Ảnh hưởng của kỹ thuật sử dụng vật liệu hỗ trợ đến hiệu quả nuôi tảo spirulina platensis sử dụng nước thải chăn nuôi heo sau biogas

MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu, hóa chất trang thiết bị dùng nghiên cứu 2.1.1 Vật liệu, hóa chất 2.1.1.1 Tảo giống Spirulina platensis 2.1.1.2 Nước thải chăn nuôi heo sau biogas 2.1.1.3 Hóa chất sử dụng 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.2.1 Nội dung 1: Tối ưu hóa điều kiện thích hợp cho q trình ni tảo sử dụng vật liệu hỗ trợ điều kiện phịng thí nghiệm 2.2.2 Nội dung 2: Thử nghiệm ni Spirulina platensis quy mơ ngồi trời 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp thu ác định sinh khối vi tảo S platensis 2.3.1.1 Phương pháp thu sinh khối vi tảo S platensis 2.3.1.2 Phương pháp ác định sinh khối khô vi tảo S platensis 2.3.2 Phương pháp tính suất sinh khối tốc độ sinh trưởng S platensis 2.3.3 Xây dựng đường cong chu n tương quan mật độ quang sinh khối vi tảo S platensis 2.3.3.1 Phương pháp đo mật độ quang 2.3.3.2 Xây dựng đường cong chu n tương quan mật độ quang sinh khối vi tảo S platensis -i- 2.3.4 Phương pháp ph n tích ác định ch tiêu sinh hóa vi tảo S platensis 2.3.5 Phương pháp ác định hiệu l N P trước sau nuôi vi tảo S platensis 12 2.3.5.1 Phương pháp thu thập m u nước trước sau nuôi vi tảo S platensis 12 2.3.5.2 Phương pháp ph n tích ch tiêu nước trước sau nuôi vi tảo S platensis (APHA, 2000) 12 2.3.5.3 Phương pháp đánh giá hiệu suất xử l N P vi tảo S platensis 12 2.3.6 Phương pháp lý số liệu ph n tích thơng kê 13 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14 3.1 Thí nghiệm 1: Kết ác định thành phần sinh hóa nước thải sau biogas trước nuôi vi tảo 14 3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát t lệ nước thải nước thải chăn nuôi heo sau biogas phù hợp cho nuôi vi tảo S platensis 15 3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát t lệ giống ban đầu phù hợp cho nuôi vi tảo S platensis 17 3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát cường độ ánh sáng phù hợp cho nuôi vi tảo S platensis 20 3.5 Thí nghiệm 5: Đánh giá hiệu phương pháp nuôi vi tảo S platensis: phương pháp TCTT VLHT 23 3.6 Thí nghiệm 6: Đánh giá thành phần sinh hóa sinh khối vi tảo S platensis thu từ phương pháp sử dụng vật liệu hỗ trợ 24 3.7 Thí nghiệm 7: Thử nghiệm ni vi tảo Spirulina platensis quy mơ ngồi trời 25 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 27 4.1 Kết luận 27 4.2 Kiến nghị 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 - ii - MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện chất thải từ hoạt động chăn nuôi heo xem nguồn gây ô nhiễm lớn đến môi trường, ước tính phân heo có chứa khoảng 5,4-6,3 kg N/tấn phân 2,23 kg P/tấn phân (O gu n v ctv, v Nước thải s u iog s ch oại ớn c c hợp chất h u c , hông oại Hồng v Phạm Khắc Liệu, ; nit nh ôn v ctv, ph n N v ph t P Nguyễn Thị ã có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc loại b N P từ nước thải n y trước thải r môi trường tự nhiên Trong việc sử dụng công nghệ xử truyền th ng để loại b chất ô nhiễm n y đ i h i chi ph v vận h nh phức tạp c ng tạo sản phẩm phụ không mong mu n (Christenson Sims, 2011; Ruiz ctv, 2012) Phư ng ph p sử dụng vi tảo để xử lý c c chất ô nhiễm từ nước thải chăn nuôi, đ ng p ụng rộng rải tr n giới, đạt hiệu cao, chi phí thấp ại an tồn với mơi trường (Christenson Sims, 2011; Hoffmann, 1998 M c ô nhiễm N v P nước thải chăn nuôi g y r ph ng cho c c hệ sinh th i thu sinh, ch ng nguồn inh ng quan trọng cung cấp inh ng cho công nghệ vi tảo (De la Noue De Pauw, 1988; TiowSuan Anthony, 1988; Sevrin-Reyssac, 1998 rong c c công nghệ vi tảo, tảo sử dụng ượng ánh sáng m t trời, đồng thời hấp thụ chất inh ng từ nước thải để c định nguồn cacbon tạo sinh kh i, điều không ch làm giảm g y r ô nhiễm N v P nước thải mà tạo r nguồn sinh kh i có giá trị, giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính giúp cho việc ch ng biến đổi khí hậu tồn c u Spirulina platensis thường gọi algae, cyanobacteria) vi tảo trước c n gọi tảo m, ue- green i tảo S platensis xem nguồn inh ng thiên nhiên với đ y đủ thành ph n thiết yếu protein, ipi , c r ohy r te c ng nhiều loại ho ng đ v vi ượng, vitamin nhiều loại acid amin thay như: ysine, methionine, tryptophan (Enzing ctv, 2014) Nó chứng minh phẩm ổ sung phổ iến tr n to n giới v nguồn thực ổ ng cho người Sajilata ctv, 2008; Ogbonda ctv, 2007; Konstantinos, 2008) Hiện n y, vi tảo S platensis làm nguồn nguy n iệu tiềm hông ch cho qu tr nh tr ch y c c hợp chất có gi trị sinh học β-c roten v phycocy nin, nguồn thức ăn cho ng nh chăn nuôi m c n nguy n iệu