Sản xuất giống và nuôi trồng hải sản ven bờ biển Việt Nam bằng công nghệ lọc sinh học: Phần 2

Chia sẻ: Thu Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:170

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 của ebook Công nghệ lọc sinh học phục vụ sản xuất giống và nuôi trổng hải sản ven bờ biên Việt Nam" trình bày các nội dung như: Kết quả thực nghiệm ương nuôi cá biển bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học; quy trình công nghệ hệ thống hoàn lưu lọc sinh học phục vụ cho ương nuôi giống cá biển; kết quả nghiên cứu, cơ sở khoa học kỹ thuật, công nghệ của hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kín được áp dụng cho sản xuất giống và nuôi trồng hải sản;… Mời các bạn cùng tham khảo.

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 2

147 Chương III KÉT QUẢ THựC NGHIỆM ƯƠNG NUÔI CÁ BIẺN BẰNG HỆ THÓNG HOAN LƯU LỌC SINH HỌC Chúng tôi tiến hành thực nghiệm ương nuôi cá Giò từ giai đoạn cá bột một ngày tuổi kích thước 0,38 - 0,45cm đến cá con kích thước dài 10 - 12cm cho hệ thống bể lọc sinh học ngập nước thiết kế thừ nghiệm. Đối với bể lọc sinh học di động thiết kế thừ nghiệm được tiến hành nuôi cá Hồng Mỹ ờ giai đoạn cá con có kích thước lớn 11 - 12cm. Mục đích của ương nuôi thực nghiệm nhàm đánh giá chất lượng nước trong các bể nuôi cá và bể lọc sinh học của hệ thống hoàn lưu lọc sinh học đã được thiết kế. Trên cơ sở đó đưa ra quy trình công nghệ ương nuôi cá biển bằng lọc sinh học. Chất lượng nước cùa hệ thống hoàn lưu lọc sinh học phụ thuộc vào hệ thống bể nuôi cá và bể lọc sinh học cũng như quá trình vận hành và quán lý của các hệ thống đó. • Be nuôi cá có các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nước của hệ thống lọc sinh học hoàn lưu bao gồm: - Thể tích nước trong bể ương nuôi cá biến. - Mật độ, kích thuớc và tuổi của cá khỉ ương nuôi. - Khối lượng, chùng loại thức ăn và hình thức cho ăn khi ương nuôi. - Duy trì chế độ sục khí cấp DO cho bể cá. - Quản lý, vệ sinh và phân lập kích thước cùa cá. • Bể lọc sinh học có các yếu tố quan trọng ảnh hường đến chất lượng nước của hệ thống lọc sinh học hoàn lưu bao gồm: - Thể tích, tiết diện vật liệu lọc trong bể lọc sinh học. - Lưu lượng hoàn lưu của máy bơm. - Vận hành hệ thống sục khí nâng nước cấp DO cho bể lọc và sục khí khuếch tán từ nước cấp vào bể nuôi. - Quàn lý, vệ sinh, vô trùng bông lọc và bể lọc sinh học. Các yếu tố kể trên ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước trong hệ thống ương nuôi. Đồng thời tác động gián tiếp đến hiệu quả ương nuôi cá giống. Vì vậy, kết quà nghiên cứu thực nghiệm sẽ là cơ sờ khoa học cho xây dựng được quy trình công nghệ.
