Sản xuất giống và nuôi trồng hải sản ven bờ biển Việt Nam bằng công nghệ lọc sinh học: Phần 1

Chia sẻ: Thu Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:148

Thêm vào BST

Báo xấu

55
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cuốn sách “Công nghệ lọc sinh học phục vụ sản xuất giống và nuôi trổng hải sản ven bờ biên Việt Nam” được biên soạn dựa trên kết quả nghiên cứu các tài liệu về khoa học và công nghệ của hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín đã được nghiên cứu và áp dụng thành công trên thế giới và các kết quả nghiên cứu trong nước của Viện Tài nguyên và Môi trường Biển Việt Nam. Nội dung của cuốn sách sẽ trình bày tổng quan công nghệ xử lý môi trường nước biển phục vụ cho sản xuất giống hải sản và nuôi một số loài hải sản có giá trị kinh tế cao trên thế giới và trong nước. Sách được chia thành 2 phần ebook, mời các bạn cùng tham khảo phần 1 sau đây.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sản xuất giống và nuôi trồng hải sản ven bờ biển Việt Nam bằng công nghệ lọc sinh học: Phần 1

NGUYỄN ĐỨC C ự (Chủ biên) LÊ QUANG DŨNG, NGUYỄN MẠNH CƯỜNG, NGUYÊN ĐỨC TOÀN ĐÀO THỊ ÁNH TUYẾT, ĐOÀN THỊ NHINH, NGUYỄN XUÂN THÀNH NGUYỄN THỊ THU HIÈN CÔNG NGHỆ■ LỌC ■ SINH HỌC ■ PHỤC VỤ SẢN XUẤT GIỐNG ■ ■ VÀ NUÔI TRỔNG HẢI SẢN VEN BÒ BIÊN VIỆT NAM ■ Hà Nội-2 0 1 Ũ
MỤC LỤC Trang MỤC LỤC 1 LỜI GIỚI THIỆU 7 DANH MỤC CHỮ VIÉT TÁT 9 MỞ ĐẦU 11 Phần I. TỎNG QUAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ÁP DỤNG HỆ 15 THÓNG HOÀN LƯU LỌC SINH HỌC VÀO SẢN XUẤT GIÓNG HẢI SẢN Chương I. TỎNG QUAN VẺ HỆ THỐNG HOÀN LƯU LỌC SINH HỌC 17 KHÉP KÍN CHO N liô l TRÒNG HẢI SẢN I. Nước biển tự nhiên 17 1. Thành phần hóa học của nước biến 17 2. Các dạng hợp chắt hóa học tồn tại trong nước biến 19 II. Tình hình nghiên cứu trên thế giói 21 1. Công nghệ lọc sinh học 22 2. Hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 24 ĩ. Các kiểu bể lọc sinh học cơ bản trẽn thế giới cho nuôi trổng hải sàn 26 4. Hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín 32 5. Tinh hình nghiên cứu và áp dụng hệ thong hoàn lưu lọc sinh học tại VN 36 Chương II HÀNH VI VÀ SINH LÝ CỦA VI KHUÂN NITƠ HÓA 43 TRONG HỆ THỐNG HOÀN LƯU LỌC SINH HỌC I. Nhận biết về vai trò vi khuẩn Nitơ hóa 43 1. Những quan điếm cũ về vai trò cùa vi khuấn với các dạng tồn tại của Nitơ 43 2. Những quan điểm hiện nay về vai trò của vi khuẩn với các dạng tồn tại 44 của Nitơ II. Sinh lý học của vi khuẩn Nitrat hóa 43 1. Di truyền học và các nhóm Vi khuẩn 45 2. Phương thức trao đổi chất thông thường 46 3. Sự lăng trưởng cùa nhóm vi khuẩn nitrat hóa 47 4. Sự chuyển động và dính bám của nhóm nitrat hóa 48 5. Sự suy giảm và diệt vong của nhóm nitrat hóa (Nitrafer death and decay) 49 III. Hành vi của nhóm vi khuẩn Nitrat hóa (Nitrafier behavior) 50 1, Các yểu tổ chi phối hành vi của nhóm vi khuẩn Nitrat hóa 50 2. Đây mạnh quá trình nitrat hóa (Promotion o f Nitrafier Performance) 54 IV. Đánb giá chung 57 /. Vai trò vi khuẩn xử lý các chất ô nhiễm nitơ trong hệ thống hoàn ¡ưu lọc 57 sinh học 2. Điểu kiện môi trường chi phối hành vi của nhóm vi khuẩn Nitrat hóa. 58
Nguyễn Đức Cự (Chủ biên) 2 Chương III. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ử u VÀ ÁP DỤNG THỬ 59 NGHIỆM HỆ THỐNG HOÀN LƯU LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN I. Phương pháp nghiên cứu, thiết kế bệ thống hoàn lưu lọc sinh học 59 1. Phương pháp luận nghiên cứu 59 2. Phương pháp thiết kế 59 3. Nghiên cứu triển khai 61 II. Phương pháp nghiên cứu, thiết kế hệ thống hoàn lưu lọc sinh bọc 68 khép kin 1. Phương pháp luận và mô hình nghiên cứu 68 2. Phương pháp nghiên cứu triển khai 74 PHẦN II. KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u , c ơ SỞ KHOA HỌC KỸ THUẬT, 83 CÔNG NGHỆ CỦA HỆT THÔNG HOÀN LƯU LỌC SINH HỌC ÁP DỤNG CHO ƯƠNG NUÔI GIỐNG CÁ BIÊN Chương I. KÉT QUẢ SẢN XUẢT THỬ NGHIỆM NƯỚC BIỆN Đ ộ MẶN 85 CAO TRÊN VÙNG CỬA SÔNG NƯỚC LỢ VEN BỜ I. Chất lượng nước biển ven bờ 85 1. Các chất â nhiễm trong nước biển ven bờ 85 2. Thành phần hóa học của nước biên ven bờ 88 3. Đánh giá chung 90 