Chlorella sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas. 4.2.1. Các yếu tố môi trường
4.2.1.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ của các nghiệm thức được giữ ổn định 290C trong suốt thời gian thí nghiệm.
4.2.1.2. pH
pH trung bình của thí nghiệm là 7,74 ± 0,66. Trong đó, pH cao nhất là 8,9 ± 0,17 ở NT0 vào ngày thứ 4 và thấp nhất là 6,4 ± 0,26 ở NT50% vào ngày thứ 7. pH vẫn nằm trong khoảng thích hợp cho tảo Chlorella phát triển.
pH tăng nhẹ khi bố trí đến ngày thứ 4 là ngày thu hoạch đầu tiên. pH giảm dần đến cuối kỳ nuôi. Nguyên nhân khiến pH giảm dần kể từ ngày thứ 6 do đã có sự xất hiện của tảo chết, quá trình phân hủy tảo chết của vi sinh vật
đã làm tăng lượng CO2 làm cho pH có khuynh hướng giảm.
Đối với NT50% pH giảm thấp nhất, do mật độ tảo thấp, lượng NO3-, CO2 được hấp thu ít nên làm pH giảm, nước mới thay vào có pH thấp, lượng nước thay nhiều cũng là nguyên nhân khiến pH giảm. NT10% pH giảm là do sự phát triển của tảo nhanh nên lượng dinh dưỡng không đáp ứng đủ, quần thể
xuất hiện tảo chết làm tăng lượng CO2 dẫn đến pH giảm. ở NT50%, NT0% tuy pH có giảm nhưng ổn định do mật độ tảo được duy trì ở mức vừa phải, tạo
được sự cân bằng hệđệm trong nước làm cho pH thay đổi ít và ổn định.
pH 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ngày NT10% NT30% NT50% NT0%
HÌNH 4.9. Biến động pH trong các nghiệm thức (thí nghiệm 2)
Nhìn chung sự thay đổi pH trong thí nghiệm này không lớn và nằm trong khoảng pH thích hợp cho sự phát triển của tảo.
Sự thay đổi pH trong thí nghiệm không lớn và không có sự khác biệt về
với tỷ lệ thu hoạch cụ thể là 8.0±0,7; 7.8±0,5; 7.7±0,6; 7.5±0,9 lần lược ở
NT0%, NT10%, NT30%, NT50%.
4.2.1.3. TAN
Hàm lượng TAN ban đầu giống nhau ở tất cả các nghiệm thức. Hàm lượng TAN trong các nghiệm thức thay đổi theo sự lên xuống của mật độ tảo.
TAN (ppm) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1 2 3 4 5 Đợt thu NT10% NT30% NT50% NT0%
HÌNH 4.10. Biến động hàm lượng TAN ở các nghiệm thức (thí nghiệm2) Hàm lượng TAN trong các NT10%, NT50%, NT0% sau khi thu hoạch tăng. Cụ thể, NT10% tỷ lệ thu hoạch là 10% mật độ tảo đạt cao nhất ở ngày thứ 6 sau đó suy tàn nhanh chóng. Đối với NT0%, quần thể tảo đang ở cuối pha quân bình và bắt đầu pha suy tàn. NT10%, NT0% có sự xuất hiện của tảo chết, sự phân hủy của tảo chết làm TAN tăng lên. NT50% thu hoạch 50% sinh khối tảo nên lượng NH4+ không được hấp thu hết vì mật độ tảo thấp, làm TAN gia tăng.
BẢNG 4.4. Hàm lượng TAN trung bình ở các nghiệm thức (thí nghiệm 2)
Nghiệm thức NT10% NT30% NT50% NT0%
TAN (ppm) 0,65±0,37 0,41±0,30 0,66±0,16 0,61±0,23 NT30% với tỷ lệ thu hoạch là 30%, quần thể tảo tiếp tục phát triển mật
độ, NH4+ tiếp tục được hấp thu làm TAN giảm xuống và có hàm lượng trung bình thấp hơn so với các nghiệm thức khác (0,41±0,30ppm). Cuối thí nghiệm có sự phân huỷ tảo chết làm TAN tăng ở tất cả các nghiệm thức.
Trong NT10% của thí nghiệm 1, quần thể tảo ưu tiên sử dụng NH4+ nên hàm lượng NO3- trong các NT được tích lũy và gia tăng trong đợt thu mẫu thứ
2 (ngày thứ 4). Sau đó giảm xuống khi quần thể tảo phát triển mật độ cao nhu cầu đạm tăng lên, vì vậy ngoài NH4+ tảo sử dụng thêm NO3- làm NO3- giảm ở
cuối thí nghiệm. Biến động tương đương với NT2ppm của thí nghiệm 1.