Nguyễn Đức Cự (Chủ blén) 148 I. CHẤT LƯỢNG NƯỚC ƯƠNG NUÓI BẰNG BÊ LỌC SINH HỌC CỐ ĐỊNH Tiến hành nghiên cứu đánh giá chất lượng nước của hệ thống lọc sinh học hoàn lưu được thiết kế thí nghiệm như đã trinh bày bằng các sơ đồ bố trí thí nghiệm (hình 15, 16 , 17 Chương III; Phan I). 1. Giai đoạn cá 1 - 10 ngày tuổi Đây là giai đoạn cá ăn chù yếu thức ăn tươi sống bao gồm: Luân trùng (Brachionus plicatilis), chân chèo (Copepoda) và nauplius của Artemia. Do tập tính của cá Giò nói riêng và cá biển nói chung vận động bắt mồi vào ban ngày, ban đêm cá ngủ. Vì vậy, sử dụng hệ thống lọc sinh học hoàn lưu liên tục vào ban đêm, ban ngày không hoàn lưu đề lưu lại thức ăn cho cá bắt mồi. Nước trong bể nuôi được cho táo Chlorella spp và Nannochloropsis oculata... duy trì chất lượng bao gôm các thông so môi trường, dinh dưỡng khoáng và các chất hữu cơ đồng thòi làm thức ăn cho động vật phù du. • Be ương nuôi cá: - Gồm 10 bể composite thể tích 3,5m3. - Cá bột 1 ngày tuổi kích thước 0.38 - 0.48cm và tồng lượng cá bột 1.000.000 con đạt mật độ nuôi khoảng 29.000con/m3. - Thức ăn tươi sống: Luân trùng, Copepoda vớt từ ao đất và nauplius cùa Artemia. - Duy trì sục khí cấp DO từ không khi bàng máy nén khí. - Hàng ngày xiphông các chất rắn lắng đọng tại đáy bề 2 lần. • Bê lọc sinh học: - Thể tích vật liệu lọc 4m3, tiết diện riêng vật liệu lọc trung bình 270m3. - Lưu lượng hoàn lưu cùa máy bơm 10 m 3/giờ. - Trong bề lọc sinh học có sục khí nâng nuớc cấp thêm DO. - Vệ sinh và vô trùng lớp bông lọc tổng hợp 1 -2 ngày một lần. 1.1. Chất lượng nước - Các thông số môi trường bao gồm pH, s% 0 , t°c và DO khá ồn định trong 10 ngày đầụ ít thay đồi ngày đêm (bảng 27) và phù hợp với môi trường sống cùa cá 1 - 10 ngày tuổi. Vào mùa hè nhiệt độ không khí cao đến 34 - 36°c và nhiệt độ cùa nước tại các bể chứa nước trong nhà 32 - 34°c, nhưng nhiệt độ trong bể cá chi khoảng 29 5 - 30,5°c, trung bình 30°c. Trong khi đó nhiệt độ cùa nước bể lọc luôn thấp hơn bể cá r c và dao động 28,5 - 29.5°c trung bình 29°c. Điều này chứng tò bể lọc đặt ngầm vai trò địa nhiệt điều hoà nhiệt độ nuớc rất tốt.
Chirong III. Kết quà thực nghiệm ương nuôi cá biền bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 149 Bảng 27. Giá trị trung bình các thông số môi trường chất lượng nước được quan trắc liên tục trong giai đoạn cá 1-10 ngày tuổi Nước trong bể nuôi (Composite) Hệ thống bế lọc TT Thông số Quan trắc lúc 5h Quan trắc lúc 18h Khoảng T.bình Khoảng T.bỉnh Khoảng T.bình 1 pH 7,75-7,70 7,68 7,78-7,84 7,81 7,60-7,64 7,62 2 s %0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 3 t°c 29,0-30,0 29,5 30,0-31,0 30,5 28,5-29,5 29,0 4 DO (mg/ỉ) 5,0-5,5 5,3 5,2-5,8 5,5 4,0-4,2 4,1 - Các thông số dinh dưỡng và hữu cơ đều có hàm lượng rất thấp và được duy tri bảo đảm chất lượng nước liên tục trong 10 ngày ương nuôi. Hàm lượng các chất dinh dưỡng và hữu cơ tiêu hao oxy của nước sau lọc đều thấp hơn nước trong các bể nuôi (bảng 28). Các chất dinh dưỡng và hữu cơ tiêu hao oxy đều có hàm lượng thấp hơn tiêu chuẩn cho phép trong nước và quốc tế. Bảng 28. Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng khoáng và hữu cơ được quan trắc liên tục trong giai đoạn cá 1-10 ngày tuổi Nước trong bễ nuôi (Composite) Thông số Hệ thống bẻ lọc TT Quan trắc lúc 5h Quan trắc lúc 18 h (mg/l) Khoảng TB Khoảng TB Khoảng TB 1 N -N H / 0,003-0,008 0,005 0,015-0,025 0,018 0,001-0,005 0,002 2 N-NO2' 0,002-0,007 0,004 0,012-0,018 0,014 0,001-0,002 0,001 3 n - n o 3' 0,030-0,035 0,032 0,045-0,060 0,052 0,025-0,030 0,026 4 P-P043" 0,015-0,025 0,018 0,020-0,030 0,026 0,014-0,020 0,016 5 BOD 5 1,20-1,52 1,28 2,24-2,72 2,45 0,56-0,84 0,78 6 COD 2,10-2,54 2,34 3,12-3,58 3,28 1,22-1,38 1,30 1.2. Sức khoẻ cá Cá sau 3 ngày tuổi đã bắt mồi và ăn luân trùng từ 1 - 4 con và số lượng cá đã ăn luân trùng trong 3 - 4 ngày tuồi đạt 90 - 95%. Khi cá 5 ngày tuổi hầu hết đã ăn no luân trùng và khoảng 50 - 60% ấu trùng đã ăn Copepode loại nhò hoặc nauplius của Copepoda. Cá có hiện tượng chết nhiều sau 6 - 8 ngày tuôi vào 18 - 20 h đêm lúc bắt đầu hoàn lưu thay nước qua hệ thống lọc sinh học. số lượng cá bột lấy về 1 .0 0 0 . 0 0 0 con, ương trong 10 bể composite mỗi bể 3,5 m 3 sau một ngày định lượng lại số cá vào ban đêm còn 80.000 con, có lẽ cá chết do vận chuyển và mật độ ương nuôi quá 23.000con/l. Sau 10 ngày tuổi cá đã đạt kích thước trung bình gần lcm và ăn thạo thức ăn ngoài, định lượng lại số lượng cá vào ban đêm còn lại 160.000 con đạt tỳ lệ sống 16%.
Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biền) 150 2. Giai đoạn cá 10 - 20 ngày tuổi Ở giai đoạn này cá vẫn tiếp tục được nuôi trong 10 bể composite 3.5m 3 và cá đã ăn thạo thức ăn tươi sống bao gồm luân trùng, Copepoda và Artemia. Vân không thay nước và được duy trì nuôi ở độ mặn cao 30%o, hàng ngày chi bù thêm lượng nước bị tiêu hao do xiphông vệ sinh đáy bề. Hệ thông bê nuôi và bê lọc sinh học được vận hành tương tự như giíii đoạn cá 1 -10 ngày tuôi. Nhung vận hanh hẹ thong nuoi lọc sinh học hoàn lưu có thay đồi như sau: - Cứ sau khi cho ăn sau 2 giờ là vận hành hệ thống bơm hoàn lựu. Vì giai đoạn này cá bắt mồi tốt, chỉ sau 2 giờ cho ăn cá trong bê nuôi đã án no và hêt thức ăn trong bể. Tổng thời gian bơm hoàn lưu tăng đến 16 giờ/ngày. - Không dùng tảo Chlorella spp vả N. oculata... để duy trì chất lượng nước bằng nuôi nước xanh như giai đoạn 1 - 1 0 ngày tuổi. 2.1. Chất lượng nước - Các thông số môi trường nước vẫn duy tri bảo đàm chât lượng và ôn định môi trường tốt trong hệ thống bể nuôi (bảng 29). Hàm lượng oxy hoà tan trong môi trường nước tiếp tục cao ngày đêm và đáp ứng môi trường sông cùa cá giông 1 0 - 2 0 ngày tuôi. Hàm lượng DO của nước sau lọc khá cao khoảng 4,5 - 5,0mg/l và trung bình 4,6mg/L - Các thông số dinh dưỡng và hữu cơ vẫn có hàm lượng thấp, tiếp tục được duy trì bào đảm chất lượng nước vào đều thấp hơn giới hạn cho phép nhiều lần (bảng 30). Bàng 29. Giá trị trung bình các thõng số môi trường chất lượng nước được quan trắc liên tục trong giai đoạn cá 1 0 - 2 0 ngày tuổi N ư ớ c t ro n g b ẻ n u ô i (C o m p o site ) H ệ th ố n g b ể lọc TT T hông số Q u a n trắ c lú c 5 h Q u a n tr ắ c lú c 1 8 h K hoảng TB K hoảng TB K hoảng TB 1 pH 7 ,6 2 - 7 ,7 4 7 ,7 0 7 ,8 0 - 7 ,8 4 7 ,8 2 7 ,6 2 -7 ,6 6 7,64 2 s %0 30 30 30 30 30 30 3 t°c 2 9 -3 0 2 9 ,5 3 0 -3 1 3 0 ,5 2 9 ,0 - 3 0 ,0 2 9 ,5 4 D O (m g/l) 5 ,0 - 5,4 5 .2 5 ,2 - 5 ,6 5,4 4 ,0 - 4 ,4 4 ,2 Bàng 30. Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng khoáng và hữu cơ được quan trắc liên tục trong giai đoạn cá 10 - 20 ngày tuổi N ư ớ c tro n g b ể n u ô i (C o m p o site ) H ệ th ố n g b ẻ lọc TT Thông sổ Q u a n tră c lú c 5 h Q u a n t r ằ c lú c 18 h K hoảng TB K hoảng TB K hoảng TB 1 N -N hV 0 ,0 0 8 - 0 ,0 2 0 0 ,0 1 2 0 ,0 1 5 -0 ,0 4 5 0 ,0 3 0 0 ,0 0 2 - 0 ,0 0 8 0 ,0 0 6 2 N -N 0 2' 0 ,0 0 8 - 0 ,0 1 5 0 ,0 1 0 0 ,0 1 0 - 0 ,0 2 0 0 ,0 1 6 0 .0 0 2 - 0 ,0 0 4 0 ,0 0 3 3 N -N O 3' 0 ,0 4 0 - 0 ,0 5 5 0 ,0 4 5 0 ,0 4 5 - 0 ,0 7 8 0 ,0 6 5 0 ,0 3 0 - 0 ,0 4 5 0 ,0 3 8 4 P -P O 4 0 ,0 2 0 - 0 ,0 3 5 0 ,0 3 0 0 ,0 2 8 - 0 ,0 4 0 0 ,0 3 0 0 ,0 2 0 - 0 ,0 2 5 0 ,0 2 2 “ 5 BO Ds 1 ,8 0 -2 ,4 5 2 ,2 5 2 ,4 5 - 2 ,8 7 2 ,7 2 1 ,0 5 -1 ,1 8 1 ,1 2 6 COD 2 ,4 8 -3 ,1 4 3 ,0 8 3 ,5 6 - 3 ,9 8 3 ,6 9 1 ,3 0 - 1 ,4 8 1,44
Chương III. Kết quả thực nghiệm ương nuôi cá biển bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 151 2.2. Sức khoẻ cá Cá sau 10 ngày tuổi đã ăn thạo thức ăn ngoài, lớn nhanh và bắt đầu phân đàn. Cá không bị bệnh, nhưng vẫn bị chết rải rác ờ 11 - 14 ngày tuổi có lẽ do những cá thể không thích nghi hoàn toàn với thức ăn ngoài sau khi hết noãn hoàn. Đến 1 8 - 2 0 ngày tuổi cá lớn nhanh đạt kích thước trung bình 3 - 4cm, cá phân đàn mạnh và có hiện tượng ăn thịt lẫn nhau mạnh, đến 20 ngày tuổi phân lập chuyển vào 6 bề xi măng 5,0 m 3 theo kích cỡ khác nhau. Đồng thời định lượng loại toàn bộ số lượng cá được 96.000 con đạt tỷ lệ sống 9,6%. 3. Giai đoạn cá 20 - 30 ngày tuổi Khi cá Giò đạt 20 ngày tuổi quần đàn tốt và khác biệt lớn về kích cỡ được phân lập bằng vớt ướt theo kích cỡ vào 6 bể composite 5,0 m 3 tiến hành nghiên cứu thí nghiệm. Trong giai đoạn này cá đã ăn thạo thức ăn tươi sống Copepoda vớt trong ao đất, Artemia và tập ăn thức ăn tổng hợp. ■S Be ương nuôi cá: - Gồm 6 bể composite thể tích 5ra3 đuợc nuôi bàng chính nước mặn có độ nuối 30%o từ 10 bể composite 3,5m 3 chuyển vào 6 bể. - Cá hương 20 ngày tuổi kích thước 3 - 4cm và tổng lượng cá bột 96.000 con đạt mật độ nuôi khoảng 3.200 con/m3. - Thức ăn tươi sống: Luân trùng, Copepoda vớt từ ao đất, Actemia và thức ăn tồng hợp hoặc thức ăn tôm N° dạng mảnh. - Duy trì sục khi cấp DO từ không khí bằng máy nén khl. - Hàng ngày xiphông các chất rắn lắng đọng tại đáy bề 2 lần. •s Bế lọc sinh học: - Thề tích vật liệu lọc 16m3, tiết diện riêng vật liệu lọc trung bình 270m3. - Lưu lượng hoàn lưu cùa máy bơm 20m3/giờ và thời gian hoàn lưu sau bữa ăn 1 giờ tổng thời gian hoàn lưu tăng đến 2 0 giờ/ngày. - Hàng ngày thay bớt nước mặn có độ muối 30%o khoảng 5 - 10% bang nước lợ độ mặn thấp 15 - 1 8 % 0 vào ban đêm để giảm dần độ mặn xuống đến 2 0 %o. - Trong bể lọc sinh học có sục khí nâng nước cấp thêm DO. - Vệ sinh và vô trùng lóp bông lọc tổng họp 1 ngày một lần. 3.1. Chất lượng nước - Các thông số môi trường chất lượng nước vẫn được duy trì phù hợp với điều kiện sống của cá trong giai đoạn 20 - 30 ngày tuổi (bảng 31) Độ mặn giảm xuống 20%o đến khi cá 30 ngày tuổi và hàm lượng DO của nước sau lọc vẫn được duy trì cao khoảng 3,4 - 4,0mg/lit.
