Ứng dụng tảo chlorella SP. và daphnia SP. Lọc chất thải hữu cơ trong nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn sau xử lý bằng UASB - Võ Thị Kiều Thanh

TẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 145-153 145 ỨNG DỤNG TẢO Chlorella sp. VÀ Daphnia sp. LỌC CHẤT THẢI HỮU CƠ TRONG NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI LỢN SAU XỬ LÝ BẰNG UASB Võ Thị Kiều Thanh*, Nguyễn Duy Tân, Vũ Thị Lan Anh, Phùng Huy Huấn Viện Sinh học nhiệt đới, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, (*)thanhvtk@itb.ac.vn TÓM TẮT: Nước thải từ trại chăn nuôi lợn được xử lý bằng một số phương pháp thông thường như bể biogas, UASB... thường chưa đạt tiêu chuẩn, bởi vì còn có một số chất hữu cơ làm ô nhiễm nguồn nước. Để có thể chấp nhận tái sử dụng được nguồn nước này là một thách thức lớn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát khả năng lọc chất thải hữu cơ trong nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn cùng với sự sinh trưởng và phát triển của tảo Chlorella sp. và Daphnia sp. Mẫu nước thải sau khi xử lý yếm khí và hiếu khí từ trại chăn nuôi lợn Đồng Hiệp, tp Hồ Chí Minh có hàm lượng COD: 430 mg/l; BOD5: 174 mg/l; nitơ tổng số (TN): 538 mg/l; phosphor tổng số (TP): 191 mg/l được pha loãng 4 lần với nước máy đem nuôi tảo 9 ngày, ở điều kiện ánh sáng 1000 lux, nhiệt độ 28oC sinh khối tảo đạt 107 tế bào/ml, hàm lượng COD trong nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn giảm 65,8-88,2%; BOD5 giảm 61,4-84%; TN giảm 87,4- 90,18% đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam; chỉ có hàm lượng TP có hiệu quả xử lý là 47,7-56,15%, nhưng hàm lượng còn lại cao 18,9-100 mg/l chưa đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam. Mẫu nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn sau khi nuôi tảo 9 ngày trong bố trí thí nghiệm trên đem nuôi 10 Daphnid (0-24 giờ tuổi)/500 ml, sau 16 ngày đã lọc hoàn toàn lượng tảo trong mẫu và tốc độ sinh trưởng của Daphnia trong các mẫu thí nghiệm đạt từ 0,18-0,23. Hàm lượng TN và TP tiếp tục giảm lần lượt đến 94,15%, 80% và đạt tiêu chuẩn đổ ra nguồn nước. Từ khóa: Chlorella, Daphnia, nước thải chăn nuôi lợn xử lý. MỞ ĐẦU Ô nhiễm môi trường nói chung và nước thải nói riêng đang là một vấn đề thời sự, thu hút sự quan tâm của các cơ quan chức năng và người dân. Ở Việt Nam, tình hình ô nhiễm nguồn nước do các nhà máy gây ra càng ngày càng nghiêm trọng. Nguyên nhân của hiện trạng này là do chi phí xây dựng và vận hành các hệ thống xử lý nước thải quá lớn. Các doanh nghiệp một mặt không đủ tài chính, một mặt khác lại chỉ quan tâm đến lợi nhuận mà không nghĩ đến hậu quả. Hơn nữa, một lượng nước thải rất khó xử lý bằng các phương pháp thông thường do hàm lượng các chất trong đó khá phức tạp, vì vậy, nước thải sau khi xử lý vẫn không thể đạt tiêu chuẩn. Nước thải từ trại chăn nuôi lợn là một ví dụ điển hình, nó chứa một lượng lớn nitơ và photpho, những hợp chất có thể hòa tan được nên rất khó tách chúng ra khỏi nước bằng phương pháp lọc thông thường. Tính chất của nước thải từ trại chăn nuôi lợn được xử lý bằng các phương pháp tiêu biểu (bể biogas, UASB...) thường chưa đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn nước [15]. Tái sử dụng nguồn nước này với cách có thể chấp nhận được là một thách thức lớn. Trong tự nhiên, có rất nhiều loài thủy sinh có khả năng xử lý nước thải rất hiệu quả như: các loại tảo Chlorella, bèo, một số loài giáp xác thuộc họ Daphnia... Chúng có thể được sử dụng như một công đoạn trong quy trình xử lý nước thải với các thiết bị nuôi khá đơn giản và chi phí vận hành rất thấp, nước thải ra sẽ hoàn toàn đạt tiêu chuẩn cho phép. Đặc biệt, các loài thuỷ sinh động vật còn là nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho tôm, cá [2]. Tuy nhiên, bên cạnh xử lý hiệu quả một số chất hữu cơ thì tế bào tảo là một sản phẩm phụ, có thể làm tái ô nhiểm nguồn nước. Có một số phương pháp để thu tế bào tảo từ nguồn nước như đông tụ - kết bông, làm chúng nổi lên bằng khí hòa tan, tự kết bông... những phương pháp này đòi hỏi thêm chi phí đầu tư với giá thành cao và kỹ năng thực hiện [15]. Sử dụng loài giáp xác nhỏ Daphnia sp. để loại bỏ sinh khối tảo [10] và làm giảm giá trị BOD là một đề nghị đáng được quan tâm nghiên cứu bởi vì Dapnhia sp. dễ dàng thu được từ nguồn nước, là thức ăn cho một số động vật sống trong nước. Đặc biệt là cung cấp nguồn thức ăn tự nhiên quan trọng trong các trại ương nuôi cá và cá cảnh. Chính vì những đặc điểm trên chúng tôi Vo Thi Kieu Thanh, Nguyen Duy Tan, Vu Thi Lan Anh, Phung Huy Huan 146 đã tiến hành sử dụng tảo Chlorella sp. và Daphnia sp. lọc chất thải hữu cơ trong nước thải từ quá trình chăn nuôi heo, để bước đầu đánh giá khả năng xử lý nước thải hữu cơ của thủy sinh động vật, từ đó có thể sử dụng nguồn thủy sinh sẵn có trong tự nhiên và đưa ra một định hướng mới cho việc áp dụng các quy trình xử lý nước thải giàu chất hữu cơ. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu Tảo Chlorella sp. được cung cấp từ Society Aquamer, Mèze, Pháp, được giữ giống tại phòng thí nghiệm Viện Sinh học nhiệt đới bằng môi trường nhân tạo theo EPA, 1978 [4] và Dapnia sp. dòng 1829 từ Thụy Sĩ theo OECD, 1983 [12] với nhiệt độ 28oC; ánh sáng 1.000lux - 16/8 h sáng/tối. Mẫu nước thải chăn nuôi lợn được lấy tại Xí nghiệp chăn nuôi lợn Đồng Hiệp, xã Phạm Văn Cội, huyện Củ Chi, tp. Hồ Chí Minh. Phương pháp Phân tích nitơ tổng: Persulfate digestion method (10071) - Hach DR/2400; phân tích phosphor tổng: PhosVer® 3 with Acid persulfate digestion method (8190) - Hach DR/2400; phân tích TS: TCVN - 88; phân tích SS: TCVN - 88; phân tích BOD: BODTrak test procedure (26197 - 18) Hach; Phân tích COD: COD reactor model 45600 - Hach; Phương pháp nuôi tảo Chlorella sp. [4]; phương pháp nuôi Daphnia sp. [12]; phương pháp đếm tảo: bằng buồng đếm hồng cầu; phương pháp tính tốc độ sinh trưởng của tảo Chlorella sp. và Daphnia sp. theo công thức GR = (lnNt - lnNo)/t với Nt là số lượng tảo (Dapnhnia sp.) trong mỗi mẫu sau thời gian t ngày; No là số lượng tảo (Daphnia sp.) trong mỗi mẫu trong ngày đầu tiên; t là thời gian kết thúc thí nghiệm [9]; phương pháp xử lý số liệu trên Microsoft Excel. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Sinh trưởng của tảo Chlorella sp. trên môi trường nước thải từ quá trình chăn nuôi heo và ảnh hưởng của chúng đến các chỉ tiêu hóa sinh của nước thải Mẫu nước thải sau khi xử lý yếm khí và hiếu khí có bổ sung vi sinh (EM) từ trại chăn nuôi lợn Đồng Hiệp được đưa về phòng thí nghiệm và tiến hành đo các chỉ tiêu sau: COD: 430 mg/l; BOD5: 174 mg/l; TS: 0.1118 g/l; SS: 0,013 g/l; nitơ tổng số: 538 mg/l; photpho tổng số: 191 mg/l, với các chỉ tiêu này chỉ có TS và SS đạt tiêu chuẩn xả thải còn lại đều không đạt chỉ tiêu xả thải loại B, do đó chúng tôi không khảo sát TS và SS trong các mẫu thí nghiệm. Chúng tôi tiến hành bố trí thí nghiệm như sau: mẫu đối chứng (ĐC) tảo được nuôi trên môi trường nhân tạo [4], mẫu nước thải (M) và mẫu được pha loãng với nước máy (NM) theo thứ tự: 1 M : 1 NM; 1 M : 2 NM; 1 M : 3NM; 1M : 4NM; 1 M : 5 NM, với thể tích là 800 ml + 80 ml tảo giống (4,2 × 106/ml) với nhiệt độ 28oC, ánh sáng 1.000 lux - 16/8 h sáng/tối và có sục khí (hình 1). Mỗi mẫu được lặp lại 3 lần. Tuy nhiên, để thể hiện tương đối chính xác các số liệu, chúng tôi lấy mỗi mẫu 5 ml, hòa lại với nhau, đem xác định số lượng sinh vật thử nghiệm và các chỉ tiêu lý hóa của thí nghiệm. Sinh trưởng của tảo trên môi trường nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn Chúng tôi đếm tảo bằng buồng đếm hồng cầu mỗi ngày, sau chín ngày thí nghiệm chúng tôi xác định được tốc độ sinh trưởng của tảo Chlorella sp. và biểu diễn dưới dạng đồ thị (hình 3). Trong 4 ngày đầu, số lượng tảo trong các mẫu nước thải giảm do chưa thích ứng được với môi trường nước thải, trong khi trên môi trường tổng hợp ở mẫu đối chứng tảo phát triển tốt. Sau 6 ngày thì ở tất cả các mẫu đều có số lượng tảo tăng, chỉ có ở mẫu nguyên thủy, số lượng tảo có khuynh hướng giảm dần. Tốc độ sinh trưởng của mẫu đối chứng phát triển tốt nhất 0,204/ngày, tốc độ sinh trưởng của mẫu nguyên thủy không phát triển, tốc độ sinh trưởng của các mẫu đã được pha loãng với nước máy có phát triển nhưng không theo kịp tốc độ phát triển của mẫu đối chứng và chỉ đạt 0,09; 0,107; 0,116; 0,133; 0,125/ngày tương ứng với từng tỷ lệ pha loãng. Wang et al. (2009) [9] công bố là tảo Chlorella có tốc độ sinh trưởng trong nước thải sinh hoạt Thành phố là 0,412/ngày ở điều kiện ánh sáng là 5000 lux. So TẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 145-153 147 với số liệu này số liệu của chúng tôi thấp hơn, ở đây có thể do giống tảo khác nhau và bố trí trong phòng thí nghiệm nên điều kiện ánh sáng chưa đủ. Hình 1. Tảo Chlorella sp. sau 7 ngày nuôi trong môi trường nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn sau xử lý yếm khí và hiếu khí có bổ sung (EM) A B Hình 2. Môi trường nước thải sau khi nuôi tảo (A) và môi trường nước sau khi nuôi Daphnia (B) Hình 3. Sự phát triển của tảo trong môi trường nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn so với môi trường nhân tạo theo thời gian Vo Thi Kieu Thanh, Nguyen Duy Tan, Vu Thi Lan Anh, Phung Huy Huan 148 Hình 4. Hàm lượng COD sau khi nuôi tảo Chlorella sp. Sự thay đổi các chỉ tiêu hóa sinh của nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn sau khi nuôi tảo COD (mg/l) Với đồ thị trên (hình 4) chúng tôi cũng nhận thấy vào 3 ngày đầu, COD giảm nhanh ở các mẫu và những mẫu càng loãng thì COD càng giảm đều từ ngày đầu tiên đến ngày thứ 9. Sau 3, 6 và 9 ngày, COD ở mẫu M giảm