Khảo sát hiệu quả xử lý các hợp chất chứa nitơ, phốtpho trong nước thải chăn nuôi bằng sự kết hợp vi tảo chlorella vulgaris và vi khuẩn azospirillum brasilense

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH – MƠI TRƯỜNG

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT
CHỨA NITƠ, PHỐTPHO TRONG NƯỚC THẢI
CHĂN NUÔI BẰNG SỰ KẾT HỢP VI TẢO
CHLORELLA VULGARIS VÀ VI KHUẨN
AZOSPIRILLUM BRASILENSE

PHẠM THÙY DUYÊN

Đà Nẵng, 7/2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH – MƠI TRƯỜNG

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT
CHỨA NITƠ, PHỐTPHO TRONG NƯỚC THẢI
CHĂN NUÔI BẰNG SỰ KẾT HỢP VI TẢO
CHLORELLA VULGARIS VÀ VI KHUẨN
AZOSPIRILLUM BRASILENSE

Ngành

: Cơng nghệ sinh học

Khóa

: 2016-2020

Sinh viên

: Phạm Thùy Dun

Người hướng dẫn : TS. Phạm Thị Mỹ

Đà Nẵng, tháng 7/2020


LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Đà Nẵng, tháng 7 năm 2020
Tác giả luận văn

PHẠM THÙY DUYÊN

i


LỜI CẢM ƠN

Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới cô TS. Phạm Thị Mỹ người đã hướng dẫn,
trực tiếp truyền đạt kinh nghiệm quý báu và động viên tơi trong suốt q trình thực hiện
khóa luận.
Xin cảm ơn cô ThS. Lê Thị Mai, thầy ThS. Trần Ngọc Sơn, thầy TS. Trịnh Đăng
Mậu đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Sinh - Môi trường - Đại học Sư Phạm
- Đại học Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện cho tôi học
tập trong 4 năm đại học.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã ln giúp đỡ động viên
tơi trong suốt thời gian làm đồ án.
Xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Phạm Thùy Duyên

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................ ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................... viii
TĨM TẮT ............................................................................................................ ix
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục tiêu đề tài ....................................................................................................... 2

3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................. 2
3.1 Ý nghĩa khoa học ................................................................................................. 2
3.2 Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................. 2
4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3
1.1 Khái quát chung về vi tảo Chlorella vulgaris ....................................................... 3
1.1.1 Sơ lược về vi tảo Chlorella vulgaris ................................................................. 3
1.1.2 Ứng dụng của tảo Chlorella vulgaris ................................................................ 5
1.2 Khái quát chung về vi khuẩn Azospirillum brasilense .......................................... 6
1.2.1 Phân loại khoa học và lịch sử phát hiện ............................................................ 6
1.2.2 Đặc điểm phân bố ............................................................................................. 7
1.2.3 Đặc điểm hình thái ............................................................................................ 7
1.2.4 Khả năng hoạt động .......................................................................................... 7
1.2.5 Vai trò của Indole-3-Acetic Acid (IAA)............................................................ 8
1.2.6 Một số đặt điểm về IAA của vi khuẩn Azospirillum brasilense ......................... 8
1.2.7 Một số ứng dụng của vi khuẩn Azospirillum brasilense .................................... 9
1.3. Khái quát về sodium alginate ............................................................................ 10
1.4 Tổng quan về nước thải chăn ni ..................................................................... 10
1.4.1 Khối lượng và đặc tính của nước thải chăn nuôi ............................................. 10
1.4.2 Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường ........................................ 13
1.5 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về việc xử lý nước thải bằng vi tảo
Chlorella vulgaris ....................................................................................................... 13
1.5.1 Một số nghiên cứu trong nước ........................................................................ 13
iii


1.5.2 Một số nghiên cứu trên thế giới ...................................................................... 14
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 16
2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 16
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 16

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 16
2.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 16
2.2.1 Phương pháp tăng sinh vi khuẩn ..................................................................... 16
2.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng IAA ........................................................... 16
2.2.3 Phương pháp đồng cố định vi khuẩn Azospirillum brasilense và vi tảo Chlorella
vulgaris trong hạt alginate ....................................................................................... 17
2.2.4 Phương pháp đếm vi tảo Chlorella vulgaris .................................................... 17
2.2.5 Phương pháp xác định tốc độ sinh trưởng của vi tảo Chlorella vulgaris .......... 18
2.2.6 Các phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa sinh trong nước thải .................... 18
2.2.7 Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................ 20
Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy ....................................................................... 20
Ảnh hưởng của tryptophan ...................................................................................... 20
Ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................................................... 20
Ảnh hưởng của pH .................................................................................................. 21
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 23
3.1 Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh tổng hợp IAA của chủng vi
khuẩn Azospirillum brasilense .................................................................................... 23
3.1.1. Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy .............................................................. 23
3.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ trytophan .................................................................. 24
3.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................................. 27
3.1.4 Ảnh hưởng của pH mơi trường ....................................................................... 28
3.2 Khảo sát khả năng kích thích sinh trưởng của chủng vi khuẩn Azospirillum
brasilense lên vi tảo Chlorella vulgaris khi đồng cố định trong hạt alginate ............... 29
3.3. Đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất chứa nitơ, phốtpho trong nước thải chăn
nuôi heo bằng hạt alginate đồng cố định vi tảo Chlorella vulgaris và vi khuẩn
Azospirillum brasilense .............................................................................................. 31
3.3.1. Đặc tính của nước thải chăn nuôi heo khu vực nghiên cứu ............................. 31
3.3.2 Sự thay đổi các chỉ tiêu hóa sinh của nước thải chăn nuôi sau khi được xử lý
bằng hạt alginate đồng cố định vi tảo Chlorella vulgaris và vi khuẩn Azospirillum
brasilense ................................................................................................................ 31

iv


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 39
1. Kết luận ............................................................................................................... 39
2. Kiến Nghị ............................................................................................................ 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 40
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 45

v


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ABA

Abscisic acid

ACC

1-aminocyclopropane-1-carboxylic

CTAB

Cetyl trimethyl ammonium bromide

IAA

Indole - 3 - acetic acid

IBA

Indole - 3 - butyric acid

IpyA

Indole-3-pyruvate

NFb

Nitrogen Free brothymol

PAB

Plant Associated Bacteria

PGPB

Plant Growth Promoting Bacteria

UV

Ultraviolet

VSV

Vi sinh vật

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Kí hiệu bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1