cho qu tr nh sản xuất nhi n iệu sinh học Konst ntinos, nguồn 08) rước nh ng giá trị mà vi tảo S platensis mang lại c c nghi n cứu x y ựng nh ng mô h nh nuôi trồng, chế iến v chiết xuất c c chất có hoạt t nh sinh học từ vi tảo n y nhằm phục vụ cho người ng y c ng qu n t m H u hết nh ng mô h nh nuôi trồng tảo n y sử ụng phư ng ph p thủy c nh truyền th ng uy nhi n, nhược điểm củ c c hệ th ng n y suất sinh h i thấp v để thu hoạch vi tảo từ c c hệ th ng n y th chi ph cho qu tr nh oại nước h c o chiếm từ - % tr n tổng chi ph sản phẩm v t n nhiều thời gian (Davis ctv, 2011) Xuất phát từ thực tế nêu mà nghiên cứu “Ảnh hưởng kỹ thuật sử dụng vật liệu hỗ trợ đến hiệu nuôi tảo Spirulina platensis sử dụng nước thải chăn nuôi heo s u biogas” thực Mơ hình ni xem lựa chọn hợp lý, hướng khắc phục nh ng hạn chế củ phư ng ph p thủy canh truyền th ng hứa hẹn mang lại hiệu cao Mục tiêu đề tài - X c định c c thông s t i ưu củ điều iện nuôi cấy hi sử ụng vật iệu hỗ trợ - nh gi suất th nh ph n sinh hó củ sinh h i tảo gi nuôi vi tảo: sử ụng vật iệu hỗ trợ v theo phư ng ph p thủy c nh Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Vi tảo Spirulina platensis - Nước thải chăn nuôi heo s u iog s 3.2 Phạm vi nghiên cứu ề t i nghiên cứu trường ại học Thủ D u Một hệ th ng CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung vi tảo Spirulina platensis 1.1.1 Cấu tạo, hình thái phân loại học Vi tảo S platensis vi khuẩn cy no cteri , đ m trước c n gọi tảo lam, blue- green algae, o v có ạng sợi, gồm nhiều tế bào hình trụ xếp khơng phân nhánh ường kính tế bào từ - 12µm, chiều dài tế bào đến 10µm chiều dài chuỗi đến 110µm Các sợi tảo có t nh i động trượt dọc trục chúng Vi tảo S platensis có dạng xoắn mơi trường chất l ng có hình xoắn trơn c thật mơi trường đ c ộ xoắn tảo đ c điểm để phân loại loài Vi tảo S platensis thuộc: Ngành: Cyanophyta Lớp: Cyanophyceae Bộ: Oscillatoriales Họ: Oscillatoriaceae Chi: Arthrospira (Spirulina) Spirulina n đ u ti n ph n ập từ mẫu nước ởi Turpin v năm Nhưng đến năm 85 , việc ph n oại học đ u ti n củ Stizenberger công ngăn, đ Ông đư r t n o i Arthrospira ự v o cấu tr c v ch o, ạng xoắn Gomont hẳng định nh ng nghi n cứu củ Stizen erger v o năm 89 , đồng thời ổ sung th m o i hơng có v ch ngăn ngăn o i n y Spirulina lồi có vách Arthrospira Nhưng nh ng nghi n cứu Arthrospira thường gọi Spirulina Do t n Spirulina sử ụng phổ iến n y th y cho t n Arthrospira 1.1.2 Đặc điểm sinh sản phát triển Spirulina phân b rộng, tìm thấy ch ng đất, đ m l y, nước ngọt, nước lợ, nước biển su i nước nóng (>30 g/l), pH cao (8,5S platensis, đ c biệt xem rong môi trường nước m n với nồng độ mu i môi trường tưởng cho phát triển vi tảo n i có cường độ ánh sáng m t trời cao Spirulina sinh vật quang tự ng bắt buộc nên chúng c n phải có ánh sáng nguồn c r on để sinh trưởng Nhiệt độ t i ưu cho qu tr nh tăng trưởng Spirulina từ đến 37°C (trong điều kiện phịng thí nghiệm) n đến 39oC (khi ni điều kiện ngồi trời i với nh ng chủng Spirulina nhiệt ho c chịu nhiệt chúng phát triển nhiệt độ từ đến °C Ngư ng nhiệt độ thấp mà Spirulina sinh trưởng vào khoảng 5°C v o n ng y v n đ m Spirulina c ng chịu nhiệt độ tư ng đ i thấp Khả ch ng chịu Spirulina với tia cực tím cao (Richmond, 1986) Vi tảo S platensis có phư ng thức sinh sản vơ tính (phân chia từ sợi tảo mẹ trưởng thành) Từ sợi tảo mẹ, hình thành nên nh ng đoạn Necridia (gồm tế bào chuyên biệt cho sinh sản rong c c Necri i h nh th nh c c đĩ tách rời tạo Hormogonia bị chia cắt vị tr c c đĩ n y d n d n ph n đ u gắn tiêu giảm, õm hai m t rong qu tr nh ph t triển, đ u hormogonia trở n n tr n v ch tế bào có chiều y hông đổi Các hormogonia phát triển, trưởng thành chu kì sinh sản l p p lại cách ngẫu nhiên, tạo n n v ng đời tảo (Hình 1.1) Trong thời kì sinh sản tảo Spirulina nhạt màu sắc t x nh mh n nh thường rong điều kiện t i ưu nuôi ph ng th nghiệm), thời gi n nh n đôi hệ tảo Spirulina nh h n h hi điều kiện tự nhiên khoảng 3-5 ngày (Ali Saleh, 2012) oạn sinh sản oạn hoại bào Saleh (2012) Hình 1.1 Chu kỳ sống Spirulina 1.1.3 Thành phần sinh h a vi tảo S platensis Thành ph n sinh hó c ản vi tảo Spirulina bao gồm:  Protein: Vi tảo Spirulina đ c biệt giàu protein chiếm từ 55 đến 70% sinh kh i khô Spirulina v h m ượng protein phụ thuộc vào nguồn g c chủng tảo (Phang ctv, 2000) Protein từ Spirulina protein hoàn ch nh đ y đủ amino acid thiết yếu, m c dù s mino ci methionine, cystine, v ysine có h m ượng thấp h n so với protein từ thịt, trứng, s a; nhiên, lại c o h n so với protein có thực vật từ loại đậu (Habib ctv, 2008) Bảng tổng hợp h m ượng protein c c nguồn thực phẩm h