Nguyễn Đ ức C ự (Chủ biên) 152 Bảng 31. Giá trị trung bình các thõng số môi trường chất lượng nước được quan trắc liên tục trong 10 ngày của giai đoạn cá 20 - 30 ngày tuổi Nước tro n g bể nuôi (C om posite) Hệ th ố n g bể lọc TT Thông số Quan trắ c lú c 5 h Quan trắ c lúc 18 h Khoảng TB Khoảng TB Khoảng TB 1 pH 7,68 - 7,72 7,70 7,76 - 7,86 7,84 7 ,6 6 -7 ,6 8 7,67 2 s %0 2 0 -3 0 25 2 0 -3 0 25 2 0 -3 0 25 3 t°c 28 - 30 29,0 30-31 30,5 28,0 - 29,0 28,5 4 DO (mg/1) 5 ,0 -5 ,5 5,2 5,2 - 5,4 5,2 3,4 - 4.0 3,7 - Các thông số dinh dưỡng và hữu cơ có tăng cao hơn so với các giai đoạn trước, nhưng vẫn duy tri bào đàm chất lượng nước và đều thấp hơn giới hạn cho phép (bàng 32). Bảng 32. Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng khoáng và hữu cơ được quan trắc liên tục trong 10 ngày của giai đoạn cá 20-30 ngày tuổi Nước tro n g bề nuôi (C om posite) Thông Hệ th ố n g bể lọc TT Quan trắ c lúc 5h Quan trắ c lú c 18 h sổ Khoảng TB Khoảng TB Khoảng TB 1 N -N lV 0 ,0 1 0-0 ,0 2 0 0,015 0,0 1 5-0 ,0 4 5 0,030 0 ,0 0 2 -0 ,0 1 0 0,007 2 N-NO 2' 0,008 - 0,020 0,012 0 ,0 1 5-0 ,0 3 5 0,020 0,003 - 0,006 0,005 3 N-NO 3' 0,050 - 0,120 0,095 0,045 - 0,065 0,055 0,048 - 0,065 0,054 4 P-PO-f3 0,035 - 0,055 0,042 0,045 - 0,065 0,055 0,030 - 0,045 0,038 5 BODs 2 ,1 2 -2 ,4 8 2,30 2 ,4 0 -2 .7 2 2,52 1 ,1 7 -1 ,2 6 1,30 COD 3 ,0 4 -3 ,7 5 3,27 2 ,7 8 -3 ,9 4 3,44 1 ,6 5 -1 ,8 7 1,68 3.2. Sức khoẻ cá Cá sau 20 ngày tuổi ăn tốt Copepoda và Artemia, thức ăn tươi sống cho vào bể chi sau 1 giờ cá ăn rất no gần như không còn thức ãn tươi sống trong nước các bể nuôi. Cá 25 ngày băt đâu luyện cho ãn thức ăn tông hợp và sau 3 ngày cá ăn khá thạo thức ăn tông hgrp, khi 30 ngày tuôi hầu hết cá đã chuyển biến thái tróc da, đều đạt kích thước 5 - 7cm. Sau 30 ngày cá được phân loại theo kích cỡ khác nhau và định lượng lại số cá được 80.000 con đạt tỷ lệ sống khoảng 8 %. số cá hao hụt 1 ,6 % chủ yếu là do cá ăn thịt lân nhau và không thấy hiện tượng chết khi chuyển biến thái. 4. Giai đoạn cá 30 - 40 ngày tuổi Khi cá trên 30 ngày tuồi được phân lập kích cỡ khác nhau chuyển vào 8 bể xi măng 10m tiêp tục nuôi thí nghiệm bàng hệ thống lọc sinh học hoàn lưu. Cá ờ giai