NO3- (ppm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 Đợt thu NT 10% NT30% NT50% NT0%
HÌNH 4.11. Biến động hàm lượng NO3-ở các nghiệm thức (thí nghiệm 2) NT10%, NT30%, NT50% đây là các nghiệm thức có mật độ tảo luôn phát triển vì sau thu hoạch trong điều kiện nước mới, dinh dưỡng mới tảo phát triển mạnh. Sau khi tảo sử sụng hết NH4+ quần thể tảo sẽ chuyển sang sử dụng NO3- làm NO3- trong các NT giảm đi ở cuối thí nghiệm.
Đối với NT0% không thu hoạch NO3- giảm xuống do sự hấp thu của quần thể tảo đang phát triển. Nhưng NO3- gia tăng ở cuối kỳ thí nghiệm do mật độ tảo giảm nên giảm hấp thu dinh dưỡng và có sự phân hủy của tảo chết.
4.2.1.5. TN
Hàm lượng đạm tổng số ban đầu bằng nhau ở tất cả các nghiệm thức. Hàm lượng này tăng lên trong những ngày đầu trong chất thải có thể còn chứa các hợp chất hữu cơ chưa bị phân hủy hết.
TN (ppm) 4 8 12 16 20 1 2 3 4 5 Đợt thu NT10% NT30% NT50% NT0%
HÌNH 4.12. Biến động hàm lượng đạm ở các nghiệm thức (thí nghiệm 2) Hàm lượng đạm tổng số trong NT30%, NT50%, NT0% giảm ở ngày thứ 7 do tảo vẫn đang gia tăng mật độ nên NO3-, NH4+ tiếp tục được hấp thu làm hàm lượng đạm giảm xuống. Trong đó, hàm lượng đạm ở NT30%, NT50% giảm mạnh nhất là do tảo luôn có xu hướng phát triển gia tăng mật độ
nên sự hấp thu dinh dưỡng triệt để hơn. NT0% hàm lượng tăng vào cuối thí nghiệm do tảo tàn, dinh dưỡng không được hấp thu và có sự phân hủy của tảo chết.
Đối với NT10% hàm lượng đạm luôn gia tăng. Đầu giai đoạn thí nghiệm, đạm tăng cao là do sự tích lũy dinh dưỡng. Sau khi thu hoạch (ngày thứ 4) mật độ tảo giảm xuống sau đó tăng mạnh cực đại và suy tàn nhanh chóng (tảo nở hoa). Sự phân hủy tảo chết làm TN tăng lên liên tục.
4.2.1.6. TP
Tỷ lệ thu hoạch ảnh hưởng đến hàm lượng lân trong nước ở các nghiệm thức có thu hoạch hàm lượng lân thấp hơn NT0%. do nước mới pha loãng dinh dưỡng và tảo được kích thích phát triển mạnh, tảo cần nhiều lân cho hoạt động sống nên hàm lượng lân thấp trong nghiệm thức thu hoạch.
BẢNG 4.5. Hàm lượng lân trung bình trong các nghiệm thức (thí nghiệm 2)
Nghiệm thức NT10% NT30% NT50% NT0% TP (ppm) 1,6±0,5 1,9±1,0 1,7±1,1 2,1±0,4
Hàm lượng lân trung bình của NT0% cao nhất (2,1±0,4ppm) do không có sự thu hoạch, dinh dưỡng được bổ sung hàng ngày nên hàm lượng lân cao.
Các nghiệm thức còn lại có sự thu hoạch nước mới được thêm vào làm nên hàm lượng lân thấp.
4.2.2. Sự phát triển của tảo
Thời điểm thích hợp để thu hoạch tảo khi quần thể tảo đang ở cuối pha tăng trưởng và mới bước vào pha tăng trưởng chậm. Vì lúc này dinh dưỡng trong tế bào tảo là cao nhất.
Thời gian thí nghiệm là 10 ngày. Thời điểm thu hoạch dựa vào mật độ
tảo ở NT10% của thí nghiệm 1. Trong thí nghiệm 1, hàm lượng nước thải từ
hầm ủ biogas thích hợp để nuôi sinh khối tảo Chlorella là 2ppm N/ngày. Mật
độ tảo cao nhất và đạt cực đại vào ngày thứ 5 (7,85 ± 0,28 triệu tb/ml) rồi sau
đó suy tàn.
