Tài liệu đánh giá sự ảnh hưởng của nhiệt độ trong điều kiện đèn led đỏ đến khả năng xử lý nước thải của tảo

HỌC VIÊỆN NÔNG NGHIÊỆP VIÊỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG ------------------- KHÓA LUÂÂN TỐT NGHIÊÂP TÊN ĐỀ TÀI: “ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TRONG ĐIỀU KIỆN ĐÈN LED ĐỎ ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA TẢO” Người thực hiện : MAI ĐỨC TRUNG Lớp : MTD Khóa : 57 Chuyên ngành : Khoa học Môi trường Giáo viên hướng dẫn : TS. ĐỖ THỦY NGUYÊN Hà Nô i – 2016 HỌC VIÊỆN NÔNG NGHIÊỆP VIÊỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG ------------------- KHÓA LUÂÂN TỐT NGHIÊÂP TÊN ĐỀ TÀI: “ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TRONG ĐIỀU KIỆN ĐÈN LED ĐỎ ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA TẢO” Người thực hiện Lớp Khóa Chuyên ngành Giáo viên hướng dẫn Địa điểm thực tập : MAI ĐỨC TRUNG : MTD : 57 : Khoa học Môi trường : TS. ĐỖ THỦY NGUYÊN : Bộ môn Công nghệ môi trường Hà Nô i – 2016 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này tôi đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình và sự động viên của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè. Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầyTS. Đỗ Thủy Nguyên, giảng viên bộ môn Công nghệ Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện khóa luận cũng như tận tình truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn toàn thể các quý thầy, cô giáo bộ môn Công nghệ Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập tại bộ môn. Tôi xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của anh Trần Minh Hoàng, bạn Đinh Phương Thảo, Nguyễn Xuân Quỳnh, Nguyễn Thị Mai và Nguyễn Mai Trang, những người đã luôn quan tâm và đồng hành cùng tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu. Cuối cùng tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ, gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện khóa luận này. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 20,tháng 5, năm 2016. Sinh viên thực hiện MAI ĐỨC TRUNG MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN....................................................................................................i MỤC LỤC..........................................................................................................i DANH MỤC BẢNG..........................................................................................i DANH MỤC HÌNH...........................................................................................i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................i MỞ ĐẦU...........................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu.....................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU...........................................................1 1.1. Tổng quan về tảo Chlorella........................................................................1 1.1.1. Đặc điểm phân loại..................................................................................1 1.1.2. Hình thái, cấu tạo....................................................................................1 1.1.3. Quá trình sinh sản....................................................................................1 1.1.4. Quá trình sinh trưởng, phát triển của tảo.................................................1 1.1.5. Quá trình quang hợp của tảo...................................................................1 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tảo