Thành phần hóa học của phân lợn từ 70 – 100 kg

11

Bảng 1.2

Thành phần hóa học của nước tiểu lợn có khối lượng 70 –

12

100 kg
Bảng 3.1

IAA sinh tổng hợp bởi Azospirillum brasilense khi nuôi tại

23

các môi trường khác nhau
Bảng 3.2

IAA sinh tổng hợp bởi Azospirillum brasilense khi nuôi

25

trên môi trường LB bổ sung hàm lượng tryptophan khác
nhau.
Bảng 3.3

Đặc điểm nước thải chăn nuôi heo sử dụng trong nghiên

31

cứu
Bảng 3.4

Sự thay đổi hàm lượng nitơ tổng trong nước thải

34

Bảng 3.5

Sự thay đổi hàm lượng phốtpho tổng trong nước thải

36

Bảng 3.6

Đặc điểm nước thải chăn nuôi heo sau khi xử lý bằng hạt
alginate

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

Tên hình

Trang

Hình 1.1

Vi tảo Chlorella vulgaris

3

Hình 1.2

Sơ đồ thể hiện các cơ quan tế bào của vi tảo Chlorella vulgaris

4

Hình 1.3

Vi khuẩn Azospirillum brasilense

7

Hình 2.1

Đường tương quan tuyến tính giữa hàm lượng IAA chuẩn và OD530nm

17

Hình 2.2

Mơ hình xử lý nước thải được thiết lập tại nhà thực nghiệm khoa

22

Sinh-môi trường, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng
Hình 3.1

Ảnh hưởng của mơi trường ni cấy đến khả năng sinh IAA của

23

chủng vi khuẩn Azospirillum brasilense (p=value <0.05).
Hình 3.2

Ảnh hưởng của hàm lượng tryptophan đến khả năng sinh IAA của

25

chủng vi khuẩn Azospirillum brasilense (p=value <0.05).
Hình 3.3

Ảnh hưởng của nhiệt độ khác nhau lên khả năng sinh tổng hợp IAA

27

của chủng vi khuẩn Azospirillum brasilense (p=value <0.05).
Hình 3.4

Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy đến khả năng sinh IAA của

28

chủng vi khuẩn Azospirillum brasilense (p=value <0.05).
Hình 3.5

Mật độ vi tảo Chlorella vulgaris trong hạt alginate trong 15ngày cố

29

định
Hình 3.6

Sự thay đổi hàm lượng pH trong nước thải sau 12 ngày xử lý

32

Hình 3.7

Sự thay đổi hàm lượng NH4+ trong nước thải trong 12 ngày xử lý

33

Hình 3.8

Sự thay đổi hàm lượng Nitơ tổng số trong nước thải sau 12 ngày xử

34

lý
Hình 3.9

Sự thay đổi hàm lượng PO43- trong nước thải sau 12 ngày xử lý

35

Hình 3.10

Sự thay đổi hàm lượng Phốtpho tổng số trong nước thải sau 12 ngày

37

xử lý

viii


TÓM TẮT

Đồng cố định vi khuẩn nội sinh Azospirillum brasilense và vi tảo Chlorella vulgaris
trong hạt alginate là một hướng tiếp cận mới trong việc cải tiến các phương thức xử lý nước
thải. Chính nhờ khả năng sinh ra phytohorme như Indole - 3 - acetic acid (IAA) của vi khuẩn
Azospirillum brasilense đã kích thích tăng trưởng của vi tảo Chlorella vulgaris, từ đó nâng

cao hiệu quả xử lý các loại nước thải giàu dinh dưỡng.
Kết quả nghiên cứu đã xác định được điều kiện ni cấy thích hợp cho sự sinh tổng
hợp IAA cao nhất của chủng vi khuẩn Azospirillum brasilense: môi trường LB bổ sung
0,1%, pH 6,5 nuôi ở 30°C. Tiến hành đồng cố định vi khuẩn và vi tảo trong hạt alginate
nhận thấy tốc độ sinh trưởng trung bình của vi tảo Chlorella vulgaris cao gấp 2,2 lần so
với tốc độ tăng trưởng của vi tảo Chlorella vulgaris khi cố định một mình. Bước đầu sát
hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng hạt aginate đồng cố định vi tảo và vi khuẩn nhận
thấy sau 12 ngày xử lý NH4+ giảm 93,2%; TN giảm 87,5% đạt điều kiện xả thải theo cột B
của của Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải chăn nuôi (QCVN 62MT:2016/BTNMT); PO43- giảm 79,7%, TP giảm 68,5% nhưng hàm lượng phơtphơ tổng
số trong mẫu nước thải vẫn cịn 58,5mg/l và chưa đạt điều kiện xả thải loại B theo quy
chuẩn Việt Nam (QCVN 01-79:2011/BNNPTNT).

Từ khóa: Chlorella vulgaris, Azospirillum brasilense, IAA, hạt alginate, nước thải
chăn nuôi, hợp chất chứa nitơ, phốtpho

ix


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Những năm gần đây, sự tăng trưởng nhanh của ngành chăn nuôi tại Việt Nam, đã góp
phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế của đất nước. Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích kinh tế
mang lại, ngành chăn nuôi đã và đang làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm nghiêm
trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng dân cư và hệ sinh thái tự nhiên do nước
thải từ các trang trại đưa vào nguồn tiếp nhận nhưng chưa qua xử lý hoặc chỉ xử lý bằng
các biện pháp đơn lẻ, không hiệu quả, không đạt tiêu chuẩn xả thải. Trong số đó, phải kể
đến nguồn nước thải từ các trang trại chăn nuôi heo với hàm lượng của các chất hữu cơ,
chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng nitơ (N), phôtpho (P) và vi sinh vật (VSV) gây bệnh cao
hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn xả thải cho phép. Trên thực tế, ở nước ta cho đến nay
vấn đề xử lý nguồn nước thải ô nhiễm này thường bị bỏ qua. Do đó, việc xử lý một khối

