Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển

Hai kiểu hệ thống kín quang phản ứng sinh học khác nhau được thiết kế tại Trung tâm Quốc gia

Giống hải sản Nam bộ, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2. Hệ thống tấm bao gồm 12 đơn vị

nuôi, mỗi đơn vị nuôi có thể tích 72 lít, đường dẫn ánh sáng 10cm. Hệ thống ống bao gồm 6 đơn vị

nuôi, thể tích 85 lít cho mỗi đơn vị nuôi, được thiết kế bằng ống nhựa acrylic Ф60mm. Cả hai hệ

thống được vận hành thử nghiệm trên vi tảo biển, loài Nannochloropsis oculata. Ở hệ thống tấm,

tốc độ sục khí tối ưu ở 0,9-1,0 L/L/phút, tảo đạt mật độ 311x106 tb/mL. Ở hệ thống ống, khí CO2

đưa vào hệ thống tại điểm giữa đầu bơm và ống ở vị trí thấp nhất, dòng chảy tối ưu ở vận tốc 0,6-0,7

m/s, tảo đạt đến mật độ 520x106 tb/mL. Kết quả nghiên cứu cho thấy cả hai hệ thống đã thiết kế có

thể ứng dụng để nuôi thâm canh N. oculata nói riêng và các loài vi tảo biển nói chung nhằm phục

vụ sản xuất giống hải sản chất lượng cao.

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 1

Trang 1

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 2

Trang 2

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 3

Trang 3

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 4

Trang 4

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 5

Trang 5

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 6

Trang 6

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 7

Trang 7

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 8

Trang 8

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 9

Trang 9

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 12 trang minhkhanh 9040
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển

Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuôi thâm canh vi tảo biển
73TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
I. MỞ ĐẦU
Vi tảo biển là thức ăn tươi sống đặc biệt 
quan trọng cho tất cả các giai đoạn phát triển của 
các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ, các giai đoạn 
ấu trùng của hầu hết các loài tôm, cá biển và cho 
các động vật phù du. Sản lượng vi tảo sản xuất 
hàng năm cho ngành nuôi trồng thủy sản vào 
năm 1999 là 1000 tấn trọng lượng khô (Muller-
Feuga, 2004), năm 2009 lên đến vài ngàn tấn 
(Posten, 2009), trong đó 62% cho nhuyễn thể, 
21% cho tôm và 16% cho cá. Tốc độ phát triển 
và tỷ lệ sống của ấu trùng có liên quan mật 
thiết với chất lượng tảo đã sử dụng (Korstad 
và ctv., 1995). Cho đến nay chỉ có khoảng 20 
loài tảo được sử dụng làm thức ăn trong nuôi 
trồng thủy sản (Brown, 2002). Các loài thường 
được sử dụng nhất là Chlorella, Tetraselmis, 
Isochrysis, Pavlova, Phaeodactylum, 
Chaetoceros, Nannochloropsis, Skeletonema và 
Thalassiosira. 
Ở nước ta, nhu cầu sử dụng vi tảo biển cho 
sản xuất giống hải sản ngày càng nhiều, nhất 
là khi con số các công trình nghiên cứu sinh 
sản nhân tạo thành công trên nhiều đối tượng 
cá biển, nhuyễn thể ngày càng tăng. Việc nuôi 
không ổn định, rủi ro do bị nhiễm bẩn và tàn 
lụi đột ngột, mật độ thấp là những vấn đề tồn 
tại đối với bất kỳ hoạt động nuôi trồng thủy 
sản nào tùy thuộc vào việc nuôi hàng loạt các 
vi tảo biển. Công nghệ nuôi vi tảo cho đến nay 
vẫn còn lạc hậu, chỉ theo các phương pháp cổ 
truyền, bán liên tục, như nuôi kín trong bịch 
THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG KÍN QUANG PHẢN ỨNG 
SINH HỌC ĐỂ NUÔI THÂM CANH VI TẢO BIỂN
Đặng Tố Vân Cầm1, Trình Trung Phi1, Diêu Phạm Hoàng Vy1, 
Lê Thanh Huân1, ĐặngThị Nguyên Nhàn1, Trần Thị Tuyết Lan2
TÓM TẮT
Hai kiểu hệ thống kín quang phản ứng sinh học khác nhau được thiết kế tại Trung tâm Quốc gia 
Giống hải sản Nam bộ, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2. Hệ thống tấm bao gồm 12 đơn vị 
nuôi, mỗi đơn vị nuôi có thể tích 72 lít, đường dẫn ánh sáng 10cm. Hệ thống ống bao gồm 6 đơn vị 
nuôi, thể tích 85 lít cho mỗi đơn vị nuôi, được thiết kế bằng ống nhựa acrylic Ф60mm. Cả hai hệ 
thống được vận hành thử nghiệm trên vi tảo biển, loài Nannochloropsis oculata. Ở hệ thống tấm, 
tốc độ sục khí tối ưu ở 0,9-1,0 L/L/phút, tảo đạt mật độ 311x106 tb/mL. Ở hệ thống ống, khí CO
2
đưa vào hệ thống tại điểm giữa đầu bơm và ống ở vị trí thấp nhất, dòng chảy tối ưu ở vận tốc 0,6-0,7 
m/s, tảo đạt đến mật độ 520x106 tb/mL. Kết quả nghiên cứu cho thấy cả hai hệ thống đã thiết kế có 
thể ứng dụng để nuôi thâm canh N. oculata nói riêng và các loài vi tảo biển nói chung nhằm phục 
vụ sản xuất giống hải sản chất lượng cao. 
Từ khóa: hệ thống kín quang phản ứng sinh học, hệ thống ống, hệ thống tấm, Nannochloropsis 
oculata
1 Trung tâm Quốc gia Giống Hải sản Nam bộ, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2. 
Email: camdtv.ria2@mard.gov.vn 
2 Tổng Cục Thủy Sản
74 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
nhựa, nuôi hở trong bể xi măng, bể sợi thủy 
tinh, thậm chí chưa nuôi nhiều trong hệ thống 
raceway, là hệ thống nuôi mà thế giới cho là 
lạc hậu và nhiều khuyết điểm. Nhiều nước 
trên thế giới như Ý, Úc, Israel đã từ bỏ công 
