Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sử dụng chuỗi thức Ăn là tảo và daphnia Để xử lý nước thải chăn nuôi

Mục tiêu của đề lài Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài Giới hạn của để tai CHƯƠNG I: TỎNG QUAN TÀI LIỆU Các nghiên cúu về láo trong xử lý nước hải Năng suất sinh hoc sơ cập của t

BỘ GIÁO DỤC VÀ BẢO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHUỒI THỨC ĂN LÀ

TAO VA ĐAPHNIA ĐỂ XỦ LÝ NƯỚC THÁI

CHĂN NUÔI NGÀNH: CÔNG NGIIỆ MÔI TRƯỜNG

LÊ THANH HUYỂN

Người hướng dân khoa học: GIÁO SƯ, TIẾN SĨ ĐĂNG KIM CHI

HÀ NỘI 2006

BO GIAO DUC VA BAO TAO

LUAN VAN THAC Si KHOA HOC NGANIT: CONG NGITE MOT TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHUỖI THỨC ĂN

LÀ TẢO VÀ ĐAPHNIA ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC

THẢI CHĂN NUÔI

LÊ THANH HUYỂN

HÀ NỘI 2006

Mục tiêu của đề lài

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài

Giới hạn của để tai

CHƯƠNG I: TỎNG QUAN TÀI LIỆU

Các nghiên cúu về láo trong xử lý nước (hải

Năng suất sinh hoc sơ cập của thuỷ vực

Các thông tin chung về tảo

Vai trồ của tảo trong tự nhiên

Vai trò của tảo trong xử lý nước thải

Một số công trình xử lý nước thải bằng tảo

Ngành tảo thích hợp cho: xữ lý nước thải bằng chuối thức ân

Phương pháp lựa chọn tảo

Các nghiên cứu vẻ Daphnia trong xr ly nước thải

Khải quát chung về các động vật phù du

Bộ giáp xác râu chế

Daphnia

Daphnia trong xt ly nước thải bằng chuỗi thức ăn

Daphnia Magna

Các nghiên cứu vẻ chuỗi thức ăn để xử lý nước thai

Các nghiên cứu ngoài nước

Các nghiên cứu trong nước

Các vấn để về chuỗi thức ăn để xử lý nước thải chưa được

Chọn vấn dẻ nghiên cứu (rong luận van

GHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG PHAM VI , NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

Nụi dung nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

Hệ thống các chỉ Liêu theo dõi

CHƯỜNG II: KẾT QUÁ NGHIÊN COU VÀ THẢO LUẬN

Sự phát triển của tảo

Sự phát triển của Daphnia

Đánh giá hiệu quả xử lý

Đánh giá sự phát triển của tảo trong hệ thống

Đánh giá sự phát triển của Daphnia trong hệ thống

Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống

Ảnh hưởng của nhiệt dộ dến hiệu quả xử lý

Ảnh huởng của số giờ chiếu sáng đến hiệu quả xử lý

Đề xuất các biện pháp xử lý

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN — KIẾN NGHỊ

Kết luận

Kiến nghị

Phụ lục 1: Các hình ảnh vẻ quá trình nghiên cứu

Phụ lục 2: Các kết quả nghiên cứu đã có về sử dụng chuỗi thức

ăn để xử lý nước thải

Phụ lục 2: các số liệu về điều kiện nhiệt độ tại Hải Phòng tir

CÁC TỪ VIÊT TẮT

TN - tổng nitrogen

TP - tổng phôt pho

DIP - phôt pho hoà tan

BOD - nhu cau 6 xy hod sinh hoc

COD - nhu cdu 6 xy hod hod hoc

Chla: Chlorophyll a

HRT - thời gian lưu nước trong hệ thống

‘TKN - tổng kjeldahl nitrogen

nồng độ sinh khối của kim loại trong tế bào tảo

Bảng 3: lliệu quả xử lý nướcthái làng nghề làm bún

Tăng 4 Chất lượng nước thải đầu vào của công trình xử lý nước thải bằng chuỗi

thức ăn tại Hàn Quốc

Tiắng 5 Tốc độ phát triển sinh khối của tảo

Bang 6 Số lượng /2aphzúa trong thời gian gây nuôi

Bang 7: Mat d6 tao trong các bình gây nuôi Daphnia

Bang 8- Khả nang tiêu thụ lão trung bình của cá thể Ðaphnia

Hang 9 Sinh khối tảo trong hệ thống xử lý

Bang 10: Hiệu qua lai bd sinh khéi cha Daphnia

Bang 11 : $6 lung c4 thé Daphnia trong hé thống xử lý

Hang 12 Các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải dầu vào, dầu ra

Bang 13: Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu của hệ thống

Bảng 14: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả xử lý

Bảng 15: ảnh hưởng của số giờ chiếu sáng đến hiệu quả xử lý

Danh mục các sơ để

Sơ đồ 1 Cơ chế xử lý nước thải của tảo

Sơ đồ 2 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm tại xí nghiệp chăn nuôi Đồng Hiệp

Danh mục các đồ thị

Dé thi 1: Sự thay đổi nổng độ Chia của nước thái trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại

4 bình nước thải pha với nước hổ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%,

60%, 50% nước thải với tương ứng 0%, 10%, 40%, 50% nước hồ)

Đồ thị 2: Sự thay đổi chỉ tiêu BOI) của nước thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại

4 bình nước thải pha với nước hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%,

60%, 50% nước thải với tương ứng 0%, 10%, 40%, 50% nước hồ)

Đồ thị 3: Sự thay dối chi tigu COD cha nước thải trong 10 ngầy nuôi cấy tảo tại

4 bình nước thãi pha với nước hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%.,

60%, 50% là nước thải với tương ứng 0%, 10%, 40%, 50% nước hổ)

Đá thị 4: Sự thay đổi chỉ tiêu TN của nước thải trong L0 ngày nuôi cấy tảo tại 4

bình nước thải pha với nước hồ có tÃo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%,

60%, 50% là nước thải với tương ứng 0%, 10%, 40%, 50% nước hổ)

Đô thị 5: Sự thay đổi chỉ tiêu TP của nước thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại 4

bình nước thải pha với nước hả có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%,

60%, 50% là nước thải với lương ứng 0%, 10%, 40%, 50% nước hổ)

Đá thị 6: Sự thay đổi của pH của nước thải trong 10 ngày nuôi cấy tảo tại 4 bình

nước thải pha với nước hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng 100%, 90%, 60%,

50% là nước thải với tương ứng 0%, 10%, 40%, 50% nước hồ

Đổ thị 7: Tỷ lệ loại bổ BOI, COD, 'TP, 'TN khối nước thải trong 10 ngày nuôi

cấy tảo tại 4 bình nước thải pha với nước hồ có tảo (các tỷ lệ pha loãng

100%, 90%, 60%, 50% nude thải với tương ứng 0%, 10%, 40%, 50%

nước hổ)

Đỏ thị 8: Sự thay đổi của số lượng cá thể Daphnia trong | tudn khi ban déiu tha

100 con 2aphmia trong 100m] nước có nồng độ Chia lần lượt là 1900

mg#uš- 1200 mgán3 600 mgfm?

Đồ thị 9: “T lệ gia tăng số lượng cá thể Daphnia trong 1 tuần khi bạn đầu thả

100 con Ðaphnia trong 100ml nước có nồng độ Chia lần lượt là 1900

mg/n* 1200 mg/m? 600 mgfm*

Đồ thị 10: Sự thay đổi Chla trong nước thải trong | tudn khi ban du tha 100

con Daphnia cé kich cd 1,5mm, 2mm, 3mm trong 100m] nước có nồng

dộ Chia là 1900 mạg/m”

Dé thi 14: Sự thay đổi Cha trong nước thải trong 1 tuần khi ban dau thé 100

con Daphnia có kích cỡ 1.5mm, 2mm, 3mm trong 100ml nước cổ nồng

độ Chia là 1200 mgímˆ

Đồ thị 12: Sự thay đổi Chia trong nước thải trong 1 tuần khi ban đầu thả 100

con Daphnia có kích cỡ ,Šmm, 2mm, 3mm trong 100ml nước có nồng

độ Chỉa 18 600 mg/n?