dần lần lượt là 64,9%, 73,3%, 88,2% (51 mg/l), mẫu 1M:1NM là 60,9%, 81,2%, 82,8% (56 mg/l), mẫu 1M: 2NM là 39,2%, 63%, 70,7% (42 mg/l), mẫu 1M: 3NM là 30,6%, 40,8%, 65,8% (37 mg/l), tương ứng. So với kết quả công bố trước đây của Aziz et al. (1992) [3], sau 15 ngày nuôi tảo Chlorella pyrenoidosa trên chất thải và nước thải từ trại chăn nuôi lợn công nghiệp, hàm lượng COD giảm 70-82%, còn mẫu tảo Chlorella sp. tại phòng thí nghiệm của chúng tôi, COD cũng giảm 65,8-88,2%. BOD (mg/l) Do bố trí mẫu trong phòng thí nghiệm với số lượng ít nên chúng tôi chỉ tiến hành đo mẫu trước khi thí nghiệm và sau khi kết thúc thí nghiệm. Chúng tôi nhận thấy mẫu BOD5 giảm 84% ở mẫu M; 75% ở mẫu 1M: 1NM; 73,5% ở mẫu 1M: 2NM; 61,4 ở mẫu 1M: 3NM. So với các công bố trước đây của Fallowfield et al. (1999) [6], sau 4-5 ngày nuôi tảo Chlorella vulgaris với bùn thải từ quá trình chăn nuôi heo đã được pha loãng, BOD5 giảm đến 98%; công trình của tác giả Aziz et al. (1992) [3] thì sau 15 ngày nuôi tảo Chlorella pyrenoidosa trong nước thải từ trại chăn nuôi heo công nghiệp có hàm lượng BOD5 giảm 80-88%, còn trong điều kiện thí nghiệm của chúng tôi, mẫu tảo Chlorella sp. cũng đã xử lý BOD5 giảm đến 61,4-84%. Bảng 1. Hàm lượng BOD5 (mg/l) sau 9 ngày nuôi tảo Mẫu Ngày đầu Ngày 3 Ngày 6 Ngày 9 M 174 - - 28 1M:1NM 108 - - 27 1M:2NM 64 - - 17 1M:3NM 54,3 - - 21 (-). Không phân tích. Hàm lượng nitơ tổng số (mg/l) Đây là một yếu tố rất quan trọng trong nước thải chăn nuôi heo, hàm lượng nitơ trong nước thải rất khó loại bỏ bằng các biện pháp xử lý thông thường, nhưng nó rất tốt cho sự phát triển TẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 145-153 149 của thực vật thủy sinh. Do đó, sau khi bố trí nuôi tảo như trên chúng tôi tiến hành đo hàm lượng nitơ tổng số sau 3 ngày một và kết quả nghiên cứu thu được, được trình bày ở hình 5. Trong 3 ngày đầu, ở tất cả các mẫu thí nghiệm sử dụng nước thải có pha loãng hay không thì hiệu quả xử lý nitơ tổng xẩy ra nhanh chóng. Hình 5. Hàm lượng nitơ tổng số sau khi nuôi tảo Sau 3, 6 và 9 ngày, hàm lượng nitơ tổng số ở mẫu M giảm dần lần lượt là 39,8%, 69,15%, 88,15% (60 mg/l); mẫu 1M: 1NM giảm 40,18%, 57,59%, 90,18% (33 mg/l); mẫu 1M: 2NM giảm 43,28%, 45,38%, 87,4% (30 mg/l); mẫu 1M: 3NM giảm 34,24%, 37,5%, 89,68% (19 mg/l). So với kết quả công bố trước đây của Fallowfield et al. (1985) [4], sau 4 - 5 ngày nuôi tảo Chlorella vulgaris với bùn thải từ quá trình chăn nuôi lợn đã được pha loãng làm giảm nitơ tổng đến 54-98% [10] còn Aziz et al. (1992) [3] thì sau 15 ngày nuôi tảo Chlorella pyrenoidosa trên chất thải và nước thải từ trại chăn nuôi lợn công nghiệp, hàm lượng nitơ tổng giảm 60- 70%, còn trong điều kiện thí nghiệm của chúng tôi, mẫu tảo Chlorella sp. sau 9 ngày nuôi tảo hàm lượng Nitơ tổng số cũng giảm được 87,4- 90,18%. Hàm lượng Photpho tổng số (mg/l) Sreesai (2002) [15] đã công bố kết quả có một số loài tảo hấp thu được Photpho bài tiết từ vật nuôi. Trong thí nghiệm này của chúng tôi nhận thấy, sau 9 ngày nuôi tảo trong mẫu nước thải từ quá trình chăn nuôi heo M đã làm giảm 47,7% lượng Photpho tổng số, còn các mẫu pha loãng ở các nồng độ khác nhau cũng giảm được lần lượt là 56,1% (1M: 1NM); 43,9% (1M: 