nghệ nuôi theo phương pháp cổ truyền từ lâu, 
thay vào đó là việc nghiên cứu và ứng dụng 
hệ thống nuôi kín quang phản ứng sinh học 
và ngày càng có nhiều kiểu thiết kế khác nhau 
nhằm hoàn thiện và nâng cao công nghệ nuôi. 
Cho đến nay, trên thế giới có 4 kiểu thiết kế 
khác nhau cho 4 loại hệ thống nuôi kín quang 
phản ứng sinh học đó là hệ thống tấm (Zou 
và ctv, 2000; Zhang và ctv, 2001), hệ thống 
ống (Lee và Low, 1991; Grima và ctv, 1996; 
Borowitzka, 1997; Zittelli và ctv, 1999), hệ 
thống hình vành khuyên (Zittelli và ctv, 2003) 
và hệ thống bảng (Zittelli và ctv, 2000). Tất 
cả 4 kiểu thiết kế khác nhau của hệ thống kín 
quang phản ứng sinh học đều có cùng nguyên 
lý là có độ sâu hoặc chiều rộng cột nước (gọi 
là đường dẫn ánh sáng, light-path) hẹp, nhằm 
đảm bảo sự tồn tại của ánh sáng trong hệ thống 
nuôi, tỷ lệ diện tích/thể tích của hệ thống cao 
và cùng ưu điểm là cho mật độ và năng suất 
cao, ít tốn công lao động, không bị nhiễm 
tạp trong quá trình nuôi, sinh khối tảo thu đạt 
chất lượng cao (Richmond, 2000; Pulz, 2001; 
Posten, 2009). 
Nhóm nghiên cứu của Bùi Bá Trung và ctv 
(2009) lần đầu tiên đã thiết kế hệ thống nuôi kín 
quang phản ứng sinh học theo nguyên lý của hệ 
thống ống dẫn, nhưng kết quả thử nghiệm nuôi 
N. oculata chỉ nâng lên được mật độ 61x106 tế 
bào/mL. Ngoài ra, Công ty Cổ phần Chăn nuôi 
CP Việt Nam đã sử dụng hệ thống ống nhưng 
nhập hoàn toàn thiết bị để nuôi các loài tảo cho 
ấu trùng tôm biển.
Nghiên cứu này thiết kế 2 kiểu của hệ 
thống kín quang phản ứng sinh học đó là hệ 
thống tấm và hệ thống ống bởi tính ưu việt về 
chi phí lắp đặt và vận hành, nhằm nâng cao 
công nghệ nuôi vi tảo biển, không những cho 
năng suất cao mà còn chất lượng tốt, phục vụ 
cho nhu cầu ngày càng cao của sản xuất giống 
hải sản. 
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 
NGHIÊN CỨU
2.1. Hệ thống tấm
Thiết kế hệ thống
Một đơn vị nuôi trong hệ thống tấm bao 
gồm 2 tấm kiếng thủy tinh dày 10mm, chiều 
dài 120cm, chiều rộng 60cm, đặt song song 
theo chiều thẳng đứng cách nhau 10cm, hàn kín 
mặt đáy và hai mặt xung quanh bằng kiếng dày 
10mm tạo nên hình hộp chữ nhật, đặt trên giá đỡ 
làm bằng inox. Mặt trên hình hộp là tấm nhựa 
có nút đậy, là nơi đóng và mở của hệ thống nuôi, 
có 1 lỗ nhỏ cho đường ống khí đi vào. Mặt dưới 
hình hộp thông với van Ф34 là nơi thu hoạch 
tảo và xả nước khi vệ sinh. Khoảng không gian 
bên trong hình hộp chữ nhật có thể tích 72 lít 
dùng để nuôi sinh khối. Ống dẫn khí lắp đặt 
bên trong hình hộp chữ nhật nằm song song với 
cạnh đáy, với lỗ khí có đường kính 0,7-1mm, 
cách nhau 5cm. Đường ống dẫn khí thông với 
cột lọc không khí, từ máy nén khí có công suất 
1,5m3/phút.
Hai đơn vị nuôi đặt song t ... cứu này đã đưa 
CO
2
 tinh khiết vào hệ thống thiết kế tại 2 vị trí 
khác nhau như đã mô tả ở phần phương pháp 
nghiên cứu.
Công bố của Doucha và ctv (2005) và 
Spalding (2008) là lời giải thích cho kết quả 
khác biệt về tốc độ tăng trưởng và mật độ đạt 
được của N. oculata. Để đảm bảo tế bào tảo có 
thể sử dụng được nguồn carbon, áp lực nước 
nuôi 0,1-0,2 kPa là cần thiết. Tuy hạn chế của 
nghiên cứu này là chưa đo được áp lực nước 
nuôi tại các điểm khác nhau trong suốt vòng 
tuần hoàn trong hệ thống ống, nhưng chắn 
chắn là áp lực nước trong hệ thống đã thiết kế 
