Đồ thị 21: Chỉ tiêu TP trong nớc đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành hệ Trang 9 Đồ thị 22: Chỉ tiêu pH trong nớc đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành hệ thống xử lý nớc thả
Trang 1Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học bách khoa Hà nội
=======================
Luận văn thạc sĩ khoa học
Nghiên cứu sử dụng chuỗi thức ăn là
tảo và Daphnia để xử lý nớc thảI
chăn nuôi
ngành: Công nghệ MôI trờng
Lê thanh Huyền Ngời hớng dẫn khoa học: Giáo s, Tiến sĩ Đặng Kim Chi
Hà nội 2006
Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131504261000000
Trang 2Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học bách khoa Hà nội
Trang 3Mục lục
1.1 Các nghiên cúu về tảo trong xử lý nớc thải 5
1.1.5 Một số công trình xử lý nớc thải bằng tảo 12 1.1.6 Ngành tảo thích hợp cho xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn 15
1.2 Các nghiên cứu về Daphnia trong xử lý nớc thải 17
1.2.4 Daphnia trong xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn 23
1.3 Các nghiên cứu về chuỗi thức ăn để xử lý nớc thải
1.4 Các vấn đề về chuỗi thức ăn để xử lý nớc thải cha đợc
nghiên cứu
30
Trang 41.4.1 Trong nớc 31
Chơng II: Đối tợng, phạm vi , nội dung và phơng pháp
3B Chơng III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.3.1 Đánh giá sự phát triển của tảo trong hệ thống 61
3.3.2 Đánh giá sự phát triển của Daphnia trong hệ thống 63
3.5 ảnh huởng của số giờ chiếu sáng đến hiệu quả xử lý 81
Phụ lục 1: Các hình ảnh về quá trình nghiên cứu
Phụ lục 2: Các kết quả nghiên cứu đã có về sử dụng chuỗi thức
ăn để xử lý nớc thải
Phụ lục 2: các số liệu về điều kiện nhiệt độ tại Hải Phòng từ
1/2006 – 6/2006
Trang 5C¸c tõ viªt t¾t
TN - tæng nitrogen
TP - tæng ph«t pho
DIP - ph«t pho hoµ tan
BOD - nhu cÇu « xy ho¸ sinh häc
COD - nhu cÇu « xy ho¸ ho¸ häc
Chla: Chlorophyll a
HRT - thêi gian lu níc trong hÖ thèng TKN - tæng kjeldahl nitrogen
Trang 6Danh mục các bảng:
Bảng 1 Hệ số nồng độ sinh khối của kim loại trong tế bào tảo
Bảng 2: Các hệ số hoá lý của nớc thải trong công trình xử lý bằng tảo tại Phú
Đô
Bảng 3: Hiệu quả xử lý nớcthải làng nghề làm bún
Bảng 4 Chất lợng nớc thải đầu vào của công trình xử lý nớc thải bằng chuỗi
thức ăn tại Hàn Quốc
Bảng 5 Tốc độ phát triển sinh khối của tảo
Bảng 6: Số lợng Daphniatrong thời gian gây nuôi
Bảng 7: Mật độ tảo trong các bình gây nuôi Daphnia
Bảng 8: Khả năng tiêu thụ tảo trung bình của cá thể Daphnia
Bảng 9: Sinh khối tảo trong hệ thống xử lý
Bảng 10: Hiệu quả loại bỏ sinh khối của Daphnia
Bảng 11 : Số lợng cá thể Daphnia trong hệ thống xử lý
Bảng 12 Các chỉ tiêu ô nhiễm trong nớc thải đầu vào, đầu ra
Bảng 13: Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu của hệ thống
Bảng 14: ảnh hởng của nhiệt độ đến hiệu quả xử lý
Bảng 15: ảnh hởng của số giờ chiếu sáng đến hiệu quả xử lý
Danh mục các sơ đồ
Sơ đồ 1 Cơ chế xử lý nớc thải của tảo
Sơ đồ 2 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm tại xí nghiệp chăn nuôi Đồng Hiệp
Danh mục các đồ thị
Đồ thị 1: Sự thay đổi nồng độ Chla của nớc thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại
4 bình nớc thải pha với nớc hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%, 60%, 50% nớc thải với tơng ứng 0%, 10%, 40%, 50% nớc hồ)
Trang 7Đồ thị 2: Sự thay đổi chỉ tiêu BOD của nớc thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại
4 bình nớc thải pha với nớc hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%, 60%, 50% nớc thải với tơng ứng 0%, 10%, 40%, 50% nớc hồ)
Đồ thị 3: Sự thay đổi chỉ tiêu COD của nớc thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại
4 bình nớc thải pha với nớc hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%, 60%, 50% là nớc thải với tơng ứng 0%, 10%, 40%, 50% nớc hồ)
Đồ thị 4: Sự thay đổi chỉ tiêu TN của nớc thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại 4
bình nớc thải pha với nớc hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%, 60%, 50% là nớc thải với tơng ứng 0%, 10%, 40%, 50% nớc hồ)
Đồ thị 5: Sự thay đổi chỉ tiêu TP của nớc thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại 4
bình nớc thải pha với nớc hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%, 60%, 50% là nớc thải với tơng ứng 0%, 10%, 40%, 50% nớc hồ)
Đồ thị 6: Sự thay đổi của pH của nớc thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại 4 bình
nớc thải pha với nớc hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%, 60%, 50% là nớc thải với tơng ứng 0%, 10%, 40%, 50% nớc hồ
Đồ thị 7: Tỷ lệ loại bỏ BOD, COD, TP, TN khỏi nớc thải trong 10 ngày nuôi
cấy tảo tại 4 bình nớc thải pha với nớc hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%, 60%, 50% nớc thải với tơng ứng 0%, 10%, 40%, 50% nớc hồ)
Đồ thị 8: Sự thay đổi của số lợng cá thể Daphnia trong 1 tuần khi ban đầu thả
100 con Daphniatrong 100ml nớ có nồng độ Chla lần lợt c là 1900mg/mP
3,
P 1200 mg/mP 3,
P 600 mg/mP 3
Đồ thị 9: Tỷ lệ gia tăng số lợng cá thể Daphnia trong 1 tuần khi ban đầu thả
100 con Daphniatrong 100ml nớ có nồng độ Chla lần lợt c là 1900mg/mP
3,
P 1200 mg/mP 3,
P 600 mg/mP 3
Trang 8Đồ thị 10: Sự thay đổi Chla trong nớc thải trong 1 tuần khi ban đầu thả 100
con Daphnia có kích cỡ 1,5mm, 2mm, 3mm trong 100ml nớ có c nồng
độ Chlalà 1900 mg/mP
3
Đồ thị 11: Sự thay đổi Chla trong nớc thải trong 1 tuần khi ban đầu thả 100
con Daphnia có kích cỡ 1,5mm, 2mm, 3mm trong 100ml nớ có c nồng
độ Chlalà 1200 mg/mP
3
Đồ thị 12: Sự thay đổi Chla trong nớc thải trong 1 tuần khi ban đầu thả 100
con Daphnia có kích cỡ 1,5mm, 2mm, 3mm trong 100ml nớ có c nồng
độ Chlalà 600 mg/mP
3
Đồ thị 13: Sự thay đổi của nồng độ Chla trong 3 ngàycủa nớc thải nuôi tảo khi
thả 100 con Daphnia (3 loại kích cỡ khác nhau) trong 100ml nớ có c nồng độ Chla ban đầu là 600 mg/m3
Đồ thị 14: Khối lợng tảo do 1 cá thể Daphnia tiêu thụ trong 1 ngày với các