Chlorella....................................................1 1.2.1. Nhiệt độ...................................................................................................1 1.2.2. Ánh sáng..................................................................................................1 1.2.3. Dinh dưỡng..............................................................................................1 1.3. Các nghiên cứu vềảnh hưởng nhiệt độ tới sự sinh trưởng phát triển của tảo Chlorella Vulgarisvà hệ thống xử lý sử dụng tảo..................................1 1.4. Ứng dụngđèn LED trong xử lý nước thải sử dụng tảo...............................1 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................................1 2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................1 2.2. Phạm vi nghiên cứu....................................................................................1 2.3. Nội dung nghiên cứu..................................................................................1 2.4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................1 2.4.1. Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp và sơ cấp.....................................1 2.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm:...............................................................1 2.4.3. Phương pháp xác định mật độ tảo bằng phương pháp đếm số lượng tế bào bằng buồng đếm Burker – Turk........................................................1 2.4.4. Phương pháp phân tích Chlorophyll – a..................................................1 2.4.5.Phương pháp phân tích.............................................................................1 2.4.6. Phương pháp xử lý số liệu.......................................................................1 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..........................1 3.1 Khả năng sinh trưởng và xử lý nước thải của tảo trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau...................................................................................1 3.1.1. Khả năng sinh trưởng và phát triển của tảo.............................................1 3.1.2. So sánh hiệu quả xử lý nước thải của tảo trong các công thức khác nhau....1 3.1.3. Tương quan giữa hàm lượng Chlorophyll- a và hiệu suất loại bỏ dinh dưỡng.......................................................................................................1 3.2.Đánh giá diễn biến sinh trưởng và khả năng xử lý nước thải của tảo với sự thay đổi nhiệt độ theo ngày mô phỏng 2 mùa đông - hè.....................1 3.2.1. Diễn biến sinh trưởng của tảo.................................................................1 3.2.2. Biến động các thông số dinh dưỡng ở 2 công thức nhiệt độ mô phỏng theo 2 mùa đông và hè.............................................................................1 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................................1 1. Kết luận.........................................................................................................1 2. Kiến nghị.......................................................................................................1 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................1 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng điều chỉnh nhiệt độ trong ngày mô phỏng theo 2 công thức mùa hè và mùa đông.............................................................................1 Bảng 3.1: Mật độ tảo và hàm lượng Chlorophyll- a ở các công thức