sẽ khác nhau do chênh lệch về độ cao và do 
đầu bơm hút đẩy gây ra, vị trí 2 sẽ có áp lực 
cao hơn vị trí 1. 
Đối với việc tối ưu hóa hệ thống ống dẫn, 
ngoài việc cung cấp CO
2
, vận tốc dòng chảy 
và trao đổi khí là cực kỳ quan trọng. Theo 
Weissman và ctv (1988), việc thải O
2
 ra khỏi 
hệ thống ống còn khó khăn nhiều hơn so với 
việc cung cấp CO
2
. Đối với bất kỳ hệ thống 
ống, O
2
 tạo ra từ quá trình quang hợp sẽ được 
tích tụ trong nước nuôi cho đến khi dòng chảy 
đến chỗ trao đổi khí, nơi đó O
2
 sẽ được tách ra 
vào không khí. Vận tốc dòng chảy và tốc độ 
thải O
2
 ra khỏi hệ thống ống có liên quan mật 
thiết với nhau (Molina và ctv, 2001). Vì vậy, hệ 
thống ống trong nghiên cứu này, sau khi lắp đặt 
cũng đã vận hành thử trên loài N. oculata ở 3 
vận tốc dòng chảy khác nhau 0,2-0,3; 0,4-0,5 
và 0,6-0,7 m/giây. 
81TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Giải thích nguyên nhân quần thể không 
đạt được mật độ cực đại và suy tàn tại vận 
tốc dòng chảy thấp 0,2-0,3m/giây, là do giá 
trị DO của nước nuôi cao, dao động trong 
khoảng 350-400 % mức bão hòa, tương ứng 
với nồng độ 27-33mg/L. Bởi vì hàm lượng 
O
2
 trên mức bão hòa (0,2247 mol O
2
/m3 tại 
20°C) sẽ ức chế quang hợp của hầu hết các 
loài tảo, cho dù hàm lượng CO
2
 được duy trì ở 
mức tối ưu (Aiba, 1982). Thật vậy, Tredici và 
ctv (1992) đã dẫn chứng rằng năng suất của 
Spirulina được cải thiện rõ rệt khi giảm hàm 
lượng O
2
 hòa tan từ 35mg/L xuống 20mg/L. 
Molina và ctv (2001) kết luận rằng hàm lượng 
O
2
 cao kết hợp với cường độ ánh sáng cao sẽ 
làm tổn hại tế bào tảo do sự oxi hóa bằng ánh 
sáng (photooxidation). Giá trị DO của nước 
nuôi ở 2 vận tốc dòng chảy cao hơn, dao động 
trong khoảng 120-200%, tương ứng 8-15mg/
L. Giá trị DO tỷ lệ nghịch với vận tốc dòng 
chảy. Như vậy, vận tốc dòng chảy lớn hơn có 
khuynh hướng tốt hơn cho sinh trưởng của 
quần thể tảo, do giảm hàm lượng O
2
 tích tụ 
xuống dưới mức ức chế quang hợp. Tuy nhiên 
vận tốc dòng chảy lớn quá giới hạn cho phép 
không những giảm sản lượng thu hoạch mà 
còn làm tổn hại tế bào tảo, như Carlozzi và 
Torzillo (1996) đã quan sát khi nuôi Spirulina 
trong hệ thống ống với vận tốc dòng chảy 
cao (0,97 m/giây). Mới đây, Norsker và ctv 
(2011) cũng đã kết luận rằng nồng độ O
2
 cao 
sẽ làm giảm năng suất tảo, và việc loại bỏ khí 
O
2
 là một trong những vấn đề cần nghiên cứu 
khi tối ưu hóa hệ thống thiết kế. 
Như vậy với hệ thống ống đã thiết kế, vị trí 
đưa CO
2
 vào hệ thống tại điểm giữa đầu bơm 
và ống ở vị trí thấp nhất, vận tốc dòng chảy 
0,6-0,7 m/giây, đạt mật độ 520x106 tb/mL. Khi 
so sánh với hệ thống ống của Bùi Bá Trung và 
ctv (2009) bao gồm 10 ống thủy tinh Ф32mm, 
chiều dài 1270mm, đạt mật độ 61x106 tb/mL, 
mật độ trong nghiên cứu này cao gấp 9 lần và 
hoàn toàn có thể so sánh với hệ thống ống của 
các tác giả ngoài nước, đạt mật độ từ 108 đến 109 
tb/mL, tùy thuộc vào đường kính ống (Lubian 
và ctv, 2000).
V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
1. Tốc độ sục khí trong hệ thống tấm có ảnh 
hưởng đến tốc độ tăng trưởng và mật độ cực 
đại của loài nuôi thử nghiệm N. oculata. Tốc độ 
sục khí 0,3-0,4 L/L/phút là không tối ưu khi so 
sánh với 0,6-0,7 và 0,9-1,0 L/L/phút, sự khác 
biệt giữa hai tốc độ 0,6-0,7 và 0,9-1,0 L/L/phút 
không có ý nghĩa thống kê.