2NM); 56,15% (1M: 3NM), tuy nhiên, hàm lượng photpho tổng số còn lại trong mẫu vẫn còn lại rất cao như 18,9 mg/l ở mẫu nước thải được pha loãng 4 lần. So với các công bố trước đây của Fallowfield et al. (1985) [6], sau 4-5 ngày nuôi tảo Chlorella vulgaris với bùn thải từ quá trình chăn nuôi lợn đã được pha loãng, hàm lượng photpho tổng số giảm 42-98% và theo công bố của Aziz et al. (1992) [3], sau 15 ngày nuôi tảo Chlorella pyrenoidosa trong nước thải từ trại chăn nuôi lợn công nghiệp, hàm lượng nitơ tổng giảm 50-60%, còn trong điều kiện thí nghiệm của chúng tôi, mẫu tảo Chlorella sp. sau 9 ngày nuôi đã làm giảm hàm lượng photpho tổng số xuống 47,7-56,15%. Như vậy, thí nghiệm nghiên cứu của chúng tôi đã có hiệu quả xử lý photpho thấp hơn so với các công bố nêu trên. Vo Thi Kieu Thanh, Nguyen Duy Tan, Vu Thi Lan Anh, Phung Huy Huan 150 Hình 6. Hàm lượng phosphor sau khi nuôi tảo Từ những kết quả nêu trên đã cho thấy, sự phát triển của tảo theo thời gian ở các mẫu nuôi bằng nước thải từ quá trình chăn nuôi đã không cao bằng mẫu đối chứng, tuy nhiên khả năng lọc nước thải của tảo lại rất có hiệu quả. Sau 9 ngày nuôi tảo, hàm lượng COD trong nước thải từ quá trình chăn nuôi heo giảm từ 65,8-88,2%; BOD5 giảm từ 61,4-84%; Nitơ tổng số giảm 87,4-90,18% và đạt tiêu chuẩn nước xả thải của Việt Nam; còn hàm lượng Photpho tổng số mặc dù có hiệu quả xử lý là 47,7-56,15% nhưng hàm lượng này vẫn còn cao 18,9-100 mg/l. Do vậy, chưa đạt được tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam. Nước thải từ quá trình chăn nuôi heo có mùi rất hôi nhưng sau khi nuôi tảo không còn mùi hôi, có thể do hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải đã bị giảm đáng kể. Sinh trưởng của Daphnia trên môi trường nước thải chăn nuôi heo sau khi nuôi tảo và các chỉ tiêu hóa sinh của nước thải. Phương pháp tiện lợi trong xử lý nước thải từ quá trình chăn nuôi heo với hệ thống yếm khí, hiếu khí thường không đạt tiêu chuẩn xả thải. Do đó, có thể sử dụng Chlorella như một quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Tuy nhiên, bên cạnh xử lý hiệu quả một số chất hữu cơ thì tế bào tảo là một sản phẩm phụ mà có thể làm tái ô nhiểm nguồn nước [15], nên chúng tôi tiến hành bố trí dùng nước thải từ quá trình chăn nuôi heo đã nuôi tảo 9 ngày tiếp tục nuôi Daphnia để lọc tảo, thí nghiệm được bố trí 500 ml môi trường + 10 Daphnid (24h tuổi) cho mỗi mẫu và ký hiệu như sau: ĐC (đối chứng) [12]; M; 1M: 1NM; 1M: 2NM; 1M: 3NM. Mỗi ngày kiểm tra số lượng Daphnia còn sống sót, Daphnid được sinh ra và tính tốc độ sinh trưởng của chúng. Kết quả nghiên cứu thu được sau 16 ngày thí nghiệm nêu trên được trình bày trên hình 7. Hình 7. Tốc độ sinh trưởng của Daphnia TẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 145-153 151 Mẫu ĐC 100% Daphnia sống và đến ngày thứ 9 thì có Daphnia, mẫu M sau 1 ngày 100% Daphnia đã bị chết có thể do hàm lượng nitơ và photpho còn cao, mẫu 1 M : 1 NM đến ngày thứ tư toàn bộ Daphnia đã bị chết và mẫu 1 M : 2 NM; 1 M : 3 NM đến ngày thứ 8 đã có Daphnia và số lượng còn sống sót lần lượt theo các mẫu là 30%, 60%. Số lượng Daphnia chết theo thời gian có thể do trong nước thải còn nhiều chất mà chúng tôi chưa