II. Sản xuất nước biển độ muối cao bàng phoi nắng nước lợ bay hơi trên 91 bể cát 1. Sàn xuất nước biển nhăn tạo 91 2. Chất lượng nước biển nhán tạo 93 3. Đánh giá chung 96 Chương II. KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u MÔ HÌNH HỆ THÓNG HOÀN 97 LƯU LỌC SINH HỌC I. Chế tạo vật liệu lọc sinh học 98 1. Những đặc điểm quan trọng của vật liệu lọc sinh học cần chú ỷ khi 98 chế tạo 2. Những kiểu vật liệu lọc phổ biến hiện nay trên thế giới 103 3. Các loại vật liệu lọc được chế tạo 107 II. Kết quả nghiên cứu thiết kế hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 118 1. Thiết kể hệ thống phụ trợ cho lọc sinh học duy trì chất lượng nước 119 2. Các tiêu chí thiết kế hệ thong lọc sinh học 129 3. Phân tích, lựa chọn kiểu loại lọc sinh học cho thiết kế 132 4. Các tiêu chi mô hình lọc sinh học ngập nước sẽ thiết kế 136 5. Thiết kế hệ thống lọc sinh học ngập nước cố định 138 6. Thiết ke hệ thống lọc sinh học ngập nước di động 144
Mục lục 3 Chưong III. KẾT QUẢ THựC NGHIỆM ƯƠNG NUÔI CÁ BIÊN BÀNG 147 HỆ THỐNG HỎÀN LƯU LỌC SINH HỌC I. Chất lượng nước ương nuôi bằng bễ lọc sinh học cổ định 148 1. Giai đoạn cá 1 - 10 ngày tuổi 148 2. Giai đoạn cá 10 - 20 ngày tuồi 150 3. Giai đoạn cá 20 - 30 ngày tuồi 151 4. Giai đoạn cá 3 0 - 40 ngày tuổi , 152 5. Giai đoạn cá 40 - 50 ngày tuổi 154 II. Chất lượng nước ương nuôi bang bể lọc sinh học di động 156 1. Môi trưởng nước 156 2. Hiệu quà ương nuôi 158 III. Hành vi các chất dinh dưỡng và hữu cơ trong hệ thống hoàn lun lọc 158 sinh học 1. Hành vi các chất dinh dưỡng khoáng 158 2. Hành vi các chất hữu cơ tiêu hao oxy 161 IV. Đánh giá hiện trạng hệ vi sinh vật tronghệ thống lọc sinh học hoàn lưu 162 1. Nguyên lý của lọc sinh học 162 2. Kích hoạt lọc sinh học (break in) 165 3. Kết quả phán tích vi sinh vật trong các mẫu nước 167 4. Kết quả phân tích các nhóm vi sinh vật trong vật liệu lọc 170 V. Hiệu quà ưong nuôi cá giống bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học thử 172 nghiệm 1. Hiệu suất ương nuôi 172 2. Hiệu quá kinh tế 173 VI. Đánh giá mô hình công nghệ hệ tbống hoàn lưu lọc sinh học 17S 1. Các chất độc trong nước lọc sinh học 175 2. Chất lượng nước trong hệ thống lọc sinh học 176 3. Vai trò của vi sinh vật 178 4. Các thông so năng lực của hệ thống bể lọc sinh học 179 Ch iron g IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THÒNG HOÀN LƯU LỌC 181 SINH HỌC PHỤC VỤ CHỎ ƯƠNG NUÔI GIỐNG CÁ BIẺN I. Thiết kế và xây dựng hệ thống lọc sinb họchoàn liru 181 1. Bê lọc sinh học cô định 182 2. Be lọc sinh học di động \ 83 II. Vật liệu lọc sinh học 183 1. Vật liệu lọc đá san hô 184 2. Vật liệu lọc đá sét Zeolite 184
Nguyễn Đ ức C ự (Chủ biên) 4 III. Hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 185 ]. Bế nuôi *85 2. Sục khí ' 86 IV. Quy trình ưoug nuôi cá biểo bàng hệ thống hoànlưu lọc sinh học 187 1. Chuẩn bị ương nuôi 187 2. Tiến hành ương nuôi cá biến bằng hệ thống hoàn ¡ưu lọc sinh học 188 V. Quản lý và vận hành bệ thống hoàn lưu lọc sinh học 19 1 1. Vận hành hệ thống 192 2. Quàn lý chất lượng nước 193 3. Quàn lý ương nuôi giong cá biển 196 PHẦN III. KÉT QUẢ NGHIÊN cứu, c ơ SỞ KHOẠ HỌC 2199 KỸ THUẠT, CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG HOÀN L ự u LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO SẢN XŨẤT GIỐNG VÀ NUÔI TRÔNG HẢI SẢN Chương I. KÉT QUẢ NGHIÊN cứu xử LÝ NƯỚC THẢI SAU NUÔI 201 CHO HỆ THÓNG HOÀN LƯU LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN I. Kết quả nghiên cứu xử lý nước (hải sau nuôi bằng quá trình quang 201 hợp của thực vật thủy sinh 1. Chất lượng nước thải sau nuôi độ muối cao của hệ thống hoàn lưu lọc 201 sinh học ương nuôi cá Vược 2. Kết quá xử lý quang hạp bằng các thực vật thủy sinh 204 3. Đánh giá chung 216 II. Kết quả nghiên cứu xử lý nước bằng quá trình ăn lọc của các loài 217 thân mềm và động vật phủ du 1 X ử lý bang thân mềm ăn lọc 217 2. X ử lý bằng động vật phù du ăn lọc 220 ĩ. Đánh giá chung 221 Chương II. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG HOÀN 223 LƯU LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN BẰNG SINH SẢN VÀ NUÔI MỘT SỐ LOÀI SINH VẶT BIÊN I. Mô hình thí nghiệm đánh giá chất lượng nước bàng sinh sản 2 loài 223 tôm biển 1. Kết quả thi nghiệm 223 2. Mõ hình thí nghiệm đánh giá tiêu chí chắt lượng nước 225 3. Đánh giá chung 227 II. Đánh giá chat lượng nước bằng sinh sản và ương nuôicua biển 228 1. Nuôi vỗ và cho đẻ cua mẹ 228
