Nghiên cứu nuôi tảo Chlorella Vulgaris bằng nước ao nuôi cá:

❖ Mục tiêu Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu xây dựng quy trình tái chế nước ao nuôi bằng tảo Chlorella vulgaris kết hợp thu sinh khối tảo hiệu quả, góp phần giải quyết vấn đề ô nh

- -

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU NUÔI TẢO CHLORELLA VULGARIS BẰNG NƯỚC AO NUÔI CÁ

TRẦN THỊ THANH TRÚC NGUYỄN HỮU TUẤN

ĐỒNG NAI, 12/2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

- -

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

LỜI CẢM ƠN

Chúng em kính gửi lời biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô khoa Kỹ Thuật Hóa Học Và Môi Trường, trường Đại học Lạc Hồng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu giúp chúng em hoàn thành chương trình học của mình

Chúng em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cô TS Phan Thị Phẩm đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ cho chúng em hoàn thành báo cáo này Cảm ơn cô, người đã mang đến cho em hành trang kiến thức, niềm đam mê khoa học và kinh nghiệm quý báu để em tiếp tục chặng đường tương lai phía trước của mình

Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô cùng các anh chị công tác tại phòng thí nghiệm khoa Kỹ Thuật Hóa Học và Môi Trường trường Đại học Lạc Hồng đã hỗ trợ, tạo điều kiện cho chúng em làm thí nghiệm

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình đã ủng hộ về mặt tinh thần và hỗ trợ tài chính cho chúng em hoàn thành tốt nghiên cứu này

Kính chúc quý thầy cô sức khỏe, thành công trong sự nghiệp nghiên cứu và giảng dạy Chúc các bạn hoàn thành xuất sắc kỳ luận văn này!

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Đồng Nai, ngày 22 tháng 11 năm 2017 Trần Thị Thanh Trúc – Nguyễn Hữu Tuấn

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tính chất nước ao nuôi cá 4

1.2 Tảo Chlorella vulgaris 5

1.2.1 Giới thiệu về tảo Chlorella vulgaris 5

1.2.2 Hình thái và các đặc điểm sinh học 5

1.2.3.Thành phần hóa học 6

1.2.4 Các phương pháp nuôi tảo 7

1.2.5 Ứng dụng của tảo 8

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 9

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 9

1.3.2.Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 10

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 12

2.1 Vật liệu 12

2.2 Nội dung và phương pháp 12

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17

3.1 Khảo sát ảnh hưởng thành phần môi trường nuôi lên sự sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris 17

3.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống đầu vào đến thời gian thu sinh khối tối đa của tảo Chlorella vulgaris 20

3.3 Hiệu quả làm sạch nước nuôi cá của tảo Chlorella vulgaris 21

3.4 Quy trình hiệu quả cho tái chế nước nuôi cá bằng tảo Chlorella vulgaris và thu sinh khối tảo 25

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tính chất nước nuôi cá 4

Bảng 1.2 Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella vulgaris 7

Bảng 2.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thành phần môi trường nuôi lên sự

sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris 13

Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống đầu vào đến thời gian thu

sinh khối tối đa của tảo Chlorella vulgaris 14

Bảng 2.3 Bố trí thí nghiệm để đánh giá hiệu quả làm sạch nước nuôi cá của tảo

Chlorella vulgaris 15

Bảng 2.4 Phương pháp phân tích mẫu 16

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hình thái tảo Chlorella vulgaris 6

Hình 2.1 Bình nuôi tảo 12

Hình 3.1 Sự sinh trưởng, phát triển của tảo Chlorella vulgaris trên các môi trường

trong quá trình thu sinh khối 17 Hình 3.2 Hình ảnh thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thành phần môi trường nuôi lên sự

sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris 18 Hình 3.3 Diễn biến pH trong môi trường nuôi tảo Chlorella vulgaris trong quá trình

thu sinh khối 19 Hình 3.4 Ảnh hưởng tỷ lệ giống đầu vào đến thời gian thu sinh khối tối đa 20 Hình 3.5 Hình ảnh thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống đầu vào đến thời gian thu sinh khối tối đa 21

