TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Số 14 ● 2024 412
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ SÂU TỚI SỰ PHÁT TRIỂN
VÀ TÍCH TỤ LIPIT TRONG TẢO SCENEDESMUS SP. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG
PHÁT TRIỂN CỦA TẢO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC RỈ RÁC
RESEARCH ON EFFECTS OF TEMPERATURE AND DEPTH ON THE DEVELOPMENT
AND ACCUMULATION OF LIPIT IN THE SCENEDESMUS SP. EVALUATION
OF MICROALGAE GROWTH CAPABILITY IN LEAK WATER ENVIRONMENT
Trần Thị Thanh Huyền1, Nguyễn Xuân Hòa1,
Lê Thị Trà My1, Phạm Thị Thanh Yên2,*
1Lớp HHMOIT 01 - K17, Khoa Công nghệ Hóa, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
2Khoa Công nghệ Hóa, Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội
*Email: ptyen@gmai.com
TÓM TẮT
Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ và độ sâu đều ảnh hưởng tới sự phát triển và tích tụ lipit trong tảo Scenedesmus
sp. Ở nhiệt độ thấp (trung bình 13,5oC) tảo phát triển kém, ở nhiệt độ ấm (trung bình 25,6oC) tảo phát triển tốt. Độ sâu
thích hợp để tảo phát triển và tích tụ lipit là 25cm. Nuôi tảo trong môi trường nước rỉ rác đã qua xử lý vôi kết hợp với
fenton sẽ thu được tốc độ tăng trưởng và tích tụ lipit là cao nhất nhưng nước rỉ rác sau nuôi vẫn chưa đạt được QCVN
25:2009/BTNMT (B2).
Từ khóa: Vi tảo, nước rỉ rác, nhiệt độ, độ sâu
ABSTRACT
Research results show that temperature and depth both affect the development and accumulation of lipids in the algae
Scenedesmus sp. At low temperatures (average 13.5oC) algae grow poorly, at warm temperatures (average 25.6oC) algae
grow well. The appropriate depth for algae to grow and accumulate lipids is 25cm. Growing algae in lime-treated leachate
combined with fenton will achieve the highest growth rate and lipid accumulation, but the leachate after culture has not
yet met QCVN 25:2009/BTNMT (B2).
Keywords: Microalgae, leachate, temperature, depth
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong thời điểm đại dịch, sự khủng hoảng nên kinh tế
đã xảy ra, một phần đã tác động lớn đến tình trạng thiếu hụt
nguồn cung trong khi giá dầu, khí đốt và điện tăng mạnh.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đánh giá cuộc khủng
hoàng năng lượng đã tạo ra một bước ngoặt trong lịch sử,
thúc đẩy các nguồn năng lượng sạch và hình thành một hệ
thống năng lượng bền vững [1]. Trong số các nguồn năng
lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện nay, năng lượng
sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu. vi tảo là một thế
mạnh, chúng có thể tăng sinh khối nhanh, có khả năng tích
tụ lipit cao và có thể phát triển trong môi trường nước thải.
Nước rỉ rác chứa hàm lượng cao các chất ô nhiễm như
kim loại nặng, các chất hữu cơ độc hại, đặc biệt là COD và
NH4+. Nguồn nước này nếu không xử lý đúng cách sẽ ngấm
vào đất gây ô nhiễm đất và thẩm thấu xuống các mạch nước
ngầm gây ra các vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến sức
khỏe con người. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác hiện
nay chưa thân thiện với môi trường do sử dụng nhiều hóa
chất và không tái sử dụng được các chất có trong nước thải.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy có thể sử dụng vi tảo vừa
để xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải vừa để thu hồi
sinh khối làm nhiên liệu sinh học với chi phí thấp mà lại an
toàn với môi trường [2]. Vì vậy, nghiên cứu đã tiến hành
khảo sát khả năng phát triển và tích tụ lipit của tảo
Scenedesmus sp trong môi trường nước rỉ rác đã qua xử lý.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Hóa chất và dụng cụ
Tảo Scenedesmus sp được cung cấp bởi phòng hóa học
xanh - Viện Hóa học, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ
Việt Nam.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Số 14 ● 2024 413Nước rỉ rác được lấy từ hồ chứa của bãi rác Lương Sơn
– Hòa Bình
Hóa chất sử dụng gồm: Môi trường nuôi cấy BBM
(H3BO3 – 11,42mg/L; MgCl2.4H2O – 1,44mg/L; CaCl2 –
18,87mg/L; KOH – 31mg/L; Co(NO3)2.6H2O – 0,49mg/L;
K2HPO4 – 75mg/L; CuSO4.5H2O – 1,57mg/L; KH2PO4 –
175mg/L; Na2EDTA.2H2O – 63,61mg/L; NaCl – 25mg/L;
Fe2(SO4)3.7H2O – 4,89mg/L; Na2MoO4.2H2O – 1,19mg/L;
MgSO4 – 36,63mg/L; NaNO3 – 250mg/L; ZnSO4.2H2O –
8,82mg/L); NH4Cl; glucose.