sau.........1 thời gian nghiên cứu..........................................................................................1 Bảng 3.2: Hiệu quả xử lý nước thải trong các công thức nhiệt độ khác nhau ...............................................................................................................1 Bảng 3.3 : Nồng độ và hiệu suất loại bỏ N P tổng trong các công thức nhiệt độ khác nhau.........................................................................................1 Bảng 3.4: Diễn biến Chlorophyll-a theo ngày mô phỏng 2 mùa đông và hè ...............................................................................................................1 Bảng 3.5: Biến động dinh dưỡng ở 2 công thức nhiệt độ mô phỏng 2 mùa đông và hè.............................................................................................1 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Tảo Chlorella.....................................................................................1 Hình 1.2. Các giai đoạn phát triển đặc trưng của tảo........................................1 Hình 1.3: Tỉ lệ phát triển tảo ở các mức bức xạ và nhiệt độ khác nhau với 2 loài tảo Chlorella Vulgaris và Fragilaria Crotonensis..........................1 Hình 1.4: Tỉ lệ phát triển và sinh khối ở các nhiệt độ và nồng độ CO 2khác nhau........................................................................................................1 Hình 1.5: Diễn biến Chlorophyll - a ở các công thức nhiệt độ và nồng độ CO2 khác nhau........................................................................................1 Hình 1.6. Hiệu quả loại bỏ COD và dinh dưỡng ở đèn LED đỏ tại các cường độ chiếu sáng 2000μmol/m2/s. a: Nước thải giàu C; b: nước thải giàu N..............................................................................................1 Hình 1.7. Hiệu quả loại bỏ dinh dưỡng ở đèn LED đỏ tại các cường độ chiếu sáng. a: Nước thải giàu C; b: nước thải giàu N............................1 Hình 1.8: HIỆU suất loại bỏ NH4+.....................................................................1 Hình 1.9: Hiệu suất loại bỏ NO3-.......................................................................1 Hình 1.10: Hiệu suất loại bỏ N tổng..................................................................1 Hình 1.11: Hiệu suất loại bỏ PO43-.....................................................................1 Hinh 2.1: Công thức thí nghiệm 1.....................................................................1 Hình 2.2: Bố trí thí nghiệm trong tủ định ôn.....................................................1 Hình 2.3: Công thức thí nghiệm 2.....................................................................1 Hình 2.4: Bố trí thí nghiệm trong tủ định ôn.....................................................1 Hình 3.1: Độ tăng mật độ tảo ở các công thức nhiệt độ khác nhau...................1 Hình 3.2: Độ tăng Chlorophyll- a ở các công thức nhiệt độ khác nhau............1 Hình 3.3: Hiệu suất loại bỏ COD ở các công thức nhiệt độ khác nhau.............1 Hình 3.4: Hiệu suất loại bỏ NH4 ở các công thức nhiệt độ khác nhau..............1 Hình 3.5: Hiệu suất loại bỏ PO43- ở các nhiệt độ khác nhau..............................1 Hình 3.6: Hiệu suất loại bỏ N tổng ở các công thức nhiệt độ khác nhau..........1 Hình 3.7: Hiệu suất loại bỏ P tổng ở các công thức nhiệt độ khác nhau...........1 Hình 3.8: Mối liên hệ giữa hiệu suất loại bỏ COD và hàm lượng Chlorophyll-a ................................................................................................................1 