2. Hệ thống tấm đã thiết kế có thể tích 72 lít 
cho mỗi đơn vị nuôi, đường dẫn ánh sáng 10cm, 
cho mật độ N. oculata 311x106 tb/mL.
3. Vị trí đưa CO
2
 vào hệ thống và vận tốc 
dòng chảy có ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng 
và mật độ cực đại của loài nuôi thử nghiệm N. 
oculata. Ở vị trí CO
2
 không phù hợp, quần thể 
N. oculata phát triển nhưng không đạt được cực 
đại. Ở vận tốc dòng chảy 0,2-0,3 m/giây, quần 
thể N. oculata không phát triển và suy tàn. Quần 
thể N. oculata đạt cực đại ở mức cao hơn khi 
vận tốc dòng chảy cao và nằm giữa hai giá trị 
0,4-0,5 và 0,6-0,7 m/giây, tuy nhiên sự khác biệt 
là không có ý nghĩa thống kê. 
4. Hệ thống ống đã thiết kế có chiều dài 
34m, thể tích nuôi 85 lít, đường dẫn ánh sáng 
6cm, cho mật độ N. oculata 520x106 tb/mL.
5. Cả hai hệ thống tấm và ống đã thiết kế và 
lắp đặt rất có tiềm năng để thay thế hoàn toàn 
phương pháp nuôi vi tảo biển theo kiểu truyền 
thống, chẳng những phục vụ cho ngành nuôi 
trồng thủy sản, mà còn có thể phục vụ cho các 
ngành công nghiệp khác như nuôi tảo Spirulina 
làm nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho người, 
nuôi các loài vi tảo để ly trích astaxanthin, 
DHA, EPA.
LỜI CẢM ƠN
Tác giả chân thành cảm ơn Chương trình 
Công nghệ sinh học Nông nghiệp, Thủy sản của 
Bộ NN & PTNT đã cấp kinh phí, các bạn cộng 
tác viên của đề tài và Ban lãnh đạo Viện Nghiên 
cứu Nuôi Trồng Thủy sản 2 đã tạo mọi điều kiện 
thuận lợi cho nghiên cứu thành công.
82 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Abu-Rezq, T.S., Al-Musallam, L., Al-Shimmari, J., 
Dias, P., 1999. Optimum production conditions for 
different high-quality marine algae. Hydrobiologia 
403, 97-107.
Aiba, S., 1982. Growth kinetics of photosynthetic 
microorganisms. Adv. Biochem. Eng, 23, 85-
156.
Alias, C.B., Lopez, M.C.G.M., Acien Fernandez, 
F.G.A., Sevilla, J.M.G. , Sanchez, J.L.G., Grima, 
E.M., 2004. Influence of power supply in the 
feasibility of Phaeodactylum tricornutum cultures. 
Biotechnol. Bioeng, 87(6), 723-733.
Borowitzka, M.A., 1997. Microalgae for aquaculture: 
opportunities and constraints. J. Appl. Phycol, 9, 
393-401.
Brown, M., Robert, R., 2002. Preparation and 
assessment of microalgal concentrates as feeds 
for larval and juvenile Pacific oyster (Crassostrea 
gigas). Aquaculture 207, 289-309.
Bùi Bá Trung, Hoàng Thị Bích Mai, Nguyễn Hữu 
Dũng, Cái Ngọc Bảo Anh, 2009. Ảnh hưởng 
của mật độ ban đầu và tỷ lệ thu hoạch lên sinh 
trưởng vi tảo Nannochloropsis oculata nuôi 
trong hệ thống ống dẫn trong suốt nước chảy 
liên tục. Tạp chí Khoa học-Công nghệ Thủy 
sản, số 1/2009.
Carlozzi, P., Torzillo, G., 1996. Productivity of 
Spirulina in a strongly curved outdoor tubular 
photobioreactor. Appl. Microbiol. Biotech. 45, 
18-23.
Chini Zittelli, G., Lavista, F., Bastianini, A., Rodolfi, L., 
Vincenzini, M., Tredici M.R., 1999. Production 
of eicosapentaenoic acid by Nannochloropsis sp. 
cultures in outdoor tubular photobioreactors. J. 
Biotech. 70, 299-312.
Chini Zittelli, G., Pastorelli, R., Tredici M.R., 2000. 
A modular flat panel photobioreactor (MFPP) for 
indoor mass cultivation of Nannochloropsis sp. 
under artificial illumination. J. Appl. Phycol. 12, 
521-526.
Chini Zittelli, G., Rodolfi, L., Tredici, M.R., 2003. 