Dụng cụ gồm: Máy đo quang (Genesys 10S UV-VIS),
máy sục khí (Boss 9500 - 2012), máy cất đạm tự động
(VELP UDK 159), máy phá mẫu COD (VELP ECO8), cân
phân tích 3 số (Sartorius M313 - 1S), máy khử trung
(TOMY ES 315), máy ly tâm (Hermel ZZ206A).
2.2. Thực nghiệm
- Phương pháp phân tích đánh giá
Các phương pháp phân tích mẫu nước:
Chỉ số Phương pháp phân tích
COD TCVN 6001-2:2008 (TCVN 6491:1999)
BOD5 Phương pháp dùng cho m ẫu không pha loãng
(TCVN 6001-2:2008)
TN Vô cơ hóa xúc tác sau khi kh ử bằng hợp kim
Devarda (TCVN 6638:2000)
TP Phương pháp đo ph ổ dùng amoni molipdat
(TCVN 6202:2008)
N-NH4+ Phương pháp chưng cất và chuẩn độ (TCVN
5988:1995)
Tốc độ tăng trường của vi tảo Scenedesmus sp: Dung
dịch nuôi tảo sẽ được tiến hành đo quang bằng máy quang
phổ hấp thụ phân tử ở bước sóng 740 nm [3]:
 = (− )

× 100 (%)
Trong đó:
GR - Tốc độ tăng trưởng của tảo (%)
ODo - Mật độ quang đo được ở ngày đầu tiên (ABS)
ODt - Mật độ quang đo được ở ngày thứ t (ABS)
Xác định hàm lượng lipit tổng trong tảo theo phương
pháp Folch [4]:
Hàm lượng lipit = m− m
m
× 100 (%)
Trong đó:
(m1 – m0) - khối lượng lipit thu được trong một thể tích
dung dịch chứa tảo nhất định
mt - khối lượng tảo khô thu được trong một thể tích
dung dịch chứa tảo nhất định
- Đánh giá và xử lý nước rỉ rác
Nước rỉ rác sau khi lấy từ bãi chôn lấp sẽ được đem đi
đánh giá các chỉ số CODCr, BOD5, TN, N-NH4+, TP.
Xử lý nước rỉ rác bằng vôi kết hợp với fenton: Nước rỉ
rác thu được từ bãi chôn lấp sẽ được đem đi xử lý bằng vôi
với hàm lượng 10 g/L, sau đó xử lý bằng Feton. Nước thu
được đem xác định các chỉ số CODCr, BOD5, T-N, N-NH4+,
T-P.
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và độ sâu đến sự
phát triển và tích tụ lipit của tảo
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ: Lấy 200ml tảo giống
cho vào các bình thuỷ tinh 2,5 lít, thêm 2 lít môi trường
BBM, tiến hành nuôi ngoài trời ở hai khoảng thời gian là
tháng 2/2024 (nhiệt độ giao động từ 12 – 15,6oC) và tháng
4 (nhiệt độ giao động từ 23 – 28oC), trong thời gian nuôi
tiến hành sục khí liên tục. Mẫu được lấy đi đo mật độ quang
OD tại ngày đầu tiên, 3, 6, 9, 12, 13 và đem đi đo lượng lipit
tích tụ vào ngày 13 để đánh giá sự phát triển và tích tụ lipit.
Khảo sát ảnh hưởng của độ sâu. Cho vào thùng 40 lít môi
trường BBM, 10% dung dịch chứa sinh khối tảo có OD > 0,3
ở các độ sâu 25cm; 30cm; 35cm, tiến hành nuôi ngoài trời và
sục khí liên tục. Mẫu được lấy đi đo mật độ quang OD tại
ngày đầu tiên, 3, 6, 9, 12, 15 để đánh giá sự phát triển.