lượng lớn nước thải phát sinh từ ngành chăn nuôi gia súc là nhu cầu cấp thiết của ngành
công nghiệp mơi trường.
Trong tự nhiên, có rất nhiều lồi thủy sinh có khả năng xử lý nước thải rất hiệu quả
như: các loại tảo Chlorella, bèo, một số loài giáp xác thuộc họ Daphnia... Trong số đó thì
vi tảo Chlorella vugaris là một đối tượng được ứng dụng khá rộng rãi [4]. Phương pháp xử
lý sinh học bằng vi tảo được chú ý đặc biệt nhờ vào khả năng quang hợp của nó, chuyển
đổi năng lượng mặt trời vào quá trình tích lũy sinh khối và sử dụng các hợp chất dinh
dưỡng như nitơ và phốt pho để sinh trưởng [5]. Chúng có thể được sử dụng như một cơng
đoạn trong quy trình xử lý nước thải với các thiết bị ni khá đơn giản và chi phí vận hành
rất thấp, nước thải ra sẽ hoàn toàn đạt tiêu chuẩn cho phép [2].
Tuy nhiên, bên cạnh hiệu quả loại bỏ một số chất hữu cơ thì tế bào tảo là một sản
phẩm phụ, có thể làm tái ơ nhiểm nguồn nước. Có một số phương pháp để thu tế bào tảo
từ nguồn nước như đông tụ - kết bông, làm chúng nổi lên bằng khí hịa tan, tự kết bơng...
những phương pháp này địi hỏi thêm chi phí đầu tư với giá thành cao và kỹ năng thực hiện
[1]. Việc đồng cố định hai chủng vi tảo Chlorella vulgaris và chủng vi khuẩn Azospirillum
brasilense trong hạt alginate là một đề nghị đáng được quan tâm nghiên cứu bởi hạt alginate
có kết cấu dạng hạt hình cầu, nặng hơn nước và có dễ dàng tách ra khỏi nước thải. Bên
cạnh đó alginate đóng vai như một ngơi nhà chung giữ chủng vi tảo Chlorella vulgaris và
chủng vi khuẩn Azospirillum brasilense luôn gần nhau trong nước thải từ đó là tăng khả
năng kích thích sinh trưởng của chủng vi khuẩn lên vi tảo. Các phytohormone như IAA
1


được sinh ra bởi Azospirillum brasilense đã kích thích tăng trưởng của vi tảo, từ đó nâng
cao hiệu quả loại bỏ bỏ nitơ (chủ yếu là amoni) và phốtpho trong nước thải.
Từ những cơ sở khoa học trên đây, chúng tôi tiến hành đề tài “Khảo sát hiệu quả xử
lý các hợp chất chứa nitơ, phốtpho trong nước thải chăn nuôi bằng sự kết hợp vi tảo
Chlorella vulgaris và vi khuẩn Azospirillum brasilense”.
2. Mục tiêu đề tài
Khảo sát được hiệu quả của việc xử lý các hợp chất chứa nitơ, phốtpho trong nước

thải chăn nuôi bằng sự kết hợp vi khuẩn Azospirillum brasilense và vi tảo Chlorella
vulgaris trong hạt alginate. Từ đó tạo dữ liệu khoa học về mơ hình xử lý nước thải mới
nhằm ứng dụng thực tiễn tại địa phương.
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả thực hiện của đề tài chứng tỏ việc đồng cố định vi khuẩn Azospirillum
brasilense và vi tảo Chlorella vulgaris trong hạt alginate để xử lý nước thải có tải trọng
trọng các chất ô nhiễm cao như nước thải chăn nuôi là rất khả quan và là cơ sở khoa học
để có thể triển khai thực tế.
3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là căn cứ khoa học cho việc ứng dụng mơ hình xử
lý nước thải mới ứng dụng thực tiễn tại địa phương.
Góp phần tạo ra một cơng nghệ mới có thể cải tạo, nâng cấp các hệ thống xử lý
nước thải đã có, đảm bảo hiệu quả xử lý, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải
4. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến việc sản xuất IAA của chủng vi khuẩn
Azospirillum brasilense.
- Khảo sát khả năng kích thích sinh trưởng của chủng vi khuẩn Azospirillum
brasilense lên chủng vi tảo Chlorella vulgaris.
- Bước đầu khảo sát hiệu quả xử lý hợp chất chứa nitơ, phốtpho trong nước thải chăn
nuôi của hạt alginate đồng cố định chủng vi khuẩn Azospirillum brasilense và chủng vi tảo
Chlorella vulgaris.

2


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Khái quát chung về vi tảo Chlorella vulgaris
1.1.1 Sơ lược về vi tảo Chlorella vulgaris
a) Phân loại khoa học và lịch sử phát hiện

Chlorella vulgaris là loài tảo xanh lá cây, thuộc về phân loại khoa học sau đây: tên
miền: Eukaryyota, giới: Protista, nhóm: Chlorophyta, lớp: Trebouxiophyceae, bộ:
Chlorellales, họ: Chlorellaceae, chi: Chlorella, loài: Chlorella vulgaris [2].

Hình 1.1. Vi tảo Chlorella vulgaris [3]
Chlorella vulgaris được Martinus Willem Beijerinck một nhà nghiên cứu Hà Lan
phát hiện vào năm 1890 là vi tảo đầu tiên có nhân được xác định rõ. Chloralla xuất phát từ
“Cholos” có nguồn gốc tiếng Hy Lạp, có nghĩa là màu xanh và hậu tố “ella” tiếng La Tinh
nghĩa là có kích thước nhỏ. Đây là loài vi tảo đơn bào phát triển trong nước ngọt và có mặt
từ thời kỳ tiền Cambri cách đây 2,5 tỷ năm [4]
b) Đặc điểm hình thái
Chlorella vulgaris là một tế bào hình cầu có đường kính từ 2-10 µm và có nhiều cơ
quan có cấu trúc tương tự thực vật.
Thành tế bào : độ cứng bảo tồn tính tồn vẹn của tế bào và về cơ bản là một sự bảo
vệ chống lại những kẻ xâm lược và mơi trường khắc nghiệt. Nó thay đổi theo từng giai
đoạn tăng trưởng. Thành tế bào của tế bào con tăng dần độ dày cho đến khi nó đạt 17-21nm