Hình 3.9: Mối liên hệ giữa hiệu suất loại bỏ NH4+ và hàm lượng Chlorophyll- a.....1 Hình 3.10: Mối liên hệ giữa hiệu suất loại bỏ TP và hàm lượng Chlorophyll-a.....1 Hình 3.11: Mối liên hệ giữa hiệu suất loại bỏ TN và hàm lượng Chlorophyll-a ................................................................................................................1 Hình 3.12:Mối liên hệ giữa hiệu suất loại bỏ PO43- và hàm lượng Chlorophyll-a....1 Hình 3.13: Hàm lượng Chlorophyll- a ở 2 công thức nhiệt độ mô phỏng theo 2 mùa đông và hè...........................................................................1 Hình 3.14: Biến động tỉ lệ NH4+ theo thời gian giữa các công thức..................1 Hình 3.15:Biến động tỉ lệ PO43- theo thời gian giữa các công thức...................1 Hình 3.16: Biến động tỉ lệ COD theo thời gian giữa các công thức.................1 Hình 3.17: Biến động tỉ lệ NO3- theo thời gian giữa các công thức................1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT COD DIP Nhu cầu oxy hóa học (Chemistry Oxygen Demand) Photpho vô cơ (Dissolved Inorganic Phosphorus) DOP Photpho hữu cơ (Dissolved Organic Phosphorus) HRAP Công nghệ nuôi tảo hiệu suất cao (High-Rate Algal s Ponds) Iopt TCVN TN Cường độ ánh sáng tối ưu (Intensive of optimal light) Tiêu chuẩn Việt Nam Nitơ tổng số (Total Nitrogen) TP Photpho tổng số (Total Phosphorus) MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, công nghệ sinh học đang ngày một phát triển mạnh mẽ do những hiệu quả vô cùng lớn mà nó mang lạivề kinh tế, xã hội cũng như môi trường.Giải pháp sử dụng công nghệ sinh học đang được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong vấn đề xử lý nước thải thì công nghệ sinh họcđang được các nước vô cùng quan tâm và ưu tiên thực hiện. Trong số rất nhiều các công nghệ sinh học hiện nay thì gần đâycông nghệ nuôi tảo hiệu suất cao (HRAPs) đã và đang được sử dụng nhiều cho mục đích xử lý nước thải tại một số quốc gia phát triển, đặc biệt là sử dụng tảo Chlorella Vulgaris. Nguyên lý của công nghệ dựa việc tạo điều kiện tối ưu cho tảo nhằm mục đích tăng sinh khối. Các yếu tố làm tăng hiệu suất sinh học bao gồm: ánh sáng, nhiệt độ, hàm lượng CO2 hoà tan trong nước và dinh dưỡng (N và P). Các yếu tố này luôn có sẵn trong nước thải cho thấy tính khả thi của giải pháp. Và trong các yếu tố trên thì nhiệt độ đóng một vai trò vô cùng quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo. Nuôi cấy tảo trong điều kiện ánh sáng tự nhiên cho hiệu quả không cao do ảnh hưởng nhiều của thời tiết và cường độ không ổn định. Sử dụng ánh sáng nhân tạo từ đèn LED giúp cung cấp ánh sáng một cách chủ động, điều chỉnh bước sóng và cường độ phù hợp để rút ngắn thời gian sinh trưởng của tảo, từ đó nâng cao hiệu suất xử lý chất dinh dưỡng. Theo kết quả của nhiều nghiên cứu thì ánh sáng đỏ với cường độ phù hợp cho khả năng sinh trưởng và phát triển của tảo cũng như loại bỏ chất dinh dưỡng là cao nhất. Tuy nhiên, hệ thống xử lý bằng công nghệ sinh học phụ thuộc rất nhiều yếu tố thời tiết trong đó có yếu tố nhiệt độ. Cho nêntrước khi đưa hệ thống này vào thực tế cần phải có các nghiên cứu cụ thể. Câu hỏi quan trọng phải đặt ra bây giờ là trong môi trường nước thải có tác động của ánh sáng thì vai trò của nhiệt độ đối với sinh trưởng phát triển của tảo như thế nào và khả năng xử lý chất dinh dưỡng ra sao. Chính vì các lí do trên, tôi lựa chọn thực hiện đề tài: “Đánh giá sự ảnh hưởng của nhiệt độ trong điều kiện đèn LED đỏ đến khả năng xử lý nước thải của tảo”. 