c nh u Bảng 1.1 Hàm lƣợng protein Spirulina số thực phẩm khác Loại thực phẩm Protein thô sinh khối khô (%) Bột Spirulina 65 Trứng sấy khô 47 Men bia 45 S a bột tách kem 37 Bột đậu tư ng 36 Pho mai khô 36 M m lúa mì 27 ậu phộng 26 Gà 24 Cá 22 Thịt bò 012)  Acid béo thiết yếu lipid: Các chất béo thiết yếu h y c n gọi xit hông ão h o đ n i đôi po yuns tur te f tty ci - PUFA) Spirulina chiếm khoảng 1,3-15% so với lipid tổng s , chủ yếu cấu th nh xit γ-linolenic (3035% so với axit béo tổng s ) (Li Qi, 1997) Thành ph n lipid Spirulina chiếm từ 5-6%, c c PUFA chiếm 1,5-2 % so với tổng s lipid Trong Spirulina đ c biệt gi u ci γ-linolenic (chiếm 36 % so với tổng s PUFA) acid linoleic (chiếm 36 % so với cấp s ci h c như: ci tổng s PUFA) Ngồi ra, Spirulina cịn cung γ-linolenic (ALA), acid stearidonic (SDA), acid eicosapentaenoic (EPA), acid docosahexaenoic (DHA) acid arachidonic (AA)  Vitamin: Spirulina có h m ượng cao cyanocobalamin (vitamin B12) Ngồi cịn có c c vit h c như: vit B1 (thiamin), B2 (riboflavin), B3 (nicotinamide), B6 (pyridoxine), B9 (acid folic), vitamin C, vitamin D, vitamin E nhiều sắc t h c ch orophy , x nthophy , et c roten, echinenone, myxoxanthophyll, zeaxanthin, canthaxanthin, diatoxanthin, 3-hydroxyechinenone, beta-cryptoxanthin, oscillaxanthin allophycocyanin (Bảng 1.2) Bảng 1.2 Hàm lƣợng vitamin có Spirulina dạng bột Vitamins 100mg/g 2.330x103 IU/kg Provitamin A β-carotene 140 α-tocopherol equivelant Vitamin E Thiamin B1 3,5 Riboflavin B2 4,0 Niacin B3 14,0 Vitamin B6 0,8 Vitamin B12 0,32 Biotin 0,005 Folic acid 0,01 Pantothenic acid 0,1 Vitamin K 2,2 ctv (2012)  Khoáng chất: Các khoáng chất thiết yếu Spirulina chiếm từ 2,8-3% sinh kh i hơ điều kiện phịng thí nghiệm khoảng 7% sản xuất Spirulina thư ng mại Spirulina nguồn gi u i, c nxi, crom, đồng, sắt, magiê, mangan, ph t pho, selen, natri kẽm (Bảng 1.3) H m ượng nh ng khoáng chất Spirulina th y đổi phụ thuộc v o điều kiện nuôi nhiệt độ, pH, nồng độ mu i (Habib ctv, 2008) Bảng 1.3 Khoáng chất bột Spirulina Khoáng chất 100mg/g Calcium 700 Chromium 0,28 Copper 1,2 Iron 100 Magnesium 400 Manganese 5,0 Phosphorus 800 Potassium 1400 Sodium 900 Zinc 3,0 ctv (2012) 1.2 C c thu t nu i trồng vi tảo 1.2.1 Nu i trồng vi tảo ng hệ thống hở Vi tảo s ng mơi trường inh ng đựng bình, chậu, bể, o… khuấy trộn inh ng theo kiểu tịnh tiến chiều tảo hấp thu ánh sáng m t trời để phát triển Kiểu nuôi phụ thuộc vào thời tiết c n có giải pháp khắc phục Các hệ th ng hở phổ biến cho sản xuất vi tảo bể nuôi Nh ng bể thiết kế đ n giản, dễ làm với diện tích bề m t lớn v có độ sâu khoảng 50 cm Sự ưu thông củ nước với chất inh ng vi tảo thực cánh khuấy, CO2, khí ho c chất khí thải chứa CO2 phun vào hệ th ng nuôi tảo (Enzing ctv, 2014) Ưu điểm hệ th ng hở đ n giản, dễ làm chi phí thấp Nhược điểm lớn hệ th ng hở vấn đề khó kiểm sốt nhiệt độ, dễ bị nhiễm nh ng vi sinh vật loài tảo khác ho c chủng tảo khác phát triển nh nh h n n n cạnh tranh lấn át với vi tảo đ ch c n nuôi H n n a, nồng độ sinh kh i v suất thấp hạn chế việc tiếp nhận ánh sáng tế bào, thất thoát y h i nước hay khuếch tán CO2 vào khí Hệ th ng loại n y áp dụng thành cơng nh ng vùng có nhiều ánh nắng khơng giới hạn nguồn nước Do đó, mô h nh nuôi vi tảo hệ th ng hở thích hợp khu vực ven biển c c nước châu Á, Mexico, Mỹ, Ý, Tây Ban Nha chí H L n n i m mơ hình ni tảo chủ yếu tập trung chi Spirulina Chlorella (Demirbas Fatih, 2011) 1.2.2 Nu i vi tảo ng hệ thống bể phản ứng quang sinh học kín (closed photobioreactor- PBRs) Vi tảo nuôi hệ th ng bể phản ứng quang sinh kín photobiore ctor PB s vận hành máy khuấy trộn theo chiều, tảo hấp thu ánh sáng nhân tạo hay tự nhiên Hệ th ng đ t ngồi trời s trường hợp ch ng đ t n nh nh để kiểm sốt ch t chẽ h n c c điều kiện nuôi cấy (Enzing ctv, 2014; Kawietniewska ctv, 2012) Vì vậy, chi ph đ u tư cho qu trình sản xuất nuôi tảo c o h n PB s xem có nhiều ưu điểm h n so với hệ th ng nuôi hở khắc phục nhược điểm hệ th ng nuôi hở Bảng 4):  Ngăn ch n ho c giảm thiểu lây nhiễm nh ng sinh vật có hại cho hệ th ng ni tảo, cho phép ni lồi tảo mà nuôi hệ th ng hở;  Hệ th ng không chịu t c động thời tiết Việc quản lý yếu t vật lý (ánh sáng, nhiệt độ… , hóa học (hóa chất dùng ni trồng tảo), sinh học (kiểm sốt diệt nh ng sinh vật gây hại cho tảo chủ động;  Ngăn ch n b c h i n n giảm ượng nước sử dụng tổn thất CO2 thấp;  ạt nồng độ tế o c o n n cho suất c o h n Bảng 1.4 So sánh hệ thống ni tảo hở kín Thơng số Hệ thống ni tảo kín Hệ thống ni tảo hở (ao, hồ) (Photobioreactor) Diện tích Diện tích ni trồng lớn Sự nước Rất cao, nguyên Thấp nhân gây kết tủa mu i Tổn thất CO2 