Dé thi 13: Sự thay đổi của nồng độ Chia trong 3 ngày cúa nước thải nuôi táo khi

thả 100 con Dapbnia (3 loại kích cỡ khác nhau) trong 10Ôml nước cớ

nồng độ Chia ban đầu là 600 mg/m3

Đồ thị 14: Khối lượng tảo do 1 c4 thé Daphnia tiéu thu trong Ì ngày với các

điều kiện về mmật độ tảo khác nhau và kích thước của cá thể khác nhau

Đô thị 15: Mật độ Cðfa trong nước thải đâu vào, bể tảo, bể J22pÄnia trong 6

tháng vận hành hệ thống xử lý nước thái chân nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia

D6 thi 16: Lugng Chia trong do Daphnia tiéu thu trong 6 tháng vận hành hệ

thống xử lý nước thải chăn nuôi bằng chuỗi thức an là tảo va Daphnia

Đồ thị 17: Số cá thể Daphnia trong 6 tháng vận hành hệ thống xử lý nước thải

chân nuôi bằng chuỗi thức ăn là lảo và Daphnia

Đồ thị 18: Chỉ tiêu BOD trong nước đầu vào và đâu ra trong 6 tháng vận hành

hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia

Đồ thị 19 : Chỉ tiêu CÓD trong nước đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành

hệ thống xử lý nước thải chân nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphinia

Đồ thị 20: Chỉ tiêu TN trong nước đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành hệ

thống xử lý nước thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphnia

Đả thị 21: Chỉ tiêu TP trong nước đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành hệ

thống xử lý nước thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tảo va Daphnia

Đồ thị 22: Chỉ tiêu pH trong nước đầu vào và đầu ra trong 6 tháng vận hành hệ

thếng xử lý nước thải chãn nuôi bằng chuỗi thức ăn là táo và Daphnia

Dé thị 23: Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, TP, TN trong 6 tháng vận

hành hệ thống xử lý nước 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

Đô thị 35; 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

Đô thị 26: Mối quan hệ giữa số giờ chiếu sáng trong tháng và hiệu quả xử lý các

chỉ liêu TN, TP của hệ thống trong 6 tháng vận hành

Đô thị 27: Mối quan hệ giữa số giờ chiếu sáng trong tháng và hiệu quá xử lý các

chỉ tiêu TN, TP của hệ thống trong ú tháng vận hành

Danh mực các hình ảnh

Hình I Các hình ảnh của tảo ChloreHa

Hink 2 Céc hinh anh eta tao Scenedesmus,

Hình 3 Các hình ảnh của tảo (2ocys?i3 sp,

Tũnh 4 Các hình ảnh của tảo Golenkimia

Hình 5 Hình ảnh của Daphnia

Hình 6 Các hình ảnh về quá trình hoạt động của hệ thống

£02 CAM Ot

Để hoàn thành luận văn này, trước hết tôi xin chân thành cảm ơn

các Thấy, Cô trong Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, những

người đã dạy và truyền đạt kiến thức cho lôi trong hai năm tôi theo học lớp cao học ngành Công nghệ môi Irường của trường Đại học Bách khoa

THà nội

Đặc biệt, tôi xin được gửi lời biết ơn chân thành nhất đến Giáo viên hướng dẫn là Giáo sư, tiến sĩ Đặng Kim Chỉ, người đã tận tình dạy dỗ tôi

và hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn cao học của mình

"[ôi xin được gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo và các đồng nghiệp trong

cơ quan tôi Sở khoa học và Công nghệ Hải Phòng, những người đã tạo

điều kiện tốt nhất để tôi theo học và hoàn thành luận văn

"Tôi cũng xin dược gửi lời cảm ơn đến Ban chủ nhiệm dé tài hợp tác

quốc tế về khoa học và Công nghệ giữa Việt Nam và Ilàn quốc về “Sử dụng các vùng đất ngập nude để xử lý nước thái” đặc biệt là Tiến sĩ Tloang Ngọc Tuấn, Chủ nhiệm để tài đã tạo mọi cơ hội cho tôi thực hiện

nghiên cứu của mình cùng các giáo sư và bạn bè tại khoa Môi trường,

trường Đại học Kangwon Hàn Quốc những người đã hướng dẫn chia sẽ

kinh nghiệm cho tôi trong quá trinh thực hiện luận văn

"Tôi xin được chân thành cảm ơn những nhà khoa học, những người

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 dược cảm ơn những người thân yêu, gần gũi

nhất với tôi, đố là gia đình tôi, đã dộng viên, khích lệ tôi trong suối quá

trình học tập và thực hiện luận văn.

LOD CAM BOAH

Tôi xin cam doan rằng tất cả các số liéu ud két quả nghiên

cứu trong luận uăn nàu trung thực nà chưa được sử dụng để bảo

oệ một học uị nào

Tôi xin cam doan rằng tất các sự giúp đỡ đều đã được cắm

ơn tà các trích dẫn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

đã cơ bản giải quyết được vấn đề ô nhiễm nước thải

"Tuy công nghệ môi trường hiện nay đã cơ bản giải quyết được vấn để

ð nhiễm nước thải nhưng nó thường có chỉ phí xây dựng và vận hành cao, tiêu

tốn về năng lượng, nguyên liệu, dồi hồi dấu tư lớn, cổ cơ chế vận bành phức tạp, đồi hôi kỹ thuật và chuyên môn cao

Chính vì thế, cho dến nay một số nhà quản lý, nhà doanh nghiệp và

các hộ gia đình vẫn cho rằng xử lý ô nhiễm môi trường nói chung xử lý nước thải nói riêng là vấn đề khó quản lý, khố tiếp cận Do đổ, nhiều đô thị, nhiều khu đân cư, nhiều cơ sở sản xuất không xây dựng các hệ thống xử lý nước thải

hoặc có xây dựng nhưng không hoặc ít vận hành các hệ thống này [21]

"Thực tế trên đồi hỏi cố những phương pháp xử lý nước thải với phương thức vận hành dơn giản, gần với tự nhiên và tiết kiệm chỉ phí cũng như năng lượng, nguyên liệu Đồi hỏi nãy càng cấp thiết hơn trong xu thế bảo tổn thiên nhiên dang lã điểm nống được quan tâm hàng dâu của toàn nhân loại

Các nhà khoa học đã quan lâm đến quá trình làn sạch đồng nước của

tự nhiên Quá tĩnh này đã và đang được lầm hiểu, được đưa vào áp dụng, được

tận dụng tối đa với mục tiêu làm sạch đồng nước bảo vệ môi trường, mang lại

đa dạng sinh học cho hệ sinh thái, sự phát triển bên vững cho con người

Các thuỷ vực là nơi quá trình làm sạch đồng nước 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 nước là các chất dinh đưỡng trong

-1-nước được sử dụng để gia tăng sinh khối của thực vật phù du, sau đó sinh khối

này được sử dụng làm thức ăn cho các động vật phù đu Thông qua chuỗi thức

ăn này, với hai bậc dinh dưỡng là thực vật phù du và động vật phù du nước

Tuy nhiên, hiện nay khả năng làm sạch nước thải của chuỗi thức an hầu như chỉ đang phát triển một cách hoàn toàn tự nhiên, trân theo những quy luật diều chỉnh của tự nhiên Những khả năng tiêm ẩn của nó vẫn chưa dược

đánh giá và khai thác triệt để

Làm cách nào để chuỗi thức ăn phát huy được cao nhất vai trò xữ lý nước thải của nổ? Liệu có thể lầm thấy mội chuỗi thức ăn đồng vai trồ như một

hệ thống xứ lý nước thải thực sự?