3


sau khi trưởng thành. Trong giai đoạn trưởng thành, độ dày thành tế bào và thành phần tế
bào không thay đổi theo điều kiện khác nhau của môi trường [5][6].
Tế bào chất: Giống như gel bị nhốt trong hàng rào của màng tế bào bao gồm nước,
protein hòa tan và chất khoáng. Là nơi lưu trữ các cơ quan nội tạng của Chlorella vulgaris
như ty thể, một nhân nhỏ, không bào [7], một lục lạp đơn và bộ máy Golgi [8].
c) Cơ chế hình thành tế bào

Hình 1.2. Hình ảnh cho thấy các giai đoạn khác nhau của sự hình thành tế bào con
trong Chlorella vulgaris: (a) giai đoạn phát triển tế bào sớm; (b) giai đoạn tăng trưởng tế
bào muộn; (c) lục lạp giai đoạn phân chia; (d) giai đoạn phân chia tế bào trầm sớm; (e) giai

đoạn phân chia tế bào trần muộn; (f) giai đoạn trưởng thành tế bào con và (g) giai đoạn nở.
Chlorella vulgaris sinh sản khơng di động, sinh sản vơ tính và nhanh chóng. Do đó,
trong vịng 24 giờ, một tế bào của Chlorella vulgaris phát triển trong điều kiện tối ưu nhân
lên bằng cách tự động tổng hợp, đây là sinh sản vơ tính phổ biến nhất trong tảo. Theo cách
này, bốn tế bào con có thành tế bào riêng được hình thành bên trong thành tế bào của tế
bào mẹ [5][6]. Sau khi các tế bào con trưởng thành, vách tế bào của tế bào mẹ vỡ ra, cho
phép giải phóng các tế bào con và các mảnh vụn còn lại của tế bào mẹ sẽ được tiêu thụ làm
thức ăn bởi các tế bào con mới được hình thành.
d) Các thành phần hóa học trong tảo Chlorella vulgaris
Protein: có tầm quan trọng trung tâm trong hóa học và thành phần của vi tảo. Nó có
vai trị trong sự tăng trưởng, sửa chữa và bảo trì tế bào cũng như phục vụ hoạt động tế bào,
liên kết hóa học, điều tiết các hoạt động của tế bào và bảo vệ chống lại những kẻ xâm lược
nước ngoài [8]
Tổng hàm lượng protein trong Chlorella vulgaris trưởng thành chiếm 42% - 58%
trọng lượng khô sinh khối [9][10], và thay đổi tùy vào điều kiện phát triển. Protein có nhiều
vai trị khác nhau, gần 20% tổng số protein được sử dụng để liên kết với thành tế bào, hơn
50% protein trong tế bào và 30% di chuyển vào và ra khỏi tế bào [11].
Lipid: Trong điều kiện tăng trưởng tối ưu, Chlorella vulgaris có thể đạt từ 5% đến
40% lipid trên trọng lượng khô của sinh khối [9] và chủ yếu bao gồm glycolipids, sáp,
4


hydrocarbon, phospholipid và một lượng nhỏ axit béo tự do[12][13]. Các thành phần này
được tổng hợp bởi lục lạp và cũng nằm trên thành tế bào và trên màng của bào quan (màng
lục lạp và màng ty thể). Tuy nhiên, trong điều kiện tăng trưởng không thuận lợi, hàm lượng
lipid (chủ yếu bao gồm triacyglycerol) có thể đạt tới 58% [14][9][15].
Carbohydrate: Tinh bột là loại polysacarit dồi dào nhất trong vi tảo. Nó thường nằm
trong lục lạp và bao gồm amyloza và amylopectin, cùng với đường, chúng đóng vai trị dự
trữ năng lượng cho các tế bào[16].
Sắc tố: Các sắc tố phong phú nhất trong Chlorella vulgaris là chất diệp lục có thể đạt

1%-2% trọng lượng khơ khơ và nằm trong màng lục lạp. Chlorella vulgaris cũng chứa một
lượng carotenoids quan trọng hoạt động như các sắc tố phụ kiện bằng cách bắt ánh sang
[8].
Vitamin: được phân loại là hòa tan trong nước (C và B) và không tan trong chất béo
(A, D, E và K). Chlorella vulgaris có chứa rất nhiều vitamin quan trọng là các yếu tố chính
cho sự phát triển và biệt hóa của tế bào trong cơ thể con người (Vitamin A) và có hoạt tính
chống oxy hóa đóng vai trị là người nhặt rác triệt để cùng với việc cải thiện lưu thông máu
và kiểm soát các chức năng cơ bắp (Vitamin E và C) [17].
1.1.2 Ứng dụng của tảo Chlorella vulgaris
a) Thực phẩm, sức khỏe và năng lượng sinh học
Những người đầu tiên tiêu thụ tảo xanh là người Aztec và những người Mesocerican
khác, họ đã sử dụng sinh khối tảo như một nguồn thực phẩm quan trọng [18].
Ngày nay, Nhật Bản là nước dẫn đầu thế giới trong việc tiêu thụ Chlorella và sử dụng
nó để điều trị y tế bởi vì nó cho thấy có khả năng điều chỉnh miễn dịch và chống ung thư
[18].
Vi tảo Chlorella vulgaris được tiêu thụ dưới dạng thực phẩm bổ sung, các sản phẩm
của chúng cũng được sử dụng với các mục đích khác nhau như thuốc nhuộm, dược phẩm,
thức ăn chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản và mỹ phẩm [19].
Trong bối cảnh này, vi tảo Chlorella vulgaris được coi là một nguồn năng lượng bền
vững đầy hứa hẹn do khả năng tích lũy số lượng lớn lipit phù hợp để sản xuất dầu diesel
sinh học giống như nhiên liệu dầu mỏ [20][21].
Chúng cũng được chứng minh là một nguồn sản phẩm như protein, carbohydrate, sắc
tố, vitamin và khoáng chất [14].
5


Ngoài ra, vi tảo thu ánh sáng mặt trời và thực hiện quang hợp bằng cách tạo ra khoảng
một nửa oxy trong khí quyển trên trái đất và hấp thụ một lượng lớn carbon dioxide làm
thức ăn chính. Do đó, vi tảo được ứng dụng sản xuất nhiên liệu sinh học, thực phẩm, thức
ăn chăn nuôi và các thành phần giá trị gia tăng cao [22][23][24].

