TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN LÊ HỮU NHÂN SỬ DỤNG NƯỚC THẢI TỪ HẦM Ủ BIOGAS ĐỂ NUÔI TẢO CHLORELLA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2009 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN LÊ HỮU NHÂN SỬ DỤNG NƯỚC THẢI TỪ HẦM Ủ BIOGAS ĐỂ NUÔI TẢO CHLORELLA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ths. TRẦN SƯƠNG NGỌC 2009 2 TÓM TẮT Khả năng sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas (nguồn nước thải có từ hầm ủ biogas 4.5 m 3 với 75% phân heo và 25% bèo lục bình) để nuôi tảo Chlorella được xác định qua 2 thí nghiệm. Trong thí nghiệm 1 xác định hàm lượng nước thải từ hầm ủ biogas thích hợp để nuôi tảo Chlorella với các nghiệm thức sử dụng nước thải có hàm lượng đạm lần lược là: 2ppm N/ngày, thay đổi (5 ngày đầu: 1 ppm N/ngày; Từ ngày thứ 6 đến ngày thứ 10: 3ppm N/ngày; Từ ngày thứ 11 đến ngày thứ 16: 2ppm N/ngày), 1ppm N/ngày, Wanle (đối chứng). Thời gian thí nghiệm là 7 ngày, mật độ tảo đạt cao nhất là 7,85 ± 0,28 triệu tb/ml (ngày thứ 5 của thí nghiệm) ở nghiệm thức sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas là 2ppm N/ngày khác biệt rất có ý nghĩa (P<0,01) so với các nghiệm thức khác. Trong thí nghiệm 2 sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas là 2ppm N/ngày với 4 nghiệm thức có tỷ lệ thu hoạch khác nhau: 10%, 30%, 50% và không thu hoạch. Thí nghiệm tiến hành trong 10 ngày, khi mật độ tảo đạt trung bình khoảng 6,39 ± 0,47 triệu tb/ml (ngày thứ 4 củ a thí nghiệm) thì tiến hành thu hoạch. Kết quả cho thấy tỷ lệ thu hoạch 30% là phù hợp vì mật độ tảo cao, ổn định. Có thể ứng dụng nuôi tảo Chlorella trong ao đất bằng nước thải từ hầm ủ biogas (2ppm N/ngày) với tỷ lệ thu hoạch 30% để nuôi luân trùng, Moina. 3 LỜI CẢM TẠ Trong khoảng thời gian thực hiện đề tài tôi đã nhận được nhiều sự động viên và giúp đỡ từ gia đình, thầy cô, bạn bè để hoàn thành tốt đề tài dù gặp nhiều khó khăn. Cảm ơn cha, mẹ và gia đình đã ủng hộ về vật chất và tinh thần. Cảm ơn cô Trần Sương Ngọc đã tận tình hướng dẫn, luôn quan tâm giúp đỡ tạo m ọi điều kiện để đề tài diễn ra thuận lợi. Cảm ơn cô Huỳnh Thị Ngọc Hiền, các thầy, cô, anh, chị trong bộ môn Thuỷ sinh học ứng dụng đã tận tình chỉ bảo trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Chân thành cảm ơn! 4 MỤC LỤC Trang phụ bìa i Tóm lược ii Lời cảm tạ iii Mục lục iv Danh sách HÌNH v Danh sách BẢNG vi Chương 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2 2.1. Tảo Chlorella 2 2.1.1. Đặc điểm phân loại 2 2.1.2. Hình thái, cấu tạo 2 2.1.3. Sinh sản 2 2.1.4. Giai đoạn phát triển của quần thể tảo 3 2.1.5. Thành phần dinh dưỡng 4 2.1.6. M ột số yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo 4 2.1.6.1.Ánh sáng 4 2.1.6.2.pH 5 2.1.6.3.Nhiệt độ 5 2.1.6.4.Sục khí 5 2.1.6.5.Dinh dưỡng 5 2.1.7. Một số hình thức nuôi tảo 7 2.1.8. Khả năng sử dụng tảo Chlorella để xử lý chất thải 7 2.2. Biogas 8 2.2.1. Một số vấn đề về biogas 8 2.2.2. Biogas và lục bình 10 2.3. Tận dụng chất thải từ hầm ủ biogas 10 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 3.1. Thời gian và địa điểm 13 3.2. Vật liệu nghiên cứu 13 3.3. Bố trí thí nghiệm 14 3.3.1. Thí nghiệm 1: Xác định liều lượng sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas thích hợp cho sự phát triển của tảo Chlorella 14 5 3.3.2. Thí nghiệm 2: tỷ lệ thu hoạch tảo thích hợp trong hệ thống nuôi tảo Chlorella sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas. 