Đã có một số nghiên cứu [22, 24, 36, 43, 44, 49, 56, 74, 79, 83] đưa ra một

chuỗi thức ăn là to va 72aphnia (sau dây dược gọi tắt là chuỗi thức ăn), để xử

lý nước thải Theo các nghiên cứu trên, chuỗi thức ăn là tảo và 2aphnia cổ thể

luại bổ hiệu quả nhiều chất ð nhiễm có trong nước thải sinh hoạt và nước thải

công nghiệp cũng như nước mưa trần mặt Đặc biệt, chuỗi thức ăn hiệu quả

trong việc loại bổ các chất ô nhiễm như amôn, BOD, rắn lơ lửng, nơ, photpho, Iiydrocacbon và thậm chí cả kim loại nặng

Sử dụng chuối thức ăn để xử lý nước thai dugc quan tâm bởi tính bên

vững và những lợi thế rộng rãi của nổ về mại kinh tế và đa dang sinh học [44,

75, 46]

Nhung, ode nghiên cứu về chuỗi thức ăn để xử lý nước thải tại Việt Nam cồn ít Đây hầu như là một vấn dé còn mới, những nghiên cứu chuyên

sân chưa nhiều, đặc biệt những nghiên cứu cho điều kiện khí hậu nhiệt đới còn

chưa có Việc sử dụng chuối thức ăn để xử lý nước thải chưa được coi là một

phương pháp xử lý nước thải tại Việt Nam

Tai Viet 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 lượng khổng lễ

nước thải của các đô thị, khu công nghiệp, khu dân cư, các làng quê nông

thôn Khả năng lầm sạch nước thải của chuỗi thực ăn là tảo và Daphnia trong

các thuỷ vực chưa được nghiên cứu, đo đố chưa có các giải pháp để khai thác

và phát triển tiểm năng xứ lý nước thải này

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, dựa trên cơ sở khoa học và các nghiên

cứu đã thành công, được sự đồng ý của Viện Khoa học và Công nghệ Môi

trường và Giáo viên hướng dẫn là G8T§ Đặng Kim Chí, tôi chọn Dé thi

“Nghiên cứu sử dụng chuỗi thức ăn làtão va Daphnia dé xt lý mước thải

chăn nuôi! | cho luận văn tốt nghiệp cao học ngành công nghệ mỗi trường của

minh

MỤC TIỀU CUA DE TAL

Nghiên cứu sử dụng tảo và Ðaphuda xử lý nước thải ữ Việt Nam nhằm

phát triển một phương pháp xử lý nước thải chỉ phí tháp, theo hướng thân thiện

với môi trường,

Ý NGHĨA KHOA HOC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIẾN

Ý nghĩa khoa học

Xây dựng phương pháp luận phát triển một công nghệ xử lý nước thải

mới với chỉ phí thấp, thân thiện với môi trường đồng thời làm rõ hơn về tảo và

Đaphnia trong vai trồ làm sạch đồng nước trong các thuỷ vực

Ý nghĩa thực tiến

(1) Xây dựng các hệ thống xử lý nước thải bằng chuỗi thức ăn là tảo

và Daphnia trong cdc điều kiện phù hợp

(2) Đưa ra thông tin để có các giải pháp nâng cao hiệu quả làm sạch

đồng nước tại các thuỷ vực thông qua chuỗi thức ăn Ja tdo va Daphnia

GIỚI HẠN CUA DE TAL

Giới hạn về không gian: địa diểm nghiên cứu là thuỷ vực nước ngọt

"Thành phố Hải Phòng

Giới hạn về thời gian: thời gian thực hiện để tài từ tháng 1 năm 2004

đến tháng 1O năm 2006; thời gian triển khai thực nghiệm từ tháng ! năm 2006

đến tháng 5 năm 2006

Giới hạn vẻ nội dung:

Nội dung 1: Xác định khả năng sinh trưởng, phát triển của tảo

Nội dung 2: Xác định khả năng sinh trưởng phát triển của 2aphnia

Nội dung 3: Dánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng tảo và Daphnia

Nội dung 4: D4nh gid anh hudng cia diéu kién nhiét d6 dén hiéu qua

xử lý nước thái chân nuôi bằng chuỗi thức an là tảo và Daphnia

Nội dung 5: Đánh giá ảnh hưởng của số giờ chiếu sáng đến hiệu quả xử

lý nước thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ăn là tae vA Daphnia

Nội dung 6: Để xuất các biện pháp khắc phục các điển kiện không thích hợp để xử lý nước thải bằng chuỗi thức ăn là tảo và Daphuia

CHUGNG L TONG QUAN

1.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TẢO TRONG XỬ LÝ NƯỚC THÁI

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 vLI năng lượng giữa môi trường 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 di từ võ cơ sang dạng hữu cơ rồi lại trở lại dạng vô cơ tạo nên Tnột chu trình vật chất trong thuỷ vực[7]

Thực vật hấp thụ các chất khoáng để sinh trưởng và phát triển Phân

tích máu thực vật cho thấy: qua sấy khô + đốt mẫu C, ©, II, N bay đi đưới

dang COs, H2O, NOs Phần còn lại là tro thực vật trong đó có nhiều nguyên tế

khoáng nhu P, K, Na, Ca, Mg, 8 Pe, Mn, Bo

Nguan gée: ©, H, © thực vat lay tif CO2, H2O trong khong khi, N, P

lấy từ đất, nước

Hàm lượng C =45%, O= 42%, H = 65%, N = 15%, 5% là các

nguyên tế khoáng

Các nguyên tố khoáng được chia làm 3 nhóm:

Nhóm nguyên tố đa lượng gồm: C, O N, S, K, Mg Ca, le, Cl, Si, Nhớm nguyên tố vi lượng gồm: Cu, Mo, Bo, Co Mn

Nhóm nguyên tố siêu vi lượng gồm: Au, Ag, Ra, Cs

Nhu vậy, thực vật cần đến I9 nguyên tố bao gồm: €, H1, O,N, §, P, K,

Mg, Ca, Fe, Cl, Mn, Mo, Cu, B, Zn, Na, Si dé nhục vụ cho sự sinh trưởng và

phát triển của nó [9]

Các thực vậi sử dụng các chất vô cơ, chất dinh dưỡng như nitơ, phốt

pho, cácbon và các chất khoáng sẽ tổng hợp lên các chất hữu cơ lầm gia tăng sinh khối hay con gọi là năng xuất sinh học sơ thấp của thuỷ vực Các thực vật này được gọi là các sinh vật tự đưỡng Phổ biến và quan trọng nhất trong

chúng là các loài tảo [6]

1,12 Cac théng tin chung vé tao

‘Vit thoi cd xua, trong hệ thống tự nhiên Linnae đùng từ Algae để chỉ các loại thực vật sống trong nước Các tài liệu của Việt Nam dũng từ tảo hay

cÕ người dùng từ Rong hay Algae dé goi các thực vật bậu thấp sống trong

nước Tâo được định nghĩa như sau

Tảo là những thực vật bộc thấn, nghĩa là những thực vật bào nt, có tấn (cơ thể không phân tành thân, rễ, lá) tế bào của chúng chứa điệp lục và sống chủ yếu trong nước [8]

Tảo là một cơ thể sống cố nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, kích thước từ tnicromet đến hàng rueL, có thể dạng đơn bào, cộng đơn bào, dạng sợi, dạng bản, hay cu thé da bào; chúng chứa các sắc tố có khả năng quang hop tự đưỡng, chúng là một hệ thống tự trị có khả nâng sinh trưởng

phát triển tạo ra các sản phẩm dinh dưỡng:protein, gluxit, lipid, ngoai ra O2

1à sẵn 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 (tho ving ánh), Rhodophyta (tio

dd), Phaeophyta (tao nau), Pyrrophyra (ảo giáp), Eualenophyfa (tảo mẫu, Chiaorophyta (tảo lục), Charaphyta (tảo vòng) và Cyanopbyta (tảo Lam)”

Trong nghiên cứu vẻ tảo của trường Đại hoc British Columbia Canada [94] tao gdm 5 ngành trên và thêm 2 ngành nữa là Bacillariophyta (tảo silic)

và Xantophyta (tao ving luc)

“Trang giáo trình phân loại thực vật học {7| có nêu “West va Fritsch (1927) và Fnthe (1935) lại gộp tất cả tảo (kế cả tảo lam) vào l ngành với ¡1

lắp khác nhau, Chadcfaud (1960) dựa trên những dẫn liệu về tế bào học đặc biệt là tế bào hoá học dã phân chia tảo rừ tảo Lam) thành 3 ngành

Sau Chadcfaud một số nhà tảo học dã sửa đổi hệ thống này một chút ñ

Ba ngành đồ là:

- Rhodophyta tảo đỗ với 1 lớp;

- Hromophyta (lảo mầu) gồm 5 lớp là tảo văng lục, tảo vàng ánh, (ảo

- Chlaorophyta (tảo lụcyvới 3 lớp là tảo lục, tảo tiếp hợp và tảo vòng" Cách phân loại như trên được chấp nhận trong đã sổ tài liệu về phân

loại thực vật nói chung và phân loại táo nói riêng [7]