điều kiện về mật độ tảo khác nhau và kích thớc của cá thể khác nhau
Đồ thị 15: Mật độ Chlatrong nớc thải đầu vào, bể tảo, bể Daphniatrong 6
tháng vận hành hệ thống xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Đồ thị 16: Lợng Chla trong do Daphniatiêu thụ trong 6 tháng vận hành hệ
thống xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Đồ thị 17: Số cá thể Daphnia trong 6 tháng vận hành hệ thống xử lý nớc thải
chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Đồ thị 18: Chỉ tiêu BOD trong nớc đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành
hệ thống xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Đồ thị 19 : Chỉ tiêu COD trong nớc đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành
hệ thống xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Đồ thị 20: Chỉ tiêu TN trong nớc đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành hệ
thống xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Đồ thị 21: Chỉ tiêu TP trong nớc đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành hệ
thống xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Trang 9Đồ thị 22: Chỉ tiêu pH trong nớc đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành hệ
thống xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Đồ thị 23: Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, TP, TN trong 6 tháng vận
hành hệ thống xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Đồ thị 24: Mối quan hệ giữa nhiệt độ không khí trung bình và hiệu quả xử lý
các chỉ tiêu BOD và COD của hệ thống trong 6 tháng vận hành
Đồ thị 25: Mối quan hệ giữa nhiệt độ không khí trung bình và hiệu quả xử lý
các chỉ tiêu TN, TP của hệ thống trong 6 tháng vận hành
Đồ thị 26: Mối quan hệ giữa số giờ chiếu sáng trong tháng và hiệu quả xử lý các
chỉ tiêu TN, TP của hệ thống trong 6 tháng vận hành
Đồ thị 27: Mối quan hệ giữa số giờ chiếu sáng trong tháng và hiệu quả xử lý các
chỉ tiêu TN, TP của hệ thống trong 6 tháng vận hành
Danh mục các hình ảnh
Hình 1 Các hình ảnh của tảo Chlorella
Hình 2 Các hình ảnh của tảo Scenedesmus,
Hình 3 Các hình ảnh của tảo Oocystis sp,
Hình 4 Các hình ảnh của tảo Golenkinia
Hình 5 Hình ảnh của Daphnia
Hình 6 Các hình ảnh về quá trình hoạt động của hệ thống
Trang 10Lời cảm ơn
Để hoàn thành luận văn này, trớc hết tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Viện Khoa học và Công nghệ Môi trờng, những ngời đã dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong hai năm tôi theo học lớp cao học ngành Công nghệ môi trờng của trờng Đại học Bách khoa
Hà nội
Đặc biệt, tôi xin đợc gửi lời biết ơn chân thành nhất đến Giáo viên hớng dẫn là Giáo s, tiến sĩ Đặng Kim Chi, ngời đã tận tình dạy dỗ tôi
và hớng dẫn tôi hoàn thành luận văn cao học của mình
Tôi xin đợc gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo và các đồng nghiệp trong cơ quan tôi, Sở khoa học và Công nghệ Hải Phòng, những ngời đã tạo
điều kiện tốt nhất để tôi theo học và hoàn thành luận văn
Tôi cũng xin đợc gửi lời cảm ơn đến Ban chủ nhiệm đề tài hợp tác quốc tế về khoa học và Công nghệ giữa Việt Nam và Hàn quốc về “Sử dụng các vùng đất ngập nuớc để xử lý nớc thải” đặc biệt là Tiến sĩ Hoàng Ngọc Tuấn, Chủ nhiệm đề tài đã tạo mọi cơ hội cho tôi thực hiện nghiên cứu của mình cùng các giáo s và bạn bè tại khoa Môi trờng, trờng Đại học Kangwon Hàn Quốc những ngời đã hớng dẫn chia sẽ kinh nghiệm cho tôi trong quá trinh thực hiện luận văn
Tôi xin đợc chân thành cảm ơn những nhà khoa học, những ngời
đã có các công trình nghiên cứu mà các kết quả tôi đã sử dụng trong các trích dẫn của luận văn này
Cuối cùng, tôi xin đợc cảm ơn những ngời thân yêu, gần gũi nhất với tôi, đó là gia đình tôi, đã động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn
Trang 11Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng tất cả các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này trung thực và cha đợc sử dụng để bảo
vệ một học vị nào
Tôi xin cam đoan rằng tất các sự giúp đỡ đều đã đợc cảm
ơn và các trích dẫn đã đợc chỉ rõ nguồn gốc
Trang 12đã cơ bản giải quyết đợc vấn đề ô nhiễm nớc thải
Tuy công nghệ môi trờng hiện nay đã cơ bản giải quyết đợc vấn đề
ô nhiễm nớc thải nhng nó thờng có chi phí xây dựng và vận hành cao, tiêu tốn về năng lợng, nguyên liệu, đòi hỏi đầu t lớn, có cơ chế vận hành phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật và chuyên môn cao
Chính vì thế, cho đến nay một số nhà quản lý, nhà doanh nghiệp và các hộ gia đình vẫn cho rằng xử lý ô nhiễm môi trờng nói chung xử lý nớc thải nói riêng là vấn đề khó quản lý, khó tiếp cận Do đó, nhiều đô thị, nhiều khu dân c, nhiều cơ sở sản xuất không xây dựng các hệ thống xử lý nớc thải hoặc có xây dựng nhng không hoặc ít vận hành các hệ thống này [21]
Thực tế trên đòi hỏi có những phơng pháp xử lý nớc thải với phơng thức vận hành đơn giản, gần với tự nhiên và tiết kiệm chi phí cũng nh năng lợng, nguyên liệu Đòi hỏi này càng cấp thiết hơn trong xu thế bảo tồn thiên nhiên đang là điểm nóng đợc quan tâm hàng đầu của toàn nhân loại
Các nhà khoa học đã quan tâm đến quá trình làm sạch dòng nớc của
tự nhiên Quá trình này đã và đang đợc tìm hiểu, đợc đa vào áp dụng, đợc tận dụng tối đa với mục tiêu làm sạch dòng nớc bảo vệ môi trờng, mang lại
đa dạng sinh học cho hệ sinh thái, sự phát triển bền vững cho con ngời
Các thuỷ vực là nơi quá trình làm sạch dòng nớc của tự nhiên đang diễn ra mạnh mẽ Các thực vật phù du và động vật phù dù, hai thành phần cơ bản của hệ sinh thái thuỷ vực là những mắt xích của quá trình trên [7] Cơ chế
mà động thực vật phù du làm sạch dòng nớc là các chất dinh dỡng trong
Trang 13đánh giá và khai thác triệt để
Làm cách nào để chuỗi thức ăn phát huy đợc cao nhất vai trò xử lý nớc thải của nó? Liệu có thể tìm thấy một chuỗi thức ăn đóng vai trò nh một