Trên các cơ sởđó, tảo được thu hoạch ở ngày thứ 4 của chu kỳ nuôi khi mật độ tảo trung bình ở các nghiệm thức đạt đến 6,39 ± 0,47 triệu tb/ml. Mật
độ tảo trung bình ở các nghiệm thức không có sự khác biệt kể từ ngày thứ 1
đến ngày thứ 4 của chu kỳ nuôi.
Mật độ tảo ở NT0% (nghiệm thức đối chứng) đạt cực đại vào ngày thứ
5 tương tự như thí nghiệm 1, mật độ là 7,17 ± 1,19 triệu tb/ml. Như vậy, thu hoạch tảo ở ngày thứ 4 là thích hợp vì quần thể tảo đang ở cuối giai đoạn tăng trưởng và chuẩn bị bước vào giai đoạn tăng trưởng chậm.
Mật độ tảo (triệu tb/ml) 0 2 4 6 8 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ngày NT10% NT30% NT50% NT0% HÌNH 4.13. Mật độ tảo (thí nghiệm 2)
Khi tiến hành thu hoạch ở các mức độ khác nhau, mật độ tảo ở các nghiệm thức thu hoạch giảm mạnh vào ngày hôm sau. Điều này có thể do tảo bị sốc khi điều kiện môi trường bị thay đổi đột ngột, tế bào tảo chưa thích ứng kịp với sự thay đổi đó nên mật độ tảo 2 ngày sau mới phục hồi được mật độ
tảo ban đầu. Mặt khác, mật độ tảo ở NT50% là thấp nhất 1,83 ± 0,25 triệu tế
bào/ml, điều kiện môi trường thay đổi cộng với thu hoạch 50% sinh khối nên khả năng phục hồi kém. Trong khi đó, sinh khối tảo ở các nghiệm thức thu hoạch 10% và 30% có xu hướng phục hồi quần thể.
NT10% với tỷ lệ thu hoạch 10% mật độ tảo tiếp tục gia tăng và đạt giá trị cực đại tương đương với mật độ tảo ở NT0% (7,17±1,19 triệu tb/ml) và nghiệm thức 2ppm trong thí nghiệm 1 (7,85±0,83 triệu tb/ml). Sau khi đạt mật
độ tối đa quần thể suy tàn nhanh chóng.
NT30% có thể lượng tảo phát triển bù đáp được lượng tảo bị thu hoạch vì vậy sau thời gian giảm nhẹ (ngày thứ 5 và 6) mật độ tảo tăng cao hơn so với trước khi thu hoạch (ngày thứ 4).
NT50% mật độ tảo sau thu hoạch ở ngày thứ 4 là 2,9 triệu tb/ml mật độ
tảo giảm ở ngày thứ 5 (1,83±0,25 triệu tb/ml) và vẫn ở mức thấp đến cuối thí nghiệm. Do mật độ tảo thấp, dinh dưỡng cao, tỷ lệ thu hoạch nhiều tạo điều kiện cho protozoa phát triển mạnh nên tảo giảm.
BẢNG 4.6. Mật độ tảo (thí nghiệm 2; Đơn vị: triệu tb/ml)
Ngày NT10% NT30% NT50% NT0% 1ns 0,5a 0,5a 0,5a 0,5a 2ns 1,71±0,28a 1,97±0,46a 1,54±0,39a 1,84±0,08a 3ns 3,30±0,58a 3,90±0,93a 3,23±1,14a 3,64±0,80a 4ns 6,59±0,69a 6,20±3,00a 5,85±3,33a 6,94±2,68a 5** 4,18±0,07a 4,49±1,67ab 1,83±0,25a 7,17±1,19c 6** 7,95±2,05a 4,82±1,02ab 1,72±0,90b 7,02±1,42a 7* 6,01±2,86a 5,77±0,55a 1,30±0,21b 6,84±2,99a 8* 4,62±2,01ab 7,59±1,31a 1,44±0,87b 6,07±3,95a 9** 3,31±2,54ab 7,38±0,18a 1,57±0,69b 3,61±2,48ab 10** 1,44±1,11a 7,55±2,08b 1,55±0,89a 1,24±0,90a Ghi chú: *: Sự khác biệt có ý nghĩa ở mức P<0,05 **: Sự khác biệt rất có ý nghĩa ở mức P<0,01
Các trị số với ký tự giống nhau trong cùng một hàng chỉ ra rằng không có sự
khác biệt có ý nghĩa thống kê (P>0,05)
ns: không có sự khác biệt
Theo Trần Công Bình, 2006 với mức thu sinh khối tảo là 25%/ngày từ
bể cá rô phi – tảo, mật độ trong bể tảo trong bể vẫn tiếp tục tăng trong suốt thời gian sản xuất, mật độ tảo trung bình cao nhất là 6,35 ± 2,72 triệu tb/ml.