1.13 Vai tré cia lao trong tự nhiên

"Trong các loài thực vật thuỷ sinh tảo là loài quan trọng nhất lảo được

coi là một bộ quan trọng trong giới thực vật đồng thời cũng là mội bộ phận

quan trọng tổ thành giới tự nhiên

Tảo tạo một sinh khối khống lổ bằng con đường quang hợp tự dưỡng

Mặc dũ kích thước của tấu nhỏ nhưng khả năng sản sinh chất hữu cơ trong giới tự nhiên của nó lắn hơn so với thực vật trên cạn Tuần bộ thực vật lục địa

chỉ tổng hợp được 1,9,10'° tấn cácbon hữu cơ trong l năm Trong đó, với toàn

bộ diện tích của biển các loại tảo biển có thé téng hop ra 13,5 x 10" tin

cácbon hữu cơ Tảo là tác nhân chính hấp thụ CO¿ và nhả (3; điều hoà sự cân

bằng khí trong khí quyển và giữ được nhịp sống bình thường cho nhân loại

[6]

Trong thuỷ vực, tảo là loài phổ biển nhất Ở đâu có nước là ở đó có

tảo Có thể lầm thấy tảo có ở khắp mụợi nơi trên trái đất Ngoài ra, tảo cồn là

các sinh vậi mỗi trường Một số loài được sử dụng để chỉ thị ô nhiễm môi trường, làm sạch và xử lí nước 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 cổ định đạm

làm gia tăng độ phì cho đất, làm phân bón cho cây Ngoài ra, tảo còn có vai trồ kích thích sinh trưởng, làm gia tăng lượng sữa, trứng nên một số nơi còn

đùng tảo để nuôi gia súc giá cầm |95]

Tảo có giá trị dinh dưỡng cao dược sử dụng lầm thức ăn, dược phẩm,

Tả dược 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 đấi nói chung, lắo là thành viên đầu tiên trong mội loạt

chuỗi thức ãn ở thuỷ vực

1,1.4.Vai trò của tảo trong lĩnh vực xử lý nước thãi

‘Tao di va dang là đối tượng dược quan tâm nghiên cửu để sử dụng

trong lĩnh vực xử lý nước thải

Quá trình tảo làm sạch dồng nước được thể hiện trong sơ dé sau

Việc dùng vi tảo để xử lý nước thải có những ưu thế riêng biệt,

Khả năng xử lý các hợp chất vô cơ: lão được sử đụng hiệu quả để xử

lý nước thải có nồng độ chất võ cơ cao (NH¿, NƠa, PO) đo tốc độ hấp thụ các

chất dinh dưỡng đặc biệt là phốt pho và khả nâng 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 lượng ôay cân 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 nước thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt được trình bày trong nhiều tài liệự nước ngoài [22, 27, 31, 38, 40, 41, 42, 52, 53,71, 72, 75, 77, 80,

B1, 82| những kết quả bước đầu về việc sử dụng vi tảo để xử lý nước thải có

chứa hợp chất vô cơ cao cũng được phần ánh ở một số công trình trong nước

[2.3, 4, 10, LÍ, 13, 15, L7, 18] Kết quả cho thấy sinh khối táo thực sự có hiệu

quả để xử lý nước thải có nồng độ chất vô cơ cao

"Theo các nghiên cứu |32, 40, 70, 74|, lượng Phốt pho mà tảo tiêu thụ

để hình thành nên tế bào của tảo lớn Tỷ lệ Phốt pho dược tiêu thụ và lượng sinh khối gia tầng của tảo vào khoảng 0,2 g.p '.ngày ', nghĩa là trong Í ngày,

tiêu thụ 1 g Phốt pho lượng sinh khổi tảo gia lang 0,2 g Chla [75]

Công nghệ sử dụng tảo để xử lý nước thải giàu hợp chất vô cơ đã được tập trung nghiên cứu, phát triển và đã cho những kết quả thành công Tuy nhiên, việc sử dụng công nghệ này còn gặp một số khó khăn Các khó khăn

chính tập trung vào:

() lầm thế nào để loại bỏ sinh khối tảo ra ngoài nước thai

(2) lầm thể nào để phân lập và chọn lọc các chủng, loài vi tảo cổ khả

nang xử lý tốt nhất

) nghiên cứu xây dựng các quy trình công nghệ đơn giản và hiệu

quả để xử lý nước thải bằng vi tảo

Trong các vấn đề trên, vấn để cần được ưu tiên nhất là làm thế nào để loại bỏ sinh khối tảo ra ngoài nước thải nếu không sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng của tảo trang nước

Khả năng xử lý kim loại nặng: Ngoài khả năng có thể xữ Lý õ nhiễm

hợp chất vô cơ, tảo cồn dược sit dung dé xử lý kim loại nặng trong nước thải

Theo Nora E.Y, Tam cLal [67] để xử lý khu loại nặng lrong nước thải nhiễu loại sinh khối có thể hấp thu (sorption) kim loại nang trong nước, trong số đồ

có sinh khối vi tảo,

Nhiều loại vi tảo có khá 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 bê mặt riêng của sinh khối vi tảo vô cùng lớn lãm cho chúng

loại trữ và tái thu hồi kim loại nặng trong nước thải hiệu quả ]67]

Sự hấp thu sinh học các ion kim loại nhờ tảo tốt hơn so với sự kết tủa

héa học Điều này là đo táo có khả năng thích nghi cao với sự thay đổi pII và

nổng độ kim loại nặng Sự hấp thu sinh học các ion kim loại nhờ tảo cũng tốt

hơn so phương pháp trao đổi ion và thẩm thấu ngược Điều này là do tảo có

khả năng nhạy cảm với sự hiện diện của chất rấn lơ lửng, các chất hữu cơ, và

sự hiện điện của các kim loại khác [93]

Các công trình sử dụng tảo để xử lý nước thải có khả năng xử lý một

thể tích lớn nước thải với tốc độ nhanh [67]

Do tảo có tính chọn lọc cao nên nồng độ kim loại nặng cồn lại sau xử

lý bằng tảo có thể chỉ còn thấp hơn [ppm trong nt êu trường hợp [67]

TIệ thống xử lý sinh học không cần các thiết bị hóa chất đất tiền, dễ

vận hành, phù hợp với các điều kiện hóa lý khác nhau nên giá thành thấp (chi

bằng khoảng một phần mười giá thành của phương 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 nước thải công nghiệp

Các nghiên cứu hiện có [58, 93] dã dưa ra các loại tảo có khả năng hấp

thư kim loai nang cao 1a lodi Lao thude chi Chlorella, Stichocovcus, Anabaena, Aphanocapsa, Nostoc, trong 46 cao nhat [A loai tho thudc chi Chlorella Cac

s6 fiéu cu thé trong bang 1

Khả năng xử lý mẫm bệnh: một ưu thế nữa của tảo trong lĩnh vực xử

lý nước thãi là tảo có thể xử lý tốt các mầm bệnh có trong nước thải Vi táo cố tác dụng diệt khuẩn gây bệnh bằng cách chúng tiết vào môi trường các chất

kháng sinh, thay đổi pIl môi trường hoặc trong quá trình cạnh tranh dinh

~10-dưỡng, tạo mức độ sản xuất ban đầu cho thủy vực thông qua phương thức sinh

trưởng tự đưỡng và tạp dưỡng [L8, 56]

Cung cấp óxy cho thuỷ rực: ngoài các ưu thế đặc biệt trên, trong hoạt

động quang hợp của mình, ví tảo cồn thu nhận một lượng lớn khí CO; và sản

xuất ra một lượng Oo tuong ứng Cứ tạo ra 1 g sinh khối tão hấp thụ CO› và tạo ra 1,5- 1,9 g On, [4] Didu n&y có lác dụng lớn trong quá trình làm giảm hiệu ứng nhà kính và quá trình ngăn ngừa, khác phục tình trạng phï dưỡng (eutrophieatian) của môi trường nước [3]

Kết luận: Táo là đối tượng được quan tâm nghiên cứu để xử lý nước

thai, L¥ do là:

(1).tảo xử Lý hiệu quả các loại nước thải có nồng độ chất vô cơ cao, () tảo có khả năng hấp kim loại nặng trong nước thải rát lớn;

(3) tảo có thể xử lý tốt các mâm bệnh có trong nước thải;