Chiporng III. Kết quả thực nghiệm ương nuôi cá biẻn bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 153 đoạn này hoàn toàn ăn thức ăn tổng hợp tự chế biến và thức ăn nuôi tôm dạng viên nén của Hải Long ở các kích cỡ N°1 - N°3. Nước được hoàn lưu liên tục qua hệ thống bể lọc sinh học 24/24h kể cả khi cho ăn. Sau 5 - 7 ngày phân lập các kích cỡ một lần và thay 1 0 0 % nuớc mới cho tất cả hệ thống bể nuôi. s Be ương nuôi cá: - Gồm 8 bể xi măng 1Om3 thể tích nuôi 7m3/bể trong môi trường nuớc lợ. - Cá con 30 ngày tuổi kích thước 5 - 7cm và tổng lượng cá bột 80.000 con đạt mật độ nuôi khoảng 1.400con/m3. - Thức ăn tống hợp, thức ăn nuòi tôm dạng viên nén được cho ăn ngày 4 lần. - Duy trì sục khí cấp DO từ không khí bằng máy nén khí. - Sau 5 - 7 ngày thay hoàn toàn nước mới cùng với phân lập kích thước cá vào ban ngày. - Hàng ngày xiphông các chất rắn lắng đọng tại đáy bể 2 lần. •S Bể lọc sinh học; - Thể tích vật liệu lọc 16m3, tiết diện bề mặt riêng vật liệu lọc 270m3. - Lưu lượng hoàn lưu cùa máy bơm 30m3/giờ và hệ thống được hoàn lưu liên tục 24h/ngày. - Sau 5 - 7 ngày thay hoàn toàn nước mới cùng vói phân lập kích thước cá. - Trong bế lọc sinh học có sục khí nâng nước cấp thêm DO. - Vệ sinh và vô trùng lớp bông lọc tồng họp 2 lần/ngày và sau 5 - 7 ngày các ngăn lọc sinh học được hút sạch các chất rắn lắng đọng ờ đáy và trong vật liệu lọc để chống tắc. 4.1. Chất lượng nước Cá được nuôi bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 24/24h và sau 5 - 7 ngày thay 100% nước mới. Các thông số môi trường nước được duy tri phù hợp với điều kiện môi trường sống của cá giống giai đoạn cá con trên 30 ngày tuổi. Nhờ sục khí nâng nước trong bể lọc hàm lượng DO cùa nước sau lọc vẫn đạt 3,2 - 3,6 mg/1 (bàng 33). Bảng 33. Giá trị trung bình các thông số môi trường chất lượng nước được quan trắc liên tục trong 10 ngày của giai đoạn cá 30-40 ngày tuổi Nước trong bể nuôi (Composite) Thông Hệ thổng bẻ lọc TT Quan trắc lúc 5 h Quan trắc lúc 18h số Khoảng TB Khoảng TB Khoảng TB 1 pH 7,68 - 7,80 7,74 7,66 - 7,91 7,82 7,5 4 -7 ,6 7 7,60 2 s %0 1 8 -2 0 19 1 8 -2 0 19 1 8 -2 0 19 3 t°c 29-30 29,5 29-31 30,0 28-29 28,5 4 DO (mg/l) 4,8 - 5,4 5,1 4,8 - 5,6 5,2 3,2 - 3,6 3,4
Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biên) 154 Ở giai đoạn cá 30 - 40 ngày tuổi, nước thải từ các bể nuôi thải ra có tải lượng BOD COD lớn dẫn đến tiêu hao oxy cùa nước thải qua hệ thong lọc rất lớn. Nếu không có hệ thống sục khi nâng nước tái lọc trong bể lọc thì nhiều ốp quan trắc DO của nước sau lọc chi còn 0,08 - 1,08 mg/1. Vì vậy, phải táng cao tốc độ sục khí nâng nước để DO nước sau lọc đạt được trung bình 3,4mg/lít, đồng thời sục khí khuếch tán vào máy bơm hoàn lưu tăng cao hàm lượng DO khoảng 5,5 - 