t nhiên liệu sinh học như [12]:
- Tốc đ sinh trưởng và phát triển nhanh (2 – 5 ngày) trong đó thành phần lipid có thể
chiếm đến m t nửa trọng lượng sinh khối của chúng. Vi t o có tiềm năng năng su t
cao hơn so với nhiều loại cây trồng s n xu t năng lượng khác (cao hơn 6 - 12 lần so
với s n xu t năng lượng của ngô hoặc cỏ) [12]. Tiềm năng s n xu t triglycerides (m t
ch t có kh năng chuyển đổi thành nhiên liệu sinh học) của vi t o cũng cao hơn thực
vật trên cạn từ 45 – 220 lần [13].
- u cầu diện tích ni trồng khơng lớn và có thể tận dụng các khu vực đ t khơng cịn
kh năng canh tác nơng nghiệp [14]. Trước thực trạng dân số thế giới ngày càng tăng
nhanh như hiện nay, nhu cầu đ t cho việc cư trú và s n xu t nơng nghiệp là vơ cùng
lớn. Vì vậy, b t kỳ phương pháp nào nhằm tiết kiệm quỹ đ t đều được khuyến khích
thực hiện.
- Mức đ đa dạng sinh học của các loài vi t o r t cao. Tùy theo s n phẩm cuối cùng mà
người nuôi trồng muốn nhắm đến (biodiesel, bioethanol, biogas, thức ăn cho gia
súc,…) có thể lựa chọn các giống t o phù hợp nh t.

14