15 3.3.3. Thu thập, tính toán và xử lý số liệu 15 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN 17 4.1. Thí nghiệm 1: Xác định liều lượng sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas thích hợp cho sự phát triển của tảo Chlorella 17 4.1.1. Các yếu tố môi trườ ng 17 4.1.1.1. Nhiệt độ 17 4.1.1.2. Ánh sáng 17 4.1.1.3. pH 18 4.1.1.4. TAN 19 4.1.1.5. NO 3 - 21 4.1.1.6. TN 22 4.1.1.7. TP 23 4.1.2. Sự phát triển của tảo 24 4.2. Thí nghiệm 2: tỷ lệ thu hoạch tảo thích hợp trong hệ thống nuôi tảo Chlorella sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas 26 4.2.1. Các yếu tố môi trường 26 4.2.1.1. Nhiệt độ 26 4.2.1.2. pH 26 4.2.1.3. TAN 27 4.2.1.4. NO 3 - 28 4.2.1.5. TN 29 4.2.1.6. TP 30 4.2.2. Sự phát triển của tảo 31 4.2.3. Mối tương quan giữa hàm lượng dinh dưỡng và mật độ tảo 33 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 34 5.1. Kết luận 34 5.2. Đề xuất 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 PHỤ LỤC 6 DANH SÁCH HÌNH HÌNH 2.1. Tảo Chlorella 2 HÌNH 2.2. Các giai đoạn phát triển đặc trưng của tảo 3 HÌNH 2.3. (A). Hầm sinh khí kiểu vòm cố định; (B). Hầm sinh khí có nắp đậy di động; (C). Hầm sinh khí dạng túi. 9 HÌNH 2.4. Quá trình lên men kỵ khí 9 HÌNH 2.5. Hệ thống không có chất thải 11 HÌNH 4.1. Nhiệt độ trong bể tảo 17 HÌNH 4.2. Cường độ ánh sáng trong bể tảo 18 HÌNH 4.3. Biến động pH trong các nghiệm thức (thí nghiệm 1) 19 HÌNH 4.4. Biến động hàm lượng TAN ở các nghiệm thức (thí nghiệm 1) 20 HÌNH 4.5. Biế n động hàm lượng NO 3 - ở các nghiệm thức (thí nghiệm 1) 21 HÌNH 4.6. Biến động hàm lượng đạm tổng số trong các nghiệm thức (thí nghiệm 1) 22 HÌNH 4.7. Hàm lượng lân trong các nghiệm thức (thí nghiệm 1) 23 HÌNH 4.8. Mật độ tảo (thí nghiệm 1) 24 HÌNH 4.9. Biến động pH trong các nghiệm thức (thí nghiệm 1) 27 HÌNH 4.10. Biến động hàm lượng TAN ở các nghiệm thức (thí nghiệm 2) 28 HÌNH 4.11. Biến động hàm lượng NO 3 - ở các nghiệm thức (thí nghiệm 2) 29 HÌNH 4.12. Biến động hàm lượng đạm tổng số ở các nghiệm thức (thí nghiệm 2) 30 HÌNH 4.13. Mật độ tảo (thí nghiệm 2) 31 7 DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1. Thành phần hoá chất môi trường Walne 13 Bảng 4.1. pH các nghiệm thức trong thời gian thí nghiệm (thí nghiệm 1) 19 Bảng 4.2. Hàm lượng TAN trung bình ở các nghiệm thức (thí nghiệm 1) 20 Bảng 4.3. Mật độ tảo (thi nghiệm 1) 25 Bảng 4.4. Hàm lượng TAN trung bình ở các nghiệm thức (thí nghiệm 2) 28 Bảng 4.5. Hàm lượng lân trung bình trong các nghiệm thức (thí nghiệm 2) 30 Bảng 4.6. Mật độ tảo (thí nghiệm 2) 32 Bảng 4.7. Hàm lượng đạm lân trung bình trong các nghiệm thức (thí nghiệm 2) 33 8 CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Giới thiệu Ngành Nuôi trồng thủy sản là ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam, là ngành mang về nhiều ngoại tệ cho Đất nước với các thế mạnh về sản phẩm đông lạnh của tôm sú, cá tra, cá ba sa… Sự lớn mạnh của nghề nuôi đã kéo theo nghề sản xuất giống phát triển. Nghề sản xuất giống thủy sản với các đố i tượng có giá trị kinh tế cao như tôm sú, tôm càng xanh, cá chẽm, cá mú… Đòi hỏi phải có những thức ăn tự nhiên kích thước nhỏ phù hợp với cỡ miệng của ấu trùng như: vi tảo, luân trùng, Moina, Artemia… Để làm tốt được điều đó phải có thức ăn cơ sở là vi tảo đặc biệt là Chlorella. Chlorella là loài tảo được phân lập và nuôi đầu tiên vào năm 1890, bởi nhà sinh vật họ c Hà Lan, M.W. Beijerinck. Tảo phân bố rộng ở cả môi