b) Xử lý nước thải
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng vượt trội của Chlorella vulgaris trong
việc cố định tới 74% carbon dioxide khi ni trong lị phản ứng quan sinh học [25], hấp
thụ 45%-97% nitơ, 28%-96% phốt pho và trong việc giảm COD xuống 61%-86% từ các
loại nước thải khác nhau như dệt, nước thải, đô thị, nông nghiệp [26][27].
Vi tảo cung cấp một con đường để loại bỏ các chất dinh dưỡng quan trọng (nitơ và
phốt pho), carbon dioxide, kim loại nặng và mầm bệnh có trong chất thải vì cần thiết cho
sự tăng trưởng của chúng. Ngoài ra, tiết kiệm năng lượng, các yêu cầu khắc phục hóa chất
và giảm thiểu khả năng sử dụng nước ngọt để sản xuất sinh khối là động lực chính để phát
triển vi tảo như là một phần của quá trình xử lý nước thải [28]. Do đó, tốc độ tăng trưởng
nhanh hơn kèm theo việc loại bỏ mức độ ô nhiễm nước là một quá trình đầy hứa hẹn và
thuận lợi.
Hơn nữa, hiệu suất của Chlorella vulgaris trong nước thải tổng hợp đã được cải thiện
khi được đồng hóa trong hạt alginate với vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng vi tảo và loại bỏ
100% ammonium (NH4) trong bốn chu kỳ liên tiếp 48 giờ và 83% phốt pho sau một chu
kỳ 48 h [29]. Do đó, Chlorella vulgaris được coi là một trong những vi tảo tốt nhất để xử
lý nước thải sinh học có tiềm năng ấn tượng để loại bỏ hồn tồn amoni và cịn có tiềm
năng khiêm tốn để loại bỏ phốt pho có trong mơi trường [30].
1.2 Khái qt chung về vi khuẩn Azospirillum brasilense
1.2.1 Phân loại khoa học và lịch sử phát hiện
Azospirillum brasilense là loài vi khuẩn cố định đạm thuốc về phân loại khoa học sau
đây: giới: Bacteria, ngành: Proteobacteria, lớp: Proteobacteria, bộ: Rhodospirillales, họ:
Rhodospirillaceae, chi: Azospirillum, loài: brasilense.
Năm 1978 lần đầu tiên người ta phân lập được một loài xoắn khuẩn sống trên rễ của
một số cây cỏ nhiệt đới và đặt tên là Spirillum lipoferum [12] . Về sau căn cứ vào tỉ lệ các
loài base trong DNA người ta xác định chúng thuộc về một giống mới, được đặt tên là
Azospirillum [11].
6

Các nhà khoa học đã phát hiện Azospirillum brasilense. xuất hiện khắp nơi trên thế
giới và họ đã phân lập thành công Azospirillum brasilense trong rễ của đại bộ phận các loài
cỏ dại, cỏ trồng, ngũ cốc, và cây họ đậu trên các vùng đất nhiệt đới và bán nhiệt đới [13].
Từ đó đến nay, người ta đã phát hiện nhiều nhóm vi khuẩn Azospirillum brasilense
có khả năng cố định đạm tự do hoặc kết hợp với vùng rễ của cây họ hòa bản, đặc biệt vùng
rễ của cây cỏ nhiệt đới, lúa nước, mía, ngơ, lúa mì đã tìm ra những loài vi khuẩn thuộc
giống Azospirillum brasilense. trong rễ lúa ở Tamil Nadu, Ấn Độ [14].
1.2.2 Đặc điểm phân bố
Vi khuẩn Azospirillum brasilense phân bố rộng trong tự nhiên, hiện diện ở nhiều môi
trường khác nhau: môi trường đất, trong rễ, gốc cây, vùng đất quanh rễ, thân và lá của cây.
Chúng sống tự do trong đất hay cộng sinh với rễ của các loại ngũ cốc, các loại cây cỏ và
cây có củ [14].
1.2.3 Đặc điểm hình thái
Vi khuẩn Azospirillum brasilense có dạng hình que thẳng hay hơi cong, kích thước
tế bào (0,6-1,7 x 2,1-3,8)µm thuộc Gram âm, có thể chuyển động trong mơi trường lỏng
nhờ có một tiên mao ở một đầu tế bào. Khuẩn lạc có màu đỏ đậm hoặc đỏ tươi, hình trịn,
bắt màu đỏ trên mơi trường congo đỏ [31].

Hình 1.3. Vi khuẩn Azospirillum brasilense [32]
1.2.4 Khả năng hoạt động
Vi khuẩn Azospirillum brasilense tăng sinh ở cả trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí
với sự hiện diện hoặc khơng có hợp chất nitơ trong mơi trường, nhưng thích hợp là hiếu
khí. Nhiệt độ thích hợp là 30 – 35°C. Một số dịng Azospirillum sp. là những vi sinh vật tự
7


dưỡng không bắt buộc. Vi khuẩn Azospirillum brasilense phát triển tốt trên muối của những
acid hữu cơ khác như malate, succinate, hay pyruvate, fructore và những đường đơi khác
cũng có thể được vi khuẩn sử dụng như nguồn carbon [33].
1.2.5 Vai trò của Indole-3-Acetic Acid (IAA)