Sử dụng chuỗĩ thức ăn để xử lý nớc thải đợc quan tâm bởi tính bền vững và những lợi thế rộng rãi của nó về mặt kinh tế và đa dạng sinh học [44,
75, 46]
Nhng, các nghiên cứu về chuỗi thức ăn để xử lý nớc thải tại Việt Nam còn ít Đây hầu nh là một vấn đề còn mới, những nghiên cứu chuyên sâu cha nhiều, đặc biệt những nghiên cứu cho điều kiện khí hậu nhiệt đới còn
cha có Việc sử dụng chuỗĩ thức ăn để xử lý nớc thải cha đợc coi là một
phơng pháp xử lý nớc thải tại Việt Nam
Tại Việt Nam nói chung, Hải Phòng nói riêng, các thuỷ vực đang có mặt ở khắp mọi nơi Các thuỷ vực đang làm sạch một khối lợng khổng lồ nớc thải của các đô thị, khu công nghiệp, khu dân c, các làng quê nông
thôn Khả năng làm sạch nớc thải của chuỗi thực ăn là tảo và Daphnia trong
Trang 14- 3-
các thuỷ vực cha đợc nghiên cứu, đo đó cha có các giải pháp để khai thác
và phát triển tiềm năng xử lý nớc thải này
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, dựa trên cơ sở khoa học và các nghiên cứu đã thành công, đợc sự đồng ý của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trờng và Giáo viên hớng dẫn là GS.TS Đặng Kim Chi, tôi chọn Đề tài
“Nghiên cứu sử dụng chuỗi thức ăn làtảo và Daphnia để xử lý nớc thải
chăn nuôi” cho luận văn tốt nghiệp cao học ngành công nghệ môi trờng của
mình
Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu sử dụng tảo và Daphnia xử lý nớc thải ử Việt Nam nhằm phát triển một phơng pháp xử lý nớc thải chi phí tháp, theo hớng thân thiện với môi trờng
ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiến
(1) Xây dựng các hệ thống xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn là tảo
và Daphnia trong các điều kiện phù hợp
(2) Đa ra thông tin để có các giải pháp nâng cao hiệu quả làm sạch
dòng nớc tại các thuỷ vực thông qua chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Giới hạn của đề tài
Giới hạn về không gian: địa điểm nghiên cứu là thuỷ vực nớc ngọt
Thành phố Hải Phòng
Trang 15- 4-
Giới hạn về thời gian: thời gian thực hiện dề tài từ tháng 1 năm 2004
đến tháng 10 năm 2006; thời gian triển khai thực nghiệm từ tháng 1 năm 2006
đến tháng 5 năm 2006
Giới hạn về nội dung:
Nội dung 1: Xác định khả năng sinh trởng, phát triển của tảo
Nội dung 2: Xác định khả năng sinh trởng,phát triển của Daphnia
Nội dung 3: Đánh giá hiệu quả xử lý nớc thải chăn nuôi bằng tảo và
Daphnia
Nội dung 4: Đánh giá ảnh hởng của điều kiện nhiệt độ đến hiệu quả
xử lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Nội dung 5: Đánh giá ảnh hởng của số giờ chiếu sáng đến hiệu quả xử
lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Nội dung 6: Đề xuất các biện pháp khắc phục các điều kiện không
thích hợp để xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Trang 16- 5-
Chơng I Tổng quan
1.1 Các nghiên cứu về tảo trong xử lý nớc thải
1.1.1 Năng suất sinh học sơ cấp của thuỷ vực
Thuỷ vực là một hệ sinh thái luôn luôn vận động trong mối quan hệ trao đổi vật chất và năng lợng giữa môi trờng bên trong và bên ngoài thuỷ vực Tại đây không ngừng diễn ra các quá trình tạo thành, phân huỷ lại tạo thành Vật chất đi từ vô cơ sang dạng hữu cơ rồi lại trở lại dạng vô cơ tạo nên một chu trình vật chất trong thuỷ vực[7]
Thực vật hấp thụ các chất khoáng để sinh trởng và phát triển Phân tích mẫu thực vật cho thấy: qua sấy khô + đốt mẫu C, O, H, N bay đi dới dạng COR 2 R, HR 2 RO, NOR 2 R Phần còn lại là tro thực vật trong đó có nhiều nguyên tố khoáng nh P, K, Na, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Bo
Nguồn gốc: C, H, O thực vật lấy từ COR 2 R, HR 2 RO trong không khí, N, P lấy từ đất, nớc
Hàm lợng C =45%, O= 42%, H = 6,5%, N = 1,5%, 5% là các
nguyên tố khoáng
Các nguyên tố khoáng đợc chia làm 3 nhóm:
Nhóm nguyên tố đa lợng gồm: C, O, N, S, K, Mg, Ca, Fe, Cl, Si Nhóm nguyên tố vi lợng gồm: Cu, Mo, Bo, Co, Mn
Nhóm nguyên tố siêu vi lợng gồm: Au, Ag, Ra, Cs
Nh vậy, thực vật cần đến 19 nguyên tố bao gồm: C, H, O, N, S, P, K,
Mg, Ca, Fe, Cl, Mn, Mo, Cu, B, Zn, Na, Si để phục vụ cho sự sinh trởng và phát triển của nó [9]
Các thực vật sử dụng các chất vô cơ, chất dinh dỡng nh nitơ, phốt pho, cácbon và các chất khoáng sẽ tổng hợp lên các chất hữu cơ làm gia tăng sinh khối hay còn gọi là năng xuất sinh học sơ thấp của thuỷ vực Các thực vật này đợc gọi là các sinh vật tự dỡng Phổ biến và quan trọng nhất trong chúng là các loài tảo [6]
Trang 17- 6-
1.1.2 Các thông tin chung về tảo
Từ thời cổ xa, trong hệ thống tự nhiên, Linnae dùng từ Algae để chỉ các loại thực vật sống trong nớc Các tài liệu của Việt Nam dùng từ tảo hay
có ngời dùng từ Rong hay Algae để gọi các thực vật bậc thấp sống trong nớc Tảo đợc định nghĩa nh sau:
Tảo là những thực vật bậc thấp, nghĩa là những thực vật bào tử, có tản (cơ thể không phân tành thân, rễ, lá) tế bào của chúng chứa diệp lục và sống chủ yếu trong nớc [8]
Tảo là một cơ thể sống có nhiều hình dạng và kích thớc khác nhau, kích thớc từ micromet đến hàng met, có thể dạng đơn bào, cộng đơn bào, dạng sợi, dạng bản, hay cơ thể đa bào; chúng chứa các sắc tố có khả năng quang hợp tự dỡng, chúng là một hệ thống tự trị có khả năng sinh trởng phát triển tạo ra các sản phẩm dinh dỡng:protein, gluxit, lipid, ngoài ra OR 2 R
là sản phẩm quan trọng trong hoạt động quang hợp [6]
Theo giáo trình phân loại thực vât học của Hoàng Thi Sản [7] “Pascher (1931)phân chia tảo 8 ngành: Chrysophyla (tảo vàng ánh), Rhodophyta (tảo
đỏ), Phaeophyta (tảo nâu), Pyrrophyta (tảo giáp), Euglenophyta (tảo mắt),
Chlaorophyta (tảo lục), Charaphyta (tảo vòng) và Cyanophyta (tảo Lam)”
Trong nghiên cứu về tảo của trờng Đại họcBritish Columbia, Canada[94] tảo gồm 8 ngành trên và thêm 2 ngành nữa là Bacillariophyta (tảo silic)
và Xantophyta (tảo vàng lục)
Trong giáo trình phân loại thực vật học [7] có nêu “West và Fritsch (1927) và Frithc (1935) lại gộp tất cả tảo (kể cả tảo lam) vào 1 ngành với 11 lớp khác nhau, Chadefaud (1960) dựa trên những dẫn liệu về tế bào học đặc biệt là tế bào hoá học đã phân chia tảo (trừ tảo Lam) thành 3 ngành
