BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG TẢO Chlorella sp. LỌC CHẤT THẢI HỮU CƠ
TRONG NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI
HEO SAU XỬ LÝ UASB

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

: CAO DOÃN CHINH

Niên khóa

: 2007-2011

Tháng 7/2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG TẢO Chlorella sp. LỌC CHẤT THẢI HỮU CƠ
TRONG NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI

HEO SAU XỬ LÝ UASB

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

Ths. VÕ THỊ KIỀU THANH

CAO DOÃN CHINH

Tháng 7/2011


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Sinh Học Nhiệt Đới đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực tập.
Xin chân thành cảm ơn cô Kiều Thanh người đã hướng dẫn và chỉ dạy tôi tận
tình, và chính xác vì đó mà tôi mới có thể hoàn thành khóa luận này, và cũng xin cảm
ơn anh Tân, nhân viên Phòng Công Nghệ Biến Đổi Sinh Học người đã giúp đỡ tôi rất
nhiều suốt thời gian làm đề tài.
Xin cảm ơn giám đốc xí nghiệp chăn nuôi heo Đồng Hiệp đã cho tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa luận này.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo chủ nhiệm và thầy trưởng khoa là những
người đã quan tâm theo dõi, và tư vấn cho tôi trong suốt thời gian làm khóa luận.
Cuối cùng xin gửi lời tri ân đặc biệt đến gia đình, đặc biệt là các anh trai tôi và
tất cả những người bạn đã quan tâm, đã giúp đỡ, luôn động viên, nhắc nhở tôi hoàn
thành khóa luận này và cũng như suốt 4 năm học.

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 6 năm 2011
Cao Doãn Chinh


i


TÓM TẮT
Các nhà khoa học từ lâu đã nghiên cứu để tận dụng nguồn dinh dưỡng trong nước
thải chăn nuôi heo, mà chủ yếu là nitơ và phốt pho. Tuy nhiên cũng chính 2 thành
phần này là nguyên nhân gây nên hiện tượng phú dưỡng khi nguồn nước thải này được
thải vào sông ngòi ngày càng nhiều, tức là sự phát triển quá mức của tảo làm cạn kiệt
nguồn oxi trong nước gây nên cái chết của động và thực vật trong nước, phá hủy hệ
sinh thái sông ngòi. Chính vì thế, trong nghiên cứu này Chlorella sp. được nuôi trên
môi trường nước thải chăn nuôi heo sau xử lý kị khí ở những nồng độ pha loãng 0; 25;
33; 50 và 100% nước thải trong 9 ngày dưới điều kiện ánh sáng quang điện 1000 lux,
nhiệt độ 24oC và không bổ sung bất cứ nguồn dinh dưỡng nào nhằm loại bỏ nitơ, phốt
pho đồng thời thu lấy sinh khối tảo làm thức ăn cho thủy sinh vật cũng như dùng làm
thực phẩm cho nghành chăn nuôi nước ta. Kết quả cho thấy rằng tảo Chlorella sp. phát
triển tốt nhất trên môi trường nước thải lợn là nồng độ 25% với tốc độ tăng trưởng
trung bình vào ngày thứ 3 là cao nhất đạt 0,11 và hiệu quả loại thải của mẫu này là 87;
77; 83; 60; 63,4% lần lượt theo thứ tự TN; TP; TS; COD; BOD5. Tuy nhiên hiệu quả
loại thải cao nhất sau cùng lần lượt là 87; 77; 83; 85; 72% theo thứ tự như trên. Cho
nên đề nghị là cần tiến hành thử nghiệm trên thực tế tại các trang trại chăn nuôi để
kiểm định tính hiệu quả cũng như tính kinh tế .

ii


SUMMARY
Scientists have long studied to utilize the nutrients in swine wastewater, which is
mainly nitrogen and phosphorus. However, the two elements is the cause
eutrophication when wastewater is discharged into rivers more and more, which is the

overgrowth of algae, depleting oxygen in water caused the death of the aquatic animal
and plants, destroying the river ecosystems. Therefore, in this study Chlorella sp. was
cutivated by using effluent from anaerobically treated swine wastewater at
concentration of 0, 25, 33, 50 and 100% dilution in 9 day retention time, under
conditions of test was 1000 lux of electric light, 24 of temperature and without adding
nutrients to remove nitrogen, phosphorus and harvest algae biomass as food for
aquatic animals as well as for our country’s livestock industry. Results showed that the
most suitable concentration for maximum grown of Chlorella sp. was 25% dilution
and found that the best grown rate of Chlorella sp. in this case was 0,11 in the day 3th
of cutivation time, and the removal efficiency was measured at 87; 77; 83; 60; 63,4%
for TN; TP; TS; COD; BOD5, respectively. However, the most removal efficiency was
measured at 87; 77; 83; 85; 72%, respectively as aboved. Thus, it is suggested that
must be carried out in the big farm in order to check, and control exactly the efficiency
of the capacity of removing nutrients and growing of Chlorella sp. for the economic
purpose.