2. Mục đích nghiên cứu - Khảo sát đánh giá sự ảnh hưởng của các công thứcnhiệt độ cố định khác nhau tới khả năng sinh trưởng của tảo và hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt - Khảo sát đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ mô phỏng 2 mùa đông hè tới khả năng sinh trưởng của tảo và hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về tảo Chlorella 1.1.1. Đặc điểm phân loại Giới: Plantae Ngành: Chlorophyta Lớp: Chlorophyceae Bộ: Chlorococales Họ: Chlorellaceae Giống: Chlorella (Bold và Wynne, 1978) Hình 1.1. Tảo Chlorella 1.1.2. Hình thái, cấu tạo Chlorella là loại tảo đơn bào, không có tiêm mao, không có khả năng di chuyển chủ động. Tế bào có dạng hình cầu hoặc hình oval. Kích cỡ tế bào từ 3 5µm, hay ngay cả 2 - 4µm tùy loài, tùy điều kiện môi trường và giai đoạn phát triển. Màng tế bào có vách cellulose bao bọc, chịu được những tác động cơ học nhẹ. Sự thay đổi của các điều kiện môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, thành phần các chất hóa học trong môi trường sẽ ảnh hưởng đến hình thái và chất lượng của tế bào tảo (Trần Văn Vĩ,1995). 1.1.3. Quá trình sinh sản Dưới những điều kiện sống tối ưu: nhiều ánh sáng, nước trong, không khí sạch Chlorella sinh sản với tốc độ vô cùng lớn. Quá trình sinh sản nói chung được chia thành nhiều bước: Sinh trưởng - trưởng thành - thành thục - phân chia (Trần Đình Toại và Châu Văn Minh,2005).Tảo Chlorella sinh sản rất nhanh, trong ba giờ có khả năng tăng gấp đôi mật độ. Tảo Chlorella không có sự sinh sản hữu tính. Quá trình sinh sản được tiến hành nhờ tạo nên trong cơ thể mẹ các tự bào tử. Tùy theo loài tảo và điều kiện môi trường mà số lượng các tự bào tử có thể là 2, 4, 8, 16, 32 (thậm chí có trường hợp tạo ra 64 tự bào tử) sau khi kết thúc sự phân chia, tự bào tử tách khỏi cơ thể mẹ bằng cách xé màng tế bào mẹ. Các tế bào trẻ này sẽ lớn lên và phát triển đến giai đoạn chín, có khả năng sinh sản, toàn bộ chu trình lập lại từ đầu (Trần Văn Vĩ, 1995). 1.1.4.Quá trình sinh trưởng, phát triển của tảo Tamiya, (1963) trong khi nghiên cứu vòng đời của Chlorella Ellipsoidea chia làm 4 giai đoạn: Giai đoạn tăng trưởng: ở giai đoạn này các tự bào tử sẽ tăng nhanh về kích thước nhờ các sản phẩm sinh tổng hợp. Giai đoạn bắt đầu chín: tế bào mẹ chuẩn bị quá trình phân chia . Giai đoạn chín mùi: tế bào nhân lên trong điều kiện có ánh sáng hoặc trong bóng tối. Giai đoạn phân cắt: màng tế bào mẹ bị vỡ ra, các tự bào tử được phóng thích ra ngoài. Theo Trần Thị Thanh Hiền và cộng sự (2003), với chế độ dinh dưỡng thích hợp và điều kiện lý học thuận lợi quá trình sinh trưởng của tảo trải qua các pha sau: Hình 1.2. Các giai đoạn phát triển đặc trưng của tảo Pha chậm: Do sự giảm trao đổi chất của tảo giống, tế bào gia tăng kích thước nhưng không có sự phân chia. Pha tăng trưởng: tế bào phân chia rất nhanh và liên tục, tùy thuộc vào kích thước tế bào, cường độ ánh sáng, nhiệt độ… Pha tăng trưởng chậm: sự sinh trưởng của tảo bị ức chế do sự thay đổi một yếu tố nào đó. Pha quân bình: Sự cân bằng được tạo ra giữa tốc độ tăng trưởng và các nhân tố giới hạn. Pha suy tàn: do dinh dưỡng cạn kiệt, tảo bị suy tàn. 1.1.5. Quá trình quang hợp của tảo Các sắc tố hấp thụ năng lượng ánh sáng sử dụng cho quá trình quang hợp. Chúng định vị trong các lục lạp của thực vật hoặc phân tán trong chất tế bào của sinh vật nhân sơ. Tất cả các sinh vật quang hợp đều chứa chlorophyl và carotenoid. Một số khác còn chứa phycobilin. Chlorophyll-a là sắc tố chính vì năng lượng do nó hấp thụ được sử dụng trực tiếp cho các phản