- Khảo sát sự phát triển và khả năng tích tụ lipit của
tảo Scenedesmus sp trong nước rỉ rác đã qua xử lý
Lấy 200ml tảo giống cho vào các bình các bình thuỷ tinh
2,5 lít, thêm lần lượt 2 lít nước rỉ rác đã qua xử lý bằng vôi
+ feton không pha loãng và đã pha loãng với nước máy theo
các tỉ lệ 1:1, 1:2, sục khí liên tục. Mẫu được lấy đi đo mật
độ quang OD tại ngày đầu tiên 3, 6, 9, 12 và đem đi đo
lượng lipit tích tụ vào ngày 12.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả đánh giá chất lượng nước rỉ rác đầu vào và
sau khi xử lý
Bảng 1. Kết quả phân tích chất lượng nước rỉ rác
STT
Thông
số
Đơn
vị
Kết quả đo
QCVN
40:2011/
BTNMT
(B1)
QCVN
25:2009/
BTNMT
(B2)
Nước
rỉ rác
Xử lý
Vôi +
Fenton
1 pH - 5,8 5,5 – 9
2 TSS mg/L
1127 100
3 COD mg/L
11424
1985 150 300
4 BOD5 mg/L
4159 785,5 50 50
5 TN mg/L
498,9
278,1 40 60
6 N -
NH4+ mg/L
327,4
120,7 10 25
7 TP mg/L
43,2 8,3 6
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Số 14 ● 2024 414Kết quả phân tích nước rỉ rác trước xử lý và sau xử lý
bằng vôi kết hợp với fenton được thể hiện trong bảng 1.
Hàm lượng các chất đã giảm, cụ thể là COD giảm 82,6%,
BOD5 giảm 81,1%, TN giảm 44,3%, N – NH4+ giảm 63,1%,
TP giảm 80,8% nhưng so với QCVN 25:2009/BTNMT
(B2) vẫn còn cao hơn rất nhiều. Vậy ta có thể thấy rằng mức
độ ô nhiễm trong nước rỉ rác đang thuộc mức báo động cần
phải có các biện pháp xử lý kịp thời và hiệu quả.
3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng độ sâu đến sự phát
triển và khả năng tích tụ lipit của tảo
Kết quả khảo sát trong hình 1 cho thấy sự phát triển ở
độ sâu 35 cm là không đáng kể, trong 5 ngày đầu mật độ
của tảo gần như không tăng lên, từ ngày thứ 7 đến ngày thứ
13 tảo có tăng trưởng như không vượt quá 50%. Đối với độ
sâu 25 và 30 cm sự phát triểu của tảo gần tương đồng ở ngày
thứ 3 đến ngày thứ 11 và đạt cực đại lên đến gần 400%.
Hình 1. Tốc độ tăng trưởng của tảo theo thời gian ở các độ sâu
khác nhau
Sự khác biệt của 2 độ sau này là ở 3 ngày đầu và 3 ngày
cuối, đối với tảo nuôi ở độ sâu 25cm tảo phát triển chậm
hơn 3 ngày đầu so với tảo nuôi ở độ sâu 30cm, nhưng ở 3
ngày cuối sự suy giảm tốc độ tăng trưởng của tảo nuôi ở độ
sâu 25cm lại chậm hơn.
Kết quả đánh giá khả năng tích tụ lipit sau 13 ngày nuôi
ở các độ sâu khác nhau được thể hiện trong Hình 1 với hàm
lượng từ 12,5 đến 35,7%. Hàm lượng lipit thu được khi nuôi
tảo ở độ sâu 30cm là cao nhất và thấp nhất là ở độ sâu 35cm.
Mặc dù ở độ sâu 25cm khả năng tích tụ lipit của tảo thấp
hơn so với nuôi ở độ sâu 30cm, nhưng kết hợp với cả tốc độ
phát triển của tảo thì chọn nuôi tảo ở độ sâu 25cm là thích
hợp nhất.
Bảng 2. Bảng khảo sát lượng lipit tích tụ được ở các độ sâu khác
nhau
STT Tên Mẫu Nồng độ lipid (%)
1 S1 (25cm) 35,0
2 S2 (30cm) 35,7
3 S3 (35cm) 12,5
3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự
phát triển và khả năng tích tụ lipit của tảo
Kết quả khảo sát trong Hình 2 cho thấy ở khoảng nhiệt
độ trung bình 25,6oC tảo phát triển rất tốt và thấy rõ tốc độ
tăng trưởng của tảo đạt được gần 800%. Còn ở khoảng nhiệt
độ trung bình thấp hơn là 13,5oC cho thấy tảo phát triển rất
kém, tốc độ tăng trưởng của tảo chưa đạt được 400%. Qua
khảo sát ta thấy, khoảng nhiệt độ mà tảo phát triển tốt là
25,6oC.
Hình 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự tăng trưởng của tảo
3.4. Kết quả khảo sát khả năng phát triển và tích tụ lipid
của tảo trong môi trường nước rỉ rác đã qua xử lý bằng
vôi + feton
Kết quả khảo sát trong hình 3 cho thấy, từ ngày đầu tiên
đến ngày thứ 8 ở cả 3 tỷ lệ tảo đều tăng trưởng, nhưng từ
ngày thứ 8 trở đi mẫu tảo nuôi ở tỷ lệ 1:2 bắt đầu suy giảm
và đến ngày thứ 12 gần như không phát triển. Nguyên nhân
của sự khác biệt này là do lượng dinh dưỡng trong môi
trường nuôi suy giảm, tảo không đủ dinh dưỡng nên không
thể phát triển và có hiện tượng chết. Mẫu nuôi tảo ở môi
trường pha loãng tỷ lệ 1:1 là phát triển mạnh nhất nhưng
đến ngày thứ 10 thì bắt đầu suy giảm mạnh, mẫu nuôi tảo ở
môi trường tỷ lệ 1:0 phát triển chậm hơn nhưng vẫn luôn
tăng trưởng đến ngày thứ 12. ở tỉ lệ 1:0 và 1:1 tảo phát triển
gần tương tự nhau từ ngày 1 đến ngày 12 nhưng tỉ lệ 1:0 sau
12 ngày vẫn có sự phát triển và sinh trưởng tốt.