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i
TÓM TẮT ....................................................................................................................i
SUMMARY ...............................................................................................................iii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT...........................................................................vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG......................................................................................ivii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................................................................... viiiiii
Chương 1 MỞ ĐẦU...................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề .........................................................................................................1
1.2. Yêu cầu .............................................................................................................1
1.3. Nội dung thực hiện ............................................................................................ 1

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU.........................................................................3
2.1. Giới thiệu chung về Chlorella sp. ......................................................................3
2.1.1. Sự phát hiện ........................................................................................................... 3
2.1.2. Hình dạng, cấu trúc và thành phần tế bào .......................................................... 3
2.1.3. Khả năng sinh sản ................................................................................................. 4
2.1.4. Kỹ thuật nuôi cấy Chlorella sp. [phụ lục 1]....................................................... 4
2.1.5. Khả năng ứng dụng và tình hình nghiên cứu Chlorella trong, và ngoài nước
............................................................................................................................................ 4

2.1.5.1. Một thực phẩm giàu dinh dưỡng và an toàn..........................................4
2.1.5.2. Một công cụ giải độc hiệu quả và kinh tế..............................................5
2.2. Nước thải chăn nuôi heo....................................................................................6
2.2.1. Thành phần gây ô nhiễm của nước thải .............................................................. 6
2.2.1.1. Các chất hữu cơ....................................................................................6
2.2.1.2. Các hợp chất vô cơ ...............................................................................6
2.2.1.3. Vi sinh vật gây bệnh .............................................................................7
2.2.2. Qui trình xử lý bước thải tại xí nghiệp chăn nuôi heo Đồng Hiệp .................. 9
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .......................................................... 10
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện ...................................................................... 10
3.2. Vật liệu ........................................................................................................... 10
iv


3.3. Thiết bị và dụng cụ.......................................................................................... 10
3.3.1. Thiết bị .................................................................................................................. 10
3.3.2. Dụng cụ................................................................................................................. 10
3.4. Phương pháp ................................................................................................... 10
3.4.1. Phương pháp xác định TS và SS ....................................................................... 10
3.4.2. Phương pháp xác định BOD5 ............................................................................. 11
3.4.3. Phương pháp xác định COD .............................................................................. 12

3.4.4. Phương pháp xác định TN.................................................................................. 12
3.4.5. Phương pháp xác định TP .................................................................................. 13
3.4.6. Phương pháp đếm tảo bằng buồng đếm hồng cầu ........................................... 13
3.4.7. Phương pháp đánh giá sự phát triển của Chlorella sp. ................................... 14
3.4.8. Kỹ thuật nuôi cấy tảo Chlorella sp. (phụ lục 1) .............................................. 14
3.4.9. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................................. 14
3.4.10. Nuôi tảo Chlorella sp. trên môi trường nước thải từ quá trình chăn nuôi
heo .................................................................................................................................... 14
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 16
4.1. Khảo sát nước thải từ quá trình chăn nuôi heo của trại heo Đồng Hiệp ............ 16
4.2. Khảo sát sự phát triển của Chlorella sp. trên môi trường nước thải từ quá trình
chăn nuôi heo ......................................................................................................... 16
4.3. Khảo sát sự biến động của các chỉ tiêu TS, SS, COD, BOD5, TN, TP trong 9
ngày nuôi tảo Chlorella sp. .................................................................................... 19
4.3.1. Khảo sát sự biến động của TS và SS trong 9 ngày nuôi tảo Chlorella sp. .. 19
4.3.2. Khảo sát sự biến động của TN và TP trong 9 ngày nuôi tảo Chlorella sp. . 21
4.3.3. Khảo sát sự biến động của BOD5 và COD trong 9 ngày nuôi tảo Chlorella
sp.. .................................................................................................................................... 24
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 27
5.1. Kết luận........................................................................................................... 27
5.2. Kiến nghị ........................................................................................................ 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 28

v


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TN (total nitrogen) : tổng hàm lượng nitơ
TP (total phosphorus) : tổng hàm lượng phốt pho
COD (chemical oxygen demand) : nhu cầu oxy hóa học

BOD5 (biology oxygen demand) : nhu cầu oxy sinh học
TS (total solid) : tổng hàm lượng chất rắn
SS(supsended solid): hàm lượng rắn lơ lửng

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của phân heo
Bảng 2.2 Các loại vi khuẩn gây bệnh trong phân heo
Bảng 4.1 Đặc tính của nước thải
Bảng 4.2 Tốc độ tăng trưởng của tảo Chlorella sp. trên môi trường nước thải chăn
nuôi heo
Bảng 4.3 Sự biến động hàm lượng tổng rắn trong 9 ngày nuôi tảo Chlorella sp.
Bảng 4.4 Sự biến động hàm lượng Rắn lơ lửng trong 9 nuôi tảo Chlorella sp.
Bảng 4.5 Sự biến động hàm lượng Nitơ tổng trước trong 9 ngày nuôi tảo Chlorella sp.
Bảng 4.6 Sự biến động hàm lượng Phốt pho tổng trong 9 ngày nuôi tảo Chlorella sp.
Bảng 4.7 Sự biến động hàm lượng COD trong 9 ngày nuôi tảo Chlorella sp.

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Tế bào Chlorella sp.
Hình 2.2 Sơ đồ qui trình xử lý nước thải tại xí nghiệp chăn nuôi heo Đồng Hiệp
Hình 3.1 Hệ thống nuôi tảo Chlorella sp. trên môi trường nước thải chăn nuôi heo
Hình 4.1 Sự phát triển của tảo Chlorella sp. trên môi trường nước thải chăn nuôi heo
Hình 4.2 Biến động hàm lượng tổng Rắn trong 9 ngày khi nuôi tảo Chlorella sp.
Hình 4.3 Biến động hàm lượng Rắn lơ lửng trong 9 ngày khi nuôi tảo Chlorella sp.
Hình 4.4 Biến động hàm lượng Nitơ tổng trong 9 ngày khi nuôi tảo Chlorella sp.