ứng sáng của quang hợp. Các sắc tố còn lại là các sắc tố phụ vì năng lượng ánh sáng mà chúng hấp thụ được đều phải truyền cho chlorophyll (chất diệp lục). Chất diệp lục hấp thụ ánh sáng vùng đỏ và vùng xanh tím để lại vùng xanh lục tạo nên màu xanh lục của lá cây. Phân tử diệp lục gồm có phần đầu thích nước là một vòng porphyrin chứa nhân Mg và một cái đuôi hydrat carbon dài kỵ nước (rượu phytol). Nhóm chất diệp lục ở vi khuẩn quang hợp về mặt cấu trúc đều giống với nhóm chất diệp lục ở thực vật, nhưng hấp thụ ánh sáng ở các bước sóng dài hơn và như vậy các vi sinh vật quang hợp đã sử dụng cả ánh sáng đỏ xa và ánh sáng hồng ngoại trong quá trình quang hợp của mình. Trong dải bước sóng của ánh sáng nhìn thấy (400-700nm) có 2 vùng hấp thụ của chlorophyll là xanh lam (430nm) và đỏ (622nm) (Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Minh Tấn, 2005). 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tảo Chlorella 1.2.1. Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của thuỷ thực vật, so với các sinh vật trên cạn thì thuỷ sinh vật có khoảng thích nghi về nhiệt độ hẹp hơn (Dương Trí Dũng, 2003). Hơn nữa, nhiệt độ là nhân tố chính điều khiển tỉ lệ quang hợp của các loài thực vật trong đó có tảo. Các phản ứng quang hơp điển hình của tảo tăng khi ta tăng nhiệt độ, với Q 10(tỉ lệ tăng ở 10 °C) xấp xỉ 2.0. Khi đó phản ứng trao đổi chất của tảo tăng cho đến khi đạt nhiệt độ tối ưu, ngoài ra nhiệt độ tăng có thể dẫn tới giảm khả năng hoà tan của các khí đặc biệt là CO2 và O2 trong nước.Theo Payer, (1980) nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất mà còn tác động lên cấu trúc của tế bào tảo (Payer, 1980). Đối với tảo thì mỗi loài tảo cần nuôi ở một khoảng nhiệt độ nước thích hợp, ngoài ngưỡng nhiệt độ đó tảo sẽ không phát triển và có thể bị chết. Nhiệt độ tăng làm tăng sự phát triển của tảo cho đến khi đạt nhiệt độ tối ưu(Soeder, 1981).Theo Karin và cộng sự., (2006), các loài vi tảo thường phát triển tốt trong khoảng nhiệt độ từ 15 – 25oC. Còn theo Richmond, (1986) nhiệt độ tốt nhất cho sự phát triển của tảo nằm trong khoảng 23 – 300C tùy loài và môi trường sống, ở 400C tế bào tảo sẽ bị tổn hại. Tăng nhiệt độ vượt quá mức tối ưu làm giảm tổng hợp protein trong tế bào và do đó dẫn đến giảm tốc độ tăng trưởng (Konopka và cộng sự., 1978), theo Liao (1983) thì nhiệt độ tối ưu cho tảo Chlorella Vulgarislà 250C, nhưng có thể chịu đựng được nhiệt độ 37 0C. Tuy nhiên ở các môi trường khác nhau thì nhiệt độ tối ưu cho tảo Chlorella Vulgarislà khác nhau, phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như ánh sáng, dinh dưỡng, hàm lượng oxy hòa tan… 1.2.2. Ánh sáng Ánh sáng là nguồn năng lượng chính trong giai đoạn tăng trưởng quang tự dưỡng của vi tảo. Để cho tảo phát triển cần một mức độ nhất định về cường độ ánh sáng, tuy nhiên nếu ánh sáng quá mạnh vượt mức độ bão hòa sẽ gây ra hiện tượng photoinhibition - hiện tượng ức chế ánh sáng. Điều này có thể làm bất hoạt các enzym tham gia vào quá trình cố định CO 2, dẫn đến sẽ hạn chế sự phát triển của tảo (Iqbal và cộng sự, 2001). Ở điều kiện thiếu ánh sáng trong thời gian dài chúng sẽ thích nghi bằng cách tăng hàm lượng chlorophyll trong cơ thể. Đặc tính ánh sáng khác nhau sẽ tạo ra chlorophyll khác nhau và cũng ảnh hưởng đến quang hợp của tảo, mặt khác nó còn ảnh hưởng đến sinh trưởng và tỷ lệ sinh khối (Hu, 2003). Cường độ ánh sáng thích hợp thay đổi rất lớn tùy theo điều kiện nuôi. Nuôi trong bình thủy tinh, dung tích nhỏ cần cường độ ánh sáng khoảng 1.000 lux, với bể nuôi lớn cường độ ánh sáng cũng lớn