phân tích được, như hàm lượng khoáng đa lượng, vi lượng, vitamin... tồn tại quá nhiều hoặc quá ít. Loài Daphnia magna chủ yếu sinh sản theo kiểu đơn tính cái (con mẹ chỉ đẻ ra con cái) hơn là sinh sản hữu tính. Điều này đảm bảo cho việc đồng nhất giới tính. Tuy nhiên, Daphnia magna chỉ có thể sinh sản theo kiểu này khi trong môi trường đạt những điều kiện thuận lợi về nguồn thức ăn, nhiệt độ.... Những cá thể Daphnia magna con trưởng thành sinh sản vào ngày thứ 9 ở mẫu đối chứng và sinh sản vào ngày thứ 8 ở các mẫu thí nghiệm. Như vậy, có thể trong nước thải chăn nuôi lợn của mẫu thí nghiệm để có yếu tố kích thích sinh sản. Loài Daphnia magna rất nhạy cảm với môi trường nước nghèo dinh dưỡng hoặc bị nhiễm độc. Khi môi trường thay đổi bất thường, có sự xuất hiện của trứng đen trong túi ấp, những trứng này nở ra con đực và các con đực này sẽ chết. Trong suốt quá trình nuôi, thí nghiệm chúng tôi không thấy sự xuất hiện của trứng đen trong túi ấp. Tốc độ sinh trưởng của Daphnia trên các mẫu bố trí thí nghiệm 0,18 (1M: 2NM); 0,23 (1M: 3NM) không đạt được bằng mẫu đối chứng 0,37 (ĐC); có thể do mẫu đối chứng có thành phần môi trường và thức ăn tiêu chuẩn, còn đối với mẫu nước thải đã được nuôi tảo có mật độ từ 2,5 × 106 đến 1,2 × 107 tế bào/ml cùng với hàm lượng nitơ và photpho còn cao so với mẫu đối chứng. Các chỉ tiêu hóa lý của môi trường sau khi nuôi Daphnia Chúng tôi chỉ khảo sát các chỉ tiêu COD, nitơ tổng và photpho tổng, không kiểm tra số lượng tảo hằng ngày do tảo vẫn còn phát triển và tảo có trong nước đã bị Daphnia ăn dần, nhưng khi kết thúc thí nghiệm chúng tôi nhận thấy, màu trong các mẫu nước thải không còn xanh màu tảo mà chuyển sang màu vàng nhạt và trong hơn, dưới đáy lọ có ít cặn ở mẫu 1M: 3NM (hình 2). Bảng 2. Các chỉ tiêu hóa lý và tổng số Daph sau 16 ngày nuôi Daphnia Mẫu COD (mg/l) BOD (mg/l) Nitơ tổng số (mg/l) Photpho tổng số (mg/l) Tổng số Daph (con) Sau 9 ngày nuôi tảo Sau 16 ngày nuôi Daph Sau 9 ngày nuôi tảo Sau 16 ngày nuôi Daph Sau 9 ngày nuôi tảo Sau 16 ngày nuôi Daph Sau 9 ngày nuôi tảo Sau 16 ngày nuôi Daph Số lượng Daph mẹ sau thí nghiệm Số lượng Daph được sinh ra M 51 44 28 - 60 - 100 - 0 0 1:1 56 51 27 - 33 - 43,8 - 0 0 1:2 42 38 17 - 30 5 29,3 11,2 3 43 1:3 37 34 21 - 19 7,5 18,9 3,39 6 64 (-). Không phân tích. Hàm lượng BOD5 và COD giảm rất ít không đáng kể, tuy nhiên, hàm lượng nitơ tổng và photpho tổng tiếp tục giảm ở các công thức thí nghiệm có Daphnia còn sống. Hàm lượng nitơ tổng số trong mẫu 1M: 2NM và mẫu 1M: 3NM còn lại lần lượt là 5 mg/l và 7,5 mg/l. Hàm lượng photpho tổng số ở mẫu 1M:2NM và mẫu 1M: 3NM còn lại lần lượt là 11,2 mg/l và 3,39 mg/l. Theo Sreesai (2002) [15] là loài Moina macrocopa lọc 81% sinh khối tảo với Vo Thi Kieu Thanh, Nguyen Duy Tan, Vu Thi Lan Anh, Phung Huy Huan 152 COD giảm 59,11%, sau 4 ngày nuôi trên môi trường nước thải từ quá trình chăn nuôi. Nếu có đầu ra cho sinh khối tảo Chlorella và Daphnia ổn định, nên khuyến cáo người chăn nuôi lợn làm thêm hệ thống nuôi tảo và nuôi động vật thủy sinh để giảm mùi hôi, đồng thời giảm chi phí cho xử lý chất thải và nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn. KẾT LUẬN Mẫu nước thải sau khi xử lý yếm khí và