IAA (Indole-3-Acetic Acid) là chất kích thích sinh trưởng thực vật thuộc nhóm auxin
đầu tiên được xác định giữ vai trò trung tâm trong sự tăng trưởng ở thực vật. IAA thường
được dùng như một chất điều hịa q trình sinh học, giúp kích thích kéo dài tế bào bằng
cách thay đổi các điều kiện nhất định như tính thấm lọc, tăng tính thấm nước, giảm áp lực
thành tế bào và tăng tổng hợp thành tế bào. IAA cịn ngăn chặn và trì hỗn hiện tượng sinh
lý của lá, thúc đẩy sự ra hoa, tạo quả [3], [18].
1.2.6 Một số đặt điểm về IAA của vi khuẩn Azospirillum brasilense
Sự sản xuất hormone tăng trưởng thực vật của vi khuẩn Azospirillum brasilense đã
làm tăng chiều dài rễ, rễ tạo ra nhiều long hút hơn, tăng tốc độ phân bào và biệt hóa mơ tạo
vùng sinh trưởng của rễ. Ngoài sự tăng hoặc giảm các chỉ số sinh trưởng và phát triển rễ,
vi khuẩn còn ảnh hưởng đến thay đổi các chỉ số về lá. Sự thay đổi có liên quan trực tiếp
đến sự hấp thu NO3-, NH4+, PO43-, K+, Rb+ và Fe2+. Đó là nguyên nhân của sự gia tăng hàm
lượng chất khơ do tích lũy khoáng chất ở thân và lá. Nhiễm vi khuẩn Azospirillum
brasilense làm cho hàm lượng ion trong đất tăng lên và do đó giúp cây khắc phục được
tình trạng nghèo chất dinh dưỡng. Nhiễm khuẩn Azospirillum brasilense còn cải thiện được
chế độ nước ở cây. Chính điều đó giải thích vì sao vi khuẩn giúp tăng hấp thu khống, từ
đó giúp tăng khả năng sinh trưởng của cây giúp cây chống chịu khơ hạn [4], [18].
a) Cơ chế tổng hợp IAA
Có 3 lộ trình tiêu biểu nhất cho sự biến đổi của L-tryptophan thành IAA được mô tả
chi tiết như sau:
-Lộ trình indole-3-pyruvic acid
Tryptophan → indole-3-pyruvic acid → indole-3-acetaldehyde → IAA
-Lộ trình tryptamine
Tryptophan → tryptamine → indole-3-acetaldehyde → IAA
-Lộ trình indole-3-acetamide
Tryptophan → indole-3-acetamide → IAA

8

Carreno-Lopez et al. (2000) cũng nhận thấy trọng các lộ trình tổng hợp IAA ở lồi
Azospirillum brasilense thì lộ trình indole-3-pyruvic acid vẫn là con đường chủ yếu để tổng
hợp IAA từ tiền chất tryptophan và được xúc tác chủ yếu bởi enzyme indole pyruvic
decarboxylase.
b) Một số ứng dụng của vi khuẩn Azospirillum brasilense khi tác động lên thực vật
Khả năng tương tác với thực vật cùng với việc hấp thu các chất tiết ra từ thực vật thì
vi khuẩn Azospirillum brasilense. có thể tổng hợp và tiết ra các chất khác nhau có lợi cho
q trình sinh trưởng và phát triển của thực vật. Chúng có thể ví như các loại phân bón
tổng hợp hoặc thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ nhưng bên cạnh đó lại có thể hỗ trợ cho việc duy
trì tính bền vững trong năng suất cây trồng và sự an tồn của mơi trường [3].
Các cơ chế thúc đẩy tăng trưởng thực vật (PGP-Plant Growth Promoting) một cách
trực tiếp gồm: sự sản xuất hoặc thay đổi nồng độ của các phytohormone, sự cố định đạm
sinh học (BNF- Biological Nitrogen Fixation) cộng sinh hoặc không cộng sinh, và sự hịa
tan phosphate hay các khống chất khác. IAA thường được coi là loại auxin tự nhiên quan
trọng nhất trong các phytohormone. Ở thực vật, IAA được sản xuất ở lá non, thân và hạt
thông qua các phản ứng decarboxyl hóa và transamin từ tiền chất tryptophan (trp) [26].
1.2.7 Một số ứng dụng của vi khuẩn Azospirillum brasilense
a) Tạo chế phẩm phân bón vi sinh
Azospirillum brasilense có khả năng cố định đạm giúp tăng năng suất cây trồng đã
được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Dòng Azospirillum brasilense với nhiều đặc điểm
thuận lợi như: có khả năng cố định đạm tự do trong khơng khí, tổng hợp được các chất kích
thích sinh trưởng làm hệ thống rễ phát triển vững chắc, hấp thu nước và chất dinh dưỡng
tốt [19].
b) Xử lý mơi trường
Vi tảo có nhiều cơng dụng, kể cả nước xử lý nước thải. Để sử dụng như vậy, người
ta thường mong muốn thiết lập các quần thể vi tảo lớn trong môi trường nước. Một phương
tiện để tăng dân số vi mô là nuôi kết hợp vi tảo với vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật
(PGPB) của chi Azospirillum. Trọng lượng khô và tươi, tổng số tế bào, kích thước, số lượng
các tế bào và mức độ của các sắc tố vi tảo tăng lên đáng kể nhờ chất kích thích sinh trưởng

9


do vi khuẩn Azospirillum brasilense tiết ra. Tăng sinh vi tảo trong môi trường hạn chế và
cải thiện khả năng làm sạch nước thải [7].
Sự phát triển của vi tảo - vi khuẩn tiên tiến có thể phục vụ như một công cụ trong
việc tạo ra các phương pháp xử lý nước thải mới. Vi khuẩn Azospirillum brasilense cho
thấy con đường tiềm năng ứng dụng trong tương lai như một vi sinh vật thân thiện với môi
trường.
1.3. Khái quát về sodium alginate
Sodium alginate là muối natri của axit alginic, có cơng thức của nó là NaC6H7O6,
sodium alginate được chiết xuất từ thành tế bào của tảo biển, đặc biệt là tảo bẹ được trồng
ở các vùng nước lạnh của Ireland, Scotland, Bắc và Nam Mỹ, New Zealand, Australia và
Nam Phi. Trọng lượng phân tử từ 32.000-200.000, do D-Mannuroic acid và L-Guluronic
acid liên kết với nhau bởi liên kết glucozit [34].
Alginate không vị, dạng bột màu trắng hoặc vàng nhạt. Các alginate có khả năng tạo
gel khi có mặt Ca2+ và acid. Có thể tạo gel ở pH < 4 thường dùng kết hợp với pectin, Ca2+
có vai trị như cầu nối nên gel này không thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi. Alginate
hoặc hỗn hợp chứa alginate được nhúng hoặc phun dung dịch Ca2+ [34].
Vì những đặc tính trên mà sodium alginate được ứng dụng phổ biến trong ngành cơng
nghiệp thực phẩm, nó được sử dụng như là chất ổn định kem, alginate có thể làm cho sản
phẩm tốt, mịn, ngon và với khả năng chống tan tốt. Alginate cịn được sử dụng như chất
phụ gia trong bánh mì, alginate có thể tăng khối lượng và làm xốp sản phẩm, và khơng dễ
dàng bị khơ. Sử dụng nó trong sản xuất mì khơ, nó sẽ tăng cường độ dai của mì và tăng
khối lượng của sản phẩm.
Trong phịng thí nghiệm Sodium alginate nó được sử dụng như một vật liệu để bất
động vi sinh vật bởi sự tương thích sinh học, không độc hại, không gây miễn dịch và có
khả năng phân hủy sinh học [34].
1.4 Tổng quan về nước thải chăn ni
1.4.1 Khối lượng và đặc tính của nước thải chăn nuôi

Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp nước bao gồm nước tiểu, nước rữa chuồng, nước tắm
vật ni. Trong nước thải chăn ni ln có thể chứa một phần hay toàn bộ lượng phân
thải ra. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi [35].