Mục lục 5 2. Ấp nở cua mẹ ôm trứng 231 3. ương ấu trùng tù giai đoạn Z ị đến Zj 233 4. ương ấu trùng từ giai đoạn Me sang C/ 235 5. Quản lý chất luợng nước 236 6. Đánh giá hiệu quả nghiên cứu 237 III. Đánh giá chất lượng nirớc bằng sinh sản và ương nuôi cá biển 238 1. Tiến hành thí nghiệm nuôi phái dục cá bố mẹ 238 2. Kết quả sinh sản 2 loài cá biển 239 3. Kết quả ương nuôi ấu trùng hai loài cá biển bằng nguồnnước tái sử 244 dụng qua công nghệ xứ lý hoàn lưu khép kín 4. Đánh giá chung 250 IV. Đánh giá chất lượng nước bằng nuôi thử nghiệm cá cảnh biển 251 /. Ket quả thí nghiệm sau quá trình thuần dưỡng cá 251 2. Kết quả thí nghiệm trong quá trình theo dõi tăng trưởng 257 3. Đánh giá chung 266 Chương III. MÔ HÌNH x ử LÝ NƯỚC CỦA HỆ THÓNGHOÀN LƯU 267 LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN PHỤC v ụ SẢN XUẤT GIỐNG VẢ NUÔI HẢỈ SẢN TRÊN DẢI VEN BIÊN VIỆT NAM I. Các cơ sở khoa học xây dựng mô hình công nghệ 267 1. Nhu cầu nguồn nước của một trại sản xuất giống tôm biển 267 2. Công nghệ sản xuất nguồn nước biển độ muối cao (28-30%) 269 3. Công nghệ hệ thong hoàn lưu lọc sinh học 269 4. Công nghệ xử lý nước thải sau nuôi bằng quá trình quang hạp 271 5. Công nghệ xừ lý thân mềm và động vật phù du ăn lọc 272 II. Mô hình công nghệ bệ thỗng hoàn lưu lọc sinh học khép kín 273 1. Sơ đồ mô hình hệ thống hoàn lưu 273 2. Các thông so kỹ thuật của mô hình 274 3. Chức năng các hệ thong của mô hình 275 4. Công suất hệ thống 281 5. Thiết bị, vật tu và nhân lực vận hành 282 6. Hạch toán tài chính 283 Chương IV. QUẢN LÝ DICH BỆNH HẢI SẢN ĐƯỢC NUÔITRONG HỆ 287 THÓNG HOẰN LỪU LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN I. Các nguyên nhân gây bệnh trong hệ thống bể nuôi 287 I. Nguồn nước cấp 287
Nguyễn Đ ức Cự (Chù biên) 6 2. Nguồn cá bố mẹ và con giống được nuôi 288 3. Nguồn thức ăn 288 4. Vận hành quàn lý chất lượng nước cùa hệ thống nuôi 288 II. Quản lý vận hành bệ thống để kiểm soát dịch bệnh 289 1. Quản lý sức khỏe cá 289 2. Sự biểu hiện của bệnh cá trong nuôi trồng thúy sàn 290 3. Xác định các dấu hiệu khi cá nhiễm bệnh 290 4. Các biện pháp xử lý khi cá mắc bệnh 290 III. Một số loại bệnh nguy hiểm trên các đối tượng nuôi 291 1. Các bệnh truyền nhiễm 291 2. Các bệnh không truyền nhiễm 292 IV. Bệnh trùng lỏng (Cryptocaryon irritans) khi nuôi cá cảnh biển 293 1. Vòng đời phát triển kỷ sinh trùng lỏng 293 2. Phương thức lan truyền 297 3. Nguyên nhăn gãy chết cá 297 4. Chẩn đoán bệnh 298 5. Phương pháp phòng bệnh 299 ố. Phương pháp xử lý bệnh 299 KẾT LUẬN VÀ KHUYÉN NGHỊ 303 1. Kết luận 303 2. Khuyến nghị 305 TÀI LIỆU THAM KHẢO 307 PHỤ LỤC ẢNH 313
7 LỜI GIỚ I THIỆU B ộ SÁCH CHUYÊN KHẢO VÈ BIẺN, ĐẢO VIỆT NAM Việt Nam là một quốc gia biền, có vùng biển chủ quyền rộng khoảng một triệu kilômét vuông, đường bờ biển trải dài hơn 3.260 km bờ biền, một hệ thống đảo ven bờ và vùng khơi chiếm một vị trí cực kỳ quan trọng về mặt an ninh quốc phòng cũng như kinh tế-xã hội của đất nước. Chiến lươc Biển Việt Nam tới năm 2020 được Đảng và Nhà nước ta xây dựng, đã xác định những nhiệm vụ chiến lược phài hoàn thành, nhàm khẳng định chủ quyền Quốc gia trên biển, phát triển kinh tế biển, khoa học công nghệ biển, đưa nước ta trờ thành một Quốc gia mạnh về biển, phù hợp với xu thế khai thác đại dương cùa thế giới trong thế kỷ XXI. Việc thực hiện có kết quà các nhiệm vụ trên, phải dựa trên một cơ sờ khoa học, kỹ thuật đầy đù, vững chắc về điều kiện tự nhiên, sinh thái môi trường và tiềm năng tài nguyên thiên nhiên biền của nước ta. Công cuộc điều tra nghiên cứu biển ờ nước ta đã được bắt đầu từ những năm 20 của thế ký trước, song phải tới giai đoạn từ 1954, và nhất là sau năm 1975, khi chiến tranh kết thúc, đất nước thống nhất, hoạt