hiếu khí từ trại chăn nuôi lợn Đồng Hiệp, tp.HCM, Việt Nam có hàm lượng COD: 430 mg/l; BOD5: 174 mg/l; nitơ tổng số (TN): 538 mg/l; photpho tổng số (TP): 191 mg/l. Sự phát triển của tảo theo thời gian ở các mẫu nuôi trên nước thải chăn nuôi heo đạt 1,4 × 107 không cao bằng mẫu đối chứng (2,65 × 107), tuy nhiên, khả năng lọc nước thải của tảo rất hiệu quả. Sau khi nuôi tảo 9 ngày, hàm lượng COD trong nước thải chăn nuôi lợn giảm từ 65,8- 88,2%; BOD5 giảm từ 61,4-84%; nitơ tổng số giảm 87,4-90,18% và đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam; còn hàm lượng photpho tổng số có hiệu quả xử lý cao 47,7-56,15% nhưng hàm lượng còn cao 18,9-100 mg/l chưa đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam. Tốc độ sinh trưởng của Daphnia sau 16 ngày nuôi trong môi trường nước thải chăn nuôi lợn đã qua 9 ngày nuôi tảo là 0,18 (1M: 2 NM); 0,23 (1M: 3 NM) không đạt được bằng mẫu đối chứng 0,37/ngày. Sau 16 ngày nuôi Daphnia trên nước thải đã nuôi tảo Chlorella 9 ngày, hàm lượng COD, BOD5 giảm không đáng kể, nitơ tổng và photpho tổng số còn lại lần lượt là 5 mg/l và 3,39 mg/l, tương ứng. Màu trong các mẫu nước thải không còn xanh màu tảo mà chuyển sang màu vàng nhạt và trong hơn, dưới đáy lọ có ít cặn. Nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn có mùi rất hôi nhưng khi nuôi tảo không còn mùi hôi. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Agrawal S. C., Manisha, 2007. Growth, Survival and Reproduction in Chlorella vulgaris and C. variegla with Respect to Culture Age and under different Chemical factors. Folia Microbiol., 52(4): 399-406. 2. Agh Naser, Sorgeloos Patrick, 2005. Handbook of Protocols and Guidelines for culture and Enrichment of Live Food for Use in Larviculture. University of Ghent, Ghent, Belgium. 3. Aziz M. A., Ng. W. J., 1992. Feasibility of wastewater treatment using the activated- algae process. Bioresource Technology, 40(3): 205-208. 4. EPA, 1978. The Selenastrum capricornutum Printz Algal Assay Bottle Test. United States Environmental Protection Agency EPA 600/9 78 018. juillet 1978. 5. Evelyn H. W. Heugens, Lonneke T. B. Tokkie, Michiel H. S. Kraak, A. Jan Hendriks, Nico M. Van Straalen, Wim Admiraal, 2006. Population growth of Daphnia magna under multiple stress conditions: Joint effects of temperature, food and cadmium. Environmental Toxicology and Chemistry, 25(5): 1399-1407. 6. Fallowfield H. J., N. J. Martin, N. J., Cromar, 1999. Performance of a batch-fed High Rate Algal Pond for animal waste treatment. European Journal of Phycology, 34(3): 231-237. 7. Hendriks A. J., Enserink E. L., 1996. Modelling response of single-species populations to microcontaminants as a function of species size with examples for waterfleas (Daphnia magna) and cormorants (Phalacrocorax carbo). Ecological Modelling, 88: 247-262. 8. Nguyễn Ngọc Kiểng, 1996. Một số phương pháp cần thiết trong nghiên cứu khoa học. Nxb. Thành phố Hồ Chí Minh. 9. Liang Wang et al., 2009. Cultivation of Green Algae Chlorrela sp. in Different Wastewaters from Municipal Wastewater Treatment Plant. Appl Biochem Biotechnol. 