Hình 3.6 Hiệu suất làm sạch nước ao nuôi bằng tảo Chlorella vulgaris 22, 23

Hình 3.7 Hình ảnh thí nghiệm đánh giá khả năng làm sạch nước ao nuôi cá của tảo

Chlorella vulgaris 24 Hình 3.8 Quy trình tái chế nước nuôi cá bằng tảo Chlorella vulgaris kết hợp thu sinh

khối 25

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

QCVN 08-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

ĐẶT VẤN ĐỀ

❖ Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là một trong những nước phát triển về nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là cá Sản phẩm cá Việt Nam không chỉ tiêu thị trong nước mà còn xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới, đem lại nhiều lợi ích kinh tế Tuy nhiên, việc nuôi cá cung cấp thực phẩm cũng gây ảnh hưởng đến môi trường là ô nhiễm nước Nước nuôi cá chứa nhiều thức ăn thừa và chất thải của cá với hàm lượng nitrogen và phosphorus cao,… [1] Đây

là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước, gây phú dưỡng hóa nguồn nước, tạo điều kiện để các dịch bệnh xảy ra trên đàn cá Hiện nay, các giải pháp xử lý nước nuôi thủy sản cũng đã thu được một số kết quả Tuy nhiên, theo định hướng mới về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, ngăn ngừa và tái chế chất thải là giải pháp được ưu tiên Vì vậy, giải quyết vấn đề nước nuôi cá bằng phương pháp sinh học, thân thiện với môi trường theo hướng tái chế là vấn đề quan tâm của nghiên cứu này

Hiện nay, tái chế nước nuôi trồng thủy sản cũng đã được một số nghiên cứu tiến hành Trong đó, tái chế nước nuôi trồng thủy sản làm môi trường để phát triển sinh khối tảo được quan tâm nhiều Tảo có vai trò rất quan trọng trong tự nhiên và trong đời sống [6] Trong môi trường nước, tảo là nguồn thức ăn quan trọng cho thủy sản, vừa

có vai trò điều hòa các khí hòa tan, cân bằng độ đục cần thiết và ổn định pH môi

trường Ngoài ra, một số loài vi tảo như tảo Chlorella vulgaris giàu chất béo và protein

được dùng để sản xuất thực phẩm chức năng, thức ăn gia súc và sản xuất nhiên liệu sinh học [8] Tuy nhiên, việc bổ sung các dinh dưỡng trong quá trình nuôi trồng tảo đòi hỏi chi phí và phức tạp Trong khi đó, nước từ quá trình nuôi thủy sản cụ thể là nước ao nuôi cá thường chứa lượng đáng kể nitrogen, phosphorus và các chất vi lượng khác như đã được đề cập Do đó, nước nuôi cá là môi trường thích hợp để phát triển sinh khối tảo Ngoài ra, việc tảo sử dụng nitrogen, phosphorus và các chất vi lượng trong nước nuôi cá để phát triển sinh khối tảo còn giúp tái chế, làm sạch nguồn nước tại các ao nuôi cá và các nguồn tiếp nhận như sông suối

Vì vậy, tái chế nước nuôi cá theo hướng làm môi trường để phát triển sinh khối tảo

là nghiên cứu có tính cấp thiết và cùng lúc đạt được nhiều mục tiêu

❖ Ý nghĩa đề tài

Đề tài “Nghiên cứu nuôi tảo Chlorella vulgaris bằng nước ao nuôi cá” có ý nghĩa

lớn về mặt môi trường, kinh tế và có tính thực tiễn cao

- Về mặt môi trường: Làm sạch nước nuôi cá bằng biện pháp sinh học, góp

phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước

- Về mặt kinh tế: Giảm chi phí và hóa chất để làm sạch nước nuôi cá, đồng thời

mang lại lợi ích kinh tế từ việc thu sinh khối tảo

- Tính thực tiễn: Các thiết bị và thao tác để nuôi tảo Chlorella vulgaris bằng

nước ao nuôi cá tương đối đơn giản nên có thể triển khai, áp dụng vào thực tiễn để làm sạch nước nuôi cá và thu sinh khối tảo