Cao, phụ thuộc v o độ sâu Nồng độ oxy Diện tích ni trồng lớn nh Thấp ch y O2 hệ th ng yêu c u thiết bị chuyên dụng để đảm bảo tr o đổi khí hường thấp PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết lu n Như vậy, qua s thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng s yếu t đến q trình ni cấy vi tảo S platensis theo phư ng ph p VLHT kết cho thấy: - Ở t lệ nước thải % th cho suất sinh kh i c ng hiệu suất xử lý PO43-, NO3-, NH4+ cho kết t i ưu: t lệ m nh 44,95%, suất sinh kh i 3,53 g/m2/ngày, hiệu suất xử lý PO43-, NO3-, NH4+ l n ượt 87,55; 93,74; 98,63%; - Nước thải có bổ sung NaNO3 m tăng đ ng ể t lệ gắn kết vi tảo S platensis lên bề m t LH c ng suất sinh kh i - Cường độ ánh sáng 4000 Lux cho hiệu cao nhất: t lệ bám dính 46,00%, suất sinh kh i 3,46 g/m2/ngày, hiệu suất xử lý PO43-, NO3-, NH4+ l n ượt 88,66; 94,79; 98,43%; - T lệ gi ng n đ u 20% cho kết t i ưu: t lệ m nh ,79%, suất sinh kh i 3,48 g/m2/ngày, hiệu suất xử lý PO43-, NO3-, NH4+ l n ượt 87,02; 94,99; 97,55%; - Năng suất sinh kh i vi tảo S platensis thu từ phư ng ph p VLHT cao gấp 1,3 l n so với phư ng ph p C điều kiện nuôi - Sinh kh i vi tảo S platensis thu từ phư ng ph p VLHT có h m ượng protein c o, đ y xem nguồn thức ăn ổ sung tưởng cho nuôi tôm 4.2 Kiến nghị - Khảo sát thêm ảnh hưởng yếu t h c nhiệt độ, pH, nồng độ NaHCO3 nhằm x c định điều kiện t i ưu cho sinh trưởng phát triển vi tảo S platensis - nh gi th m th nh ph n sinh hóa sinh kh i vi tảo S platensis c c điều kiện nuôi cấy khác - Khảo sát thêm ảnh hưởng nhiều loại vật liệu hỗ trợ h c đến sinh trưởng phát triển vi tảo S platensis nhằm tìm vật liệu hỗ trợ t i ưu 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Hồ Bích Liên, Lê Thị Hiếu, o n Duy Anh, Nguyễn ỗ Ngọc Diễm, ng Minh nước thải sau biogas hệ th ng đất Hải, Lê Thị Diệu Hiền, 2016 Hiệu xử ngập nước kiến tạo thị xã t n uy n, B nh Dư ng Tạp chí Khoa họ Đại học Thủ Dầu M t (30) Lê Hoàng Việt, Lưu hị Nhi Ý, Võ Thị Xử ông Nhi v Nguyễn Võ Châu Ngân, 2017 nước thải từ h m ủ biogas ao thâm canh tảo spirulina sp Tạp chí Khoa họ Đại học Cầ 49a: 1-10 Nguyễn Hoài Châu Tr n Mạnh Hải, 2010 Nghiên cứu xử nước thải chăn nuôi heo sau biogas phư ng ph p ọc sinh học nh giọt Trong: Kỷ yếu H i nghị 35 ă Khoa học kỉ ni n Khoa học Công ngh Vi t Nam, Hà Nội, Việt Nam o Nguyễn Thanh Mai, Trịnh Hoàng Khải, ăn r v Nguyễn ăn H ng, Nghiên cứu phân lập, nuôi cấy in vitro tảo Si ic nước m n Chaetoceros calcitrans Paulsen, 1905 ứng dụng sinh kh i tảo làm thức ăn cho tôm he ch n trắng (Penaeus vannamei) Science & Technology Development, Vol 12, No.13 Nguyễn Thị Hồng v Phạm Khắc Liệu, nh giá hiệu xử nước thải chăn nuôi lợn h m biogas quy mô hộ gi đ nh Thừa Thiên Huế Tạp chí khoa học, ại học Huế, tập 73, s 4, trang 83-91 nh ôn, Lại Thị C c v Nguyễn ăn Duy, nh gi hiệu xử chất thải ằng ể Biog s củ s tr ng trại chăn nuôi ợn v ng đồng ằng sông Hồng Tr n o ọ ăn ự v tập 6, s 6, tr ng 556-561 ăn ụ, 1994 Nghiên cứu khả ni trồng tạp ng tảo Spirulia platensis Tạp chí Sinh học 16(3), tr 25 – 31 Tài liệu nƣớc APHA, American Public Health Association Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 21st ed., Washington, DC, USA, 2000 Ali S K and Saleh A M., 2012 SPIRULINA - AN OVERVIEW International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences Vol 4, Issue 51 10 Al-Qasmi M., Member N R., Iaeng, Talebi S., Al-Rajhi S and Al-Barwani T., 2012 A Review of Effect of Light on Microalgae Growth Proceedings of the World Congress on Engineering 2012 Vol I 11 Aresta M., Dibenedetto A and Barberio G., 2005 Utilization of macro-algae for enhanced CO2 fixation and biofuels production: Development of a computing software for an LCA study Fuel Process Technol., 86 (14-15), 1679-1693 12 Borges J A., Rosa G M., Meza L H R., Henrard A A., Souza M R A Z and Costa J A V., 2013 Spirulina sp LEB-18 culture using effluent from the anaerobic digestion Braz J Chem Eng vol.30 no.2 13 Barsanti L and Gualtieri P., 2006 Algae: Anatomy, Biochemistry, and Biotechnology CRC Press, p 167 14 Brody M and Vatter A.E., 1959 Observations on cellular structures of Porphyridium cruentum J Biophys Biochem Cytol 5: 289–294 15 Bruland K W.; Donat J R and Hutchins D A., 1991 Interactive influences of bioactive trace metals on biological production in oceanic waters Limnol Oceanogr 1991, 36, 1555–1577 16 B y n M , B hri Devrim ÖZCAN, Oy IŞIK n Must f AKA , A Mini Review on Spirulina Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi (1): 31-34 17 Blanken W., Janssen M., Cuaresma M., Libor Z., Bhaiji T and Wijffels R.H., 2014 Biofilm growth of Chlorella