động điều tra nghiên cứu biền nước ta mới được đẩy mạnh, nhiều Chương trinh cấp Nhà nước, các Đe án, Đe tài ở các Ngành, các địa phương ven biến mới được triên khai. Qua đó, các kết quà nghiên cứu đã được công bố, đáp ứng một phần yêu cầu tư liệu về biển, cũng như góp phần vào việc thực hiện các nhiệm vụ bảo đảm an ninh quốc phòng biển, các hoạt động khai thác, quàn lý, bảo vệ tài nguyên môi trường biên trong giai đoạn vừa qua. Tuy nhiên, các nhiệm vụ lớn của Chiến tược Biển Việt N am tới năm 2020 đang đặt ra nhiều yêu cầu cấp bách và to lớn về tư liệu biển nước ta. Đe góp phần đáp ứng nhu cầu trên, Nhà Xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tổ chức biên soạn và xuất bán bộ sách Chuyên khảo về Biển, Đào Việt Nam. Việc biên soạn bộ sách này dựa trên các kết quà đã có từ việc thực hiện các Chương trình điều tra nghiên cứu biển cấp Nhà nước do Viện Khoa học và Công nghệViệt Nam chù trì trong nhiều năm,cũng như các kết quà nghiên cứu ờ các Ngành trong thời gian qua. Bộ sách được xuất bản gồm nhiều lĩnh vực: - Khoa học Công nghệ biển - Khí tượng Thuỷ văn Động lực biển - Địa lý, Địa mạo, Địa chất biển - Sinh học, Sinh thái, Môi trường biền
Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biẽn) 8 - Đa dạng sinh học và Bào tồn thiên nhiên biển - Tài nguyên thiên nhiên biển - và các lĩnh vực khác. Đe đảm bảo chất lượng các ấn phẩm, việc biên soạn và xuất bản được tiên hanh nghiêm túc qua các bước tuyển chọn ờ Hội đồng xuất bản và bước thẩm định của các chuyên gia chuyên ngành có trinh độ. Trong các năm 2008 và 2009, Nhà nước đặt hàng (thông qua Cục xuất bàn - Bộ Thông tin và Truyền thông) cùng với sự hỗ trợ kinh phí biên soạn của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Nhà xuất bàn Khoa học tự nhiên và Công nghệ đã tổ chức biên soạn và xuất bản được 10 cuốn dầu tiên của Bộ Chuyên khảo này. Công việc biên soạn và xuất bàn Bộ sách hiện vân được tiêp tục trong năm 2 0 1 0 . Để mục tiêu trên đạt kết quả tốt, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ rất mong nhận được sự hường ứng rộng rãi của các nhà khoa học thuộc các lĩnh vực khoa học công nghệ biển trong cà nước cùng tham gia biên soạn và xuất bản Bộ sách Chuyên khảo về Biền, Đảo Việt Nam, kịp thời đáp ứng nhu cầu tu liệu biển hiện nay cho cóng tác nghiên cứu, đào tạo và phục vụ yêu cầu các nhiệm vụ bào vệ chủ quyền Quôc gia trên biển, đồng thời phát triền kinh tế, khoa học công nghệ biển và quản lý tài nguyên, môi trường biển, góp phần thiết thực vào việc thực hiện Chiến lược B iển Việt N am tới năm 2020 của Đàng và Nhà nước, cũng như các năm tiếp theo. Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ
9 DANH MỤC CHỮ VIÉT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ 1 Â .T Ắu trùng 2 BODs Tiêu hao ôxy sinh học trong 5 ngày 3 B. đầu Bắt đầu 4 c,-c5 Giai đoạn cua con 1 ngày tuổi đến cua con 5 COD Tiêu hao ôxy hoá học 6 DO Hàm lượng oxy hoà tan trong nước 7 Đ. vị Ễ)ơn vị 8 GHCP Giới hạn cho phép 9 Gr Gram 10 HTHLLSHKK Hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín 11 H. suất Hiệu suất 12 K. thúc Kết thúc 13 Ppm Parts per million (phần triệu) 14 Max Giá trị lớn nhất 15 Me Megalopa 16 Min Giá trị nhỏ nhất 17 nnk Những người khác 18 N Nauplius 19 PL Postlava 20 s.khối tảo Sinh khối tào 21 SSSTĐ sức sinh sản tương đối 22 TACN Thức ăn công nghiệp 23 Tb Tế bào
Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biên) 10 24 Tr. bình Trung bình 25 TCCP Tiêu chuẩn cho phép 26 TCLSH Tiêu chuẩn lọc sinh học 27 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 28 Th. số Thông số 29 TN Thí nghiệm 30 TT Thứ tự 31 VNĐ Việt Nam đồng 32 z Zoea