trường nước ngọt và môi trường nước lợ. Ngoài có vai trò lớn trong Nuôi trồng thủy sản, tảo còn có vai trò trong các ngành khác như: y học, hóa mỹ phẩm, công nghiệp chế biến thức ăn… Trong mô hình kết hợp người ta đã tận dụng chất thải của nhiều nguồn, đặc biệt là phân từ chăn nuôi để làm hầm ủ biogas, nước thải từ hầm ủ được sử dụng cho ao cá. Nước thải là nguồn dinh dưỡng để các loại thức ăn tự nhiên phát triển mà tảo là mắc xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn. Xuất phát từ những ý nghĩa đó, đề tài “Sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas để nuôi tảo Chlorella” được thực hiện. 1.2. Mục tiêu đề tài: Ứng dụng nuôi tảo Chlorella bằng nước thải từ hầm ủ biogas cho hộ dân ở các địa phương có nhiều bèo lục bình, kết hợp hầm ủ biogas để nuôi thức ăn tự nhiên. 1.3. Nội dung đề tài: Xác định liều lượng sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas thích hợp cho sự phát triển của tảo Chlorella. Tỷ lệ thu hoạch tảo thích hợp trong hệ thống nuôi tảo Chlorella sử dụng nước thả i từ hầm ủ biogas. 9 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tảo Chlorella 2.1.1. Đặc điểm phân loại Giới: Plantae Ngành: Chlorophyta Lớp: Chlorophyceae Bộ: Chlorococales Họ: Chlorellaceae Giống: Chlorella (Bold and Wynne, 1978) HÌNH 2.1. Tảo Chlorella ( www.bartonpublishing.com) 2.1.2. HÌNH thái, cấu tạo Chlorella là loại tảo đơn bào, không có tiêm mao, không có khả năng di động chủ động. Tế bào có dạng hình cầu hoặc hình oval. Kích cỡ tế bào từ 3 - 5µm, hay ngay cả 2 - 4µm tùy loài, tùy điều kiện môi trường và giai đoạn phát triển. Màng tế bào có vách cellulose bao bọc, chịu được những tác động cơ học nhẹ. Sự thay đổi của các điều kiện môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, thành phần các chất hóa h ọc trong môi trường sẽ ảnh hưởng đến hình thái và chất lượng của tế bào tảo (Trần Văn Vĩ, 1995). 2.1.3. Sinh sản Tảo Chlorella sinh sản rất nhanh, trong 3 giờ tảo lục nước ngọt có khả năng tăng gấp đôi mật độ. Tảo Chlorella không có sự sinh sản hữu tính. Quá trình sinh sản được tiến hành nhờ tạo nên trong cơ thể mẹ các tự bào tử. Tùy theo loài tảo và đ iều kiện môi trường mà số lượng các tự bào tử có thể là 2, 4, 8, 16, 32 (thậm chí có trường hợp tạo ra 64 tự bào tử) sau khi kết thúc sự phân chia, tự bào tử tách khỏi cơ thể mẹ bằng cách phá hoại màng tế bào mẹ. Các tế 10 [...]... NT sử dụng dinh dưỡng từ nước thải biogas tăng lên trong lần thu mẫu thứ 2 (ngày thứ 4 của thí nghiệm), do tảo ưu tiên sử dụng NH4+ nên lượng NO3- được tích trữ lại Tuy nhiên vào cuối kỳ nuôi mật độ tảo cao, nguồn NH4+ giảm xuống nên tảo chuyển sang sử dụng NO3- làm hàm lượng này giảm Trong một thí nghiệm của Gozáles (1997) về khả năng sử dụng tảo Chlorella trong xử lý nước thải của nhà máy sữa và từ. .. phát triển của các nhóm tảo trong đó tiêu biểu là tảo lục, với giống loài đại diện là Chlorella có mật độ cực đại ở ngày thứ 8 khi sử dụng thuần nước thải biogas hàm lượng đạm (N – NH4+) là 2ppm để nuôi đạt 7.501.660 ct/lít Như vậy, khi nuôi sinh khối tảo bằng nước thải từ hầm ủ biogas với lượng 2ppm N/ngày là thích hợp và cho mật độ tảo tương đối cao 4.2 Thí nghiệm 2: tỷ lệ thu hoạch tảo thích hợp... Có thể do trong nước thải từ hầm ủ biogas chất hữu cơ được phân huỹ và phóng thích dinh dưỡng từ từ vào môi trường nước tảo hấp thu liên tục Nước thải không phải đưa vào một lần như Walne cho cả chu kỳ nuôi mà đưa vào hàng ngày, cho