khoảng 5.000 – 10.000 lux. Sử dụng ánh sáng nhân tạo thì thời gian chiếu sáng ít nhất 18 giờ/ngày. Nuôi tảo Chlorella trong quy trình nước xanh cải tiến bằng cá rô phi, cường độ ánh sáng cần khoảng 4.000 – 30.000 lux (Nguyễn Thanh Phương và cộng sự, 2003). Ngoài cường độ ánh sáng, chu kỳ ánh sáng và các thành phần quang phổ của ánh sáng cũng tác động tới sự phát triển của tảo. Trong điều kiện cường độ ánh sáng cao, hiệu quả sử dụng ánh sáng có thể được tối ưu hóa bằng cách kéo dài thời gian tối. Điều này cho phép bộ máy quang hợp trong tế bào tảo sử dụng được hết các photon hấp thụ được và chuyển chúng thành năng lượng hóa học, do vậy tránh được ảnh hưởng của photoinhibition. Theo Emerson và cộng sự , (1943), ánh sáng màu xanh lam (456 nm) và ánh sáng màu đỏ(660 nm) có hiệu quả nhất đối với sự quang hợp của tảo Chlorella Vulgaris. 1.2.3. Dinh dưỡng Qúa trình quang hợp tảo cần nhiều vật chất dinh dưỡng để tổng hợp chất hữu cơ và sinh trưởng, trong số các nguyên tố cần thiết cho tảo thì trong nước chỉ có vài nguyên tố có thể đáp ứng đủ nhu cầu (O 2 và H2), các nguyên tố còn lại đều có hàm luợng rất thấp so với nhu cầu của tảo. Do đó, tảo thường tăng cường hấp thu và dự trữ các nguyên tố đó để phục vụ cho quá trình sinh trưởng cũng như tổng hợp chất hữu cơ. Bên cạnh cacbon, nito và photpho là 2 nguồn dinh dưỡng cần thiết cho quá trình phát triển của tảo (Valero, 1981). a. Nito Đối với Chlorella nguồn nito sử dụng là muối amoni, nitrat và urea trong đó amoni cho kết quả tốt nhất (Iriarte, 1991). Trường hợp nguồn nito có đồng thời amoni, nitrat và urea thì Chlorella sẽ sử dụng amoni trước còn nitrat và urea sẽ được tảo chuyển hóa thành amoni trước khi kết hợp vào thành phần hữu cơ. Việc bổ sung amoni vào tế bào tảo khi đang hấp thu nitrat thì lập tức hạn chế hoàn toàn quá trình này. Sự hấp thu amoni là nguyên nhân kìm chế enzym hấp thu nitrat. Amoni không ảnh hưởng đến sự tổng hợp tiền thể của enzym nitrat nhưng amoni hoặc các sản phẩm chuyển hóa của nó dường như ngăn cản kết nối tiền thể protein vào trong enzym hoạt hóa bằng cách hạn chế quá trình tổng hợp protein cần thiết cho sự kết nối này (Oh – Hama và cộng sự, 1986). Chlorella có thể sử dụng nguồn urea khi nó là nguồn cung cấp nito duy nhất (Roon, 1968). Khi chuyển N – NO3- thành N – NH4+ đòi hỏi nguồn năng lượng và enzym khử nitrat. Tương tự theo nghiên cứu của Ojeda (1986) về sự phát triển và thành phần hóa học của 3 loài tảo sử dụng 4 nguồn nitrogen khác nhau. Ông nhận thấy tảo phát triển tốt ở giai đoạn cuối khi sử dụng nguồn nitrat là urea trong khi Chlorella có tốc độ phát triển cao giai đoạn tăng trưởng khi sử dụng amoni. Tùy loài Chlorella mà có sự tích lũy acid béo hoặc tinh bột khác nhau: ChlorellaEllipsoideaSK và ChlorellaPyrenoidosa sẽ tăng acid béo trong khi Chlorella chỉ tăng về carbonhydrate và ChlorellaVulgaris tăng cả về carbon và acid béo. Sự thay đổi quá trình trao đổi chất kết hợp với tốc độ phát triển của tế bào tảo giảm dưới điều kiện thiếu nitrogen (Oh – Hama, 1986). b. Photpho Photpho là một trong những nhân tố chính trong thành phần của tảo. Photpho có vai trò chính trong đa số các quá trình xảy ra trong tế bào đặt biệt là quá trình chuyển hoá năng lượng và tổng hợp acid nucleic. Giống như nito, photpho cũng là yếu tố giới hạn sinh trưởng của tảo. Tảo sử dụng chủ yếu là photpho vô cơ. Photpho hữu cơ thường được thuỷ phân bởi các enzym ngoại bào như phosphoesterase, phosphatase để chuyển sang dạng photpho vô cơ dễ tiêu. Việc hấp thu photpho ở tảo được kích thích bởi ánh sáng. Photpho thường tồn tại