Hình 4.5 Biến động hàm lượng Phốt pho tổng trong 9 ngày khi nuôi tảo Chlorella sp.
Hình 4.6 Biến động hàm lượng COD trong 9 ngày khi nuôi tảo Chlorella sp.
Hình 4.7 Biến động hàm lượng BOD5 sau khi nuôi tảo Chlorella sp.

viii


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Từ những năm 1950 người ta đã thương mại hóa sử dụng vi tảo trong nhiều lĩnh
vực khác nhau. Vi tảo có những giá trị thiết yếu vế kinh tế và công nghiệp như là một
nguồn tài nguyên quí giá cho công nghiệp dược, thực phẩm (Belasco, 1997), hóa học
xanh, năng lượng sinh học (Markov và ctv, 1998). Hơn thế nữa nó còn được sử dụng
để giải quyết các vấn đề môi trường như hiệu ứng nhà kính (Muraki, 1997), xử lý nước
thải (Garcia, 2000) và còn có nhiều ứng dụng khác. Bởi vì chúng có khả năng quang tự
dưỡng như thực vật trong môi trường khắc nghiệt hơn nhiều và loại thải hiệu quả
những thành phần chất thải xuống mức thấp (Muraki, 1997). Hơn thế nữa sự quang tự
dưỡng tạo ra oxi có thể làm giảm nhu cầu oxi sinh học trong nước thải (BOD). Vi tảo
cũng có khả năng hấp thụ kim loại nặng (Roy và ctv, 1993) và làm giảm hàm lượng
nitơ, phốt pho (Lau và ctv, 1994; Narkhon, 1996)] xuống mức thấp. Đồng thời, nó
cũng có thể sử dụng nhiều loại hợp chất hữu cơ chứa nitơ, phốt pho như là nguồn
carbon. Dựa vào những kết quả trên và nhiều thí ngiệm của nhiều nhà nghiên cứu
trước chúng tôi đã sử dụng Chlorella sp. để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường
nước gây ra do nước thải từ ngành chăn nuôi heo vì chúng chứa rất nhiều hàm lượng
nitơ và phốt pho gây nên hiên tượng phú dưỡng, làm chết thực và động vật ở nước khi
các nguồn này trực tiếp được thải vào sông và rạch.
Từ khoá: Chlorella sp., xử lý nước thải chăn nuôi heo
1.2. Yêu cầu
Các chỉ tiêu đầu ra của nước thải từ quá trình chăn nuôi heo như TP, TN, TS, SS, COD
và BOD5 đạt tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp loại B

1.3. Nội dung thực hiện
Gồm có công việc chính sau:
 Nuôi tảo Chlorella sp. bằng môi trường EPA trong phòng thí nghiệm CNBĐSH
 Thu mẫu nước thải trực tiếp tại xí nghiệp chăn nuôi heo Đồng Hiệp tại xã Phạm
Văn Cội - Huyện Củ Chi - Tp Hồ Chí Minh
 Xác định BOD5 để kiểm soát đầu vào, mẫu nước thải được lưu trữ ở 4oC.

1


 Khi mẫu đạt yêu cầu tiến hành bố trí thí nghiệm như mục 3.3.10, và xác định
các chỉ tiêu TS, SS, TN, TP, COD trong nước thải
 Đếm tảo hằng ngày bằng buồng đếm hồng cầu
 Sau mỗi 3 ngày kể từ thời điểm nuôi tảo (72 giờ sau), lấy mẫu nước thải ở tất cả
các nghiệm thức đi kiểm tra các chỉ tiêu TS, SS, TN, TP, COD
 Thí nghiệm kết thúc vào ngày thứ 9 sau khi kiểm tra TS, SS, TN, TP, COD và
BOD5

2


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về Chlorella sp.
2.1.1. Sự phát hiện
Chlorella đã xuất hiện cách đây 2,5 tỷ năm và là dạng sống đầu tiên có nhân thật.
Các hóa thạch kỷ tiền Cambri đã chỉ ra sự tồn tại của Chlorella thời kỳ bấy giờ. Vì
Chlorella là một vi sinh vật nên nó không được biết đến cho đến cuối thế kỷ 19 và tên
của nó cũng bắt nguồn từ một từ gốc Hy lạp, chloros có nghĩa là màu xanh và ella có
nghĩa là nhỏ bé.
Chlorella là một loại rong đặc biệt, còn được gọi tên khoa học là Pyrenoidosa (tên

cấu trúc pyrenoid trong Chloroplast) thường sống ở vùng nước ngọt và có hàm lượng
Chlorophyll cao nhất (đạt 28,9 g/kg) so với bất kỳ thực vật quang hợp nào được biết
đến trên trái đất (Belasco, 1997; Becker, 1994).