11 MỞ ĐẦU Việt Nam có đới bờ biển dài trên 3.200 km với nhiều vùng cửa sông và vũng vịnh ven bò rộng lớn và các hệ sinh thái ven bờ rất đa dạng. Đây là điều kiện thuận lợi cho phát triền nghề nuôi trồng hải sản bao gồm cả giáp xác, nhuyễn thể và các loài cá biến có giá trị. Hiện nay, các cơ sở sản xuất giống hải sản trong nuớc mới sản xuất và đáp ứng được khoảng 10 - 50% nhu cầu con giống trong nước, nhiều loài cá quý hiếm có giá trị kinh tế đặc biệt cao và đòi hòi chất lượng môi trường sống khắt khe như cá Sú vây vàng (Otolithoides biauritus) và cá cành biển cần được nuôi phục hồi bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kin (Close Biofiller Recirculation Systerm). Đồng thời có cơ sờ khoa học cho phát triển nuôi cá cành biển trong các hệ thống bào tàng, các khu trưng bày công cộng (Aquarium). Công nghệ xử lý nước biền phục vụ sàn suất giống hài sàn hiện nay hoàn toàn là công nghệ hở (Open). Nghĩa là sử dụng nước trực tiếp sau khi xừ lý cung cấp cho sàn xuất và nước thài sau nuôi được thài trực tiếp ra môi trường xung quanh. Mô hình này cũng đang áp dụng cho hàng nghìn trại sản xuất giống tôm, cua và cá biển trong cả nước. Vì vậy, các chất ô nhiễm và mầm bệnh từ các trại sản xuất giống hài sản đã và đang gây ô nhiễm, lan truyền dịch bệnh rất nghiêm trọng vào nguồn lợi thuỷ sản tự nhiên. Trên thế giới các trại sàn xuất giống cá đều áp dụng công nghệ hoá học, sinh học (Boy c . E., 1992; Smith M., 2003...) xừ lý nước thài sau nuôi tạo thành chu trinh khép kín (Close) tái sử dụng nguồn nước. Khi sừ dụng công nghệ này nước thải sau nuôi luôn tự làm sạch và loại trừ các chất ô nhiễm, bảo đàm chất lượng cho sàn xuất giống và nuôi thương phấm. Nghiên cứu áp dụng được công nghệ xử lý nước biển bàng hệ thống hoàn lưu khép kín cho các trại giống sẽ đáp ứng được nhu cầu phát triển sản xuất giống tôm, cua, cá biển trên các vùng cửa sông nước lợ và các vùng sinh thái khác nhau. Đây là công nghệ rất quan trọng đối với lĩnh vực sàn xuất giống các loài hài sàn đề tái sử dụng nguồn nước và tạo điều kiện sản xuất con giống với số lượng lớn. Hơn nữa, trên các vùng cửa sông nước lợ có nguồn thức ăn tươi sống tự nhiên rất có giá trị, đa dạng và sinh khối cao như Rotifer, Copepoda... Đày là điều kiện thuận lợi và quan trọng nhất cho sản xuất giống thuỳ sàn với các vùng sinh thái đa dạng của nước ta và đáp ứng nhu cầu con giống tại chỗ cho các cơ sở nuôi trồng hái sản. Viện Tài nguyên và Môi trường Biển bước đầu đã nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải sau nuôi bàng màng lọc sinh học dính bám trên vật liệu lọc áp dụng cho sản
Nguyên Đ ức Cự (Chủ biên) 12 xuất cá Giò, cá Hồng Mỹ và cá Song chấm nâu đạt hiệu quả cao trên vùng cửa sông nước lợ Hải Phòng. Vì vậy, nghiên cứu xây dựng mô hinh công nghệ lọc sinh học phục vụ sản xuất và ương nuôi giống một số loài hải sàn cỏ giá trị kinh tế cao và quý hiếm phù hợp các vùng sinh thái Việt Nam là có cơ sờ khoa học và thực tiễn. Đây cũng là mô hình công nghệ hết sức quan trọng, cần thiết và cấp bách để phát triển kinh tế nuôi ữồng thuỷ sản bền vững của nước trước sức ép ngày càng cạn kiệt tài nguyên đất và nguồn nước. Công nghệ nuôi trồng hài sàn bàng hệ thống khép kín không thay nước bước đâu đã được nghiên cứu và áp dụng cho nuôi tôm biển tại Trạm Quý Kim thuộc Viện Nghiên cứu nuôi trồng thuỷ sản I. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu mới dừng ở bước xừ lý nước thải sau nuôi bằng hệ thống ao lắng và quang hợp cùa các loài rong vi tảo biên, gây lâng phí rất lớn diện tích ao nuôi cho xử lý nước. Công nghệ nuôi trồng, sàn xuất giống hải sản bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học, hạn chế thay nước đã được Viện Tài nguyên Môi trường Biển quan tâm nghiên cứu trong thời gian gần đây. Công nghệ lọc sinh học là một phần quan trọng của hệ thống đã được áp dụng thử nghiệm đạt kết quả tốt và đang được triển khai áp dụng cho một số trại giống hải sản trong nước. Tuy nhiên, các công trinh nghiên cứu này mới chỉ dùng lại ở công nghệ lọc sinh học, hạn chế thay nước mà chưa thể áp dụng cho sản xuất giống và nuôi tất cả các loài hải sản như tôm, cua, cá biển, kề cà các loài quý hiếm trên các vùng sinh thái. Như vậy, hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín không thay nước cho sản xuất giống và nuôi trồng hải sản ớ nước ta vẫn chưa được nghiên cứu để đưa ra quy trình công nghệ áp dụng cho sản xuất thực nghiệm. Các nghiên cứu trong nước bước đầu có liên quan là cơ sờ khoa học khả thi cho