Luận Văn Thạc Sĩ: Phân Lập & Ứng Dụng Vi Tảo Chlorella sp Xử Lý Nitơ, Photpho Trong Nước Thải Chăn Nuôi Heo

• Tác giả: Phan Thành Đạt
• Người hướng dẫn: Pgs.ts Đặng Viết Hùng
• Trường học: Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Phân lập, tuyển chọn và ứng dụng chủng vi tảo Chlorella sp. xử lý nitơ và photpho trong nước thải chăn nuôi heo
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• 1. CHƯƠNG 1: Đặt vấn đề
• 2. TỔNG QUAN VỀ CHỦNG VI TẢO CHLORELLA VÀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO
• 2.1. Tổng quan về vi tảo Chlorella
• 2.2. Đặc điểm hình thái và cấu trúc
• 2.3. Sinh lý của vi tảo
• 2.4. Chu kỳ tế bào của vi tảo
• 2.5. Chế độ dinh dưỡng, nuôi cấy
• 2.6. Một số tảo thuộc chi Chlorella
• 2.7. Cơ chế loại bỏ chất dinh dưỡng của vi tảo
• 2.8. Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải của tảo
• 2.9. Một số hạn chế trong việc xử lý nước thải bằng vi tảo
• 2.10. Vài nét về phân lập tảo thường được sử dụng
• 2.11. Ứng dụng của chủng vi tảo Chlorella sp.
• 2.12. Tổng quan về nước thải chăn nuôi heo
• 2.13. Nguồn gốc nước thải chăn nuôi heo
• 2.14. Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi heo
• 2.15. Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học
• 2.16. Tổng quan về các nghiên cứu sử dụng chủng vi tảo Chlorella sp xử lý nước thải chăn nuôi heo
• 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Sơ đồ tổng quát phương pháp nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.2.1. Phân lập và định danh tảo Chlorella sp. từ nguồn nước mặt và nguồn nước ô nhiễm hữu cơ
• 3.2.2. Tuyển chọn và nhân sinh khối vi tảo Chlorella sp. có khả năng xử lý ô nhiễm nito và photpho
• 3.2.3. Ứng dụng vi tảo Chlorella sp xử lý chất ô nhiễm nito và photpho trong nước thải chăn nuôi
• 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Phân lập và định danh vi tảo Chlorella sp. từ nguồn nước mặt và nguồn nước ô nhiễm hữu cơ
• 4.1.1. Lấy mẫu nước mặt và nguồn nước ô nhiễm hữu cơ tại các trang trại chăn nuôi heo
• 4.1.2. Kết quả phân lập và định danh vi tảo
• 4.2. Tuyển chọn và nhân sinh khối vi tảo Chlorella sp. có khả năng xử lý ô nhiễm nito và photpho
• 4.2.1. Sàng lọc in vitro vi tảo Chlorella sp. có khả năng xử lý ô nhiễm Nito, Photpho
• 4.2.2. Nghiên cứu các điều kiện môi trường phù hợp đến quá trình nhân nuôi sinh khối tảo Chlorella sp.
• 4.3. Xây dựng quy trình xử lý chất ô nhiễm nito, photpho trong nước thải chăn nuôi bằng vi tảo Chlorella sp.
• 4.3.1. Đánh giá ảnh hưởng của mật độ tảo Chlorella sp. ban đầu đến khả năng xử lý ô nhiễm nito và photpho trên nền nước thải thực tế
• 4.3.2. Khảo sát hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm nito và photpho ở các nồng độ khác nhau và xác định hệ số động học của quá trình xử lý nước thải chăn nuôi bằng vi tảo Chlorella sp.
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Phụ lục 1: Sinh trưởng và khả năng loại bỏ chất ô nhiễm hữu của các chủng vi tảo trong môi trường nước thải nhân tạo
• Phụ lục 2: Số liệu các điều kiện môi trường phù hợp đến quá trình nhân nuôi sinh khối tảo Chlorella sp.
• Phụ lục 3: Số liệu đánh giá mật độ tảo đầu vào ảnh hưởng đến khả năng xử lý ô nhiễm nito và photpho trên nền nước thải thực tế
• Phụ lục 7: Hình ảnh mô hình và máy móc thí nghiệm
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Phân lập vi tảo

Phân lập vi tảo là bước đầu tiên trong nghiên cứu ứng dụng Chlorella sp. để xử lý nitơ và photpho trong nước thải chăn nuôi heo. Quá trình này bao gồm việc thu thập mẫu từ các nguồn nước thải chăn nuôi tại các trang trại ở TP.HCM và các tỉnh lân cận. Các mẫu được nuôi cấy trên môi trường Sorokin & Krauss để phân lập các chủng vi tảo. Kết quả phân lập đã xác định được 11 chủng Chlorella sp., trong đó chủng C. sorokiniana CC02 có tốc độ tăng trưởng cao nhất (µ = 0,42 ± 0,08 ngày-1). Đây là cơ sở quan trọng để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo về khả năng xử lý chất ô nhiễm của vi tảo.