❖ Mục tiêu

Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu xây dựng quy trình tái chế nước ao nuôi

bằng tảo Chlorella vulgaris kết hợp thu sinh khối tảo hiệu quả, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm nước nuôi cá và nuôi trồng tảo Chlorella vulgaris để có thể phục vụ

cho một số mục đích có ích, gồm 2 mục tiêu cụ thể:

- Làm sạch nước nuôi cá

- Thu sinh khối tảo hiệu quả (sinh khối nhiều trong thời gian ngắn) trong môi trường nước nuôi cá

❖ Tính mới của đề tài

Hướng xử lý nước thải như xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi sau biogas, nước ao nuôi cá… bằng tảo đã được một số nghiên cứu ở Việt Nam và thế giới tiến hành [1, 8, 12, 14] Tuy nhiên, nghiên cứu tái chế nước nuôi cá bằng nuôi trồng

tảo Chlorella vulgaris kết hợp thu sinh khối tảo chưa được quan tâm nhiều Do đó,

ngoài xác định hiệu quả làm sạch nước ao nuôi cá, nghiên cứu còn khảo sát một số yếu

tố về môi trường nuôi, ảnh hưởng của tỷ lệ giống đầu vào đến thời gian thu sinh khối tối đa,… để xây dựng quy trình tái chế nước ao nuôi và thu sinh khối hiệu quả Đây là tính mới và cũng là mục tiêu của đề tài mà các nghiên cứu khác chưa đề cập

- Khảo sát ảnh hưởng thành phần môi trường nuôi lên sự sinh trưởng của tảo

Chlorella vulgaris Có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường nuôi

như pH, tốc độ sục khí, cường độ ánh sáng [5, 8],… đến sự sinh trưởng, phát triển của

tảo nói chung và tảo Chlorella vulgaris nói riêng nhưng chưa có khảo sát, so sánh ảnh

hưởng của các loại môi trường (môi trường nước thực và môi trường môi trường nhân tạo đặc trưng Walne cũng như các cách kết hợp các môi trường này) lên sự sinh trưởng, phát triển của tảo Trong khi đó, môi trường nước thực (nước thải, nước ao nuôi,… ) là môi trường tảo sinh sống và phát triển khi triển khai vào thực tế Do đó,

cần có nghiên cứu ảnh hưởng, tính khả thi khi sử dụng môi trường nước thực để nuôi tảo

- Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống đầu vào đến thời gian thu sinh khối tối đa của

tảo Chlorella vulgaris Hầu hết các nghiên cứu thường dùng tỷ lệ giống đầu vào rất

cao, 10 - 20% môi trường nuôi cấy [8, 12, 14] Giá trị đầu vào này tương ứng lượng

tảo phải chuẩn bị rất lớn và thời gian nuôi cấy lâu, làm việc nuôi tảo lấy sinh khối không hiệu quả Hơn nữa, môi trường nuôi thực tế (nước nuôi cá), có ảnh hưởng đến

sự sinh trưởng, phát triển của tảo Do vậy, khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống đầu vào đến

thời gian thu sinh khối tối đa của tảo Chlorella vulgaris để đảm bảo hiệu quả về mặt

kinh tế, sinh khối và thời gian là công việc cần thiết và cũng là nội dung mới của đề tài này mà chưa thấy các nghiên cứu khác quan tâm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tính chất nước ao nuôi cá