(4) tảo thu nhận CO; và sản xuất ra một lượng lớn khí Ö¿

Tuy vậy, việc sử dụng táo để xử lý nước thai van gap mal số khó khản trong áp dụng thực tế Cẩn có những nghiên cứu cụ thể hơn để nâng cao hiệu

quả xử lý, mở rộng phạm vị áp dụng của phương pháp này

1.1.5 Tình hình nghiên cứu xử lý nước thai bang tao

Trong và ngoài nước dã có một số công trình nghiên cứu xử lý nước

thải bằng lảo được Iriển khai

‘Theo Đặng Đình Kim (1998) |4| "tại Ấn độ, người ta đã dùng vị tảo

với thực vật thủy sinh làm sạch nước thải thành phố Thí nghiệm sau 29 ngày

c6 thể làm giảm 78,1% thé rằn huyển phù, 89,2 PO¿-2, BI,7, Na, 95,1%

NHa, DO giá tăng lên 70%”,

"Tại Singapore |26[ người ta sử dụng thiết bị tảo hoạt hóa làm sạch

nước thải sinh hoạt và công nghiệp từ trại chăn nuôi và nhà máy dầu cọ Sau

15 ngày loại bố được 80 - 88% BOD, 70-82% COD, 60 - 70% N, 50-60% P

-11-đây là hệ thống đơn giản thích hợp với nước thải chứa nhiều chất hữu cơ và

định dưỡng

Tại Ấn độ [34] người ta đấ đồng vi tảo xử lý ð nhiễm nước thải nhà xnầy giấy chứa lignin Mức lignin giảm từ 93 ing.1' xuống còn 25mg.11

‘Tai HAn Quée, Soon Rae Kim (2004) [75], đã tiến hành nuôi cấy tảo

trong các mẫu nước thải khác nhau với các chỉ liêu về BÓD, TP, TN khác

nhau Kết quả, tảo đã phát triển tối trong các mẫu nước thải, hiệu quả xử lý BOD ya TP, TN đạt từ 76 — 80% Phân tích hầm lượng Chỉa trong nước thải

có thể lên tới 1200 - 2500 mạ €®fam'2, Loại tảo được lm thấy trong nước

thải là Scenedesmus sp, Spirulina vi Chlorella

Pang Dinh Kim và CS, Việc Công nghệ sinh học, Ngô Kế Sương và

œs; Viện sinh học nhiệt đới; Đình Văn Sâm và es (1998) [4] da sit dung vi tho

1A Spirulina nbim hai mục đích là làm sạch môi trường và thu sinh khối tảo

cho chin nuôi) Vì tảo Spirxina lận dụng các chất vô cơ trong nước thải và

CO» tir 1d len men methan dé gia tang sinh khối

Trin Van Tựa và cs, Nguyễn Hữu thước và cs (2000) [I6] đã dùng vi

tảo Chlorella va Spirulina để làm giảm ô nhiễm các chất hữu cơ chủ yếu là

cấc axit amin có trong nước thái ươm tơ Sinh khối thu được dùng làm thức ăn chăn nuôi

Dương Đức Tiến và ca đã dùng táo để xử lý nguồn NII¿ trong nước

thải của nhà máy phân đạm Hắc Giang (1998) |4| Nguồn nước này có chứa lượng Amôn cao Đặc biệt là nước thải từ phân xưởng urẻ 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 nước thải có sử dụng tảo dã được xây đựng cho làng nghề chuyên

sẵn xuất bún với sản lượng khoảng 20 tấn ngày " Lượng nước thái từ sản xuất bún, chân nuôi lợn và sinh hoạt lên đến 900mˆ°.ngày ˆ! đêm người ta đã xứ lý bằng quy Lĩnh gồm

bước L xử lý kị khí

bước 2 xử lý hiếu khí

bước 3, dùng các loại vi tảo (vi tảo có sẵn trong tập đoàn giống và vi

†ảo phân lập trực tiếp từ nguồn nước thải này)

bước 4 đùng thực vật thủy sinh để xử lý

Hiệu quả xử lý xử lý nước thải của công trình được đưa trong bảng

sau:

Hẳng 3 Các chỉ số thuỷ lí, thuỷ hoá của nước thải làm bún

Cao Văn Sung và CS, Đạng Đình Kim và S, Nguyễn Thị Phương Chỉ

và Ngô Đình Quang Bính đã sử đụng tảo dể xử lý nước thải trong sẵn xuất dây, sợi (1998) [4] Trồng đay là nghề sản xuất truyền thống ở một số tính ở Đồng bằng Bác bộ Trong quá trình ngâm đay để lấy sợi người phải ngâm bợ đay vào ao Các chất hữu co tit be day bị nhân lũy lầm thối rữa gây ô nhiễm

môi trường Kết quá cho thấy nước ngâm day có màu den sim, sii bot, mii

thối nổng nặc Tại các thủy vực ngâm đay, các nhóm động vật đáy và động vật

nổi không thể sống được Phương pháp sinh học ứng dụng để xử lý ô nhiễn

nước ngâm đay dã được áp dụng là:

(11.Xử lý kị khí và đưa thêm một số chủng vi sinh vật phân hủy lignin

để rút ngắn thời gian ngâm dây

(2) Xử lý hiếu khi dé giam BOD vi COD

Œ) Dũng vi tảo hỗn hợp Chhorella và thực vật hủy sinh xứ lý giai

đoạn cuối trước thải đổ vàơ mương chung

Hiệu quả xử lý xử lý nước thải của công trình xử lý nước thải trong sản

xuất dá y sợi được đưa trong bảng sau

~13-Bảng 3 : liệu quả xử lý xử lý nước thải sản xuất đây sợi

Ghi chú:1 Đối chứng: 2 Chlorella hin hap,

3.Chioreila hỗn hợp + Bèo tây

Nguồn: Tạp chí Công nghệ Môi trường- Viện Tài nguyênvà Môi trường Nhà xuất

đối với nước thải sinh hoạt, hiệu quả xử lý có thể làm COD giảm 84%, BOD

giảm 90%.Tân Chlorella 06 kha nang loai bo N-NHa*, POs? ra khỏi nước thải

sinh hoạt cao Chất lượng nước thải sau quá trình xử lý bang tio Chlorella cé

thể đạt tiêu chuẩn TƠVN 5942-1993 với hiệu quả xử lý NHạt giám 99%,PO

3-piám 98% Tio Chlorella con có khả năng hấp thy Cu va Zn trong mdi trường nước thải tổng hợp Hiệu quả loại bỏ Cu 94 - 95% sau 20 ngày và loại

bổ ⁄n 7% sau 16 ngày

1.1.6 Ứng dụng táo trong xứ lý nước thái bằng chuỗi thức An

"Theo các nghiên cứu [5, 22, 38, 66, 70, 71] các loại táo được dùng trong

xử lý nước 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) để loại bổ sinh khối ra khổi nước thải

Để đáp ứng được yêu cầu (3) tốt nhất là tảo được sử dụng làm thức ăn

cho động vật thuỷ sinh, nghĩa là tham gia vào chuỗi thức ăn Trong đồ các

nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải|22, 25, 57, 63, 75, 77] đã chi ra ring

niên sử dụng tảo làm thức án cho J2aphuia Theo các nghiên cứu trên, đấp ứng yêu cầu này phải có 3 yếu tố:

(1) kích thước tảo phù hợp

(2) thành phần dinh dưỡng phù hợp

(3) cấu trúc tế bào phù hợp

‘Theo Soon — Rae Kim (2004) ]75|, do ngành táo lam c6 cấu trúc tế

bão là vách nhày, động vật phù du không thể sử dụng loài tảo này lầm thức än

Vì lý do này nên mặc đủ tảo lam đã được sử dụng để xử lý nước thải có hiệu

quả nhưng nó không là đổi tượng nghiên cứu để sử dụng cho phương pháp xử

lý nước thải bằng chuỗi thức ăn Do vậy, ngành táo được sử dụng làm đối tượng nghiên cứu cho phương pháp xử lý nước thái bằng chuỗi thức ăn là thường là ngành táo lục (Chlaorophyra)

Thoe một số nghiên cứu về khả năng tiêu thụ tảo của các dộng vật

Thuỷ sinh, trong ngành tảo lục, loài tảo thích hợp để cho xử lý nước thai bing

chuỗi thức an là tảo Chlorella (hay rong tiểu cầu) [64, 76, 82]

Protococcephyceae nganh tao luc Tao Chlorella 1a loại tảo có cầu tạo đơn

bào, lĩnh cẩu nhỏ, thể mầu lém hinh chét U chiếm gần hết ngân tế bào Tảo

Cñhiorella là một loại tảo có hàm lượng chất định dưỡng cao, trong tế bào có

tối 74% protein, cổ khả năng quang hợp mạnh [8]

Ngoài ra cồn cố một số loài tảo thích hợp để cho xử lý nước thải bằng

chuỗi thức ăn là tảo Seenedesmus, (Qocvsiis sp, (?olenkinia|22 76,84] Đây là

~18-các loài tảo khác thuộc bộ Cb/aorococcales, là ~18-các loại tảo có ~18-các đặc điểm vẻ

tế bào gần giống như Chlorella

Các loài tảo kể trên đã được nuôi trồng ở nhiều nơi như 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 định dưỡng