Sorokiniana in a rotating biological contactor based photobioreactor Biotechnol Bioeng 111, 2436–2445 18 Christov C., Pouneva I., Bozhkova M., Toncheva T., Fournadzieva S and Zafirova T., 2001 Influence of temperature and methyl jasmonate on Scenedesmus incrassulatus Biologia Plantarum 44(3):367-371 19 Chisti Y., 2007 Biodiesel from microalgae Biotechnol Adv., 25, 294-306 20 Carvalho A P., 2010 Light requirements in microalgal photobioreactors, SpringerVerlage 21 Chaiklahan, Ratana, Chirasuwan N., Siangdung W., Paithoonrangsarid K and Bunnag B., 2010 Cultivation of Spirulina platensis Using Pig Wastewater in a SemiContinuous Process J Microbiol Biotechnol 20(3), 609–614 22 Cheunbarn S and Peerapornpisal Y., 2010 Cultivation of Spirulina platensis using anaerobically swine wastewater treatment effluent Int J Agric Biol., 12: 586–590 52 23 Christenson L and Sims R., 2011 Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels, and bioproducts Biotechnology Advances 29:686– 702 24 Chen, L., Liu, T.Z., Zhang, W., Chen, X.L., Wang, J.F., 2012 Biodiesel production from algae oil high in free fatty acids by two-step catalytic conversion Bioresour Technol 111, 208–214 25 Demon A., Debruin M and Wolterbeek H T., 1989 The influence of pre-treatment, temperature, and calcium ions on trace-element uptake by an alga (Scenedesmus Pannonicus supsp Berlin) and fungus (Auroeobasidium- pullulans) Environmental Monitoring and Assessment 13(1):21-33 26 Dubois G., Gilles K A., Hamilton S K., Rebers P A., Smith F., 1956 Colorimetric method for determination of sugars and related substances Anal Chem 28 (3),350– 356 27 Davis R., Aden A and Pienkos P., 2011 Techno-economic analysis of autotrophic microalgae for fuel production Appl Energy 88, 3524–3531 28 Demirbas A and Fatih D M., 2011 Importance of algae oil as a source of biodiesel: Energy Conversion and Management, v 52, iss 1, p 163-170 29 Dę ows i M , Zie ińs i M , Krzemieniews i M , Du e M n Gr A, Microalgae - cultivation methods Abbrev.: Pol J Natur Sc., 27(2): 151–164 30 Ding J., Zhao F., Cao Y., Xing L., Liu W., Mei S., Li S., 2015 Cultivation of Microalgae in Dairy Farm Wastewater Without Sterilization International Journal of Phytoremediation, 17: 222–227 31 De la Noue, J and De Pauw N., 1988 The potential of microalgal biotechnology A review of production and uses of microalgae Biotechnol Adv 6, 725–770 32 Enzing C., Ploeg M., Barbosa M and Sijtsma L., 2014 Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe IPTS – Institute for Prospective technological Studies, JRC 33 Friedman O., Dubinsky Z and Arad (Malis) S., 1991 Effect of light intensity on growth and polysaccharide production in red and blue-green Rhodophyta unicells Bioresource Technol., 38, 105–10 34 Flemming H.C and Wingender J., 2010 The biofilm matrix Nat Rev Microbiol 8(9):623–633 53 35 Grobbelaar J U Algal nutrition In: Richmond A, editor Handbook of microalgal culture: biotechnology and applied phycology Blackwell; 2004 p 97–115 36 Gordillo F J L., Jiménez C., Figueroa F L and Niell F X., 1998 Effects of increased atmospheric CO2 and N supply on photosynthesis, growth and cell composition of the cyanobacterium Spirulina platensis (Arthrospira) J Appl Phycol 10, 461–469 37 Guo, F.J., Wang, H., Wang, J.F., Zhou, W.J., Gao, L.L., Dong, Q.Z., Zhang, W., Liu, T.Z., 2014 Special biochemical responses to nitrogen deprivation of filamentous oleaginous microalgae Tribonema sp Bioresour Technol 158, 19–24 38 Goldman J C and Carpenter E J., 1974 A kinetic approach to the effect of temperature on algal growth Limnology and Oceanography, 19(5), 756-766 39 Goldman J., 1979 Outdoor algal mass cultures-I Appl Water Res 13, 1–19 40 Gomont M., 1892 Monographie des Oscillartoriales Ann Sci Nat Bot Ser 15: 263 368 : 16: 91 – 264 Reprinted 1962 J Cramer, Weinheim, Germany 41 Habib M A B., Parvin M., Huntington T C and Hasan M R., 2008 A review on culture, production and use of spirulina as food for human and feeds for domestic animals and fish FAO Fisheries and Aquaculture Circular No 1034 42 Hu Q., 2004 Industrial production of microalgal cell mass and secondary products – major industrial species: Arthrospira ( Spirulina ) platensis In: Richmond A ed Handbook of Microalgal Culture: Biotechnology and Applied Phycology Blackwell Science Ltd.; Oxford: pp 264-272 43 Hu, B., Zhou, W., Min, M., Du, Z., Chen, P., Ma, X., Liu, Y., Lei, H., Shi, J., Ruan, R., 2013 Development of an effective acidogenically digested swine manure-based algal system for improved wastewater treatment and biofuel