Việt Nam là nước có hệ thống sông ngòi dày đặc Ở nhiều địa phương, ngoài các ao lớn bà con còn tận dụng sông, đầm, mương, rạch, trũng để thả cá theo hình thức quảng canh cải tiến và bán thâm canh Thủy sản nuôi trong các ao, đầm, rạch chủ yếu là cá tra, cá trê vàng, cá rô phi, cá chép, cá mè, các loại cá trắng [15] Trong quá trình nuôi

cá, lượng thức ăn thừa, chất thải từ cá trong nước dẫn đến tình trạng ô nhiễm nước nuôi cá Trung bình 1 ha nuôi cá đạt 300 tấn cá tra và phải dùng 450 - 480 tấn thức ăn Tuy nhiên, chỉ có khoảng 75% lượng thức ăn này được cá sử dụng, phần còn lại sẽ phân hủy, một phần hòa tan trong nước ao nuôi hoặc nước sông, suối, một phần không tan lắng đọng xuống đáy ao hoặc các con sông, gây ô nhiễm môi trường nước [2]

bộ xương cá chiếm khoảng 15% và 0,2 - 0,8% trong cơ thịt cá Phosphorus có vai trò trong quá trình biến đổi các chất dinh dưỡng trong cơ thể, tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng, điều khiển sinh sản, sinh trưởng [2],… Phosphorus trong thức ăn cá

thường được cung cấp dưới dạng bột cá Chính lượng phosphorus trong thức ăn làm gia tăng thêm hàm lượng phosphorus trong nước Hàm lượng NH4+ và PO43- tăng cao trong nước gây hiện tượng phú dưỡng hoá nước bề mặt, gây ra nhiều ảnh hưởng, thậm chí dịch bệnh cho cá [1]

1.2 Tảo Chlorella vulgaris

1.2.1 Giới thiệu về tảo Chlorella vulgaris

- Loài : Chlorella vulgaris

Tảo lục (Chlorella) được một nhà sinh vật học người Hà Lan phát hiện ra vào năm

1890 Kích thước của tảo chỉ bằng tế bào hồng cầu người Chlorella sinh sản với tốc

độ vô cùng lớn Quá trình sinh sản nói chung được chia thành nhiều bước: sinh trưởng

- trưởng thành - thành thục - phân chia

1.2.2 Hình thái và các đặc điểm sinh học

Tảo Chlorella vulgaris thuộc chi tảo lục, đơn bào, có chứa chlorophyll A và

chlorophyll B, xanthophyll Hình thái rất đa dạng: có loại thành nhóm, có loại dạng sợi, có loại dạng màng, có loại dạng ống,… phần lớn có màu lục như cỏ Sắc lạp có thể có hình phiến, hình lưới, hình trụ, hình sao… Phần lớn tế bào tảo lục có một nhân Một số ít có nhiều nhân Kích thước tảo từ 2 - 10 µm [6]

Hình 1.1 Hình thái tảo Chlorella vulgaris

Tảo lục có 3 phương thức sinh sản:

- Sinh sản sinh dưỡng: phân cắt tế bào, phân cắt từng đoạn tảo

- Sinh sản vô tính: hình thành các loại bào tử vô tính, như bào tử tĩnh, bào tử động, bào tử tự thân, bào tử màng dày

- Sinh sản hữu tính: có đẳng giao, dị giao và noãn giao

1.2.3 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của tế bào Chlorella vulgaris tùy thuộc vào tốc độ sử dụng môi

trường dinh dưỡng trong quá trình phát triển Tảo có thể phát triển tốt trong điều kiện môi trường nước có hàm lượng nitrogen và phosphorus cao Khi lượng nitrogen có

trong môi trường thấp thì hàm lượng protein của Chlorella vulgaris giảm xuống rõ rệt

trong khi lượng carbohydrate và lipid lại tăng lên [11] Thành phần hóa học chứa trong

tảo Chlorella vulgaris được trình bày trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella vulgaris [13]