để tổng hợp sinh khối lớn, trong tế bào của chúng chứa nhiều acid amin cẩn

thiết, vitamin va cdc chat dinh đưỡng có giá trị Mặt khác, kích thước và hình dạng, cấu tạo của các loại tảo này thích hợp để sử dụng làm thức ăn cho các loại động vật phù đù và tôm cá |7]

1.1.7 Phương pháp chọn lảo

"Trong nghiên cứu này, không áp dụng phương pháp chọn tảo theo cách

phân lập và cố định tảo mà lấy các loài tảo có sẩn trong khu vực nghiên cứu

Mục đích là giảm bớt những khâu kỹ thuật phức tạp, đồi hỗi chuyên môn sâu Tiên cạnh đố, hệ thống xử lý nước thải với các chủng loại tảo tự nhiên sẽ gần

với một hệ sinh thái tự nhiên hơn

Đạt dược hai mục dịch trên sẽ lam cho các kết quả nghiên cứu cố khả nang 4p dung trong thực tế cao hơn và phạm vi áp dụng lớn hơn; lâm cho xử lý

nước thải thân thiện hơn với môi trường, dễ nắm bát hơn với con người Những kết quả nghiên cứu sẽ hữu ích cho việc quản lý, cải thiện chất lượng nước tại các (hủy vực ở Việt Nam

Tuy nhiên, vấn để đặt ra là làm thế nào để không cần tiến hành phân

lập và cố định tảo mà vẫn lấy các loại tảo thich hop (Chlorella, Scenedesmus,

Oocystis sp, Golenkinia)

Các nghiên cứu vẻ tảo Việt Nam |7, 8, 12] da cho thấy, trong các điều

kiện của Việt Nam tại các ao, hỗ chứa của các thuỷ vực nước ngọt có ánh sáng, ở tầng nước nông và đứng có màu xanh lục đặc trưng của tảo sẽ tìm thấy

loại tảo cẩn nghiên cứu Các thuỷ vực không thể tìm thấy các loại tảo này là

cắc thuỷ vực nước mặn, nước lợ thuỷ vực có dòng chảy xiết hoặc thuỷ vực Trước có 1nàu nâu, màu đỏ, mầu xanh lan

Một số hình ảnh về các loại táo ;

-17-1.2 CAC THONG TIN VE DAPHNIA

1.2.1 Khái quát chung về các động vật phù du

Các động vật phù du là đối tượng 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 ân

Các nhóm động vật phù du quan trọng và phổ biến tại Việt Nam là

động vật đơn bào Prøfozøa, động vật luân trùng Røfaforia, động vật ngành râu

Cladocera va 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 cố một số lượng 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 miễn

déng bang [1]

Eayicna se

kẽ

Nhóm động vật luân trùng (Rotatoria) cồn được gọi là trùng bánh xe,

vì phần đầu có hai cơ quan bat mồi có lông di chuyển, trông tựa như 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

Nhóm động vật ngành râu (Cladocera)gồm những sinh vật như cá thé

ran nude Moina macrocopa, Daphnia, duoc sit dung rong rãi để nuôi cá cảnh

Các nhà khoa học gọi nó là một mắt xích thường xuyên trong chuỗi thức an

của nhiều thủy sinh vật [49] Hồ tại Việt Nam có khá nhiều loài thuộc nhóm

râu ngành: như hồ Xuân Hương có lúc chứa tới 8,600 cá thể Møina trong một

lít nước Nhưng đó còn kém hồ Da Nhim: hồ nầy chứa tới 36,000 cá thể Sida erystallina trong một lít nước [1] Các động vật ngành này là thức an tốt cho tôm cá [44]

Nhóm động vật chân chèo (Copepoda) cũng là nhóm động vật phiệu

sinh quan trọng, nó luôn luôn xuất hiện trong nước, an các thực vật thuỷ sinh

nhỏ sau đó lại làm mồi nuôi sống nhiều thủy sinh vật khác Người ta đã ví chân chèo trong nước như đồng cỏ trên cạn, nuôi sống muôn vàn động vật ăn

cỏ Các hồ ở Việt nam cũng có các động vật chân chèo, như các giống Mongolodiaptomus, Eodiapromus số lượng khoảng vài trăm cá thể trong

mét lit, trong trường hợp các hồ nhân tạo lượng chân chèo lên cao, có thể tới 46,000 cá thể trong một lít nước[I]

1.2.2 Bộ giáp xác râu chế

"Trong các loài thực vật phiệu sinh, bộ giáp xác râu chế là loài động vật

phổ biến nhất Các tài liệu đã được công bố [1, 6.7 ] & Bac Viet Nam gap 45

loài ð Việt Nam gặp 50 loài [L] thuộc bộ này Đây là những loài có kích thước

lớn so với các loại động vật phù du và phàm ăn Nó là loài có khả năng tiêu

†hụ thức ăn lớn và tạo thành sinh khối nhiều nhất [22, 35, 43, 44, 46, 49, 56,

57] lý do này đã khiến cho các nhà khoa học quan tâm đến loài này và làm cho nó trở thành đối rượng cho nghiên cứu và thử nghiệm cả trong lĩnh vực nuôi trồng thầy sẵn và xử lý nước thải

Bộ giáp xác râu chê có tên khoa học là Cfađocera Về hệ thống phân

loại đây là một bộ thuộc ngành chân khớp z1trronoda; phân ngành có mang

Brranchiata; lớp giấp xác Crus(acea, lớp phụ chân 1â Branchiopoda [7] Hâu

liết các sinh vật thuộc bộ Œiœdocera có chiều đài tit 2 - 3 mm Cladocera la

một nhóm sinh vật phân bố rộng trong tất cả các loại hình thủy vực, nhưng lại

để đàng quan sát và phân loại CÍadocera thường gặp trong các hổ nước ngọt

như hồ ao, vũng nước ngay cả những hổ trên núi cao [1]

Theo Geller (1981) “Cladocera duge biét t6i như một loài thức ãn tốt

cho ấu trùng của tôm cá với ưu thế như sau

(1) thức ăn nhỏ, đường kính hợp với miệng cá

(2) thức ăn bổ dưỡng

(3) tiêu hóa tốt cho ấu trừng cá

(sứ dụng các loại thức án nổi và di chu yến hoặc lơ lứng

(5) cố thể dé dang đạt số lượng lớn

(6) dé dang tim thấy ở mọi nơi.”

D4 c6 thi nghiém [57] ding Cladocera dé nuôi cá vàng, kết luận rằng

Cladocera au trùng là thức ản tối nhất cho ấu trùng cá Chính vì vậy mà nhiều

loài trong bộ giáp xác râu chẻ đã được nuôi theo phương pháp công nghiệp để cung cäp cho ấu trùng cá như các trê, tai tượng, chộp

"Tất cả các loài trong bộ giáp xác râu chế đều có đặc điểm chung là có

cơ quan vận động là đôi râu thứ 2, đôi râu này phản ra làm hai nhánh (chẻ ra lầm 2 nhánh vì thế có tên là bộ giáp xác râu chế) Đó là những động vật nhổ,

phân bố chủ yến trong các thủy vực nước ngọt là thành phẩn động vật nổi

quan trọng của khu hệ thủy sinh vật nước ngọt [44]

Cơ thể của loài này không phân đốt rõ rằng nhưng hầu hếi đều có phần

võ giáp bao lấy đâu và ngực Phần ngực được bao bằng một tấm vỗ gấp lại ở lưng trông giống như hai mãnh võ Nhìn mật sau của võ đa đạng, có thể có

hình oval, hình trờn hay hình kéo đài hoặc hình có gốc cạnh Trên mặt vỗ có hình hay chạm trổ hình mạng lưới hay hình kẻ sọc hoặc những đạng khác

Nhiều loài ở phần sau có gai và cạnh bụng cô tơ, mặt trong của canh Bung cd

những đường vẽ mảnh mai Cơ thể được bao bọc bởi vỗ giáp Vỏ giáp này

được dính liền ở phần lưng và tách ra ở phần bụng Sự phân đốt của cơ thể

không rõ rằng, cơ thể được chia làm 3 phần đó là dâu, ngực, bụng Cladacera

vận động theo kiểu giật từng cơn [56, 65, 60]