Sau Chadefaud một số nhà tảo học đã sửa đổi hệ thống này một chút ít
Ba ngành đó là:
- Rhodophytatảo đỏ với 1 lớp;
- Hromophyta (tảo màu) gồm 5 lớp là tảo vàng lục, tảo vàng ánh, tảo silic, tảo nâu, tảo giáp;
Trang 18- 7-
- Chlaorophyta (tảo lục)với 3 lớp là tảo lục, tảo tiếp hơp và tảo vòng” Cách phân loại nh trên đợc chấp nhận trong đa số tài liệu về phân loại thực vật nói chung và phân loại tảo nói riêng [7]
1.1.3 Vai trò của tảo trong tự nhiên
Trong các loài thực vật thuỷ sinh tảo là loài quan trọng nhất Tảo đợc coi là một bộ quan trọng trong giới thực vật đồng thời cũng là một bộ phận quan trọng tổ thành giới tự nhiên
Tảo tạo một sinh khối khổng lồ bằng con đờng quang hợp tự dỡng Mặc dù kích thớc của tảo nhỏ nhng khả năng sản sinh chất hữu cơ trong giới tự nhiên của nó lớn hơn so với thực vật trên cạn Toàn bộ thực vật lục địa chỉ tổng hợp đợc 1,9,10P
10 P tấn cácbon hữu cơ trong 1 năm Trong đó, với toàn
bộ diện tích của biển các loại tảo biển có thể tổng hợp ra 13,5 x 10P
10
P tấn cácbon hữu cơ Tảo là tác nhân chính hấp thụ COR 2 Rvà nhả OR 2 R điều hoà sự cân bằng khí trong khí quyển và giữ đợc nhịp sống bình thờng cho nhân loại [6]
Trong thuỷ vực, tảo là loài phổ biến nhất ở đâu có nớc là ở đó có tảo Có thể tìm thấy tảo có ở khắp mọi nơi trên trái đất Ngoài ra, tảo còn là các sinh vật môi trờng Một số loài đợc sử dụng để chỉ thị ô nhiễm môi trờng, làm sạch và xử lí nớc thải, rác thải, phân huỷ sinh học, oxy hoá khử các kim loại [95]
Trong nông nghiệp, tảo có vai trò quan trọng trong việc cố định đạm làm gia tăng độ phì cho đất, làm phân bón cho cây Ngoài ra, tảo còn có vai trò kích thích sinh trởng, làm gia tăng lợng sữa, trứng nên một số nơi còn dùng tảo để nuôi gia súc giá cầm [95]
Tảo có giá trị dinh dỡng cao đợc sử dụng làm thức ăn, dợc phẩm, Tảo đợc sử dụng làm thức ăn cho thuỷ sản, cùng nhiều ứng dụngkhác [95]
Tảo có tác động lớn đến hệ sinh thái thuỷ vực nói riêng và đến đời sống vật chất trên trái đất nói chung, tảo là thành viên đầu tiên trong một loạt chuỗi thức ăn ở thuỷ vực
Trang 19- 8-
1.1.4.Vai trò của tảo trong lĩnh vực xử lý nớc thải
Tảo đã và đang là đối tợng đợc quan tâm nghiên cứu để sử dụng trong lĩnh vực xử lý nớc thải
Quá trình tảo làm sạch dòng nớc đợc thể hiện trong sơ đồ sau:
Việc dùng vi tảo để xử lý nớc thải có những u thế riêng biệt
Khả năng xử lý các hợp chất vô cơ: Tảo đợc sử dụng hiệu quả để xử
lý nớc thải có nồng độ chất vô cơ cao (NHR 4 R, NOR 3 R, PO3 R R) do tốc độ hấp thụ các chất dinh dỡng đặc biệt là phốt pho và khả năng gia tăng sinh khối nhanh một cách đáng ngạc nhiên của nó [4, 40, 41] Mặt khác, tảo hấp thụ chất vô cơ
đồng thời tạo ra lợng ôxy cần thiết hỗ trợ đắc lực cho quá trình ôxy hóa sinh học của vi khuẩn và động vật thủy sinh Vai trò cụ thể của một số vi tảo trong
xử lý nớc thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt đợc trình bày trong nhiều tài liệu nớc ngoài [22, 27, 31, 38, 40, 41, 42, 52, 53,71, 72, 75, 77, 80,
81, 82] những kết quả bớc đầu về việc sử dụng vi tảo để xử lý nớc thải có
Trang 20- 9-
chứa hợp chất vô cơ cao cũng đợc phản ánh ở một số công trình trong nớc [2, 3, 4, 10, 11, 13, 15, 17, 18] Kết quả cho thấy sinh khối tảo thực sự có hiệu quả để xử lý nớc thải có nồng độ chất vô cơ cao
Theo các nghiên cứu [32, 40, 70, 74], lợng Phốt pho mà tảo tiêu thụ
để hình thành nên tế bào của tảo lớn Tỷ lệ Phốt pho đợc tiêu thụ và lợng sinh khối gia tăng của tảo vào khoảng 0,2 g.gP
(1) làm thế nào để loại bỏ sinh khối tảo ra ngoài nớc thải
(2) làm thể nào để phân lập và chọn lọc các chủng, loài vi tảo có khả năng xử lý tốt nhất
(3) nghiên cứu xây dựng các quy trình công nghệ đơn giản và hiệu quả để xử lý nớc thải bằng vi tảo
Trong các vấn đề trên, vấn đề cần đợc u tiên nhất là làm thế nào để loại bỏ sinh khối tảo ra ngoài nớc thải nếu không sẽ gây ra hiện tợng phú dỡng của tảo trong nớc
Khả năng xử lý kim loại nặng: Ngoài khả năng có thể xử lý ô nhiễm
hợp chất vô cơ, tảo còn đợc sử dụng để xử lý kim loại nặng trong nớc thải Theo Nora F.Y Tam et.al [67] để xử lý kim loại nặng trong nớc thải nhiều loại sinh khối có thể hấp thu (sorption) kim loại nặng trong nớc, trong số đó
có sinh khối vi tảo
Nhiều loại vi tảo có khả năng thu nhận kim loại nặng ở mức độ cao, nồng độ kim loại nặng tích lũy bên trong các cấu trúc tế bào của chúng có thể cao gấp hàng nghìn lần nồng độ trong tự nhiên [93]
Diện tích bề mặt riêng của sinh khối vi tảo vô cùng lớn làm cho chúng loại trừ và tái thu hồi kim loại nặng trong nớc thải hiệu quả [67]
Trang 21- 10-
Sự hấp thu sinh học các ion kim loại nhờ tảo tốt hơn so với sự kết tủa hóa học Điều này là do tảo có khả năng thích nghi cao với sự thay đổi pH và nồng độ kim loại nặng Sự hấp thu sinh học các ion kim loại nhờ tảo cũng tốt hơn so phơng pháp trao đổi ion và thẩm thấu ngợc Điều này là do tảo có khả năng nhạy cảm với sự hiện diện của chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ, và
sự hiện diện của các kim loại khác [93]
Các công trình sử dụng tảo để xử lý nớc thải có khả năng xử lý một thể tích lớn nớc thải với tốc độ nhanh [67]
Do tảo có tính chọn lọc cao nên nồng độ kim loại nặng còn lại sau xử
lý bằng tảo có thể chỉ còn thấp hơn 1ppm trong nhiều trờng hợp [67]
Hệ thống xử lý sinh học không cần các thiết bị hóa chất đắt tiền, dễ vận hành, phù hợp với các điều kiện hóa lý khác nhau nên giá thành thấp (chỉ bằng khoảng một phần muời giá thành của phơng pháp trao đổi ion [67]
Theo nghiên cứu [67], vi tảo có thể là một lựa chọn đơn giản và hiệu
quả để loại trừ kim loại nặng trong nớc thải công nghiệp
Các nghiên cứu hiện có [58, 93] đã đa ra các loại tảo có khả năng hấp
thu kim loại nặng cao là loài tảo thuộc chi Chlorella, Stichococcus, Anabaena,