Chlorella vulgaris rất giàu protein, vitamine và các khoáng chất Các protein của

loài tảo này có chứa tất cả các amino acid cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng của người

và động vật

1.2.4 Các phương pháp nuôi tảo

Tảo có thể được sản xuất bằng cách áp dụng một loạt các phương pháp khác nhau [4]:

❖ Hệ thống nuôi tảo hở hoặc kín:

Nuôi hở như nuôi ở các ao, hồ, bể nuôi không có mái che sẽ dễ bị nhiễm tạp bẩn hơn so với các dụng cụ nuôi kín như các ống nghiệm, bình tam giác, túi…

❖ Nuôi sạch (vô trùng) hoặc không vô trùng:

Nuôi vô trùng là nuôi không có bất kỳ sinh vật ngoại lai nào và đòi hỏi khử trùng rất cẩn thận tất cả các dụng cụ thủy tinh, môi trường và các bình nuôi để tránh nhiễm tạp Tuy nhiên phương pháp này còn hạn chế đối với quy mô công nghiệp

❖ Nuôi từng mẻ, nuôi liên tục và bán liên tục:

+ Chemostate (nuôi ở trạng thái hóa tính): ở đây môi trường nước được đưa vào

hệ thống nuôi với một sự tuần hoàn nhất định Một phần dung dịch mới liên tục được

bổ sung để thay đổi dung dịch môi trường mà tảo đã dùng Hệ thống này thường đơn giản và ít tốn kém so với turbidostate

- Nuôi bán liên tục:

Kỹ thuật nuôi bán liên tục kéo dài thời gian nuôi tảo, thực chất là một dạng nuôi theo mẻ nhưng sinh khối được kiểm tra định kỳ và giữ ổn định bằng phương pháp pha loãng môi trường Nuôi bán liên tục có thể thực hiện trong nhà hoặc ở ngoài trời, nhưng thời gian nuôi thường không đoán trước được

1.2.5 Ứng dụng của tảo

❖ Sản xuất nhiên liệu sinh học

Nhiều chính phủ và các công ty lớn trên thế giới đã đầu tư cho các nỗ lực nghiên cứu nhằm tối ưu hóa công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo, giảm xuống tối thiểu chi phí sản xuất, khiến cho công nghệ sản xuất này trở nên khả thi về mặt thương mại Ở nhiều nơi người ta nuôi trồng tảo với lượng lớn để sản xuất ethanol sinh học, diesel sinh học, butanol sinh học, methanol sinh học và các loại nhiên liệu sinh học khác [8]

❖ Xử lý nước thải

So với các phương pháp xử lý nước thải truyền thống, việc sử dụng tảo để xử lý nước thải có những ích lợi quan trọng như sau [1]:

- So với các quy trình xử lý bùn và các quy trình xử lý thứ cấp khác, sử dụng tảo

là phương pháp chi phí thấp để loại bỏ các hợp chất phosphorus cũng như: các hợp chất nitrogen và các mầm bệnh

- Các quy trình xử lý nước thải theo phương pháp truyền thống thường bao gồm hoạt động sục khí tiêu tốn nhiều năng lượng, trong khi đó phương pháp xử lý nước thải bằng tảo lại sản xuất ra oxy cần thiết cho các vi khuẩn ưa khí Sử dụng tảo là phương pháp hiệu quả để tiêu hóa chất dinh dưỡng trong nước thải và cung cấp oxy từ quá trình quang hợp cho các vi khuẩn ưa khí

- Trong các cơ sở xử lý nước thải truyền thống, bùn thường chứa các chất thải rắn có hại mà cuối cùng sẽ được chở ra bãi rác Trong khi đó, các cơ sở xử lý nước thải bằng tảo sẽ tạo ra bùn là sinh khối tảo với hàm lượng năng lượng cao, có thể được

xử lý tiếp để sản xuất phân bón hoặc nhiên liệu sinh học Công nghệ xử lý bằng tảo cũng không sử dụng hóa chất và toàn bộ quy trình xử lý khá đơn giản, chỉ tạo ra lượng bùn ở mức tối thiểu