Hình 3. Biểu đồ tốc độ tăng trưởng của tảo dựa trên độ hấp thụ
quang ở các tỉ lệ pha loãng khác nhau
Kết quả khảo sát trong bảng 3 cho thấy, lượng lipit tích
tụ sau 12 ngày nuôi trong các mẫu từ M1 – M3 dao động từ
26,7 đến 41,2%, trong đó mẫu M1 là tích tụ lipit nhiều nhất
và mẫu M3 là tích tụ kém nhất. Kết hợp giữa khả năng sinh
trưởng và khả năng tích tụ thì lựa chọn nuôi tảo trong môi
trường không pha loãng là hợp lý nhất.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Số 14 ● 2024 415Bảng 3. Bảng khảo sát lượng lipit tích tụ được ở các tỉ lệ pha
loãng khác nhau
STT Tên mẫu Nồng độ lipid (%)
1 M1 (tỉ lệ 1:0) 41,2
2 M2 (tỉ lệ 1:1) 29,4
3 M3 (tỉ lệ 1:2) 26,7
3.5. Kết quả đánh giá khả năng xử lý nước rỉ rác sau
nuôi tảo
Kết quả đánh giá nước rỉ rác sau xử lý vôi kết hợp với
fenton đem đi nuôi tảo được thể hiện trong bảng 4 cho thấy
hàm lượng COD giảm 81,2%, BOD5 giảm 90,7%, TN giảm
71,8%, N – NH4+ giảm 64% , TP giảm 22,7% so với sau khi
xử lý bằng vôi và feton (khi chưa nuôi cấy tảo). So với
QCVN 25:2009/BTNMT (B2) thì hàm lượng các chất nhìn
chung nồng độ các chất vẫn chưa đạt, vì vậy cần phải có
những nghiên cứu tiếp để đưa ra được quy trình có thể kết
hợp giữa nuôi tảo thu sinh khối và xử lý nước rỉ rác.
Bảng 4. Kết quả phân tích nước rỉ rác sau khi xử lý bằng vôi +
feton với rỉ lệ pha loãng 1:0
STT
Thông
số
Đơn
vị
Kết quả
đo
(trước
khi nuôi)
Kết quả
đo
(sau khi
nuôi)
QCVN
25:2009/
BTNMT
(B2)
1 COD mg/L
1985 373,3 300
2 BOD5 mg/L
785,5 73 50
3 T N mg/L
278,1 78,4 60
4 N –
NH4+
mg/L
120,7 43,5 25
5 T P mg/L
8,3 5,5
4. KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố tới sự phát
triển và khả năng tích tụ lipit của tảo cho thấy điều kiện tảo
có thể sinh trưởng và phát triển tốt ở nhiệt độ là 25,6oC và
độ sâu là 25cm và 30cm với lượng lipid thu hoạch được đạt
cao nhất lần lượt là 35% và 35,7%.
Nước rỉ rác sau khi xử lý bằng vôi + feton rồi đem pha
loãng với nước máy theo tỉ lệ 1:0 là môi trường phù hợp
nhất về điều kiện dinh dưỡng như đã khảo sát ở thí nghiệm
trên để tảo có thể phát triển tốt và tích tụ tối ưu lipit với
41,2% lượng lipit tích tụ được.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. https://laodong.vn/kinh-doanh/khung-hoang-nang-luong-toan-cau-va-buoc-ngoat-lich-su-1138201.ldo.
[2]. Christenson L. and Sims R, 2011. Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels and
bioproducts. Biotechnology Advances, 29, 686–702.
[3]. Phạm Thị Thanh Yên, Phạm Thị Mai Hương, Đỗ Thị Cẩm Vân, 2021. Nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng tới
hiệu quả xử lý NH4+ và COD bằng tảo Chlorella sp và Scenedesmus sp. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 57(2), 122-126.
[4]. Phạm Duy Thanh, Trần Thị Hậu, Diệp Thanh Toàn, 2017. Ảnh hưởng của sự thiếu nitơ, phospho lên quá trình tích
lũy dầu của vi tảo Scenedesmus Deserticola. An Giang University Journal of Science, 16 (4), 40 – 47.