Mass cultivation of Nannochloropsis sp. in 
annular reactors. J. Appl. Phycol. 15, 107-114.
Contreras, A., Garcıa, F., Molina, E., Merchuk, J.C., 
1998. Interaction between CO2-mass transfer, 
light availability, and hydrodynamic stress 
in the growth of Phaeodactylum tricornutum 
in a concentric tube airlift photobioreactor”. 
Biotechnol. Bioeng. 60, 17-325.
Đặng Tố Vân Cầm, Nguyễn Thị Kim Vân, Trần Kim 
Đồng, Nguyễn Hữu Thanh, Nguyễn Xuân Toản, 
Lâm Văn Đức, 2009. Công nghệ sinh sản nhân tạo 
cá măng (Chanos chanos, Forskal 1775). Tuyển 
tập nghề cá sông Cửu Long, 133-143.
Doucha, J., Straka, F., Livansky, K., 2005. Utilization 
of flue gas for cultivation of microalgae (Chlorella 
sp.) in an outdoor open thin-layer photobioreactor. 
J. Appl. Phycol. 17(5), 403-412.
Garcıa, C.F., Gallardo, R.J.J., Sanchez, M.A., Ceron, 
G.M.C., Belarbi, E.H., Molina Grima, E., 2007. 
Determination of shear stress thresholds in toxic 
dinoflagellates cultured in shaken flasks. Process 
Biochem. 42, 1506-1515.
Gitelson, A.A., Grits, Y.A., Etzion, D., Ning, Z., 
Richmond, A., 2000. Optical properties of 
Nannochloropsis sp and their application to 
remote estimation of cell mass. Biotechnol. 
Bioeng. 69(5), 516-525.
Guillard, R.R.L., Ryther, J.H., 1962. Studies on marine 
planktonic diatoms. Gran. Can. J. Microbiol. 8, 
229-239.
Korstad, J., Neyts, A., Danielsen, T., Overrein, I., 
Olsen, Y., 1995. Use of swimming speed and 
egg ratio as predictors of the status of rotifer 
cultures in aquaculture. Hydrobiologia 313/314, 
395-398.
Le Xan, Do Xuan Hai, 2004. Effect of temperature, 
salinity and stocking density on development 
of mass culture of Isochrysis galbana and 
Nannochloropsis oculata for breeding. Increasing 
aquaculture productivity.
Lee, Y.K., Low, C.S. ,1991. Effect of photobioreactor 
inclination on the biomass productivity of an 
outdoor algal culture. Biotechnol. Bioeng. 38, 
995-1000.
Lubian, L.M., Montero, O., Moreno-Garrido, 
I., Emma Huertas, I., Sobrino, C., 2000. 
Nannochloropsis (Eustigmatophyceae) as 
source of commercially valuable pigments. J. 
Appl. Phycol. 12, 249-255. 
Michels, M.H.A., Goot, A.G., Norsker, N.H., Wijffels, 
R.H., 2010. Effects of shear stress on the 
microalgae Chaetoceros muelleri. Bioprocess. 
Biosyst. Eng. 33, 921-927.
Molina Grima, E., Sanchez Perez, J.A., Garcia 
Camacho, F., Fernandez Sevilla, J.M., Acien 
Fernandez, F.G., 1996. Productivity analysis 
of outdoor chemostat cultures in tubular airlift 
photobioreactors. J. Appl. Phycol. 8, 369-380.
Molina Grima, E., Fernandez, J., Acien, F.G., Chisti, 
83TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Y., 2001. Tubular photobioreactor design for algal 
cultures. J. Biotech. 92, 113-131.
Muller-Feuga, A., 2004. Microalgae for aquaculture. 
The current global situation and future trends, 
352-364. 
Nguyễn Thị Xuân Thu, Nguyễn Thị Bích Ngọc và 
Nguyễn Thị Hương, 2004. Tình hình sử dụng tảo 
đơn bào làm thức ăn cho động vật thủy sản.
Norsker, N.H., Barbosa, M.J., Vermuë, M.H., Wijffels, 
R.H., 2011. Microalgal production - A close look 
at the economics. Biotech. Adv. 29, 24-27.
Posten, C., 2009. Design principles of photo-bioreactors 
for cultivation of microalgae. Eng. Life Sci. 9 (3), 
165-177.
Pulz, O., 2001. Photobioreactors: production systems 