Trong nghiên cứu của Benemann (2006) nuôi vi tảo bằng nước thải, tỷ lệ thu hoạch là 20 – 40% sinh khối tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: thời tiết, mục
đích sử dụng, mật độ tảo... phù hợp với nghiên cứu của thí nghiệm 2, tỷ lệ thu hoạch 30% là thích hợp.
Do thời gian hạn chế nên thí nghiệm này dừng lại ở ngày thứ 10 trong khi mật độ tảo ở NT30% vẫn được tiếp tục duy trì ở mức cao.
4.2.3. Mối tương quan giữa hàm lượng dinh dưỡng và mật độ tảo
Hàm lượng dinh dưỡng trong các nghiệm thức cho thấy chúng phụ
thuộc nhiều vào mật độ tảo và tỷ lệ thu hoạch.
BẢNG 4.7. Hàm lượng đạm lân trung bình trong các nghiệm thức (thí nghiệm 2)
Nghiệm thức NT10% NT30% NT50% NT0%
TAN (ppm) 0,65 0,41 0,66 0,61
NO3- (ppm) 4,21 3,50 3,59 5,10
PO43- (ppm) 1,64 1,90 1,72 2,13
Hàm lượng TAN ở NT30% là thấp nhất, đây là nghiệm thức thu hoạch với tỷ lệ 30%. Đây là tỷ lệ thích hợp hơn so với các nghiệm thức khác, mật độ
tảo cao, có xu hướng phục hồi và giữổn định ở mật độ 7,51 ± 0,11 triệu tb/ml nên đạm amonia được hấp thu tốt. NT10%, NT0 có sự xuất hiện của tảo chết do tảo suy tàn vào cuối thí nghiệm nên hàm lượng TAN cao hơn NT10%. Hàm lượng TAN cao là do tỷ lệ thu hoạch cao (50%), mật độ tảo thấp nên TAN được tích lũy. Hàm lượng NO3- (ppm) biến động tương tự như TAN, nhưng hàm lượng NO3- cao hơn TAN nhiều là do tảo ưu tiên sử dụng đạm amonia hơn nên NO3-được tích lũy.
CHƯƠNG V. KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT
5.1. Kết luận
Kết quả nghiên cứu sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas để nuôi tảo
Chlorella (nguồn nước thải có từ hầm ủ biogas 4.5 m3 với 75% phân heo và 25% bèo lục bình) rút ra một số kết luận sau:
−Hàm lượng nước thải từ hầm ủ biogas thích hợp cho sự phát triển của tảo Chlorella là 2ppm N/ngày.
−Tỷ lệ thu hoạch thích hợp cho quần thể tảo nuôi bằng nước thải từ
hầm ủ biogas (2ppm N/ngày) là 30%.
−Thời điểm thu hoạch thích hợp là vào ngày thứ 4 của chu kỳ nuôi khi mật độ tảo trong khoảng 6,39 ± 0,47 triệu tb/ml.
5.2. Đề xuất
Tiếp tục sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas để nuôi sinh khối tảo trong ao đất.
Ứng dụng tỷ lệ thu hoạch tảo Chlorella từ việc nuôi bằng nước thải của hầm ủ biogas để nuôi sinh khối luân trùng, Moina
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt
1. Cao Thanh Vân, 1988. Góp phần tìm hiểu ảnh hưởng của nước thải (Biogas) đến sự phát triển của phiêu sinh vật. LVĐH - Trường Đại học tại chức kinh tế kỹ thuật Cửu Long – Đồng Tháp.
2. Lăng Ngọc Huỳnh, 2003. Bài giảng Vệ sinh môi trường trong chăn nuôi. Đại học Cần Thơ.
3. Lê Hoàng Việt, 2004. Đánh giá khả năng sử dụng nước ép lục bình để
sản xuất biogas. Tạp chí nghiên cứu khoa học. Đại học Cần Thơ.