nghiên cứu triển khai và áp dụng được công nghệ này. Trên thế giới, nuôi trồng và sản xuất giống hải sàn ngày càng phát triển cao, công nghệ xừ lý nước càng được chú trọng, trong đó hệ thống hoàn lưu khép kín không thay nước đóng vai trò quan trọng nhất. Trung tâm nuôi trồng hải sản ở miền nam nước Mỹ (SARN) đã áp dụng thành công hệ thống này trong 30 năm qua cho sản xuất giống và nuôi trồng hài sàn với sản lượng chiếm 50% thị trưcmg nước Mỹ. Hệ thống hoàn lưu khép kín không thay nước đang hoạt động hiện nay ở Viện Nghiên cứu cá biển (IFM) tại Schleswig-Holstein cùa Cộng hoà Liên bang Đức được cho rằng đã đạt dược những tiên bộ lớn về công nghệ. Các hoạt động nghiên cứu về hệ thống hoàn lưu khép kin này đã được thực hiện trong 25 năm, hướng trực tiếp vào nuôi các loài cá có giá trị kinh tế cao, giài quyết được cân bàng môi trường và vật chất trong hệ thống nuôi nước mặn. Tại Uc, các tác già B. Jones và p. Preston ờ trường Đại học New Brunswisk năm 1999 đã sử dụng hệ thống hoàn lưu khép kín sừ dụng loài hầu đá (Sydney rock oyster - Saccostrea commercialis) đề lọc nước thải ao nuôi tôm he Nhật Bản (Penaeus japonicus), hệ thống này đã kiêm soát được chất lượng nước liên tục ứong 18 tuần, kiểm soát được dịch bệnh và sản lượng thu hoạch rất cao.
Lời nói đầu 13 Hiện nay, mô hình công nghệ này đã được áp dụng phổ biến trên thế giới phục vụ cho nuôi sinh vật cành biển. Các mô hình công nghệ rất đa dạng, tùy theo các vùng sinh thái và điều kiện kinh tế của mỗi nước song nó bao gồm các bước công nghệ cơ bàn sau: + Công nghệ lọc sinh học bàng màng lọc sinh học dính bám trên vật liệu lọc, nước thài được xử lý hoàn lưu, tái sử dụng trong một thời gian nhất định sẽ thải ra ngoài và thay nước mới. + Công nghệ xử lý nước thải bằng các loài tảo đơn bào hoặc đa bào nhờ quá trình quang hợp tự làm sạch nước, sau đó được tái sử dụng trở lại cho hệ thống nuôi. + Công nghệ lọc nước bàng các loài thân mềm (Hầu, Vẹm...) để ăn lọc các chât thài hữu cơ và các loài tảo đơn bào có sinh khối cao sinh ra từ quá trinh quang hợp tự làm sạch nước. + Công nghệ xử lý nước bang các bế, ao đầm với đất ngập nước biên nhân tạo (Artỉciìcal vvetland), sau khi được làm sạch nước sẽ được cấp trờ lại hệ thống nuôi. + Công nghệ xử lý lọc cơ học và vô trùng bằng hoá chất, tia cực tím, ôxy hoá bang khí ozôn... trước khi cấp trờ lại hệ thống nuôi. Các bước công nghệ kể trên đuợc thiết kế thành hệ thống liên hoàn khép kin tái sử dụng nguồn nước phục vụ sản xuất giống và nuôi trồng hải sản không thay nước. Hệ thống đó phải luôn bào đàm và duy tri chất lượng nước tốt cho quá trình sản xuất đạt hiệu quả cao, kiểm soát được dịch bệnh. Cuốn sách được biên soạn dựa trên kết quả nghiên cứu các tài liệu về khoa học và công nghệ cùa hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín đã được nghiên cứu và áp dụng thành công trên thế giới và các kết quà nghiên cứu trong nước của Viện Tài nguyên và Môi trường Biền gồm hai đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam: “Nghiên cứu, xây dựng quy trình công nghệ m ôi trường x ử lý nước bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín, để sản xuất giống hải sản sạch bệnh đạt chất lượng cao, phục vụ phát triển nuôi trồng hải sản ven bờ biển Việt N a m ” và “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ hệ thống hoàn lưu lọc sinh học p hục vụ ương nuôi cá biển” do chinh tác giả là chủ nhiệm đề tài. Nội dung của cuốn sách sẽ trình bày tồng quan công nghệ xử lý môi trường nước biền phục vụ cho sản xuất giống hài sản và nuôi một số loài hài sàn có giá trị kinh tế cao trên thế giới và trong nước nhàm mục tiêu: - Xây dựng quy trình công nghệ hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín tái xử lý nước cho sàn xuất giống và nuôi trồng hài sàn bàng các vật tư, thiết bị trong nước phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội Việt Nam. - Áp dụng quy trình công nghệ hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín cho sản xuất giống tôm, cua, cá biển và nuôi cá cảnh biển sạch bệnh đạt chất lượng tốt và năng suất cao.