❖ Thực phẩm chức năng và năng lượng

Tảo là một loại protein có chứa các acid amin quan trọng liên quan đến quá trình trao đổi chất, ví dụ sản xuất enzyme và sản xuất năng lượng Tảo chứa nhiều carbohydrat phức và đơn, có thể cung cấp cho cơ thể nguồn dinh dưỡng bổ sung Tảo chứa một lượng carbohydrate cao phức dạng sunfate hóa giúp cải thiện đáp ứng của hệ miễn dịch, nó cũng chứa Omega 3 và Omega 6 [13]

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Nghiên cứu và ứng dụng về vi tảo đã được quan tâm từ rất lâu trên thế giới, có rất nhiều nghiên cứu về vi tảo

Năm 2016, Xiaochen Ma và cộng sự đã tiến hành Nuôi tảo Chlorella vulgaris trong nước glycerol thải, đây là chiến lược cải thiện việc loại bỏ chất dinh dưỡng và tăng

cường sản xuất lipid Để cải thiện việc loại bỏ các chất dinh dưỡng khỏi nước thải và

tăng cường sản xuất lipid, nghiên cứu nuôi trồng Chlorella vulgaris trong nước thải

với glycerol thải ra từ sản xuất dầu sinh học Kết quả cho thấy rằng việc loại bỏ chất

dinh dưỡng đã được cải thiện và sản xuất lipid của Chlorella vulgaris đã được tăng

cường với việc bổ sung chất thải glycerol vào nước thải để cân bằng tỷ lệ C/N Nồng

độ tối ưu của glycerol trước khi xử lý đối với Chlorella vulgaris là 10 g/L với nồng độ

sinh khối là 2,92 g/L, năng suất lipid 163 mg/L.d, và loại bỏ 100% amonia và 95% nitrogen

Cùng nghiên cứu tảo Chlorella vulgaris, Ming-sheng Miao và cộng sự (2016) đã tiến hành Nghiên cứu sự tăng trưởng hỗn hợp và phân tích sinh hóa của tảo Chlorella vulgaris được nuôi trong môi trường nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là môi

trường thuận lợi cho việc nuôi cấy vi sinh vật vì nó chứa muối vô cơ và các chất dinh

dưỡng hữu cơ Nghiên cứu này đã khảo sát tính khả thi của việc trồng Chlorella vulgaris trong nước thải sinh hoạt Kết quả cho thấy tốc độ sinh trưởng và sinh khối Chlorella vulgaris được thúc đẩy đáng kể bởi nước thải sinh hoạt so với môi trường

BG11 Sinh khối tối đa (17,94 × 106 TB/ml) thu được khi 100% nước thải sinh hoạt đã được sử dụng Tỷ lệ loại bỏ COD cao nhất là 93,6% thu được bởi 75% nước thải, trong khi tỷ lệ NH4+-N và TP cao nhất là 98,69% và 86,07% là 25% nước thải Sinh khối thu hoạch giàu chất đạm (40,9 - 50,7%) và lipid thấp (23,4 - 28,5%), chất lượng dinh dưỡng và số lượng protein và lipid tăng dần theo pha loãng Các kết quả này cho thấy nước có chứa các thành phần dinh dưỡng, đặc biệt là nitrogen và phosphorus là môi

trường tiềm năng để nuôi tảo Chlorella vulgaris

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu và sử dụng tảo để làm sạch nước ô nhiễm ngày càng được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhằm tái sử dụng nguồn dinh dưỡng có trong nước thải nuôi sinh khối tảo, đồng thời làm giảm hàm lượng các chất ô nhiễm trong

nước ô nhiễm ra môi trường

Năm 2014, Nguyễn Minh Tuấn và cộng sự đã thực hiện Nghiên cứu nuôi trồng vi tảo Chlorella Vulgaris làm nguyên liệu sản xuất biodiesel Nhóm nghiên cứu khảo sát