Hình 2.1 Tế bào Chlorella (Nguồn: lookfordiagnosis.com)
2.1.2. Hình dạng, cấu trúc và thành phần tế bào
Tế bào Chlorella có kích thước chỉ bằng tế bào hồng cầu người. Mỗi tế bào
Chlorella có cấu trúc gồm nhân thật, hạt tinh bột, lục lạp và ti thể với thành tế bào có
cấu trúc 3 lớp chủ yếu là cellulose.
Chlorella rất giàu protein, vitamin và các khoáng chất. Các protein của loài tảo này
có chứa tất cả các amino acid cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng của người và động vật.
Rất nhiều vitamin có trong thành của Chlorella như: Vitamin C, tiền vitamin A
3


(caroten), riboflavin (B2), pyridoxine (B6), niacin (vitamin PP), axit panthothenic
(vitamin B3), axit folic (vitamin B9), vitamin B12, biotin (vitamin H), choline, vitamin
K, axit lipoic và inositol. Các nguyên tố khoáng ở Chlorella gồm có: Phốt pho, canxi,
Kẽm, iod, Magie, sắt và đồng.
Ngoài hàm lượng cao các vitamin, amino axit, peptide, protein, đường và axit
nucleic, Chlorella có chứa một chất tan trong nước được gọi là yếu tố sinh trưởng
Chlorella (CFG). CFG chiếm khoảng 5% trọng lượng khô, là một hợp chất gồm các
amino axit, protein và axit nucleic mà người ta cho rằng nó có nguồn gốc từ nhân của
rong (Belasco, 1997).
2.1.3. Khả năng sinh sản
Quá trình sinh sản nói chung được chia thành nhiều bước: sinh trưởng - trưởng
thành - thành thục - phân chia. Dưới những điều kiện bình thường, một tế bào
Chlorella sẽ phân chia thành 4 tế bào con trong thời gian chưa đến 24 giờ. Tuổi thọ
của một vòng đời tế bào Chlorella phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời, nhiệt độ
và nguồn dinh dưỡng (Shelef và ctv, 1980; Becker, 1994).

2.1.4. Kỹ thuật nuôi cấy tảo Chlorella sp. [phụ lục 1]
2.1.5. Khả năng ứng dụng và tình hình nghiên cứu Chlorella trong, và ngoài nước
2.1.5.1. Một thực phẩm giàu dinh dưỡng và an toàn
Theo nhiều nhà khoa học như Belasco, 1997; Becker, 1994 hay Shelef và ctv, 1980
thì kể từ năm 1960 Chlorella có được phổ biến ở Nhật Bản như là một thực phẩm bổ
sung và đến những năm 1970 các lợi ích về sức khỏe khi sử dụng Chlorella đã được
ghi lại trong những dữ liệu nghiên cứu khổng lồ trên khắp thế giới. Báo cáo thường
xuyên cho thấy người sử dụng Chlorella có nhiều năng lượng hơn, cải thiện thể chất
và bảo vệ khỏi bệnh tật tốt hơn ngoài ra nó còn có chức năng chống oxy hóa giúp
chống lão hóa Chlorella rất giàu protein và chứa beta carotene và vitamin B, kể cả B12
trong, vì thế Chlorella đặc biệt hữu ích dưới dạng thực phẩm chay hay của chế độ ăn
kiêng
Dưới đây là một số tính năng mà làm cho nó như một siêu thực phẩm hoàn hảo:
• Khoảng 60% protein bao gồm 19 axit amin và tất cả tám amin axit được coi là
cần thiết cho sức khỏe con người
• Sẵn có hơn 20 vitamin và khoáng chất
• Giàu chất chất sắt và vitamin B12
4


• Đặc biệt giàu beta-carotene là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ mà cũng rất
dễ dàng chuyển đổi thành một nguồn thực vật của vitamin A.
• Nó có khả năng thúc đẩy bài tiết chất độc, Chlorella cũng đóng vai trò đáng
kể trong sự phòng chống bệnh ung thư gây ra do môi trường
• Nó có một nguồn chất xơ tốt từ thành tế bào ba lớp, nhưng dễ được tiêu hóa
• Được biết nhiều nhất là nguồn gốc của RNA hay DNA nucleic acid cần thiết
cho năng lượng để sản xuất, cấu trúc tế bào và chức năng
• Giàu axit béo không bão hòa (khoảng 80% tổng số axit béo )
2.1.5.2. Một công cụ giải độc hiệu quả và kinh tế
Chlorella đã thành công khi được sử dụng để giải độc uranium, Chlordecone (trong

thuốc trừ sâu), PCBs (polychlorobiphenyls) và dioxin. Hiện nay chất độc da cam
dioxin đã trở thành một loại chất độc phổ biến. Song chất diệp lục có nguồn gốc từ
Chlorella có thể ức chế sự hấp thụ chất độc da cam trong đường tiêu hóa và tăng tốc
bài tiết chất này ra khỏi cơ thể (Takekoshi và ctv, 2005). Bên cạnh đó, Chlorella còn
được sử dụng để giải độc thủy ngân, đồng, cadmium và chì. Nó cũng được sử dụng
thành công tại Đài Loan trong trường hợp ngộ độc asen do một nguồn cung cấp nước
bị ô nhiễm [29]. Chlorella cũng chứa axit alginic, axit này kết hợp với các kim loại
nặng (ví dụ: chì và thuỷ ngân) và ngăn chặn chúng bị hấp thụ vào trong tế bào.
Vì vậy, dưới đây là những thành phần của Chlorella có thể hỗ trợ tốt cho sức khỏe
đường ruột:
• Chất xơ: Chlorella có chứa hàm lượng chất xơ cao, vì cấu trúc ba lớp
cellulose bên ngoài thành tế bào, nó liên kết với các độc tố và dẫn chúng ra ngoài
thông qua ruột.
•Axit béo thiết yếu: cần thiết cho tiêu hóa và hình thành phân
• Magnesium: cùng với canxi để điều chỉnh trương lực cơ
• Vitamin A, C và E: hỗ trợ chữa bệnh đại tràng màng
• Vitamin B - hỗn hợp: sống còn đối với tiêu hóa thức ăn thành dạng đúng để
tạo ra năng lượng
• Vitamin B12: hỗ trợ tiêu hóa, ngăn ngừa, lành mạnh hệ thần kinh thiếu máu
• Chất diệp lục: loại bỏ độc tố và mùi hôi