and feed production Appl Energ 107, 255-263 44 Hu, B., Min, M., Zhou, W., Du, Z., Mohr, M., Chen, P., Zhu, J., Cheng, Y., Liu, Y., Ruan, R., 2012 Enhanced mixotrophic growth of microalga Chlorella sp on pretreated swine manure for simultaneous biofuel feedstock production and nutrient removal Bioresour Technol 126, 71-79 45 Hase R., Oikawa H., Sasao C., Morita M and Watanabe Y., 2000 Photosynthetic production of microalgal biomass in a raceway system under greenhouse conditions in Sendai City J Biosci Bioeng., 89, 157-163 54 46 Hoa P.T., Nair L., Visvanathan C., 2003 The effect of nutrients on extracellular polymeric substance production and its influence on sludge properties Water SA 29:437–442 47 Hoffmann J P., 1998 Wastewater treatment with suspended and nonsuspended algae Journal of Philosophy 34:757–763 48 Iqbal M and Zafar S., 1993 Effects of photon flux density, CO2, aeration rate, and inoculum density on growth and extracellular polysaccharide production by Porphyridium cruentum FoliaMicrobiol 38: 509–514 49 Johnson M B and Wen Z., 2010 Development of an attached microalgal growth system for biofuel production Appl Microbiol Biotechnol 85:525–534 50 Johnson M., Villani S T., Simon E J A A and Both J A., 2015 Evaluation of algal biomass production on vertical aeroponic substrates Algal Research 10 (2015) 240– 248 51 Ji F., Liu Y., Hao R., Li G., Zhou Y., Dong R., 2014 Biomass production and nutrients removal by a new microalgae strain Desmodesmus sp in anaerobic digestion wastewater Bioresour Technol 161, 200-207 52 Jacob-Lopes E., Scoparo C H G., Lacerda L M C F and Franco T T., 2008 Effect of light cycles (night/day) on CO2 fixation and biomass production by microalgae in photobioreactors Chemical Engineering and Processing xxx (2008) xxx–xxx 53 Juneja A., Ceballos R M and Murthy G S., 2013 Effects of Environmental Factors and Nutrient Availability on the Biochemical Composition of Algae for biofuels Production: A Review Energies 2013, 6, 4607-4638 54 Janvanmardian M and Palsson B.O., 1991 High density photoautotrophic algal cultures: design, construction and operation of a novel photobioreactor system biotechnol Bioeng., 38, 1182-1189 55 Kawaguchi K., 1980 Microalgae production systems in Asia G Shelef, C.J Soeder, Editors, Algae biomass production and use, Elsevier/North Holland Biomedical Press, Amsterdam, 25–33 56 Kawietniewska E., Tys J., Krzeminska I and Koziei W., 2012 Microalgae – Cultivation and application of biomass as a source of energy: a review Instytut Agrofizy i im Boh n Do rz ńs iego PAN, Lu in 55 57 Konstantinos N Papadopoulos, 2008 Food Chemistry Research Developments: microalge in novel food products Nova Science Publishers, Inc 58 Kyle D J., Reeb S E and Sicotte V J., 1998 Dinoflagellate biomass, methods for its production, and compositions containing the same USA Patent 5: 711–983 59 Cassidy and Keelin O., 2011 Evaluating algal groeth at different at different temperatures Theses and Dissertations-Biosystems and Agricultural Engineering.Paper 60 Luo, L., He, H., Yang, C., Wen, S., Zeng, G., Wu, M., Zhou, Z., Lou, W., 2016 Nutrient removal and lipid production by Coelastrella sp in anaerobically and aerobically treated swine wastewater Bioresour Technol 216, 135-141 61 Lincoln E P., Wilkie A C and French B T., 1996 Cyanbacterial process for renovating dairy wastewwater Biomass and bioenergy, Vol 10, No I, pp 63-68 62 Lee Y K., 1997 Commercial production of microalgae in the Asia-Pacific rim J Appl Phycol., 9: 403–411 63 Li D M and Qi Y Z., 1997 Spirulina industry in China: Present status and future prospects J Appl Phycol., 9: 25–28 64 Liu T Z., Wang J F., Hu Q., Cheng P F., Ji B., Liu J L., Chen Y., Zhang W., Chen X L., Chen L., Gao L L., Ji C L and Wang H., 2013 Attached cultivation technology of microalgae for efficient biomass feedstock production Bioresour Technol 127, 216– 222 65 Lanlan Z., Lin C., Junfeng W., Yu C., Xin G., Zhaohui Z and Tianzhong L., 2015 Attached cultivation for improving the biomass productivity of Spirulina platensis Bioresource Technology 181 (2015) 136–142 66 Mulbry W W and Wilkie A C., 2001 Growth of benthic freshwater algae on dairy manures Journal of Applied Phycology 13: 301–306 67 Nam, K., Lee, H., Heo, S.W., Chang, Y.K., Han, J.I., 2017 Cultivation of Chlorella vulgaris with swine wastewater and potential for algal biodiesel production J Appl Phycol 29, 1171-1178 68 Oswald W.J and Gotaas H.B., 1957 Photosynthesis in sewage treatment Trans Am Soc Civil Eng 122, 73–105 69 Ozkan A., Kinney K., Katz L and Berberoglu