1.1. Thu thập mẫu

Mẫu nước thải được thu thập từ các trang trại chăn nuôi heo tại các huyện Bình Chánh, Củ Chi và Hóc Môn. Các mẫu này được lấy từ các nguồn nước thải sau biogas, nơi có nồng độ nitơ và photpho cao. Quá trình thu thập đảm bảo tính đại diện và độ chính xác của mẫu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân lập vi tảo.

1.2. Phân lập và định danh

Các mẫu được nuôi cấy trên môi trường Sorokin & Krauss để phân lập vi tảo. Sau đó, các chủng vi tảo được định danh thông qua giải trình tự gen. Kết quả cho thấy 11 chủng Chlorella sp. đã được phân lập, trong đó chủng C. sorokiniana CC02 có tốc độ tăng trưởng cao nhất, đạt 0,42 ± 0,08 ngày-1.

II. Ứng dụng vi tảo

Ứng dụng vi tảo Chlorella sp. trong xử lý nitơ và photpho trong nước thải chăn nuôi heo là mục tiêu chính của nghiên cứu. Chủng C. sorokiniana CC02 được chọn để đánh giá hiệu suất xử lý chất ô nhiễm. Kết quả cho thấy, chủng này có khả năng loại bỏ NH4+, NO3- và PO43- với hiệu suất lần lượt là 55,27%, 24,94% và 61,34%. Điều này chứng tỏ tiềm năng lớn của Chlorella sp. trong việc xử lý nước thải giàu dinh dưỡng.

2.1. Đánh giá hiệu suất xử lý

Chủng C. sorokiniana CC02 được nuôi cấy trong môi trường nước thải chăn nuôi heo để đánh giá hiệu suất xử lý nitơ và photpho. Kết quả cho thấy, chủng này có khả năng loại bỏ NH4+, NO3- và PO43- với hiệu suất lần lượt là 55,27%, 24,94% và 61,34%. Điều này chứng tỏ tiềm năng lớn của Chlorella sp. trong việc xử lý nước thải giàu dinh dưỡng.

2.2. Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy

Nghiên cứu cũng tiến hành tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy để nâng cao hiệu suất xử lý. Kết quả cho thấy, môi trường BG 11 là tối ưu nhất cho sự phát triển của chủng C. sorokiniana CC02, với tốc độ sinh trưởng đặc trưng đạt 0,17 ± 0,01 ngày-1.

III. Xử lý nitơ và photpho

Xử lý nitơ và photpho trong nước thải chăn nuôi heo bằng Chlorella sp. là một phương pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu đã chứng minh rằng, chủng C. sorokiniana CC02 có khả năng loại bỏ TN và TP với hiệu suất lần lượt là 58,71% và 66,31% ở mật độ 1x106 tế bào/mL. Điều này mở ra hướng ứng dụng rộng rãi của vi tảo trong xử lý nước thải chăn nuôi.

3.1. Hiệu suất loại bỏ TN và TP

Chủng C. sorokiniana CC02 được đánh giá khả năng loại bỏ TN và TP trong nước thải chăn nuôi heo. Kết quả cho thấy, ở mật độ 1x106 tế bào/mL, hiệu suất loại bỏ TN và TP lần lượt đạt 58,71% và 66,31%. Điều này chứng tỏ hiệu quả cao của Chlorella sp. trong xử lý nước thải giàu dinh dưỡng.

3.2. Ứng dụng thực tế

Nghiên cứu cũng tiến hành ứng dụng chủng C. sorokiniana CC02 vào xử lý nước thải thực tế. Kết quả cho thấy, chủng này có khả năng xử lý tốt nhất ở nồng độ nước thải đầu vào là 75%, với hiệu suất loại bỏ P-PO4 đạt 9,9328 mgchla/mgPO43-.