5


Các tính năng trên của Chlorella làm cho nó một hỗ trợ tuyệt vời cho việc duy trì
sức khỏe đường ruột và thúc đẩy loại bỏ thường xuyên của các sản phẩm chất thải độc
hại.
2.2. Nước thải chăn nuôi heo
Ở nước ta, chăn nuôi heo có nhiều qui mô như: hộ gia đình, trang trại vừa và nhỏ
hầu hết thải trực tiếp vào môi trường, bên cạnh một số ít những xí ngiệp chăn nuôi heo

tư nhân tuy có hệ thống xử lý nhưng phần lớn đạt hiệu quả kém hoặc không hoạt động
do nhiều nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm nguồn nước sông, hồ, kênh, cùng với những
chất thải khác gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái sông ngòi.
2.2.1. Thành phần gây ô nhiễm của nước thải
Nước thải chăn nuôi heo là một dạng chất thải tổng hợp từ nhiều nguồn như: nước
tiểu heo, phân heo, thức ăn thừa, vi sinh vật, vật liệu chuồng trại và các yếu tố bên
ngoài khác, chứa những thành phần cơ bản sau: các hợp chất hữu cơ như protein, lipid,
cellulose; hợp chất vô cơ của kim loại và đặt biệt của nitơ, phốt pho với số lượng lớn
do heo hấp thụ kém hai nguyên tố này (Jongbloed & Lenis, 1992); và vi sinh vật gây
bệnh.
2.2.1.1. Các chất hữu cơ
Các chất hữu cơ gồm protein, lipid, cellulose và hemicellulose, tinh bột..., hiện diện
trong phân và một phần do thức ăn thừa thối rữa trong đó thành phần chất xơ có số
lượng lớn nhất. Phân heo được xếp vào loại phân lỏng, hàm lượng nước chiếm 56 – 83
%, phần còn lại là chất khô gồm các chất hữu cơ, hợp chất chất vô cơ.
Các hợp chất hữu cơ này dễ bị phân hủy thành các sản phẩm acid amin, acid béo,
CH4, NH3, H2S, Indol, Scatol chính các chất này tạo mùi thối khó chịu đặc trưng cho
phân heo trong điều kiện yếm khí hoặc thành CO2, NO3, SO4 trong điều kiện hiếu khí.
2.2.1.2. Các hợp chất vô cơ
Các hợp chất vô cơ chiếm từ 20 - 30% chủ yếu gồm đất, cát, muối clorua, muối,
hợp chất chứa nitơ (như ure, amoniac, amonium), hợp chất chứa phốt pho …

6


Bảng 2.1 Thành phần hóa học của phân heo
Chỉ số

Hàm lượng


N tổng số (%)

4

P2O5

1,76

K2O

1,37

Ca2+ (meq/100g)

38,47

Mg2+ (meq/100g)

5,49

Mùn (%)

62,26

Tỉ lệ C/N

15,57

Cu tổng số


81,61

Zn tổng số

56,363

Nguồn: Trần Tấn Việt và ctv (2001, trích dẫn bởi Nguyễn Chí Minh, 2002)
Hai thành phần được nhiều nhà khoa học quan tâm nhất đó là nitơ và phốt pho,
cũng là hai hai yếu tố tạo nên mùi của phân heo, đặc biệt là nitơ vì nó là thành phần
của NH3. Theo Reese and Koelsch (2000) lượng nitơ và phốt pho thải ra ngoài bị ảnh
hưởng bởi 3 yếu tố:
- Lượng nitơ và phốt pho tiêu thụ
- Tỉ lệ nitơ và phốt pho được tiêu thụ và được dùng cho sinh sản
- Lượng N và P từ quá trình bài tiết, tế bào chết, vi khuẩn trong đường ruột
2.2.1.3. Vi sinh vật gây bệnh
Bên cạnh thành phần gây ô nhiễm trên còn có các vi sinh vật hiện diện trong nước
thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, hầu hết trong số
chúng gây những bệnh nghiêm trong về đường tiêu hóa.
- Các vi khuẩn: Chúng có thể tồn tại vài ngày, vài tháng trong phân, nước thải
tùy theo loài và điều kiện môi trường gây ô nhiễm cho đất và nước đồng thời gây nguy
hại cho sức khỏe con người và vật nuôi. Dưới đây là các loại vi khuẩn gây bệnh
thường có trong phân chuồng (theo Lê Trình, trích dẫn bởi Phạm Trung Thủy 2002)

7


Bảng 2.2 Các loại vi khuẩn gây bệnh trong phân heo
Điều kiện bị diệt
Tên vi khuẩn


Sồ lượng

Khả năng gây
bệnh

ToC

Salmonella typhi

Thương hàn

55

30

Salmonella typhi A & B

Phó thương hàn

55

30

Shigella spp

Kiết lỵ

55

30


Tả

55

30

Viêm dạ dày ruột

55

30

Hepatite A

Viêm gan

55

3-5

Taenia saginata

Sán

50

3-5

Micrococcus


Ung nhọt

54

10

Làm mủ

50

10

Ascaris lumbricoides

Giun đũa

50

60

Mycobacterium

Lao

60

20

Tubecudsis


Bạch hầu

55

45

Diptheriac

Sởi

45

10

Corynerbacterium

Bại liệt

65

30

Giardia lamblia

Tiêu chảy

60

30


Tricluris trichiura

Giun tóc

60

30

Vibrio cholerae
Escherichia coli

Streptococcus

5

10 /100ml

102/100ml

Thời gian (phút)