Trứng của Cladocera

"Trứng cái (trứng mùa hè) chúng được xuất hiện trong điểu kiện môi trường 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 lượng nhiễm sắc thể là In Kích thước

của trứng cái thường từ 94 - 95 micrornet Số lượng trứng thay đổi, dao độ từ 5

10 trứng 1 lần [54]

Trứng đực có nhiễm sắc thể là 2n Kích thước nhỏ khoảng từ ó0 - 80

micromet va cổ một mằng mỏng bao quanh Trứng dực xuất hiện nhiễu lần

xual tiện nhiều lan trong nam [54],

Trứng nghỉ (rong mùa đồng) môi trường sống trữ lên không thuận lợi như mật độ quần thể cao, thức ăn thiểu, nhiệt độ thấp xuất hiện trứng nghỉ, số

lượng nhiễm sắc thể là n Kích thước lớn từ 0,5 - 0,65 mm, thông thường mỗi

cá thể chỉ cố một trứng nghỉ [54]

Hình thức sinh sản của Cladocera

-22-"Irong vòng của Cladocera có hình thức sinh sẵn vô tính và hữu tính tùy

theo điều kiện sống mà hình thức nào chiếm ưu thế,

Hình thức sinh sản đơn tính xuất hiện trong suốt qua trình sống và xuất

hiện quanh nãm, với hình thức nảy chỉ sinh ra trứng cải Các noãn nguyên bào

được giảm phân một lần trong buồng trửng và sau đỏ theo ống dẫn trứng di

vào buông phôi Buồng phôi là một khoang trống nằm ở phần lưng, né được

đóng hay mê nhờ vào đuôi bụng Tùy theo loài và điều kiện mỗi trường sống

mã trong buồng phôi có từ 2-40 trứng thường thì có 10-20 Trứng sinh sân nở

trong buồng phôi này và sẽ đưa ra ngoài chúng trưởng thành [54]

Hình thức sinh sán hữu tính xuất hiện môi trường con trứng đực Số

lượng trứng đực thường chỉ chiếm khoảng 5% trong quan thể nhưng cũng có

lên đến 50% điều kiện môi trường thuận lợi những con cái của quan thé sẽ

sinh ra các trửng gái, những trứng cái này sẽ nở ra những con cái Qua nhiều

thế hệ trứng cái như vậy, gặp điều kiện môi trưởng thuận lợi sẽ xuất hiện con

đực và con cái mang trứng nghỉ [54]

Trứng nghỉ là trứng dược thu tinh nim trong budng trứng, diễu kiện

sống của môi trường không thích hợp cho sự phát triển của Cladocera trứng

trững thụ linh được chìm xuống đấy Nhờ có vỏ đầy và chắc trứng được bảo vệ để có thể chịu dựng được những diều kiện khắc nghiệt của

môi trường Gặp điều kiện thuận lợi, những trứng nảy sẽ nở hàng loạt để cho

ra những cả thể non mới ding thai khép kín vòng dời của Clacedora[54]

Chỉnh do sự hình thành trứng nghỉ và hình thức sinh sản đặc biệt nên

Cladocera có thể được mang di khắp nơi và trở thành loài phân bố rộng

1.2.3 Daphnia

"trong các loài của bộ piáp xác râu chẻ, tại Việt Nam Daphnia là một

trong những loài phổ biến nhất Chúng được tìm thấy trong tất cả các ao hồ

nước ngọt của Việt Nam và cố tên phổ thông là loài rận nude [1].

'Từ trước tới nay, 2aphmia là loài được sử dụng nhiều nhất để làm thức

ăn nuôi thả thuỷ sắn và nó cũng là một trung những loài chiếm đa số trong các

động vật thuý sinh [59]

Daphina ngoài những đặc điểm chung về sinh dưỡng, sinh sản, cấu tạo

chung như đã để cập đến trong các thông tin về nhóm giáp xấc râu chẻ, nhưng

do vai trò của chúng, 2aphniz cồn được các nhà khoa học, nhà chuyên môn

nghiên cứu sâu hơn và cụ thể hơn Các nghiên cứu {1, 51, 65, 93, 94] cho biết

các yêu cầu về điều kiện môi trường sống của 2aphnia như sau:

Về dé man: Daphnia là loài động vật nước ngọt, 99% các loài

Đaphnia được tìm thấy trong nước ngọt, một số ít loài được tìm thấy trong

nước mặn nhưng độ man ni Daphnia oé (hể thích nghỉ chỉ từ 1,5 — 3,0%s

[94]

Vé 6 xy hoà tam: Daphnia là một loài có thể sống rong môi trường

nược bẩn, cố nổng độ chất hữu cơ và võ cơ cao 2apbia thích nghị với tất cả

các loại nước có nồng độ oxy hoà tan giao động từ mức 0 đến mức bão hoà

Daphnia thich hap với môi trường 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 nước, bao gồm: đồng, kẽm, thuốc trữ sâu nước

xà phòng Đặc hiệt 2aphria nhạy cảm với chronic Nồng độ cao của các chất

này trung nước thải có thể làm Daphnia bị chết (23, 74, 93, 94])

pH: Khoang pil mA Daphnia 6 thé t6n tại và phát triển được tương

đổi rộng Môi trường pH mà Daphaia cé thé sinh trading va phat triển là từ 6,5

đến L0 NgưỡngpH tối ưu nhất đổi với 2aphnia là 72 — 8,5 [94]

Nhiệt độ: Daphina có thể duy tì dược sự sống trong khoảng nhiệt dộ

rộng, từ 5 dén 31°C, trong dé, khoảng nhiệt độ mà /2zphnia có thể sinh trưởng

và phát triển được là từ 10 342C, khoảng nhiệt độ 161 uu cho Daphnia 1a tir

18 — 22 °C (Coker và Addlestone, 1938; Banta 1938)[65]

-24-Thức ăm: Loại thức ăn thích hợp và lý tưởng nhất cho Daphnia 1a tho Daphnia sé sinh trưởng và phát triển trong bất kỳ môi trường nào có tảo Việc duy trì tốt mật độ tảo trong nước là điểu kiện cần thiết và quan trọng để duy trì

sự sinh trưởng và phát Iriển của 2aphmia Mật độ của Daphnie trong thuỷ vực

tương ứng với mật độ của táo trong thuỷ vực [51]

Gay nudit C6 thé mdi Daphnia trong bé ciment hay bể plastic với

thức ăn là bột hại bông vải, phân động vật, phân bón cho nông nghiệp, nấm

men, sữa bột khô và nhất là mãnh vụn hữu cơ lơ Hững tạo môi trường giàu thức

ăn Liểu lượng có thể sử dụng là 20 m.!''nấm men cho 4 ] nước trong một tuần

[L.94]

Hình thúc thu thập và bảo quản: Có thế thu thập Daphnia bằng cách

dùng lưới phiệu sinh với mất lưới khoảng 2,5m vớt ở các thủy vực có nhiều tảo Cũng có thể thu thập bằng cách lấy bùn trong đấy ao đem về phòng thí nghiệm cho vào lọ cố môi trường tốt để trứng nghỉ trong bùn nở ra và phát

triển Hoá chất cố định tốt nhất là cồn 95 độ, có thể cho thêm 5% glycerin để

git máu trong cơ thể không bị phân hủy |, 94

1.2.4 Dapiuia trung xử lý nước thải bàng chuỗi thức ăn

Trong lĩnh vực xử lý nước thải, 2aphnia là loài được nghiên cứu để làm sạch nước thải cùng với tảo Các nghiên cứu [22, 25, 36, 43 44, 19, 56,

74, 79, 83] đã chỉ ra rằng f2aphuia là loài có ưa thể nhất trong lĩnh vực xử lý

nước thải kết hợp với táo

Các lý đo để lựa chọn Daphnia 1a loài động vật thủy sinh cùng với tảo

để xử lý nước thải gồm 5 yếu tố Nội dung cụ thể của các yếu tố nầy được

trình bày trong phần tiếp theo sau

Đaphnia thích nghỉ được với môi trường nước thấi

Daphnia có mức độ đê kháng cao đối với môi trường nước có nổng độ các chất hữu cơ cao, có nổng độ oxy hoà tan thấp |94J Mặt khác những xét

nghiệm sinh học về sự sinh sản của japhmia đối với các mẫu nước thải có

nồng độ chất hữu cơ và sự cổ mật của tác nhân gây rối loạn nội tiết tố cho thấy

tốc độ sinh sản và phát triển của /2aphnia vẫn được duy trì cao ngay cả trong

nước thải có nồng độ các chất hữa cơ lớn |35]