H., 2012 Reduction of water and energy requirement of algae cultivation using an algae biofilm photobioreactor 56 Bioresour Technol 114, 542–548 70 Ogbonda K H., Aminigo R E and Abu G O., 2007 Influence of temperature and pH on biomass production and protein biosynthesis in a putative Spirulina sp Bioresour Technol 98: 2207–2211 71 Olguín E J., Galicia S., Mercado G., and Pérez T., 2003 Annual productivity of Spirulina (Arthrospira) and nutrient removal in a pig wastewater recycling process under tropical conditions J Appl Phycol 15: 249-257 72 Olguín E J., Galicia S., Angulo-Guerrero O., and Hernández E., 2001 The effect of low light flux and nitrogen deficiency on the chemical composition of Spirulina sp (Arthrospira) grown on digested pig waste Bioresour Technol 77: 19-24 73 Phang S M., Miah M.S., Chu W.L and Hashim M., 2000 Spirulina culture in digested sago starch factory waste water J Appl Phycol., 12: 395–400 74 Posadas E., Garcia-Encina P., Soltau A., Dominguez A., Diaz I and Munoz R., 2013 Carbon and nutrient removal from centrates and domestic wastewater using algalbacterial biofilm bioreactors, Bioresour Technol 139: 50-58 75 Pandey J P., Pathak N and Tiwari A., 2010 Standardization of pH and Light Intensity for the Biomass Production of Spirulina platensis J Algal Biomass Utln 2010, (2): 93 – 102 76 Pulz O and Gross W., 2004 Valuable products from biotechnology of microalgae Appl Microbiol Biotechnol., 65, 635-648 77 Porra R J., Thompson W A and Kreidemann P E., 1989 Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: verification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectrometry, Biochim Biophys Acta, 975, 384– 394 78 Prieto A., Canavate J.P., Garcia-Gonzalez M., 2010 Assessment of carotenoids production by Dunaliella salina in different culture systems and operation regimes, Journal of Biotechnology, 151, 180-185 79 Ruiz J., Alvarez P., Arbib Z., Garrido C., Barragan J and Perales J A., 2012 Effect of Nitrogen and Phosphorus Concentration on Their Removal Kinetic in Treated Urban Wastewater by Chlarella vulgaris Inter J of Phytoremediation 13:884–896 80 Richmond A., 1986 Microalgae culture CRC Critical Reviews in biotechnology Vol 4, Issue 4: 369-438 Boca Raton, Florida, USA 57 81 Richmond A., 2000 Microalgal biotechnology at the turn of the millennium: A personal view J Appl Phycol 12: 441-451 82 Reynolds C S., 2006 The ecology of phytoplankton Cambridge University Press 83 Shen Y., Xu X., Zhao Y and Lin X, 2013 Influence of algae species, substrata and culture conditions on attached microalgal culture Bioprocess Biosyst Eng doi:10.1007/s00449-013-1011-6 84 Sumanta N., Haque C I., Nishika J and Suprakash R., 2014 Spectrophotometric Analysis of Chlorophylls and Carotenoids from Commonly Grown Fern Species by Using Various Extracting Solvents Res J of Chem Sci Vol 4(9), 63-69 85 Silveira S.T., Burkert J.F.M., Costa J.A.V., Burkert C.A.V., Kalil S.J., 2007 Optimization of phycocyanin extraction from Spirulina platensis using factorial design Bioresource Technology 98 (2007) 1629–1634 86 Sevrin-Reyssac J., 1998 Biotreatment of swine manure by production of aquatic valuable biomass Agric Ecosyst Environ., 68: 177–186 87 Sajilata M G., Singhal R S and Kamat M Y 2008 Fractionation of lipids and purification of ã-linolenicacid (GLA) from Spirulina platensis Food Chem 109(3): 580– 586 88 Stizenberger E., 1852 Spirulina und Arthrospira (nov gen.) Hedwigia 1:32–41 89 Shen Y., Chen C., Chen W and Xu X., 2014 Attached culture of Nannochloropsis oculata for lipid production Bioprocess Biosyst Eng 37, 1743–1748 90 Schenk P M., Thomas-Hall S., Stephens E., Marx U C., Mussgnug J H., Posten C., Kruse O and Hankamer B., 2008 Second generation biofuels: high-efficiency microalgae for biodiesel production Bioenergy Res 1(3):20–43 91 Shelef G., Azov Y., Moraine R and Oron G., 1980 In: Shelef, G., Soeder, C.J (Eds.), Algal mass production as an integral part of wastewater treatment and reclamation system in algal biomass Elsevier, pp 163–190 92 Tomaselli L., Giovannetti I and Margheri M C., 1981 On the mechanism of trichome breakage in Spirulina platensis and S maxima Ann Microbiol 31, 27–33 93 Terry N and Abadía J., 1986 Function of iron in chloroplasts J Plant Nutr., 9, 609– 646 94 Turpin P J F., 1827 Spirulina oscillarioide, p 309 -310 In Dictionnaire des sciences naturelles, Vol 50 De Lévrault, Paris 58 95 Tredici M R., Carlozzi P., Chini Zittelli G and Materassi R., 1991 A vertical alveolar panel (VAP) for outdoor mass cultivation of microalgae and cyanobacteria