for phototrophic microorganisms. Appl. 
Microbiol. Biotech, 57, 287-293.
Richmond, A., 2000. Microalgal biotechnology at the 
turn of the millennium: a personal view. J. Appl. 
Phycol. 12, 441-451.
Richmond, A., Zhang, C.W., 2001. Optimization of 
a flat plate glass reactor for mass production of 
Nannochloropsis sp. outdoors. J. Biotech, 85, 
259-269.
Spalding, M.H. , 2008. Microalgal carbon-dioxide-
concentrating mechanisms: Chlamydomonas 
inorganic carbon transporters. J. Exp. Bot, 59, 
1463-1473.
Tredici, M.R., Zitelli, G.C., Biagiolini, S. , 1992. 
Influence of turbulence and areal density on the 
productivity of Spirulina platensis grown outdoor 
in a vertical alveolar panel. In: First European 
Workshop on Microalgal Biotechnology, 58-60.
Wang, C.H., Sun, Y.Y., Xing, R.L., Sun, L.Q. , 2005. 
Effect of liquid circulation velocity and cell 
density on the growth of Parietochloris incisa in 
flat plate photobioreactors. Biotechnol. Bioproc. 
Eng. 10(2), 103-108.
Zhang, C.W., Zmora, O., Kopel, R., Richmond, A. , 
2001. An industrial-size flat plate glass reactor 
for mass production of Nannochloropis sp. 
(Eustigmatophyceae). Aquaculture 195, 35-49.
Zou N., Zhang C.W., Cohen Z. and Richmond A. , 2000. 
Production of cell mass and eicosapentaenoic 
acid (EPA) in ultrahigh cell density cultures of 
Nannochloropsis sp. (Eustigmatophyceae). Eur. J. 
Phycol, 35, 127-133.
DESIGNING AND OPERATING PHOTOBIOREACTOR
FOR INTENSIVE CULTURE OF MARINE MICROALGAE
Dang To Van Cam1, Trinh Trung Phi1, Dieu Pham Hoang Vy1, 
Le Thanh Huan1, DangThi Nguyen Nhan1, Tran Thi Tuyet Lan2
ABSTRACT
Two different types of photobioreactor were designed at the National Breeding Center for Southern 
Marine Aquaculture, Research Institure for Aquaculture No.2. Flat plate glass reactor has a volume 
of 72L with a light-path of 10cm, this type of photobioreactor were produced in twelve units. Tubu-
lar photobioreactor made of acrylic pipe 60cm in diameter has a volume of 85L and was produced 
in six units. Both of the designed systems were experimentally operated on a marine microalgae 
species, Nannochloropsis oculata, in order to optimize the designs. The flat plate glass reactor was 
optimized at air flow rate of 0.9-1.0 L/L/min, obtaining the density of N. oculata at 311x106 cells/
mL. The tubular photobioreactor was optimized at position of CO
2
 injection between the pump 
and lowest pipe and liquid velocity at 0.6-0.7m/s, obtaining the density of N. oculata at 520x106 
84 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
1 National Breeding Center for Southern Marine Aquaculture, Research Institute for Aquaculture No.2 
Email: camdtv.ria2@mard.gov.vn 
2 Directorate of Fisheries
cells/mL. The results show that it is potential to use the designed systems for intensive culture of 
N.oculata in particular and marine microalgae in general for a high quality marine seed production. 
Key words: Flat plate glass reactor; Nannochloropsis oculata; photobioreactor; tubular photobioreactor
Người phản biện: TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh 
 Ngày nhận bài: 10/6/2013 
Ngày thông qua phản biện: 24/6/2013 
Ngày duyệt đăng: 8/7/2013

File đính kèm:

  • pdfthiet_ke_va_van_hanh_he_thong_kin_quang_phan_ung_sinh_hoc_de.pdf