Đaphnia có khổ năng tiêu thụ tầo lớn

Các nghiên cứu (63, 69, 74] cho biét Daphnia 14 mét trong những loài

có mức độ tiêu thụ tảo lớn nhất trong các loài động vật phù du Với sự có mật

của Daphmia có kích thước 3mm lượng tảo được tiêu thụ cẩu một cs thể Daphnia có thể lên tấi 73,101 - 17 10° ng Chiangày, Daphnia sẽ sinh

trưởng và phát triển trong bất kỳ môi trường nào cố tảo [75]

Đaphnia cá tốc độ gia tăng sinh khối cao

“tốc độ gia tăng sinh khối của /3apphuía thể hiện qua 2 chỉ tiêu: chỉ tiêu gia tăng về số cá thể, chỉ tiêu gia tăng về khối lượng

Chỉ tiêu gia tăng số lượng cá thể của Daphnia lớn Theo các nghiên

cứu |54] về i2apbinia, tốc độ gia tăng về số lượng cá thể của f2aphsia dã dược

xác định từ 0,l- 0,3 cá thể trên | cá thể trong | ngày

Chỉ tiêu gia tăng về khối lượng của 2aphmia cũng lớn Theo Soon

Rac Kirn, (2004) [75], chỉ tiêu gia tăng khối lượng khô của Daphina đã dược

xác định là cố thé đạt tới I20 mg trọng lượng khô trong Lm > nude thai giàu tảo trong | ngày và tỷ lệ giữa lượng tảo tiêu thụ và sinh khối gia tăng của

Daphnia da dược tính toán là 110,4mg D.mg.Chiat

Daphnia chiu được độ pH caa

Một đặc điểm nổi bật của 2aphzia là trong môi trường pII cao từ 9,5 -

10,5 loài này vẫn sinh trưởng và phát triển tốt |59]

Xuất phát từ việc phương pháp xử lý nước thải bằng chuỗi thức ăn, bậc

sinh vật sơ cấp là tảo, và, môi trường tảo phát triển pII thường lên cao cố vượt qua 10 Do vậy, đặc điểm chịu được môi trường pH cao là đặc điểm quan

trong dé Daphnia duge chọn làm bậc sinh vật thứ cấp trong chuỗi thức ăn dé

xử lý nước thái [62, 63, 72]

Daphnia cé sinh khéi khong có đậc tố

Nghiên cứu của Adenna, D.M.M (1978) [23] đã chỉ m rằng được sử dụng trong chuỗi thức ăn để xử lý nước thải từ chăn nuôi, sinh khối thu được

của 2apbria là một trong những nguồn thức ăn đảm bảo chất lượng cho nuôi trồng thuỷ sản Do đó, sink ki eta Daphnia thu được từ hệ thống xử lý nước

thải cố thể sử dụng làm thức ăn cho tôm, cá Với đặc điểm trên, chuỗi thức ăn

để xử lý nước thải sẽ được kế tiếp bằng các chuỗi thức ăn khác mà không gây

ô nhiễm môi trường,

Lưu ý trong sử dụng Ðzpbmia cho xử lý nướcthải

Tiên cạnh 5 yếu tố là lợi thế trong xử lý nước thải của 2apbnia như đã

tình bày ở trên, Đaphmia có một số đặc điểm có thể coi là yếu điểm và cân được lưu ý trong quá trình sử dụng chúng để xử lý nước thải Yếu điểm đồ là

sự nhạy cảm của 2aplnia với các kim loại nặng và hoá chất,

Với các đặc điểm trên, Daphuia thích hợp để sử dụng trong chuỗi thức

ăn để xử lý loại nước thái có nông độ chất võ cơ cao và không thích hợp sử

dụng chuỗi thức ăn đẻ xử lý loại nước thải có kim loại nặng và hoá chất

Các nhà nghiên cứu di phan Daphnia ra lam 7 nhém tuy nhiên 2 loài

chính thường gặp Ja: Daphnia pulex, Daphnia Người tà phân biệt 2 loài này chủ yếu nhờ kích thước các cá thể, Với Daphnia pidux kích thước của cá thể

đực thường vào khoảng 1,5 mm, kích thước cá thể cái là 2,5- 3,5 mm Với

Đaphina , kích thước của cá thể đực khoảng 2 mm kích thước của cá thể cái từ

3—5 mm

ANH CUA DAPHINA

1.3 NGHIÊN CỨU VỀ CHUỖI THỨC ÂN ĐỂ XỬ LÝ NƯỚU THÁI

1.3.1 Nghiên cứu ngoài nước

Nghiên cứu chưng

Tren thế giới, đã cố một số nghiên cứu về sử dụng chuỗi thức ăn để xử

lý nước thải [22, 24, 36, 43, 44, 40, 5ó, 74, 79, 83]

Các nghiên cứu này phần lớn là những nghiên cứu lý thuyết, các kết

quả nghiên cứu khẳng định với khả năng tổng hợp sinh khối lớn của tảo và khả năng tiêu thụ tấo lớn của Dapbniz sử dụng chuỗi thức än là tảo và

Daphnia đễ xử lý nước thải là một biện pháp xử lý nước thải mang lại hiệu

quả cao về mát sink thai và môi trường

Chuỗi thức ăn gồm tảo và Daphnia loại bỏ rất hiệu quả N và P ra khối

nước thải Ngoài ra chuỗi thức ấn cồn loại bổ rất nhiều thành phần ô nhiễm

khác ra khôi nước thải Năng lượng mát trời sẽ được sử dụng để phát triển sinh

khối tảa đồng thồi sẽ tiêu thụ N và P trong nước thải Mật kháo sự phát triển của tảo sẽ lầm cho pH của nước thải tăng đáng kể Trong điều kiện (10,5-11,5)

ammonia, IIs§ và một số độc tố khác sẽ được loại bổ khỏi nước thải, các hợp chất của Mg-Ca-Ix-P sẽ được lắng đọng xuống đáy Mũi hỡi thối được khử bỏ

Các nghiên cứu trên đã đưa ra một số kết quả cụ thể sau:

Loại nước thải thích hợp: I.oại nước thải thích hợp, đuợc xử lý hiệu

quả bằng chuỗi thức an IA tio vA Daphnia là nước thải sinh hoạt, nước thải

chăn nuôi

Loại nước thải không thích hợp: Loại nước thải không thích hợp để

xử lý bằng chuỗi thức än là tảo và 72aphaia là các loại nước thải có hoá chất

và nồng độ kim loại nặng cao

L.oại tÃo thích hợp: Các loai tio Chlorella, tio Scenedesmus, Qocystis

sp, Galenkimia là các loại tảo thích hợp cho xử lý nước thải bằng chuỗi thức ăn

Nghiên cứu thực nghiệm về vấn để này được biết đến nay chỉ có

nghiên cứu của tác giá Son - Rae Kim [75] khoa môi trường, trường Đại học

quốc gia Hàn Quốc Nghiên cứu này đã được công bố năm 2001 Một số kết quả nghiên cứu chính được tổng hợp và trích dẫn tiếp sau đây:

Nội dung của nghiên cứu gồm

(1) đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý nước thải bằng chuỗi (hức ãn

trong các điều kiện tự nhiên của Ilầàn Quốc

(2), xác định thời gian lưu nước tối ưu của nước Ihải trong hệ thống xử

lý nước thải chăn nuôi bằng chuỗi thức ản là tảo và Daphnia

(3) Xác định các chế độ vận hành thích hợp

(4) xác định chế độ vận hành ổn định cho hệ thống

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng là xây dựng một hệ thống và

vận hãnh để xác định được thời gian lưu nước tối ưu trong hệ thống

Bình chứa nước thải

Bình nuới cấy tảo

Bình nuôi Daphnmia

“hải ra ngoài

Hệ thống nầy được thiết kế với đồng nước lự chảy qua các bình nhờ áp

lực nước từ chênh lệch độ cao đặt bình Thời gian lưu nước tại từng binh được

thay đổi

Tiệu quả xử lý nước thải của hệ thống

TIệ thống xử lý nước thải vận hành dựa vào sự biển đối năng lượng và

chất định dưỡng thông qua chuỗi thức ăn đã được vận hành trong thời gian 60

ngày liên tục Hiệu quả xữ lý nước thải của hệ thống này được tổng hợp cụ thể

trong các Đồ thị phần phụ lục 1.