10. Limnology, Oceanography, 2005. Growth of Daphnia magna on the effluent of wastewater treatments plants. TẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 145-153 153 11. Mohan N. et al., 2009. Studies on Mass Cultivation of Chlorella vulgaris and Effective Harvesting of Bio-Mass by Low- Cost Methods. J. Algal Biomass Utln., 1(1): 29-39. 12. OECD., 1983. Ligne Directrice de l’OCDE pour les essais de produits chimiques. Daphnia sp., essai d’ immobilisation immeùdiate et essai de reproduction sur 14 jours. N0 202 13. Pouliot Y., Buelna G., Racine C., de la Noüe J., 1989. Culture of cyanobacteria for tertiary wastewater treatment and biomass production. Biological Wastes, 29(2): 81-91. 14. Ranta E., Bengtsson J., McManus J., 1993. Growth, size and shape of Daphnia longispina, D. magna and D. pulex. Ann. Zool. Fennici, 30: 299-311. 15. Sreesai Sỉanee, 2002. Treatment and Reuse of Swine Wastewater. Thammasat Int. J. Sc. Tech., 7(1). 16. Susan S. Kilham et al., 1998. COMBO: a defined freshwater culture medium for algae and zooplankton. Hydrobiologia, 377: 147- 159. 17. Terra, Feiden, 2003. Reproduction and survival of Daphnia magna Straus, 1820 (Crustacea: Cladocera) under different hardness conditions. Acta. Limnol. Bras., 15(2): 51-55. 18. Zagorc Jana et al., 1996. Impact Assessment of Industrial and Municipal Effluents on Sureface Water - A Case Study. Wat. Sci. Tech., 34(7-8): 141-14. APPLICATION OF Chlorella sp. AND Daphnia sp. FOR TREATING ORGANIC WASTE DERIVED FROM SWINE WASTEWATER AFTER UASB SYSTEM USAGE Vo Thi Kieu Thanh, Nguyen Duy Tan, Vu Thi Lan Anh, Phung Huy Huan Institute of Tropical Biology, VAST SUMMARY The quality of typical treated swine wastewater does not often pass the effluent standard. There are some nutrients and organic matter, which cause deterioration in the water resources. Recycling this wastewater in a sustainable manner presents an important challenge. This study investigates the possibility of changing valuable matter in swine wastewater to algal, Chlorella sp. biomass and then harvesting by the order Cladocera, Daphnia sp.The quality swine wastewater of this experiment is also evaluated. Samples collected from the effluent at the end of anaerobic and aerobic treatment pond of Dong Hiep farm were chemically analyzed at 430 mg/l, 174 mg/l, 538 mg/l, 191mg/l for COD, BOD5, total Nitrogen (TN), total Phosphorus (TP), respectively. This sample diluted four times with tap-water before it was cultured Chlorella sp. under conditions of tests was 1000 lux of light intensity, 24oC of temperature and without add a food for nutrient to remove organic matter, harvest 107 cells/ml the algae biomass. The characteristics of swine effluent, including COD, BOD5, and total nitrogen were better than the effluent standard and total phosphor wasn’t (18.9-100 mg/l), although its treatment efficiency was 47-56.15%. Then, Chlorella sp. biomass was harvested completely by Daphnia sp. (10 Daphnid (0-24 h old)/ 500 ml) after 16 days of cultivation. Population growth rate of Daphnia sp. were 0.18-0.23. Total nitrogen and phosphor continued to treat to 94.15%, 80%, respectively, and obtained the effluent standard. Keywords: Chlorella sp., Daphnia sp., swine wastewater, treatment. Ngày nhận bài: 21-6-2012