Aphanocapsa, Nostoc, trong đó cao nhất là loài tảo thuộc chi Chlorella Các
số liệu cụ thể trong bảng 1
Khả năng xử lý mầm bệnh: một u thế nữa của tảo trong lĩnh vực xử
lý nớc thải là tảo có thể xử lý tốt các mầm bệnh có trong nớc thải Vi tảo có tác dụng diệt khuẩn gây bệnh bằng cách chúng tiết vào môi trờng các chất kháng sinh, thay đổi pH môi trờng hoặc trong quá trình cạnh tranh dinh
Trang 22- 11-
dỡng, tạo mức độ sản xuất ban đầu cho thủy vực thông qua phơng thức sinh trởng tự dỡng và tạp dỡng [18, 56]
Cung cấp ôxy cho thuỷ vực: ngoài các u thế đặc biệt trên, trong hoạt
động quang hợp của mình, vi tảo còn thu nhận một lợng lớn khí COR 2 R và sản xuất ra một lợng OR 2 Rtơng ứng Cứ tạo ra 1 g sinh khối tảo hấp thụ COR 2 R và tạo ra 1,5 1,9 g O- R 2 R [4] Điều này có tác dụng lớn trong quá trình làm giảm hiệu ứng nhà kính và quá trình ngăn ngừa, khắc phục tình trạng phì dỡng (eutrophication) của môi trờng nớc [3]
Kết luận: Tảo là đối tợng đợc quan tâm nghiên cứu để xử lý nớc
thải Lý do là:
(1).tảo xử lý hiệu quả các loại nớc thải có nồng độ chất vô cơ cao; (2) tảo có khả năng hấp kim loại nặng trong nớc thải rât lớn;
(3) tảo có thể xử lý tốt các mầm bệnh có trong nớc thải;
(4) tảo thu nhận COR 2 R và sản xuất ra một lợng lớn khí OR 2
Tuy vậy, việc sử dụng tảo để xử lý nớc thải vẫn gặp một số khó khăn trong áp dụng thực tế Cần có những nghiên cứu cụ thể hơn để nâng cao hiệu quả xử lý, mở rộng phạm vị áp dụng của phơng pháp này
1.1.5 Tình hình nghiên cứu xử lý nớc thải bằng tảo
Trong và ngoài nớc đã có một số công trình nghiên cứu xử lý nớc thải bằng tảo đợc triển khai
Theo Đặng Đình Kim (1998) [4] “tại n độ, ngời ta đã dùng vi tảo ấvới thực vật thủy sinh làm sạch nớc thải thành phố Thí nghiệm sau 29 ngày
Trang 23có thể lên tới 1200 2500 mg - Chla.mP
-3
P Loại tảo đợc tìm thấy trong nớc
thải là Scenedesmus sp, Spirulina và Chlorella
Đặng Đình Kim và CS, Việc Công nghệ sinh học, Ngô Kế Sơng và cs; Viện sinh học nhiệt đới; Đinh Văn Sâm và cs (1998) [4] đã sử dụng vi tảo
là Spirulina nhằm hai mục đích là làm sạch môi trờng và thu sinh khối tảo
cho chăn nuôi) Vi tảo Spirulina tận dụng các chất vô cơ trong nớc thải và
COR 2 Rtừ lò lên men methan để gia tăng sinh khối
Trần Văn Tựa và cs, Nguyễn Hữu thớc và cs (2000) [16] đã dùng vi tảo Chlorella và Spirulina để làm giảm ô nhiễm các chất hữu cơ chủ yếu là các axit amin có trong nớc thải ơm tơ Sinh khối thu đợc dùng làm thức ăn chăn nuôi
Dơng Đức Tiến và cs đã dùng tảo để xử lý nguồn NHR 4 R trong nớc thải của nhà máy phân đạm Bắc Giang (1998) [4] Nguồn nớc này có chứa lợng Amôn cao Đặc biệt là nớc thải từ phân xởng urê Các tác giả thành công trong việc tận dụng nguồn amôn để sản xuất sinh khối vi tảo
Trong nghiên cứu của Đặng Đình Kim, Lê Gia Hy (1998) [4] một công trình xử lý nớc thải có sử dụng tảo đã đợc xây dựng cho làng nghề chuyên sản xuất bún với sản lợng khoảng 20 tấn.ngàyP
-1
P Lợng nớc thải từ sản xuất bún, chăn nuôi lợn và sinh hoạt lên đến 900mP
-3
P.ngàyP -1
P đêm ngời ta đã xử lý bằng quy trình gồm:
bớc 1 xử lý kị khí
bớc 2 xử lý hiếu khí
Trang 24Bảng 3 Các chỉ số thuỷ lí, thuỷ hoá của nớc thải làm bún
Cao Văn Sung và CS, Đặng Đình Kim và CS, Nguyễn Thị Phơng Chi
và Ngô Đình Quang Bính đã sử dụng tảo để xử lý nớc thải trong sản xuất dây, sợi (1998) [4] Trồng đay là nghề sản xuất truyền thống ở một số tỉnh ở
Đồng bằng Bắc bộ Trong quá trình ngâm đay để lấy sợi ngời phải ngâm bẹ
đay vào ao Các chất hữu cơ từ bẹ đay bị phân hủy làm thối rữa gây ô nhiễm môi trờng Kết quả cho thấy nớc ngâm đay có màu đen sẫm, sủi bọt, mùi thối nồng nặc Tại các thủy vực ngâm đay, các nhóm động vật đáy và động vật nổi không thể sống đợc Phơng pháp sinh học ứng dụng để xử lý ô nhiễn nớc ngâm đay dã đợc áp dụng là:
(1).Xử lý kị khí và đa thêm một số chủng vi sinh vật phân hủy lignin
để rút ngắn thời gian ngâm đây
(2) Xử lý hiếu khí để giảm BOD và COD
(3) Dùng vi tảo hỗn hợp Chlorella và thực vật hủy sinh xử lý giai
đoạn cuối trớc thải đổ vào mơng chung
Hiệu quả xử lý xử lý nớc thải của công trình xử lý nớc thải trong sản xuất dây sợi đợc đa trong bảng sau:
Trang 25POR 4 RP
- - 3 100% 104,8 92,4 27,3 103,8 52,4 8,66 Total P 100% 119,0 86,2 70,7 113,0 55,2 14,3
Ghi chú:1 Đối chứng: 2 Chlorella hỗn hợp,
3.Chlorella hỗn hợp + Bèo tây
Nguồn: Tạp chí Công nghệ Môi trờng Viện Tài nguyênvà Môi trờng Nhà xuất - bản Nông nghiệp, 2000
Nora F.Y Tam et.al (2000) [67] đã dùng tảo Chlorella để xử lý nớc thải Kết quả cho thấy Chlorella sinh trởng tốt trong các nguồn nớc thải sinh hoạt với giải COD 200 400 mg.l- P
-1
P, sinh khối đạt 400 - 1000 mg.mP
-3 P tảo khô sau 5 6 ngày Tảo - Chlorella thể hiện khả năng hấp thụ COD và BOD cao
đối với nớc thải sinh hoạt, hiệu quả xử lý có thể làm COD giảm 84%, BOD giảm 90%.Tảo Chlorellacó khả năng loại bỏ N-NHR 4 RP
+
P, POR 4 RP -3
P ra khỏi nớc thải sinh hoạt cao Chất lợng nớc thải sau quá trình xử lý bằng tảo Chlorella có thể đạt tiêu chuẩn TCVN 5942 1995 với hiệu quả xử lý NH- R 4 RP
+
P giảm 99%,POR 4 RP
3
-P-giảm 98% Tảo Chlorella còn có khả năng hấp thụ Cu và Zn trong môi
trờng nớc thải tổng hợp Hiệu quả loại bỏ Cu 94 - 95% sau 20 ngày và loại
bỏ Zn 97% sau 16 ngày
Trang 26- 15-
1.1.6 ng dụng tảo trong xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn ứ
Theo các nghiên cứu [5, 22, 38, 66, 70, 71] các loại tảo đợc dùng trong
xử lý nớc thải cần đáp ứng các yêu cầu sau:
(1) khả năng hấp thụ COD và BOD cao
(2) khả năng xử lý các chất vô cơ và các thành phần ô nhiễm khác cao (3) dễ loại bỏ sinh khối ra khỏi nớc thải
Để đáp ứng đợc yêu cầu (3) tốt nhất là tảo đợc sử dụng làm thức ăn cho động vật thuỷ sinh, nghĩa là tham gia vào chuỗi thức ăn Trong đó các nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nớc thải[22, 25, 57, 63, 75, 77] đã chỉ ra rằng nên sử dụng tảo làm thức ăn cho Daphnia Theo các nghiên cứu trên, đáp ứng yêu cầu này phải có 3 yếu tố:
lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn Do vậy, ngành tảo đợc sử dụng làm đối tợng nghiên cứu cho phơng pháp xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn là
thờng là ngành tảo lục (Chlaorophyta)
Thoe một số nghiên cứu về khả năng tiêu thụ tảo của các động vật thuỷ sinh, trong ngành tảo lục, loài tảo thích hợp để cho xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn là tảo Chlorella (hay rong tiểu cầu) [64, 76, 82]
Chlorella là loại tảo thuộc bộ Chlaorococcales lớp
Protococcophyceae ngành tảo lục Tảo Chlorella là loại tảo có cấu tạo đơn
bào, hình cầu nhỏ, thể màu lõm hình chữ U chiếm gần hết ngăn tế bào Tảo
Chlorella là một loại tảo có hàm lợng chất dinh dỡng cao, trong tế bào có tới 74% protein, có khả năng quang hợp mạnh [8]
Ngoài ra còn có một số loài tảo thích hợp để cho xử lý nớc thải bằng
chuỗi thức ăn là tảo Scenedesmus, Oocystis sp, Golenkinia[22,76,84] Đây là
Trang 27- 16-
các loài tảo khác thuộc bộ Chla rococcaleso , là các loại tảo có các đặc điểm về
tế bào gần giống nh Chlorella
Các loài tảo kể trên đã đợc nuôi trồng ở nhiều nơi nh ở viện nghiên cứu Hải sản Hải Phòng, quốc doanh nuôi cá Hoà Bình, Thái Bình
Các loại tảo này thuộc họ tảo có khả năng hấp thụ các chất dinh dỡng
để tổng hợp sinh khối lớn, trong tế bào của chúng chứa nhiều acid amin cần thiết, vitamin và các chất dinh dỡng có giá trị Mặt khác, kích thớc và hình dạng, cấu tạo của các loại tảo này thích hợp để sử dụng làm thức ăn cho các loại động vật phù dù và tôm cá [7]
1.1.7 Phơng pháp chọn tảo
Trong nghiên cứu này, không áp dụng phuơng pháp chọn tảo theo cách phân lập và cố định tảo mà lấy các loài tảo có sẵn trong khu vực nghiên cứu Mục đích là giảm bớt những khâu kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi chuyên môn sâu Bên cạnh đó, hệ thống xử lý nớc thải với các chủng loại tảo tự nhiên sẽ gần với một hệ sinh thái tự nhiên hơn
Đạt đợc hai mục đích trên sẽ làm cho các kết quả nghiên cứu có khả năng áp dụng trong thực tế cao hơn và phạm vi áp dụng lớn hơn; làm cho xử lý nớc thải thân thiện hơn với môi trờng, dễ nắm bắt hơn với con ngời Những kết quả nghiên cứu sẽ hữu ích cho việc quản lý, cải thiện chất lợng nớc tại các thủy vực ở Việt Nam
Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là làm thế nào để không cần tiến hành phân
lập và cố định tảo mà vẫn lấy các loại tảo thích hợp (Chlorella, Scenedesmus,
Oocystis sp, Golenkinia).
Các nghiên cứu về tảo Việt Nam [7, 8, 12] đã cho thấy, trong các điều kiện của Việt Nam, tại các ao, hồ chứa của các thuỷ vực nớc ngọt có ánh sáng, ở tầng nớc nông và đứng có màu xanh lục đặc trng của tảo sẽ tìm thấy loại tảo cần nghiên cứu Các thuỷ vực không thể tìm thấy các loại tảo này là các thuỷ vực nớc mặn, nớc lợ thuỷ vực có dòng chảy xiết hoặc thuỷ vực nớc có màu nâu, màu đỏ, màu xanh lam
Trang 28- 17- Mét sè h×nh ¶nh vÒ c¸c lo¹i t¶o :
Trang 29- 19-
1.2 các thông tin về Daphnia
1.2.1 Khái quát chung về các động vật phù du
Các động vật phù du là đối tợng chủ yếu tiêu thụ sinh khối tảo trong các thuỷ vực [25, 43 49, 56, 74, 79, 83], hay nói cách khác là tiêu thụ năng suất sinh học sơ cấp của thuỷ vực tạo nên năng suất sinh học thứ cấp của chuỗi thức ăn
Các nhóm động vật phù du quan trọng và phổ biến tại Việt Nam là
động vật đơn bào Protozoa, động vật luân trùng Rotatoria, động vật ngành râu
Cladocera và động vật chân chèo Copepoda.[7]
Nhóm động vật đơn bào (Protozoa), nhóm động vật này, điển hình là
Euglena acus Phacus longicaudus, , đều là thức ăn cho ấu trùng tôm cá Trong các hồ tại Việt Nam chỉ có một số lợng nhỏ động vật đơn bào, vì chúng cần nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ hòa tan Chúng có nhiều trong các ao hồ miền
đồng bằng [1]
Nhóm động vật luân trùng (Rotatoria) còn đợc gọi là trùng bánh xe,
vì phần đầu có hai cơ quan bắt mồi có lông di chuyển, trông tựa nh hai vòng bánh xe đang quay Tất cả đều là thức ăn tốt cho ấu trùng tôm cá [1] Thức ăn
của nhóm luân trùng là khuê tảo, chủ yếu là Melosira
Trang 30- 20-
Nhóm động vật ngành râu (Cladocera)gồm những sinh vật nh cá thể
rận nớc Moina macrocopa, Daphnia, đợc sử dụng rộng rãi để nuôi cá cảnh Các nhà khoa học gọi nó là một mắt xích thờng xuyên trong chuỗi thức ăn của nhiều thủy sinh vật [49] Hồ tại Việt Nam có khá nhiều loài thuộc nhóm
râu ngành: nh hồ Xuân Hơng có lúc chứa tới 8,600 cá thể Moina trong một lít nớc Nhng đó còn kém hồ Đa Nhim: hồ này chứa tới 36,000 cá thể Sida
crystallina trong một lít nớc [1] Các động vật ngành này là thức ăn tốt cho tôm cá [44]
Nhóm động vật chân chèo (Copepoda) cũng là nhóm động vật phiệusinh quan trọng, nó luôn luôn xuất hiện trong nớc, ăn các thực vật thuỷ sinh nhỏ sau đó lại làm mồi nuôi sống nhiều thủy sinh vật khác Ngời ta đã ví chân chèo trong nớc nh đồng cỏ trên cạn, nuôi sống muôn vàn động vật ăn
cỏ Các hồ ở Việt nam cũng có các động vật chân chèo, nh các giống
Mongolodiaptomus, Eodiaptomus, số lợng khoảng vài trăm cá thể trong
Trang 31Bộ giáp xác râu chẻ có tên khoa học là Cladocera Về hệ thống phân loại đây là một bộ thuộc ngành chân khớp Arthrropoda; phân ngành có mang
Brranchiata; l ớp giáp xác Crustacea, lớp phụ chân lá Branchiopoda [7] Hầu
hết các sinh vật thuộc bộ Cladocera có chiều dài từ 2 - 3 mm Cladocera là một nhóm sinh vật phân bố rộng trong tất cả các loại hình thủy vực, nhng lại
dễ dàng quan sát và phân loại Cladocera thờng gặp trong các hồ nớc ngọt nh hồ ao, vũng nớc ngay cả những hồ trên núi cao [1]
Theo Geller (1981) “Cladocera đợc biết tới nh một loài thức ăn tốt cho ấu trùng của tôm cá với u thế nh sau:
(1) thức ăn nhỏ, đờng kính hợp với miệng cá
(2) thức ăn bổ dỡng
(3) tiêu hóa tốt cho ấu trùng cá
(4).sử dụng các loại thức ăn nổi và di chuyển hoặc lơ lửng
(5) có thể dễ dàng đạt số lợng lớn
(6) dễ dàng tìm thấy ở mọi nơi.”