các điều kiện nuôi trồng bao gồm: tốc độ sục khí CO2, cường độ chiếu sáng,… Kết quả

phân tích thành phần nước thải trước và sau khi nuôi trồng vi tảo cho thấy hàm lượng nitrogen và phosphorus tổng trong nước thải giảm đáng kể, cụ thể là 80,9% đối với nitrogen và 58,7% đối với phosphorus Sinh khối tảo thu được có thành phần lipid phù hợp cho định hướng sản xuất nhiên liệu sinh học Tuy nhiên, nghiên cứu đã sử dụng tỷ

lệ giống đầu vào cao (10% thể tích môi trường thí nghiệm là môi trường giống cấp 1)

và thời gian nuôi khá lâu nên không mang lại hiệu quả kinh tế cao

Cũng nghiên cứu về nuôi tảo, Trần Chấn Bắc và cộng sự (2015) đã tiến hành

Nghiên cứu sử dụng nước thải ao nuôi cá tra nuôi sinh khối tảo Chlorella sp Nghiên

cứu đã sử dụng môi trường Walne và nước thải ao nuôi cá với tỷ lệ thể tích tảo giống cấp 1 (106 TB/ml) được cấy vào là 10% Tương tự như nghiên cứu của Nguyễn Minh Tuấn và cộng sự (2012), tỷ lệ giống đầu vào và mật độ tảo ban đầu cao Ngoài ra, nồng

độ các chất ô nhiễm (nitrogen và phosphorus) trong nước ao nuôi thấp (do pha loãng nước ao nuôi) nên dù hiệu suất xử lý cao, nghiên cứu chưa thể hiện tính thực tiễn Thêm vào đó, nghiên cứu chưa thể hiện lý do áp dụng môi trường nước ao nuôi kết

hợp các thành phần của nhân tạo đặc trưng Walne để nuôi tảo Chlorella sp và chưa áp dụng nghiên cứu trên tảo Chlorella vulgaris Đây là một số hạn chế của đề tài này

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu

- Nước ao nuôi cá được lấy ở xã Thiện Tân, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai

- Giống vi tảo Chlorella vulgaris được mua từ phòng thí nghiệm Viện Nuôi Trồng

Thủy Sản 2, 116 Nguyễn Đình Chiểu, Quận 1, Tp Hồ Chí Minh Tảo được lưu giữ giống trên đĩa thạch có bổ sung các thành phần môi trường Walne trong thời gian khoảng 3 tháng Thành phần môi trường Walne được trình bày ở Phụ lục B Tảo giống cấp 1 được nuôi trong môi trường kết hợp (nước ao nuôi kết hợp các thành phần môi trường Walne, mật độ tảo khoảng 3x107 TB/ml) trong 5 ngày Điều kiện nuôi tảo bao gồm bình nhựa hoặc thủy tinh có nắp đậy và ống dẫn khí như hình 2.1, môi trường có

pH trung tính,chế độ chiếu sáng từ 7.000 – 10.000 lux, chế độ sục khí 4 L/min, nhiệt

độ khoảng 30oC [1, 8] Sau khi nuôi nhân giống, tảo giống cấp 1 sẽ được cấy trực tiếp vào các môi trường thí nghiệm (bao gồm cả tảo và môi trường tăng sinh lỏng)

Hình 2.1 Bình nuôi tảo

2.2 Nội dung và phương pháp

Để đạt được mục tiêu xây dựng quy trình tái chế nước ao nuôi bằng tảo Chlorella vulgaris kết hợp thu sinh khối tảo hiệu quả, các nội dung và phương pháp nghiên cứu

của đề tài bao gồm:

- Khảo sát ảnh hưởng thành phần môi trường nuôi lên sự sinh trưởng của tảo

Chlorella vulgaris Nội dung này được thực hiện nhằm khảo sát ảnh hưởng của từng

môi trường (bảng 2.1) đến sự sinh trưởng, phát triển của tảo Từ đó, xác định môi trường thích hợp cho việc thu sinh khối tảo hiệu quả

Bảng 2.1 Bố trí thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng thành phần môi trường nuôi lên sự

sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris

Nghiệm

thức Môi trường nuôi

Mật độ tảo trong môi trường sau khi cấy

Thông số theo dõi

Mật độ tế bào

3 Walne + Nước nuôi cá

Các loại môi trường nuôi tảo như bảng 2.1 sau khi được pha sẽ được hấp khử trùng

ở 121oC trong 20 phút, sau đó để nguội xuống nhiệt độ phòng và cho vào các bình nuôi như hình 3.1 Sau đó, tảo cấp 1 được cấy vào môi trường nuôi sao cho mật độ tảo trong môi trường tại thời điểm bắt đầu khoảng 104 TB/ml Điều kiện nuôi tảo tương tự như nhân giống cấp 1

- Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống đầu vào đến thời gian thu sinh khối tối đa của tảo

Chlorella vulgaris Sau khi xác định được môi trường thích hợp cho tảo sinh trường,

phát triển tốt, tảo giống cấp 1 sẽ được nuôi trên môi trường này Bốn tỷ lệ thể tích tảo đầu vào gồm 0,01%, 0,1%, 1% và 10% sẽ được khảo sát trên môi trường nuôi trồng tảo đã được xác định ở nội dung 1 để xác định tỷ lệ thể tích tảo đầu vào phù hợp cho nhiều sinh khối tảo trong thời gian hợp lí như bảng 2.2

Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống đầu vào đến thời gian

thu sinh khối tối đa của tảo Chlorella vulgaris

Nghiệm

thức

Tỷ lệ thể tích giống cấp 1 vào môi trường nuôi Môi trường

Thông số theo dõi

Được xác định ở nội dung 1

pH Mật độ tế bào

điều kiện nuôi trồng tảo Chlorella vulgaris ở thí nghiệm này tương tự như nhân giống

cấp 1 Các thông số theo dõi của nội dung này cũng được trình bày ở bảng 2.2

- Đánh giá hiệu quả làm sạch nước nuôi cá của tảo Chlorella vulgaris Hiệu quả

làm sạch nước nuôi cá được đánh giá qua sự suy giảm nồng độ các chất ô nhiễm gồm COD, NH4+, PO43- trong môi trường nuôi tảo với (các) tỷ lệ thể tích giống đầu vào tương tự ở nội dung 2 như bảng 2.3

Bảng 2.3 Bố trí thí nghiệm để đánh giá hiệu quả làm sạch nước nuôi cá của tảo

Chlorella vulgaris

Nghiệm

thức

Tỷ lệ thể tích giống cấp 1 vào môi trường nuôi Thông số đánh giá

- Xây dựng quy trình hiệu quả cho tái chế nước nuôi cá bằng tảo Chlorella vulgaris và

thu sinh khối tảo

Từ kết quả về hiệu quả làm sạch nước nuôi cá và tỷ lệ thể tích giống đầu vào để thu sinh khối tảo trong thời gian hợp lí, quy trình hiệu quả cho tái chế nước nuôi cá bằng

tảo Chlorella vulgaris và thu sinh khối tảo sẽ được đề xuất

- Phân tích mẫu

Các thí nghiệm của nghiên cứu này được thực hiện 2 lần Sau khi tảo cấp 1 được cấy vào bình nuôi tảo, mẫu nước sẽ được lấy với tần suất 1 lần/ngày (thí nghiệm 1 và 2) đến khi tảo bắt đầu chết (số lượng tế bào/ml giảm) và đem phân tích với phương pháp được trình bày trong bảng 2.4 Việc phân tích mẫu được thực hiện 3 lần

Bảng 2.4 Phương pháp phân tích mẫu