Cùng tồn tại với vi khuẩn gây bệnh còn nhiều loại vi khuẩn phân giải, vi khuẩn lưu
huỳnh, vi khuẩn nitromonas, anamox…bên cạnh đó còn có những loài sau:
- Nấm: Nấm có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí, không quang hợp và là
loài hóa dị dưỡng. Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nước thải. Cùng với
vi khuẩn, nấm chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Về mặt
sinh thái học nấm có hai ưu điểm so với vi khuẩn: nấm có thể phát triển trong điều
kiện ẩm độ thấp và pH. Không có sự hiện diện của nấm, chu trình carbon sẽ chậm lại
và các chất thải hữu cơ sẽ tích tụ trong môi trường.

- Tảo: gây ảnh hưởng bất lợi cho các nguồn nước mặt vì ở điều kiện thích hợp
nó sẽ phát triển nhanh bao phủ bề mặt ao hồ và các dòng nước gây nên hiện tượng "tảo
nở hoa", làm cạn kiệt nguồn oxi trong nước gây ra cái chết nhanh chóng đối với các
loài động vật dưới nước.
8


- Nguyên sinh động vật: chúng có cấu tạo cơ thể đơn bào, hầu hết sống hiếu khí hoặc
yếm khí không bắt buộc chỉ có một số loài sống yếm khí. Các nguyên sinh động vật
quan trọng trong quá trình xử lý nước thải bao gồm các loài Amoeba, Flagellate và
Ciliate. Các nguyên sinh động vật này ăn các vi khuẩn và các vi sinh vật khác do đó,
nó đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng hệ vi sinh vật trong các hệ thống xử lý
sinh học. Một số nguyên sinh động vật gây bệnh cho người như Giardalamblia và
Cryptosporium.
- Động vật và thực vật: bao gồm các loài có kích thước nhỏ như rotifers đến các
loài giáp xác có kích thước lớn. Các kiến thức về các loài này rất hữu ích trong việc
đánh giá mức độ ô nhiễm của các nguồn nước cũng như độc tính của các loại nước
thải.
2.2.2. Qui trình xử lý bước thải tại xí nghiệp chăn nuôi heo Đồng Hiệp
Nước thải từ các khu chuồng trại tập trung vào bể gom dung tích khoảng 200m3,
được đặt sâu dưới đất, nước thải được chuyển lên nhờ máy bơm trực tiếp vào bể lọc,
có bổ sung chế phẩm vi sinh EM của Nhật Bản để thu lấy phân và loại bỏ những thành
phần rắn, chỉ còn lại chất lỏng đi vào bể xử lý kị khí, hiếu khí tại đây chất hữu cơ bị xử
lý bởi vi khuẩn kị khí hay hiếu khí thành phân tử đơn giản hơn như CO2, NH3, CH4,
…cùng với sinh khối vi khuẩn, sự chuyển hóa nitơ cũng xảy ra bởi vi khuẩn
nitrobacter, nitromonas, tuy nhiên vẫn còn hạn chế.
Hình 2.2 Qui trình xử lý nước thải tại xí nghiệp chăn nuôi heo Đồng Hiệp
Nước thải

Bể gom

(1)

Bể lọc
(2)

(1) Toàn bộ chất thải rắn, lỏng
(2) Bổ sung chế phẩm sinh học xử lý, thu
lấy phân
(3) Kết lắng nước thải, không bổ sung chế
phẩm và điều hòa nước vào bể thủy sinh
Nước thải thí nghiệm được lấy tại bể này
(4) Nuôi bèo, rong…

Thoát ra
môi trường

9

Bể xử lý kị
khí

Bể xử lý
hiếu khí

Bể điều
hòa (3)

Bể thủy
sinh (4)



Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện
Thời gian từ 11/2010 – 4/2011
Địa điểm: Viện Sinh Học Nhiệt Đới TP HCM
3.2. Vật liệu
Tảo Chlorella sp. được nuôi và giữ giống trên môi trường EPA tại phòng Công
Nghệ Biến Đổi Sinh Học – Viện Sinh Học Nhiệt Đới TP. Hồ Chí Minh.
Nước thải từ quá trình chăn nuôi heo tại xí nghiệp chăn nuôi heo Đồng Hiệp
(Huyện Củ Chi – TP. Hồ Chí Minh)
3.3. Thiết bị và dụng cụ
3.3.1. Thiết bị
Thiết bị đo pH, nồi hấp, tủ sấy, cân phân tích, kính hiển vi, buồng đếm hồng cầu
Máy phá mẫu Hach, máy quang phổ DR/ 2400, máy đo BOD track, máy ly tâm
3.3.2. Dụng cụ
Cốc thủy tinh, ống đong, bình định mức
Chai thủy tinh 1l, bình thủy tinh 2l
Pipetman, micropipet.
3.4. Phương pháp
3.4.1. Phương pháp xác định TS (Total Solid: tổng chất rắn) và SS (Supsended Solid:
rắn lơ lửng)
+ Phương pháp xác định TS
- Rửa sạch chén sứ, đem sấy ở 103oC trong 2 giờ
- Đặt chén sứ vào bình hút ẩm, để nguội từ từ đến nhiệt độ phòng .
- Cân khối lượng chén sứ (P1)
- Dùng ống đong, đong chính xác 50 ml mẫu đổ vào chén sứ
- Đem sấy ở cho đến khi cô cạn hoàn toàn
- Đặt chén sứ vào bìn hút ẩm, để nguội từ từ đến nhiệt độ phòng
- Cân khối lượng chén sứ (P2)
- Giá trị TS được xác định bằng công thức sau:

TS =

( P1  P 2) x1000
(mg/l)
50

10


+ Phương pháp xác định SS
- Sấy giấy lọc ở 103oC trong 2 giờ
- Đặt vào bình hút ẩm, để nguội từ từ đến nhiệt độ phòng.
- Cân khối lượng giấy lọc (L1)
- Dùng ống đong, đong chính xác 50 ml mẫu
- Lọc mẫu qua phễu và giấy lọc. sau đó đổ mẫu còn lại vào chén sứ
- Đem chén sứ và giấy lọc sấy ở 103oC cho đến khi cô cạn hoàn toàn
- Cân khối lượng chén sứ P2và giấy lọc L2
- Giá trị SS được xác định bằng công thức:
DS =

( P1  P 2) x1000
(mg/l)
50

SS =

( L1  L 2) x1000
(mg/l)
50


3.4.2. Phương pháp xác định BOD5
- Mẫu được bảo quản ở nhiệt độ 20oC
- Dùng ống đong đong chính xác lượng mẫu vào bình đựng mẫu BOD track
Thể tích mẫu được xác định theo dãy chuẩn BOD5 (phụ lục 2)
- Đặt con cá từ vào mỗi bình BOD track
- Thêm vào mỗi bình một gói bột dinh dưỡng, tạo điều kiện tối ưu cho vsv phát
triển
- Thoa một ít mỡ bò lên miệng nắp mỗi bình
- Đậy nắp vào miệng chai
- Dùng phễu thêm vào mỗi nắp một gói bột lithium hydroxide. Không để
lithium rơi vào mẫu, nếu bị rơi phải làm mẫu mới
- Đặt các bình vào máy BOD track, nối bình với các ống tương ứng sau đó vặn
thật chặt
- Đặt thiết bị vào tủ ủ nhiệt độ 20oC
- Khởi động náy. Kiểm tra chắc chắn con cá từ đang quay
- Chọn thời gian kiểm tra mẫu 5 ngày
- Bắt đầu chạy mẫu, ấn các số tương ứng với bình mẫu
- Ấn nút On, bảng danh mục vùng BOD hiện ra, chọn vùng tương ứng
- Ấn và giữ nút on để chạy mẫu. Đồ thị giá trị BOD sẽ xuất hiện

11


3.4.3. Phương pháp xác định COD
- Đồng nhất 100 ml mẫu trong 30 giây
- Bật máy phá mẫu ở nhiệt độ 150oC
- Mở nắp ốn COD Digestion Reagent, để nghiêng góc 450 dùng pipet thêm 2
ml mẫu đã được đồng nhất (mẫu phân tích), đảo nhẹ nhàng nhiều lần (ống mẫu sẽ
rất nóng)
- Mở nắp ống COD Digestion Reagent, để nghiêng góc 450 dùng pipet thêm 2

ml nước khử ion (mẫu trắng), đảo nhẹ nhàng nhiều lần (ống mẫu sẽ rất nóng)
- Đặt các ốn chuẩn bị vào máy phá mẫu trong 2 giờ
- Khi hết thời gian phá mẫu, tắt máy để yên cho các ống có nhiệt độ ≤ 120oC,
sau đó đảo nhẹ các ống nhiều lần, để lên giá cho nguội đến nhiệt độ phòng
- Khởi động máy DREL 2400. Ấn Hach Program. Chọn chương trình 430 COD
LR. Ấn start
- Lau sạch ống. Đặt ống trắng vào thiết bị đo. Ấn zero. Màn hình sẽ hiển thị
0,00 mg/l
- Lấy ống trắng ra, đặt ống mẫu vào. Ấn read. Kết quả sẽ hiển thị
3.4.4. Phương pháp xác định TN (Total Nitrogen: tổng hàm lượng nitơ)
- Bật máy phá mẫu COD ở nhiệt độ 103 - 106oC
- Thêm vào mỗi ống Total Nitrogen Hydroxide một gói bột Total Nitrogen
Persulfate. Dùng khăn lau sạch ống
- Thêm vào ống 1, 2 ml mẫu
- Thêm vào ống 2, 2 ml nước khử ion
- Đậy nắp và lắc đều mỗi ống ít nhất 30 giây để hòa tan. Bột persulfate có thể
không tan nhưng không ảnh hưởng đến kết quả phản ứng
- Đặt các ống vào máy phá mẫu. Nung chính xác 30 phút
- Sau 30 phút lấy ống ra khỏi máy, để nguội đến nhiệt độ phòng
- Bật máy đo Nitơ tổng. Ấn Hach Program. Chọn 350N, Total Nitrogen TNT.
Ấn start
- Mở nắp ống đã được phá mẫu, thêm vào mỗi ống 1 gói bột Total Nitrogen
Reagent A
- Đậy nắp và lắc đều trong 15 giây, chờ 3 phút cho phản ứng xảy ra
- Mở nắp ống thêm vào 1 gói bột Total Nitrogen Reagent B
12