10


Khi chăn nuôi tập trung, mật độ chăn nuôi tăng cao dẫn đến tải lượng và nồng độ chất
ô nhiễm cũng tăng cao. Một đầu lợn nuôi kiểu công nghiệp trung bình hàng ngày thải ra
lượng phân, nước tiểu khoảng 6 - 8 % khối lượng của nó. Để sản xuất 1000 kg thịt lợn thì
hàng ngày phát sinh 84 kg nước tiểu, 39 kg phân, 11 kg TS (chất rắn tổng số), 3,1 kg BOD5,
0,24 kg NH4+ -N [35]. Như vậy, có thể thấy rằng chăn ni tập trung là một trong các
nguồn chất thải lớn có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường ở nước ta.
Trong thời kỳ tăng trưởng, nhu cầu dinh dưỡng của vật nuôi lớn và khả năng đồng
hóa thức ăn của con vật cao nên khối lượng các chất bị thải ra ngoài ít; cịn khi vật ni
trưởng thành thì nhu cầu dinh dưỡng giảm, khả năng đồng hóa thức ăn thấp nên chất thải
sinh ra nhiều hơn. Vì vậy thành phần và khối lượng của phân cũng khác nhau ở các giai
đoạn phát triển của vật ni.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của phân lợn từ 70 – 100 kg
Thông số

Đơn vị

Giá trị

Vật chất khô

g/kg

213 – 342

NH4+ - N

g/kg

0,66 – 0,76

TN

g/kg

7,99 – 9,32

Tro

g/kg

32,5 – 93,3

Chất xơ

g/kg

151 – 261

Cacbonat

g/kg

0,23 – 0,41

Các axit mạch ngắn

g/kg

3,83 – 4,47

-

6,47 – 6,95

pH

Trong phân còn chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh. Trong đó, các vi khuẩn thuộc loại
Enterobacteriacea chiếm đa số với các lồi điển hình như E.coli, Samonella, Shigella,
Proteus ... Theo số liệu phân tích của Viện Vệ sinh – Y tế công cộng thành phố Hồ Chí
Minh (2001) cho 17 biết, trong 1 kg phân có thể chứa 2100 – 5000 trứng giun sán, chủ yếu
là Ascarisium (chiếm 39 – 83%), Oesophagostomum (chiếm 60 – 68,7%) và
Trichocephalus (chiếm 47 – 58,3%) [35]. Trong nước tiểu vật nuôi cũng chứa nhiều chất
gây ô nhiễm thể hiện trong Bảng 1.2 dưới đây.

11


Bảng 1.2. Thành phần hóa học của nước tiểu lợn có khối lượng 70 – 100 kg
Thơng số

Đơn vị

Giá trị

Vật chất khô

g/kg

30,9 – 35,9

NH4+ - N

g/kg

0,13 – 0,4

TN

g/kg

4,9 – 6,63

Tro

g/kg

8,5 – 16,3

U rê

g/kg

123 – 196

Cacbonat

g/kg

0,11 – 0,19

-

6,77 – 8,19

pH

Chất hữu cơ: Trong thành phần chất rắn của nước thải thì thành phần hữu cơ chiếm
70 - 80 % gồm các hợp chất hyđrocacbon, proxit, axit amin, chất béo và các dẫn xuất của
chúng có trong phân và thức ăn thừa. Chất vô cơ chiếm 20 - 30 % gồm cát, đất, muối
clorua, SO42-.
Nitơ và phôtpho: Hàm lượng N, P trong nước thải tương đối cao do khả năng hấp
thụ kém của vật ni. Khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngồi theo
phân và nước tiểu. Theo thời gian và sự có mặt của ôxy mà hợp chất N trong nước thải tồn
tại ở các dạng khác nhau NH4+, NO2- , NO3- và N hữu cơ. Hợp chất P trong môi trường
nước thải tồn tại ở các dạng: P hữu cơ, phôtphát đơn (H2PO4- , HPO42- , PO43-) tan trong
nước, polyphôtphat hay phôtphat trùng ngưng, muối phôtphat và P trong tế bào sinh khối.
Vi sinh vật: Trong nước thải chăn nuôi, số lượng vi khuẩn, virut gây bệnh rất lớn và
nhiều chủng loại. Vi khuẩn điển hình như: E.coli, Streptococcus sp, Salmonella sp,
Shigenla sp, Proteus, Clostridium sp…đây là các vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn, kiết
lỵ. Các loại virut có thể tìm thấy trong nước thải như: corona virus, poio virus,
aphtovirus…và ký sinh trùng trong nước gồm các loại trứng và ấu trùng, ký sinh trùng đều
được thải qua phân, nước tiểu và dễ dàng đi vào nguồn nước. Trong một nghiên cứu khác
về chất lượng nước thải tại trang trại Hịa Bình Xanh (xã Hợp Hịa, huyện Lương Sơn, tỉnh

Hịa Bình) với khoảng 3000 con lợn cũng cho thấy các thông số ô nhiễm như COD, NH4+
, TP và SS tương ứng lần lượt là 5630 ± 1032 mgO2/L, 544 ± 57, 60 ± 18 và 4904 ± 901
mg/L. Các giá trị ô nhiễm này đều vượt gấp nhiều lần so với Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia
về nước thải chăn nuôi gia súc (QCVN 01-79:2011/BNNPTNT) và về nước thải chăn nuôi
(QCVN 62-MT:2016/BTNMT) [35].