Bioresource Technol., 38, 153–59 96 Tiow-Suan S and Anthony G., 1988 Ecology of microalgae in a high rate pond for piggery effluent purification in Singapore MIRCEN J., 4: 285–297 97 Vonshak A., Torzillo G and Tomaseli L., 1994 Use of chlorophyll fluorescence to estimate the effect of photoinhibition in outdoor cultures of Spirulina platensis J Appl Phycol 6: 31–34 98 Wang L., Li Y., Chen P., Min M., Chen Y., Zhu J., Ruan R R., 2010 Anaerobic digested dairy manure as a nutrient supplement for cultivation of oil-rich green microalgae Chlorella sp Bioresource Technology 101: 2623–2628 99 Wuertz S., Bishop P.L and Wilderer P.A., 2003 Biofilms in Wastewater Treatment: an Interdisciplinary Approach IWA Publishing, London 100 Z rrou C, 996 Contri ution ’ tu e u cy nophyc e Inf uence e ivers facteurs physiques et chimiques sur la croissance et la photosynthèse de Spirulina maxima (Setch et Gardner) Geitl., PhD, Paris 101 Zhou W., Chen, P., Min, M., Ma, X., Wang, J., Griffith, R., Hussain, F., Peng, P., Xie, Q., Li, Y., Shi, J., Meng, J., Ruan, R., 2014 Environment-enhancing algal biofuel production using wastewaters Renew Sust Energ Rev 36, 256-269 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh trình tiến hành thí nghiệm 59 Hình Vi tảo Spirulina platensis Hình 2: Hệ thống nu i vi tảo phịng thí nghiệm Hình 3: Hình chiết lipi 60 Hình 4: Hình nghiền m u vi tảo với c t thủy tinh Phụ lục 2: Các kết x lý thống kê Bảng 1: Kết ảnh hƣởng tỷ lệ nƣớc thải đến tỷ lệ bám dính vi tảo VLHT Ty le nuoc thai 20% 40% 60% 80% 100% Count 3 3 Mean 7.74887 10.6445 12.3687 13.8524 22.2746 Homogeneous Groups X X XX X X Bảng Kết ảnh hƣởng tỷ lệ nƣớc thải đến suất sinh khối vi tảo VLHT Ty le nuoc thai Count Mean Homogeneous Groups 20% 0.538462 X 40% 0.888889 X 60% 1.15812 X 80% 1.44872 X 100% 2.57265 X Bảng Kết ảnh hƣởng tỷ lệ nƣớc thải đến hiệu loại bỏ PO3-4 Ty le nuoc thai Count Mean Homogeneous Groups 20% 0.780611 X 40% 0.82113 X 60% 0.851043 X 100% 0.902013 X 80% 0.908473 X Bảng Kết ảnh hƣởng tỷ lệ nƣớc thải đến hiệu loại bỏ NH+4 Ty le nuoc thai Count Mean Homogeneous Groups 20% 0.808026 X 61 40% 60% 80% 100% 3 3 0.835552 0.860158 0.881698 0.979789 X X X X Bảng Kết ảnh hƣởng tỷ lệ nƣớc thải đến hiệu loại bỏ NO-3 Ty le nuoc thai Count Mean Homogeneous Groups 80% 0.981266 X 20% 0.997792 X 40% 0.998796 X 60% 0.999219 X 100% 0.999558 X Bảng Kết đ nh gi hiệu phƣơng ph p VLHT TCTT đến sinh khối thu đƣợc PHUONG PHAP Count Mean Homogeneous Groups TCTT 1.1 X VLHT 1.46667 X Bảng Kết đ nh gi hiệu phƣơng ph p VLHT TCTT đến hiệu loại bỏ NO-3 PHUONG PHAP Count Mean Homogeneous Groups TCTT 0.692478 X VLHT 0.937382 X Bảng Kết đ nh gi hiệu phƣơng ph p VLHT TCTT đến hiệu loại bỏ NH+4 PHUONG PHAP Count Mean Homogeneous Groups TCTT 0.977611 X VLHT 0.98631 X Bảng Kết đ nh gi hiệu phƣơng ph p VLHT TCTT đến hiệu loại bỏ PO3-4 PHUONG PHAP Count Mean Homogeneous Groups TCTT 0.716389 X VLHT 0.875499 X 62 Bảng Kết đ nh gi đ nh gi thành phần sinh hóa cùa vi tảo thu đƣợc quy mơ phịng thí nghiệm th o phƣơng ph p VLHT Thành ph n Count Average Standard deviation Carbohydrate 25.0 2.0 Carotenoid 0.224 0.021166 Chlorophyll 0.401667 0.100042 Lipid 8.0 1.0 Phycocyanin 7.80767 0.0925005 Protein 44.3333 3.51188 Total 18 14.2944 16.2763 Bảng 10 Kết đ nh gi đ nh gi thành phần sinh hóa cùa vi tảo thu đƣợc quy mơ phịng thí nghiệm th o phƣơng ph p TCTT Thành ph n Count Average Standard deviation Carbohydrate 23.0 3.4641 Carotenoid 0.210667 0.0184752 Chlorophyll 0.385 0.076974 Lipid 7.66667 1.1547 Phycocyanin 7.56933 0.495198 Protein 45.0 2.64575 Total 18 13.9719 16.3385 Bảng 11 Kết đ nh gi mơ ngồi trời Thành ph n Carbohydrate Carotenoid Chlorophyll Lipid Phycocyanin Protein Total đ nh gi thành phần sinh hóa cùa vi tảo thu đƣợc quy Count 3 3 3 18 Average 24.6667 0.240667 0.368333 8.66667 7.536 44.0 14.2464 63 Standard deviation 1.52753 0.0456216 0.0592312 0.57735 0.55271 2.0 16.0703 Bảng 11 Kết phân tích số h ng sinh nƣớc thải chăn nu i h o sau biogas 64 ... Xuất phát từ thực tế nêu mà nghiên cứu ? ?Ảnh hưởng kỹ thuật sử dụng vật liệu hỗ trợ đến hiệu nuôi tảo Spirulina platensis sử dụng nước thải chăn nuôi heo s u biogas? ?? thực Mơ hình ni xem lựa chọn... i tảo gi a hệ th ng nuôi tảo: sử dụng vật liệu hỗ trợ nuôi tảo theo phư ng ph p thủy canh - Tiến hành nuôi thủy canh c ng điều kiện với hệ th ng nuôi tảo sử dụng vật liệu hỗ trợ - Ch tiêu theo... nghiên cứu trước đ y sử dụng nước thải chăn nuôi heo để nuôi vi tảo (Ji ctv, 2014; Luo ctv, 2016; Nam ctv, 2017) Tuy nhiên, nh ng vấn đề đ t sử dụng trực tiếp nước thải chăn nuôi heo chư qua xử lý