Đã có thí nghiệm [57] dùng Cladocera để nuôi cá vàng, kết luận rằng Cladocera ấu trùng là thức ăn tốt nhất cho ấu trùng cá Chính vì vậy mà nhiều
Trang 32Cơ thể của loài này không phân đốt rõ ràng nhng hầu hết đều có phần
vỏ giáp bao lấy đầu và ngực Phần ngực đợc bao bằng một tấm vỏ gấp lại ở lng trông giống nh hai mãnh vỏ Nhìn mặt sau của vỏ đa dạng, có thể có hình oval, hình tròn hay hình kéo dài hoặc hình có góc cạnh.Trên mặt vỏ có hình hay chạm trổ hình mạng lới hay hình kẻ sọc hoặc những dạng khác Nhiều loài ở phần sau có gai và cạnh bụng có tơ, mặt trong của cạnh Bụng có những đờng vẽ mảnh mai Cơ thể đợc bao bọc bởi vỏ giáp Vỏ giáp này
đợc dính liền ở phần lng và tách ra ở phần bụng Sự phân đốt của cơ thể
không rõ ràng, cơ thể đợc chia làm 3 phần đó là đầu, ngực, bụng Cladocera
vận động theo kiểu giật từng cơn [56, 65, 60]
Trứng của Cladocera
Trứng cái (trứng mùa hè) chúng đợc xuất hiện trong điều kiện môi trờng thuận lợi Đó chính là sự sinh sản đơn tính của cá thể cái Tất cả các trứng này lại nở ra những cá thể cái Số lợng nhiễm sắc thể là 1n Kích thớc của trứng cái thờng từ 94 95 micromet Số lợng trứng thay đổi, dao độ từ 5 -
10 trứng 1 lần [54]
Trứng đực có nhiễm sắc thể là 2n Kích thớc nhỏ khoảng từ 60 80 - micromet và có một màng mỏng bao quanh Trứng đực xuất hiện nhiều lần xuất hiện nhiều lần trong năm [54],
Trứng nghỉ (trong mùa đông) môi trờng sống trở lên không thuận lợi nh mật độ quần thể cao, thức ăn thiếu, nhiệt độ thấp xuất hiện trứng nghỉ, số lợng nhiễm sắc thể là n Kích thớc lớn từ 0,5 0,65 mm, thông thờng mỗi - cá thể chỉ có một trứng nghỉ [54]
Hình thức sinh sản của Cladocera
Trang 33mà trong buồng phụi cú từ 2-40 trứng thường thỡ cú 10 20 Trứng sinh sản nở trong buồng phụi này và sẽ đưa ra ngoài chỳng trưởng thành [54]
Hỡnh thức sinh sản hữu tớnh xuất hiện mụi trường con trứng đực Số lượng trứng đực thường chỉ chiếm khoảng 5% trong quần thể nhưng cũng cú lờn đến 50% điều kiện mụi trường thuận lợi những con cỏi của quần thể sẽ sinh ra cỏc trứng cỏi, những trứng cỏi này sẽ nở ra những con cỏi Qua nhiều thế hệ trứng cỏi như vậy, gặp điều kiện mụi trường thuận lợi sẽ xuất hiện con đực và con cỏi mang trứng nghỉ [54]
Trứng nghỉ là trứng được thụ tinh nằm trong buống trứng, điều kiện sống của mụi trường khụng thớch hợp cho sự phỏt triển của Cladocera trứng
mẹ bị chết và trứng thụ tinh được chỡm xuống đấy Nhờ cú vỏ dầy và chắc trứng được bảo vệ để cú thể chịu đựng được những điều kiện khắc nghiệt của mụi trường Gặp điều kiện thuận lợi, những trứng này sẽ nở hàng loạt để cho
ra những cỏ thể non mới đồng thời khộp kớn vũng đời của Clacedora[54]
Chinh do sự hình thành trứng nghỉ và hình thức sinh sản đặc biệt nên
Cladocera có thể đợc mang đi khắp nơi và trở thành loài phân bố rộng
1.2.3 Daphnia
Trong các loài của bộ giáp xác râu chẻ, tại Việt Nam Daphnia là một
trong những loài phổ biến nhất Chúng đợc tìm thấy trong tất cả các ao hồ nớc ngọt của Việt Nam và có tên phổ thông là loài rận nớc [1]
Trang 34- 24-
Từ trớc tới nay, Daphnia là loài đợc sử dụng nhiều nhất để làm thức
ăn nuôi thả thuỷ sản và nó cũng là một trong những loài chiếm đa số trong các
Về độ mặn: Daphnia là loài động vật nớc ngọt, 99% các loài
Daphnia đợc tìm thấy trong nớc ngọt, một số ít loài đợc tìm thấy trong nớc mặn nhng độ mặn mà Daphnia có thể thích nghi chỉ từ 1,5 – 3,0%0
[94]
Về ô xy hoà tan : Daphnia là một loài có thể sống trong môi trờng
nơc bẩn, có nồng độ chất hữu cơ và vô cơ cao Daphnia thích nghi với tất cả các loại nớc có nồng độ oxy hoà tan giao động từ mức 0 đến mức bão hoà
Daphnia thích hợp với môi trờng có sục khí với các bọt khí nhỏ [93, 94]
Kim loại nặng và hoá chất: Daphnia nhạy cảm với sự có mặt của các
kim loại nặng và hoá chất trong nớc, bao gồm: đồng, kẽm, thuốc trừ sâu nớc
xà phòng Đặc biệt Daphnia nhạy cảm với chronic Nồng độ cao của các chất này trong nớc thải có thể làm Daphnia bị chết (23, 74, 93, 94])
pH: Khoảng pH mà Daphnia có thể tồn tại và phát triển đợc tơng
đối rộng Môi trờng pH mà Daphnia có thể sinh trởng và phát triển là từ 6,5
đến 10 NgỡngpH tối u nhất đối với Daphnia là 7,2 – 8,5 [94]
Nhiệt độ: Daphina có thể duy trì đợc sự sống trong khoảng nhiệt độ rộng, từ 5 đến 31P
0
PC, trong đó, khoảng nhiệt độ mà Daphniacó thể sinh trởng
và phát triển đợc là từ 10 – 34P
0 P
C, khoảng nhiệt độ tối u cho Daphnia là từ
18 – 22 P
0
PC (Coker và Addlestone, 1938; Banta 1938)[65]
Trang 35- 25-
Thức ăn: Loại thức ăn thích hợp và lý tởng nhất cho Daphnia là tảo
Daphnia sẽ sinh trởng và phát triển trong bất kỳ môi trờng nào có tảo Việc duy trì tốt mật độ tảo trong nớc là điều kiện cần thiết và quan trọng để duy trì
sự sinh trởng và phát triển của Daphnia Mật độ của Daphnia trong thuỷ vực tơng ứng với mật độ của tảo trong thuỷ vực [51]
Gây nuôi: Có thể nuôi Daphnia trong bể ciment hay bể plastic với thức ăn là bột hạt bông vải, phân động vật, phân bón cho nông nghiệp, nấm men, sữa bột khô và nhất là mãnh vụn hữu cơ lơ lững tạo môi trờng giàu thức
1.2.4 Daphnia trong xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn
Trong lĩnh vực xử lý nớc thải, Daphnia là loài đợc nghiên cứu để làm sạch nớc thải cùng với tảo Các nghiên cứu [22, 25, 36, 43, 44, 19, 56,
74, 79, 83] đã chỉ ra rằng Daphnia là loài có u thế nhất trong lĩnh vực xử lý nớc thải kết hợp với tảo
Các lý do để lựa chọn Daphnia là loài động vật thủy sinh cùng với tảo
để xử lý nớc thải gồm 5 yếu tố Nội dung cụ thể của các yếu tố này đợc trình bày trong phần tiếp theo sau
Daphnia thích nghi đợc với môi trờng nớc thải