- Đậy nắp và lắc trong 15 giây dung dịch chuyể sang màu vàng. Reagent B có
thể không tan hoàn toàn nhưng không ảnh hưởng dến kết quả phản ứng

- Để yên trong 2 phút cho phản ứng xảy ra
- Sau đó mở nắp ống TN Reagent C, hút 2 ml mẫu đã được phá và xử lý ở trên
- Đậy nắp và lắc 10 lần để trộn. Ống sẽ nóng lên
- Sau 5 phút phản ứng hoàn toàn, dung dịch có màu vàng
- Dùng khăn giấy lau sạch các ống, đặt ống trắng vào thiết bị đo. Ấn zero. Màn
hình hiển thị 0,0 mg/lN
- Lấy ống trắng ra ,đặt ống cần phân tích vào. Ấn read. Đọc kết quả hiển thị
3.4.5. Phương pháp xác định TP (Total Phosphorus: tổng hàm lượng phốt pho)
- Bật máy phá mẫu chỉnh đến nhiệt độ 150 oC
- Mở Hach Program. Chọn chương trình 541P Total HR TNT. Ấn start
- Dùng pipet hút 5 ml nước khử ion vào ống Total Phoshorus Test’ N Tube →
mẫu trắng
- Dùng pipet hút 5 ml mẫu vào ống Total Phosphorus Test’ N Tube → mẫu cần
kiểm tra
- Dùng phễu thêm vào mỗi ống một gói bột potassium persulphate. Đậy nắp
ống và lắc
- Đặt các ống vào máy phá mẫu trong 30 phút
Sau 30 phút lấy ống ra và để nguội đến nhiệt độ phòng
- Hút 2 ml dung dịch 1,54N Sodium hydoxite vào mỗi ống. Đậy nắp và lắc đều
- Hút 0,5 ml Molybdovanadate reagent vào mỗi ống. Đậy nắp và đảo ống
- Sau 7 phút cho phản ứng xảy ra, đọc mẫu trong thời gian 2 phút kế tiếp
- Lau sạch bên ngoài ống
- Cho ống trắng vào. Ấn zero, màn hình hiển thị 0,00 mg/l PO43- Cho ống mẫu vào. Ấn read, đọc kết quả
3.4.6. Phương pháp đếm tảo bằng buồng đếm hồng cầu
- Mật độ tảo được xác định theo công thức:
Nt =

( N1  N 2) x106 xD
(số tế bào/ml)
160


Trong đó N1: số tế bào ở buồng đếm 1; N2: số tế bào tảo ở buồng đếm 2; D: độ pha
loãng.
13


3.4.7. Phương pháp đánh giá sự phát triển của Chlorella sp.
Tảo được đếm liên tục trong 9 ngày nuôi cấy, ngày thứ nhất được tính từ thời điểm
24 giờ sau khi bố trí xong thí nghiệm.
Sự phát triển Chlorella sp.được đánh giá bằng tốc độ tăng trưởng (GR) thông qua
công thức:
GR =

( LnNt  LnNo)
t

Nt: số tế bào tảo Chlorella sp. tại thời gian t
No: số tế bào tảo Chlorella sp. tại thời điểm bắt đầu nuôi cấy
t: ngày
3.4.8. Kỹ thuật nuôi cấy tảo trên môi trường EPA (phụ lục 1)
3.4.9. Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu được xử lý bằng phần mềm thống kê MSTATC
3.4.10. Nuôi tảo Chlorella sp. trên môi trường nước thải từ quá trình chăn nuôi heo
- Mẫu nước thải sau khi lấy về được bảo quản lạnh ở 4oC, sau đó tiến hành xác
BOD5 và điều chỉnh lại giá trị pH = 7,5 ± 0,2 để Chlorella sp. phát triển tốt nhất.
- Thí nghiệm Chlorella sp. trên môi trường nước thải được nuôi trong các bình
thủy tinh có thể tích 1L trong thời gian 9 ngày, Các mẫu đều được lập lại 3 lần với 5
nghiệm thức được kí hiệu như sau: 1, 2, 3, 4, 5.
 1: 800 ml nước thải + 80 ml tảo giống
 2: 400 ml nước thải + 400 ml nước máy + 80 ml tảo giống

 3: 266,7 ml nước thải + 533,3 ml + nước máy + 80 ml tảo giống
 4: 200 ml nước thải + 600 ml nước máy + 80 ml tảo giống
 5: 800 ml môi trường EPA + 80 ml tảo giống
-

Mật độ tảo giống tại thời điểm nuôi cấy là: No = 10050000 (tế bào / ml).

-

Toàn bộ hệ thống được đặt trong phòng thí nghiệm giữ ở nhiệt độ 24oC ± 2,
sục khí liên tục, ánh sáng trắng 1000 lux chiếu sáng 16/8 giờ sáng tối.

14


Hình 3.1 Nuôi cấy tảo Chlorella sp. trên nước thải từ quá trình chăn nuôi heo
-

Tiến hành kiểm tra định kỳ các chỉ tiêu TS, SS, COD, TN, TP trước và
trong khi nuôi tảo như sau:
 Đợt 1: sau khi lấy mẫu nước thải về
 Đợt 2: vào ngày thứ 3 của quá trình nuôi tảo Chlorella sp.
 Đợt 3: vào ngày thứ 6 của quá trình nuôi tảo Chlorella sp.
 Đợt 4: vào ngày thứ 9 của quá trình nuôi Chlorella sp. (ngày kết thúc thí
nghiệm)

- BOD5 được đo vào đợt 1 và 4 của thí nghiệm.

15