14 Nguyễn Đức Cự (Chủ biên) Cuốn sách sẽ là tài liệu tham khảo có giá trị tốt cho các cán bộ kỹ thuật đang trực tiếp sàn xuất giống và nuôi trồng hải sản, cho giáo viên giảng dạy và sinh viên đang học về chuyên ngành thủy sản. Đây là một hệ thống công nghệ mới m à thế giới mới áp dụng khoảng 30 năm qua và nước ta mới bước đầu được nghiên cứu và tiếp cận. Do vậy, các tài liệu và kết quả nghiên cứu mà tác già trình bày chắc chắn không tránh khòi các thiếu sót, rất mong độc giả góp ý cho lần tái bản sau được hoàn thiện hơn. Kết quả nghiên cứu về công nghệ Hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín tại Việt Nam được thực hiện bời tập thể cán bộ nghiên cứu khoa học Trạm biền Đồ Sơn kết hợp với các cán bộ nghiên cứu cùa Viện Tài nguyên và Môi trường Biển, thời gian thực hiện chù yếu trong hai năm 2005 và 2008. Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Tài nguyên và Môi trường Biển đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tập thể khoa học khi triển khai biên soạn cuốn sách này. Nhân đây chúng tôi cũng xin cám ơn các cơ quan và các cán bộ khoa học của Trung tâm giống hải sán miền Bắc thuộc Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ sản I đã có nhiều góp ý về triển khai nghiên cứu trong thực tiễn sản xuất giống và nuôi trồng hài sản. Các tác giả
15 Phần I TỎNG QUAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ÁP DỤNG HỆ THÓNG HOÀN L ư u LỌC SINH HỌC VÀỎ SẢN XUẤT GIỐNG HẢÍ SẢN Hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín là công nghệ rất mới được áp dụng cho nuôi trông thủy sàn nói chung và nuôi trồng hải sản nói riêng. Đây là hệ thống công nghệ cao dựa trên các nguyên lý khoa học cùa sinh thái biển về các quá trình sinh hóa học tự làm sạch môi trường nước với tốc độ cao và năng suất lớn. Phàn I bao gồm 3 chương: Chương 1 trình bày trình bày tồng quan về Hệ thống lọc sinh học hoàn lưu khép kín phục vụ cho nuôi trồng hài sàn. Chương I I trình bày về hành vi và sinh lý cùa vi khuẩn Nitơ hóa trong hệ thống hoàn lưu lọc sinh học. Chương I I I trình bày các phương pháp nghiên cứu và áp dụng thừ nghiệm về hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín. - Tông quan về Hệ thống lọc sinh học hoàn lưu khép kín phục vụ cho nuôi trồng hải sản sẽ cung cấp khá khái quát được những thông tin cơ bàn về hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín. Trước hết là bản chất của nước biền tự nhiên với các thành phần hóa học và các điều kiện môi trường mà sinh vật biến đã sống, thích nghi theo môi trường sinh thái biển. Các loài sinh vật biền đã phát sinh, phát triển theo lịch sử tiến hóa cùa Trái đât được di truyền và tập tính tồn tại từ xa xưa cho đến nay theo chất lượng của môi trường của nước biên tự nhiên. Vậy công nghệ hệ thông hoàn lưu khép kín phục vụ xù lý chất lượng nước phải không làm thay đối bản chất hóa học và các điều kiện môi trường chât lượng của nước biển tự nhiên mới phát huy hiệu quả cao cho nuôi trồng hải sản. Trong chương này cũng đưa ra khá đầy đủ các thông tin về mô hình công nghệ xử lý chất lượng nước gôm hai nội dung là hoàn lưu lọc sinh học và hoàn lưu lọc sinh học khép kín. - Công nghệ xử lý cho Hệ thống lọc sinh học khép kín gồm hai phần: Hoàn lưu lọc sinh học và hoàn lưu lọc khép kín. Đây là hai phần của một hệ thống và mỗi phần khác nhau về nguyên lý và các cơ sở khoa học cho xừ lý chất lượng nước. Cơ sờ khoa học của hoàn lưu lọc sinh học là nuôi các chủng vi khuẩn phân hùy các chất hữu cơ và chuyển hóa Nitơ trong môi trường hiếu khí phát triển trên các màng lọc sinh học dính bám bề mặt vật liệu lọc và nước thài được xử lý liên tục và tái sử dụng cho hệ thống bể nuôi trong một thời gian có giới hạn. Hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín có bổ sung nội dung xử lý chất lượng nước bằng quá trinh quang hợp của thực vật thúy sinh theo mô hình sinh thái biển. Bản chất khoa học của công nghệ hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín là xử lý nước thải sau nuôi đề duy trì chất lượng nước tốt như nước biển tự nhiên và không làm thay đổi thành phần hóa học tự nhiên.
Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biẽn) 16 - Trên cơ sở khoa học về hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín đã được nghiên cứu rất thành công trên thế giới chúng tôi đưa ra phương pháp nghiên cứu và áp dụng thử nghiệm vào nuôi trồng hải sàn một số đối tượng nuôi quan trong ờ v iệ t Nam, nhất là sản xuât con giông. Phương pháp nghiên cứu dựa trên các thành tựu nghiên cứu của thế giới và một phần đã được cải tiến về khoa học công nghệ để áp dụng phù họp với điều kiện kinh tế - xã hội Việt Nam. Người đọc có thể tham khảo để áp dụng cho sản xuất của mình một cách có chọn lọc và cải tiến cho hoàn thiện hơn.
17 Chương I TỎNG QUAN VÈ HỆ THỐNG HOÀN LƯU LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN CHO NUÔI TRÔNG HẢI SẢN I. NƯỚC BIẺN T ự NHIÊN Nước tự nhiên rất tinh khiết và thành phần hoá học chi có hai nguyên tố H và o với công thức của họp chất là H2 0 . Nhưng trong tự nhiên luôn diễn ra quá trình rửa trôi, hoà tan nhiều hợp chất khác nhau từ lớp vỏ Trái đất làm cho nước có nhiều khoáng chất hoà tan. Nước ngọt trên bề mặt Trái đất thường có tổng lượng khoáng chất boà tan nhỏ hơn 1 % 0 và rất hiếm khi lớn hơn 1 % 0 ngoại trừ nước bị khoáng hoá tại các khu vực đặc biệt. Vì vậy nước biển khác hản với nước ngọt là luôn có một lượng khoáng hoá rất lớn và tổng hàm lượng các muối hoà tan có trong nước của các biển và đại dương trên thế giới khoảng 30%o - 36%0, nước ngọt tù các sông suối trong lục địa thường có tổng hàm lượng muối hoà tan nhỏ hơn 0,5%o, thậm chí dưới 0,0 1 %
Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biẻn) 18 - Các ion nguyên tố kiềm: Na+ và K+ chiếm 31,92% - Các ion nguyên tố kiềm thổ: Mg 2+, Ca2+ và Sr + chiếm 4,89% - Các ion nguyên tố halogen: c r , Br ■, F" và I' chiếm 55,46% - Các ion quan trọng khác: SO 4 2', HCO 3 ' và B3+ chiếm 8,16% - Các ion nguyên tố vi lượng khác chiếm một lượng rất nhỏ dưới 0,000005%. Như vậy, thành phần muối biển tự nhiên có hàm lượng các ion nhóm nguyên tô halogen chiếm tỷ lệ cao nhất, tiếp đến là các ion nguyên tố nhóm kiềm, kiềm thô, các ion của các nguyên tố và hợp chất khác; s o / , HCO 3 và B 3 . thâp nhât là các ion nguyên tố nhóm vi lượng khác chiếm một lượng rât nhỏ. Theo thanh phân hoá học, nước biển tự nhiên có các ion chủ yếu bao gồm các nhóm nguyên tố kiểm , kiềm thố và nhóm halogen (Bảng 1), tỷ lệ các nguyên tố trong các nhóm này luôn cân bàng đối với tất cả nước biền cùa các đại dương thế giới và các vùng biển hở thông với đại dương thê giới như sau: - Nhóm kiềm Na+ :K + = 27 - Nhóm kiềm thồ Mg 2+ : Ca2+ : S r ' = 164 : 52 :1 r - Nhóm halogen c r : Br " : F" : = 368.880 : 1.348 : 26 : 1 (Rilcy J. p. and Chester R. 1971). Bảng 1: Thành phần cơ bàn của nước biển có độ mặn 35%0 (theo Rilcy và Chester, 1971) TT Yếu tố đa lượng Hàm lư ợ ng (g/lít) N guyên tố vi lư ợ ng Hàm lu v n g (n g /lít) 1 CIO (CO 19,344 Nikel (N i 2+) 480 2 Natri (Na*) 10,773 Kẽm (Z n 2+) 390 3 Sunfat (SO„2l 2,712 Crom (C r2+) 330 4 Magiê (M g 2*) 1,294 Selen (Se 2+) 170 5 Canxi (Ca2*) 0,412 Đồng (Cu 2+) 120 6 Kali (K*) 0,399 Cadimi (Cd 2+) 70 7 Bicacbonat (HCO 3 ") 0,142 Sắt (Fe2*) 40 8 Brom (Br ■) 0,0674 Mangan (Mn 2+) 10 9 Srontri (Sr *) 0,0079 Thuỷ ngân (Hg 2+) 6 10 Bo (B3*) 0,0045 Coban (Co 2+) 2 11 Flo (F")1,3 0,0013 Chì (Pb 2+) 1 12 lốt (0 0,00005 Các tỷ số cùa các nhóm nguyên tố kể trên là một hẳng số và không thay đồi đối với các vùng biển hờ thông với các đại dương thế giới không phụ thuộc vào độ muối cùa nước. Tuy nhiên, các vùng biển ven bờ bị chi phối bởi các khối nước từ lục địa nên tỳ sô đó có thề bị biến đổi, nhưng lượng biến đổi rất nhò và hầu như thay đôi giữa nước biên và các vùng nước lợ ven bờ.