Lâm Văn Tân , Nguyễn Phương Thảo , Nguyễn Công Danh , Phạm Thị Thúy Vi Thành Trần *

* Người chịu trách nhiệm về bài viết: Thành Trần (email: thanhtran2710@gmail.com)

Abstract

Shrimp farming is an industry that brings high economic value but also generates waste and wastewater into the environment. Traditional treatment methods requires extensive area and energy cost. Therefore the technologies of water treatment saves energy costs andbrings economic values are needed. This study used Chlorella vulgaris algae in combination with photo membrane bioreactor (PMBR) to test the adaptation in saline  water of 13‰ and evaluate the application to treat shrimp wastewater. The parameters such as nitrate, nitrite, ammonium, phosphorus, number of algae cells (cells/mL) and algal biomass (mg/mL) were analysed during 40 days of the study. The initial results showed that purebred algae are well adapted to shrimp farming wastewater's salinity reaching the highest level of more than 11×106 cells/mL, equivalent to a biomass of nearly 600 mg/mL. With the running mode that does not consume energy for air supply, the efficiency of N-NO2-, N-NO3-, N-NH4+, phosphorus removal of the model with shrimp farming wastewater 56, 76.15, 65 and 78.07%, respectively.

Keywords: Algae, photo membrane bioreactor, shrimp farming wastewater, Chlorella vulgaris

Tóm tắt

Ngành nuôi tôm mang lại nhiều giá trị kinh tế cao nhưng cũng phát sinh nhiều chất thải và nước thải ra môi trường. Các phương pháp xử lý truyền thống có nhược điểm là tốn diện tích và chi phí năng lượng. Vì vậy, nghiên cứu về công nghệ xử lý nước phù hợp vừa tiết kiệm chi phí năng lượng vừa mang lại giá trị kinh tế là cần thiết. Nghiên cứu sử dụng tảo Chlorella vulgaris kết hợp với bể phản ứng quang sinh học màng (PMBR) để kiểm tra sự thích nghi trong môi trường nước mặn 13‰ và đánh giá khả năng xử lý nước thải nuôi tôm. Trong 40 ngày thí nghiệm, các chỉ số được phân tích như nitrat (N-NO3-), nitrit (N-NO2-), amoni (N-NH4+), phốt pho (P-PO43-); số lượng tế bào tảo (tế bào/mL) và sinh khối tảo (mg/mL) được kiểm soát trong toàn bộ mô hình. Kết quả ban đầu cho thấy tảo thuần chủng thích nghi tốt với độ mặn nước thải nuôi tôm, cao nhất ở mức hơn 11×106 tế bào/mL, tương đương sinh khối gần 600 mg/mL. Với chế độ chạy không tiêu tốn năng lượng cấp khí, hiệu suất khử N-NO2-, N-NO3-, N-NH4+, P-PO43- của mô hình với nước thải nuôi tôm lần lượt là 56, 76,15, 65 và 78,07%.

Từ khóa: Quang phản ứng sinh học màng, Chlorella vulgaris, nước thải nuôi tôm, vi tảo

Article Details

Tài liệu tham khảo

Alyabyev, A. J., Loseva, N., Gordon, L. K., Andreyeva, I., Rachimova, G., Tribunskih, V., Ponomareva, A., & Kemp, R. (2007). The effect of changes in salinity on the energy yielding processes of Chlorella vulgaris and Dunaliella maritima cells. Thermochimica Acta, 458(1-2), 65-70. https://doi.org/10.1016/j.tca.2007.03.003

Ahmad, M. T., Shariff, M., Md. Yusoff, F., Goh, Y. M., & Banerjee, S. (2020). Applications of microalga Chlorella vulgaris in aquaculture. Reviews in Aquaculture, 12(1), 328-346.

Bắc, T. C. (2013). Nghiên cứu hiệu quả kỹ thuật nuôi sinh khối tảo Chlorella sp. sử dụng nước thải từ ao nuôi cá tra. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 28, 157-162.

Bac, T. C., Nga, P. H., Em, L. T. Q., Loc, N. X., and Chon, N. M. (2015). Using wastewater from catfish ponds to grow biomass of Chlorella sp. Journal of Science, Can Tho University, 90-96.