Daphnia có mức độ đề kháng cao đối với môi trờng nớc có nồng độ các chất hữu cơ cao, có nồng độ oxy hoà tan thấp [94] Mặt khác những xét
Trang 36- 26-
nghiệm sinh học về sự sinh sản của Daphnia đối với các mẫu nớc thải có nồng độ chất hữu cơ và sự có mặt của tác nhân gây rối loạn nội tiết tố cho thấy tốc độ sinh sản và phát triển của Daphnia vẫn đợc duy trì cao ngay cả trong nớc thải có nồng độ các chất hữu cơ lớn [35]
Daphnia có khả năng tiêu thụ tảo lớn
Các nghiên cứu [63, 69, 74] cho biết Daphnia là một trong những loài
có mức độ tiêu thụ tảo lớn nhất trong các loài động vật phù du Với sự có mặt
của Daphnia có kích thớc 3mm lợng tảo đợc tiêu thụ cảu một cs thể
trởng và phát triển trong bất kỳ môi trờng nào có tảo [75]
Daphnia có tốc độ gia tăng sinh khối cao
Tốc độ gia tăng sinh khối của Daphnia thể hiện qua 2 chỉ tiêu: chỉ tiêu gia tăng về số cá thể, chỉ tiêu gia tăng về khối lợng
Chỉ tiêu gia tăng số lợng cá thể của Daphnia lớn Theo các nghiên cứu [54] về Daphnia, tốc độ gia tăng về số lợng cá thể của Daphnia đã đợc xác định từ 0,1 0,3 cá thể trên 1 cá thể trong 1 ngày -
–
Chi tiêu gia tăng về khối lợng của Daphnia cũng lớn Theo Soon
Rae Kim, (2004) [75], chỉ tiêu gia tăng khối lợng khô của Daphina đã đợc xác định là có thể đạt tới 120 mg trọng lợng khô trong 1mP
-3
Pnớc thải giàu tảo trong 1 ngày và tỷ lệ giữa lợng tảo tiêu thụ và sinh khối gia tăng của
Daphnia đã đợc tính toán là 110,4mg D.mg.ChlaP
-1
Daphnia chịu đợc độ pH cao
Một đặc điểm nổi bật của Daphnia là trong môi trờng pH cao từ 9,5 - 10,5 loài này vẫn sinh trởng và phát triển tốt [59]
Trang 37- 27-
Xuất phát từ việc phơng pháp xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn, bậc sinh vật sơ cấp là tảo, và, môi trờng tảo phát triển pH thờng lên cao có vợt qua 10 Do vậy, đặc diểm chịu đợc môi trờng pH cao là đặc điểm quan trọng để Daphnia đợc chọn làm bậc sinh vật thứ cấp trong chuỗi thức ăn để
xử lý nớc thải [62, 63, 72]
Daphnia có sinh khối không có độc tố
Nghiên cứu của Aderma, D.M.M (1978) [23] đã chỉ ra rằng đợc sử dụng trong chuỗi thức ăn để xử lý nớc thải từ chăn nuôi, sinh khối thu đợc
của Daphnia là một trong những nguồn thức ăn đảm bảo chất lợng cho nuôi
trồng thuỷ sản Do đó, sinh khối của Daphniathu đợc từ hệ thống xử lý nớc thải có thể sử dụng làm thức ăn cho tôm, cá Với đặc điểm trên, chuỗi thức ăn
để xử lý nớc thải sẽ đợc kế tiếp bằng các chuỗi thức ăn khác mà không gây
ô nhiễm môi trờng
Lu ý trong sử dụng Daphnia cho xử lý nớcthải
Bên cạnh 5 yếu tố là lợi thế trong xử lý nớc thải của Daphnia nh đã
trình bày ở trên, Daphnia có một số đặc điểm có thể coi là yếu điểm và cần
đợc lu ý trong quá trình sử dụng chúng để xử lý nớc thải Yếu điểm đó là
sự nhạy cảm của Daphniavới các kim loại nặng và hoá chất
Với các đặc điểm trên, Daphnia thích hợp để sử dụng trong chuỗi thức
ăn để xử lý loại nớc thải có nồng độ chất vô cơ cao và không thích hợp sử dụng chuỗi thức ăn để xử lý loại nớc thải có kim loại nặng và hoá chất
Các nhà nghiên cứu đã phân Daphnia ra làm 7 nhóm tuy nhiên 2 loài chính thờng gặp là: Daphnia pulex , Daphnia Ngời ta phân biệt 2 loài này chủ yếu nhờ kích thớc các cá thể Với Daphnia pulux kích thớc của cá thể
đực thờng vào khoảng 1,5 mm, kích thớc cá thể cái là 2,5 3,5 mm Với -
Daphina , kích thớc của cá thể đực khoảng 2 mm kích thớc của cá thể cái từ
3 –5 mm
Trang 38- 28-
¶nh cña Daphina
Trang 39- 30-
1.3 Nghiên cứu về chuỗi thức ăn để xử lý nớc thải
1.3.1 Nghiên cứu ngoài nớc
Nghiên cứu chung
Daphnia để xử lý nớc thải là một biện pháp xử lý nớc thải mang lại hiệu quả cao về mặt sinh thái và môi trờng
Chuỗi thức ăn gồm tảo và Daphnia loại bỏ rất hiệu quả N và P ra khỏi nớc thải Ngoài ra chuỗi thức ăn còn loại bỏ rất nhiều thành phần ô nhiễm khác ra khỏi nớc thải Năng lợng mặt trời sẽ đợc sử dụng để phát triển sinh khối tảo đồng thời sẽ tiêu thụ N và P trong nớc thải Mặt khác sự phát triển của tảo sẽ làm cho pH của nớc thải tăng đáng kể Trong điều kiện (10,5 11,5) -ammonia, HR 2 RS và một số độc tố khác sẽ đợc loại bỏ khỏi nớc thải, các hợp chất của Mg-Ca- -N P sẽ đợc lắng đọng xuống đáy Mùi hôi thối đợc khử bỏ
Các nghiên cứu trên đã đa ra một số kết quả cụ thể sau:
Loại nớc thải thích hợp: Loại nớc thải thích hợp, đuợc xử lý hiệu
quả bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia là nớc thải sinh hoạt, nớc thải chăn nuôi
Loại nớc thải không thích hợp: Loại nớc thải không thích hợp để
xử lý bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia là các loại nớc thải có hoá chất
và nồng độ kim loại nặng cao
Loại tảo thích hợp: Các loại tảo Chlorella, tảo Scenedesmus, Oocystis
sp, Golenkinia là các loại tảo thích hợp cho xử lý nớc thải bằng chuỗi thức
ăn
Trang 40- 31-
Nghiên cứu thực nghiệm về vấn đề này đợc biết đến nay chỉ có nghiên cứu của tác giả Son Rae Kim [75] khoa môi trờng, trờng Đại học - quốc gia Hàn Quốc Nghiên cứu này đã đợc công bố năm 2004 Một số kết quả nghiên cứu chính đợc tổng hợp và trích dẫn tiếp sau đây:
Nội dung của nghiên cứu gồm:
(1) đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý nớc thải bằng chuỗi thức ăn trong các điều kiện tự nhiên của Hàn Quốc
(2) xác định thời gian lu nớc tối u của nớc thải trong hệ thống xử
lý nớc thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia
Hệu quả xử lý nớc thải của hệ thống
Hệ thống xử lý nớc thải vận hành dựa vào sự biển đổi năng lợng và chất dinh dỡng thông qua huỗi thức ăn đã đợc vận hành trong thời gian 60 c
ngày liên tục Hiệu quả xử lý nớc thải của hệ thống này đợc tổng hợp cụ thể trong các Đồ thị phần phụ lục 1