thấy sự cung cấp dinh dưỡng vừa ủ phù hợp với nhu cầu hàng ngày của tảo, không làm nước nuôi bị nhiễm bẩn, quần thể tảo nhờ đó phát triển tốt hơn Mật độ tảo trong nghiệm... sử dụng tảo Chlorella để xử lý chất thải Theo John R Benemann (2009) nuôi trồng tảo để phục vụ cho chất đốt sinh học nói chung và sự khai thác dầu nói riêng không phải là một viễn cảnh Vi tảo cũng có vai trò trong việc xử lý nước thải, tảo sẽ loại bỏ nitơ và phospho ra khỏi môi trường nước Một số thí nghiệm đã được tiến hành để kiểm tra sự chuyển hóa TN và TP ra khỏi môi trường nước thải bằng tảo Chlorella. .. Hậu Giang từ tháng 02 năm 2009 đến tháng 06 năm 2009 3.2 Vật liệu nghiên cứu -Bể nuôi tảo 500 lít, keo thuỷ tinh 10 lít - Hệ thống đèn huỳnh quang, nhiệt kế, pH kế - Dụng cụ theo dõi mật độ tảo: kính hiển vi, buồng đếm tảo Bucker, pipette tự động - Hóa chất: formol cố định mẫu, cồn 700, hóa chất cố định mẫu và phân tích mẫu môi trường - Nước thải từ hầm ủ biogas: nguồn nước thải có từ hầm ủ biogas 4.5... dung dịch Walne Mật độ tảo trong nghiệm thức sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas tương đối cao hơn so với nghiệm thức Walne (BẢNG 4.1) Sinh khối tảo quang hợp mạnh đồng thời hấp thu nhiều CO2 làm cho pH tăng Vào cuối giai đoạn nuôi do quần thể tảo tàn lụi, mật độ tảo giảm dẫn đến giảm hấp thu NO3- trong nước khiến pH giảm, đồng thời sự phân hủy của tảo chết và chất hữu cơ trong nước thải làm tăng lượng... g 0.90 g 2.00 g 10.00 g Nước cất đến Dung dịch C (0.1 ml cho mỗi lít nước nuôi tảo) Vitamin B12 Vitamin B1 Nước cất đến Dung dịch D Na2SiO3.5H2O Nước cất đến 100.00 g 40.00 g 1000.00 ml - Nguồn nước: nước kênh để lắng khoảng 1 ngày lấy phần nước trong, sục Ozon 12 giờ để diệt khuẩn, tiếp tục sục khí 24 giờ để bay hết ozon rồi đem vào sử dụng - Nguồn tảo: từ phòng tảo giống của trường Đại học Cần Thơ... nghiệm thức sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas rất ít và tăng nhẹ ở cuối kỳ nuôi do sự tích lũy các hợp chất hữu cơ chưa phân hủy hết Đối với nghiệm thức sử dụng dinh dưỡng Walne, các chất dinh dưỡng sẽ giảm mạnh thông qua sự phát triển của sinh khối tảo và có thể tăng ở cuối thí nghiệm do sự phân hủy của tảo chết 4.1.2 Sự phát triển của tảo Qua HÌNH 4.8 và BẢNG 4.3 cho thấy sinh khối tảo phát triển trong... nghiệp không có chất thải Các chất còn lại sau quá trình phân hủy kỵ khí dùng để làm phân bón cho cây trồng, cho xuống ao nuôi cá để phát triển thức ăn tự nhiên, trồng rau thủy canh, cho vào bể nuôi tảo Chlorella HÌNH 2.5 Hệ thống không có chất thải (www.pmg.org.za) Cá nuôi trong ao đất 200 m2/ao với chất thải từ hầm ủ biogas quy mô nhỏ có thể đạt năng suất 3,7 tấn/ha/năm Sinh khối của thực vật phiêu... là nước thải từ hầm ủ biogas là do tảo hấp thu lượng lân trong nước chưa triệt để, có thể trong chất thải vẫn còn lân ở dạng hữu cơ chưa phân hủy hết nên tích lũy dần làm lân tăng lên ở cuối kỳ thí nghiệm TP tăng vào cuối thí nghiệm cũng có thể do sự phân hủy của tảo chết quần thể bị suy tàn Chiều hướng biến động của các chất dinh dưỡng tương tự nhau, sự biến động dinh dưỡng trong nghiệm thức sử dụng . Khả năng sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas (nguồn nước thải có từ hầm ủ biogas 4.5 m 3 với 75% phân heo và 25% bèo lục bình) để nuôi tảo Chlorella được. ta đã tận dụng chất thải của nhiều nguồn, đặc biệt là phân từ chăn nuôi để làm hầm ủ biogas, nước thải từ hầm ủ được sử dụng cho ao cá. Nước thải là nguồn