12


1.4.2 Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường
Thành phần chất thải chủ yếu của trang trại chăn ni gồm có: Phân, nước tiểu gia
súc và chất độn chuồng; các nguyên liệu, thức ăn chăn nuôi dư thừa; xác gia súc, gia cầm
chết; các hoá chất thất thoát (hố chất tiêu độc, khử trùng); các phụ phẩm nơng nghiệp
(thân cây, cành, lá, vỏ, hạt)... Trong các thành phần chất thải nêu trên, đối tượng cần quan
tâm đặc biệt là phân và nước tiểu vật nuôi. Thành phần N, P và các VSV gây hại có trong
phân và nước tiểu từ vật nuôi không những gây ô nhiễm không khí mà cịn làm ơ nhiễm
đất, nước mặt và cả nguồn nước ngầm. Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong phân
gia súc (nhất là protein trong điều kiện yếm khí) thường sản sinh ra các chất khí có mùi hơi
thối (lndol, H2S, NH3) gây ơ nhiễm khơng khí. Trong nước thải chứa hàm lượng N, P cao
khi xả ra môi trường gây hiện tượng phú dưỡng môi trường nước các thuỷ vực tiếp nhận
dẫn đến hiện tượng “nở hoa nước” do vi tảo bao gồm vi khuẩn lam độc phát triển mạnh,
làm mất cân bằng sinh thái và suy giảm chất lượng nước, ảnh hưởng xấu đến mơi trường
sống và sức khỏe cộng đồng. Bên cạnh đó, do nước thải cũng chứa hàm lượng chất hữu cơ
cao nên làm giảm nồng độ ơxy hồ tan cho nguồn nước tiếp nhận, dẫn đến ảnh hưởng đến
hệ sinh thái thuỷ sinh vật nguồn nước tiếp nhận. Ngoài ra, trong trường hợp gia súc mắc
các bệnh truyền nhiễm hoặc ký sinh trùng, cơn trùng sẽ đóng vai trị trung gian truyền bệnh
cho dịch lây lan rộng, đồng thời làm tăng nguy cơ mắc các bệnh giun sán [35].
1.5 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về việc xử lý nước thải bằng vi tảo
Chlorella vulgaris
1.5.1 Một số nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam trong những năm gần đây các cơng trình nghiên cứu chủ yếu tập trung
khảo sát khả năng xử lý ô nhiễm môi trường nước của vi tảo Chlorella vulgaris và một vài
cơng trình đánh giá hiệu quả sử dụng loài vi tảo này làm nhiên liệu sinh học.
Năm 2012 Võ Thị Kiều Thanh nghiên cứu về hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi sau
biogas của tảo Chlorella sp. cho thấy sau khi nuôi tảo 9 ngày, hàm lượng COD trong nước
thải chăn nuôi lợn giảm từ 65,8- 88,2%; BOD5 giảm từ 61,4-84%; TN giảm 87,4-90,18%,
còn TP có hiệu quả xử lý khơng cao chỉ đạt 47,7-56,15% [55].
Một nghiên cứu khác của Trần Trấn Bắc năm 2013 về nghiên cứu sử dụng nước thải
ao nuôi thủy sản để nuôi Chlorella sp. kết luận rằng tảo phát triển tốt trong nước thải ao

13


cá tra và hấp thu lượng dinh dưỡng tốt nhất vào trong ba ngày đầu tiên (với hiệu suất hấp
thu N-NO3- đạt 95,27%, N-NH4+ đạt 43,48% và P-PO43- đạt 88,66%) [36].
Nguyễn Trần Thiện Khánh và cộng sự năm 2016 đã nghiên cứu khả năng xử lý nitơ
và phospho trong nước thải sinh hoạt bằng vi tảo Chlorella sp. Thí nghiệm được tiến hành
với nghiệm thức (NT) 1 là nước thải sinh hoạt đã được xử lý sơ bộ và NT2 100% nước thải
sinh hoạt chưa được xử lý sơ bộ, mật số tảo là 100.103 cell/ml. Sau 7 ngày, hiệu quả xử lý
tổng Nitơ, tổng Phospho và COD lần lượt NT1 là 86.2, 60.8 và 58.7%, NT 2 là 63.6, 28.3
và 53,4% [37]. Mật độ vi tảo phát triển nhiều nhất vào ngày thứ ba lần lượt NT1 là 640.103
cell/ml và NT2 là 566.103 cell/ml. Dựa vào mơ hình thí nghiệm thực tế, nhóm nghiên cứu
kết luận rằng vi tảo Chlorella sp. có khả năng cao trong việc xử lý nguồn dinh dưỡng có
trong nước thải sinh hoạt.
Nguyễn Thị Thanh Xuân năm 2012 đã báo cáo kết quả thử nghiệm nuôi trồng trong
nước thải hầm biogas cho thấy Chlorella vulgaris có thể sinh trưởng tốt, đồng thời có khả
năng xử lý nước thải và cho lipid nhằm mục tiêu sản xuất biodiesel [38].
1.5.2 Một số nghiên cứu trên thế giới
Boddey và cộng sự 1995 đã cố định lần lượt hai chủng vi khuẩn là Pseudomanas
diminita và Pseudomonas sialaris với vi tảo Chlorella vulgaris trong Alginate nhưng

chúng không tiết ra bất cứ chất kích thích sinh trưởng nào [33].
Một số thí nghiệm đã được tiến hành để kiểm tra sự chuyển hóa TN và TP ra khỏi
mơi trường nước thải bằng tảo Chlorella vulgaris như của Luz Estela Gozalez (1997) đã
phát hiện ra rằng tảo Chlorella vulgaris hấp thu 95% NH4+ và 50% TP trong nước thải.
Thí nghiệm này cho thấy có thể dùng vi tảo để xử lý nước thải trên các dịng sơng ở
Colombia [29].
Nghiên cứu Gonzalez1 và Bashan năm 2000 đã chỉ ra rằng Azospirillum brasilense
tăng sinh khối và kéo dài tuổi thọ của vi tảo Chlorella vulgaris [39].
Hướng nghiên cứu của Bashan và cộng sự năm 2004 là đánh giá khả năng xử lý nước
thải đô thị của vi tảo Chlorella vulgaris khi cố định với vi khuẩn Azospirillum brasilense
trong Alginate, kết quả cho thấy loại bỏ 100% amoni, 15% nitrat và 36% phốtpho trong 16
ngày. Trong khi cố định vi tảo một mình thì chỉ xử lý được 75% amoni, 6% nitrat và 19%
phốtpho [40].

14