Burford, M. A., Thompson, P. J., McIntosh, R. P., Bauman, R. H., & Pearson, D. C. (2003). Nutrient and microbial dynamics in high-intensity, zero-exchange shrimp ponds in Belize. Aquaculture, 219(1-4), 393-411.

Chen, J. C., & Lei, S. C. (1990). Toxicity of ammonia and nitrite to Penueus monodon juveniles. Journal of the World Aquaculture Society, 21(4), 300-306. https://doi.org/10.1111/j.1749-7345.1990.tb00543.x

Dhir, B. (2013). Phytoremediation: role of aquatic plants in environmental clean-up (Vol. 14). Springer. https://doi.org/10.1007/978-81-322-1307-9

Domingues, R. B., Barbosa, A. B., Sommer, U., & Galvão, H. M. (2011). Ammonium, nitrate and phytoplankton interactions in a freshwater tidal estuarine zone: potential effects of cultural eutrophication. Aquatic Sciences, 73(3), 331-343. https://doi.org/10.1007/s00027-011-0180-0

El-Kassas, H. Y., & Mohamed, L. A. (2014). Bioremediation of the textile waste effluent by Chlorella vulgaris. The Egyptian Journal of Aquatic Research, 40(3), 301-308. https://doi.org/10.1016/j.ejar.2014.08.003

Federation, W. E., & Association, A. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association (APHA): Washington, DC, USA, 21.

Joffre, O. M., Klerkx, L., & Khoa, T. N. (2018). Aquaculture innovation system analysis of transition to sustainable intensification in shrimp farming. Agronomy for Sustainable Development, 38(3), 1-11.

Guo, Z., Liu, Y., Guo, H., Yan, S., & Mu, J. (2013). Microalgae cultivation using an aquaculture wastewater as growth medium for biomass and biofuel production. Journal of Environmental Sciences, 25, S85-S88.

Joseph, E., & Swanson, B. G. (1993). Growth and nitrogen retention of rats fed bean (Phaseolus vulgaris) and bean and rice diets. Food Research International, 26(4), 261-269. https://doi.org/10.1016/0963-9969(93)90029-I

Straus, D. L., Randall Robinette, H., & Heinen, J. M. (1991). Toxicity of un‐ionized ammonia and high pH to post‐larval and juvenile freshwater shrimp Macrobrachium rosenbergii. Journal of the World Aquaculture Society, 22(2), 128-133. https://doi.org/10.1111/j.1749-7345.1991.tb00725.x

Tân, L. V., Long, T. P., & Thành, T. (2021). Nghiên cứu thiết lập mô hình quang sinh học màng kết hợp vi tảo thử nghiệm thích nghi và xử lý nước thải nuôi tôm. Tài nguyên và Môi Trường, 6(356), 24 - 26.

Kieu, V. T., T., Lan, V. T., A., & Huan, P. H. (2012). Application of algae Chlorella sp. and Daphnia sp. filter organic waste in wastewater from pig farming after treatment with UASB.

Wang, L., Min, M., Li, Y., Chen, P., Chen, Y., Liu, Y., Wang, Y., & Ruan, R. (2010). Cultivation of green algae Chlorella sp. in different wastewaters from municipal wastewater treatment plant. Applied Biochemistry and Biotechnology, 162(4), 1174-1186. https://doi.org/10.1007/s12010-009-8866-7

Wasielesky, W., Froes, C., Fóes, G., Krummenauer, D., Lara, G., & Poersch, L. (2013). Nursery of Litopenaeus vannamei reared in a biofloc system: the effect of stocking densities and compensatory growth. Journal of Shellfish Research, 32(3), 799-806. https://doi.org/10.2983/035.032.0323

Zhu, L., Wang, Z., Takala, J., Hiltunen, E., Qin, L., Xu, Z., Qin, X., & Yuan, Z. (2013). Scale-up potential of cultivating Chlorella zofingiensis in piggery wastewater for biodiesel production. Bioresource Technology, 137, 318-325. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.03.144