4. Lê Văn Cát & ctv, 2006. Nước nuôi thủy sản chất lượng và giải pháp cải thiện chất lượng nước. NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
5. Nguyễn Thanh Phương và ctv, 2003. Nguyên lý và kỹ thuật sản xuất giống tôm càng xanh. NXB Nông nghiệp Tp. Hồ Chí Minh.
6. Nguyễn Duy Thiện, 2001. Công trình năng lượng khí sinh vật BIOGAS. NXB Xây dựng, Hà Nội.
7. Trần Thị Thanh Hiền và ctv, 2000. Bài giảng Kỹ thuật nuôi thức ăn tự
nhiên. Đại học Cần Thơ.
8. Trương Sĩ Kỳ, 2004. Kỹ thuật nuôi một số loài sinh vật làm thức ăn cho
ấu trùng thủy sản. NXB Nông nghiệp, Tp. Hồ Chí Minh.
9. Trần Văn Vĩ, 1995. Thức ăn tự nhiên. NXB Nông nghiệp, Hà Nội. 10.Trần Thị Thủy, 2008. Ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, dinh dưỡng lên sự
phát triển của tảo Chlorella. LVTN – ĐHCT.
11.Trần Bình Đẳng, 1989. Nuôi sinh khối tảo Chlorella để làm thức ăn cho
động vật nổi. LVTN – ĐHCT.
12.Trần Công Bình, 2006. Nghiên cứu cải tiến hệ thống nuôi kết hợp luân trùng (Brachionus plicatilis) với bể nước xanh. Tạp chí nghiên cứu khoa học. Đại học cần thơ.
13.Trương Quốc Phú, 2003. Bài giảng Quản lý chất lượng nước trong ao nuôi. Khoa thủy sản. Trường Đại học Cần Thơ.
Tài liệu tiếng Anh
1. Carina C. Gunnarsson, Cecilia Mattsson Petersen, 2005. Water hyacinth as a resource in agrculture and energy production: A literature review.
2. Coutteau, P.1996. Micro-algae. in: Manual on the production and use of live food for aquaculture. Patrick Lavens and Patrick Sorgeloos (Eds). Published by Food and Agriculture Organization of the United Nations: 9-59.
3. Luz Estela Gozálesa*, Rosa Olivia Cañizaresb & Sandra Baenaa, 1997. EFFICIENCE OF AMONIA AND PHOSPHORUS REMOVAL FROM A COLOMBIAN AGROINDUSTRIAL WASTEWATER BY
THE MICROALGAE CHLORELLA VULGARIS AND
SCENEDESMUS DIMORPHUS. aProgram of Sanitation and
Enviromental Biotechnology, Department of Biology, Faculty of Science, Pontificia Universidad Javeriana, PO. Box 56710, Santafé de Bogotá, Colombia. bDepartment of Biotechnology and Bioengineering, Centro de Investigacious y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV-IPN), PO. Box 14-740, México City, México.
4. Graham L. E., L. W. Wilcox, 2000. Algae, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 07458.
5. Iriarte F., Buitrago, E., 1991. “Determination of concentration and optimal nitrogen source for Chlorella sp. Culture used as inoculant for massive culture”, MEM. – SOC. – CIENC. – NAT. – SALLE 51 (135 – 136), 181 – 193.
6. Isao Maruyama, Yotaro Ando, Tadahiko Macda, and Kazutsugu Hirayama, 1980. Uptake of Vitamin B12 by Various Strains of Unicellular Algae Chlorella. Graduate School of Marine Science and Engerring, Nagasaki University, Bunkyou – machi, Nagasaki 852, Japan. Chlorella Ind. Co. Ltd., Chikugo, Fukuoka 833, Japan.
7. Ivor R. Elrifi and David H. Turbin, 1985. Trasient photosynthetic responses of nitrogen limited microalgae to nitrogen addition. Department of Biology, Queen’s University, Kingston, Ontario K7L3N6, Canada. Vol. 20: 253 – 258.
8. John R. Benemann, 2009. MICROALGAE BIOFUELS: A BRIEF INTRODUSTION. Microalgae Biofuels: A Brief Introdustion, © John Benemann, January 1, 2009.
9. Juerg Staudenmann, Ranka Junge – Berberovic, 1998. Treating biogas plant effluent thought Aquaculture: First Reasults Experiences from the Otelfinger Pilot Plant (Switzerland). University of Applied Sciences
Waedenswil, Department Horticulture and Enviroment, P.O. Box 335,