6,5mg/lit, trung bình 6,0mg/lít. Bằng cách bồ sung DO vào nguồn nước cấp sẽ duy trì được hàm lượng DO trong nước bề nuôi 5,0 - 5,2 mg/1 mới duy trì đủ DO cho hệ thống bể nuôi. Trong giai đoạn cá 30 - 40 ngày tuồi, lượng thức ăn tổng hợp sừ dụng tăng trong khi đó thể tích bể nuôi không thay đổi 7m 3 /bể, 8 bể có 56 m 3 với lượng cá 80.000 con đạt mật độ ương nuôi khoảng 1,400con/m3 là rất lớn. Nhưng các thông số dinh dưỡng và hữu cơ vẫn bảo đảm chất lượng (bàng 34). Bảng 34. Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng khoáng và hữu cơ được quan trắc liên tục trong 10 ngày của giai đoạn cá 30 - 40 ngày tuổi N ư ớ c t r o n g b ể n u ô i ( C o m p o s i te ) H ệ t h ố n g b ẻ lọ c TT Thông số Q u a n trắ c lú c 5 h Q u a n t r ắ c lú c 1 8 h K hoảng TB K hoảng TB K hoảng TB 1 N -N H / 0 ,0 3 0 - 0 ,0 3 8 0 ,0 3 6 0 ,0 3 2 - 0 ,0 4 6 0 ,0 4 2 0 ,0 1 8 -0 ,0 3 2 0 ,0 2 4 2 N -N 0 2' 0 ,0 2 0 - 0 ,0 5 1 0 ,0 4 8 0 ,0 2 2 - 0 ,0 9 5 0 ,0 5 8 0 ,0 2 6 - 0 ,0 7 4 0 ,0 3 4 3 N-NCV 0 ,8 1 2 -1 ,6 7 8 1 ,5 2 0 0 ,8 3 8 -1 ,8 4 0 1 ,5 1 3 1 ,2 2 1 - 1 ,7 8 0 1 ,5 2 0 4 P - P O a'3 0 ,0 5 4 - 0 ,1 1 8 0 ,1 0 3 0 ,0 6 8 -0 ,1 2 9 0 ,0 9 8 0 ,0 7 0 -0 ,1 2 8 0 ,0 9 9 5 bod 5 1 ,5 8 0 - 3 ,2 0 0 2 ,8 7 0 1 ,6 8 0 - 3 ,3 2 0 2 ,9 8 0 1 ,1 2 0 -1 ,7 4 0 1 ,5 2 0 6 COD 3,21 - 4 ,8 2 4 ,1 2 3 ,3 9 -6 ,9 7 4 ,2 8 2 ,6 4 - 3 ,6 8 2 ,2 7 Do duy tri hoàn lưu liên tục 24/24h trong ngày, vì vậy chất lượng nước quan trắc lúc 5h sáng và 18h chiều ít chênh lệch lớn. 4.2. Sức k h o ẻ cá Cá khoẻ, lớn nhanh, ăn tốt thức ăn tổng hợp và thức ăn tôm dạng viên nén, không mắc bệnh và không có hiện tượng chết. Cá đến 40 ngày tuổi đạt kích thước trung bình 7 - 9 cm đã chuyển biến thái hoàn toàn và không có hiện tượng chết ờ giai đoạn chuyển biên thái. Mật độ ương nuôi rất cao đạt đến 1,400con/m3 và tỷ lệ sống đạt 7,7%, hao 0,3% do cá ăn thịt lẫn nhau. 5. Giai đoạn cá 40 - 50 ngày tuổi Cá vẫn được nuôi bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 24/24h vói tốc độ hoàn lưu tăng lên 40m3/giờ trong 8 bể xi măng, thể tích nước bể nuôi I m ’ và 4 - 5 ngày thay nước 100% nước mới. Đây là giai đoạn cuối của quá trình ương nuôi giống, cá lớn
Chương III. Kết quà thực nghiệm ương nuôi cá biển bằng hệ thống hoàn lưu íọc sinh học 155 nhanh và tiêu thụ lượng thức ăn rất lớn khoảng 5 - 7kg/ngày cho 10.000 con kích thước 7 - 9 cm. Do đó, tải lượng chất thải trong hệ thống bể nuôi lớn, chất lượng nước nhanh chóng bị ô nhiễm các chất hữu cơ và dinh dưỡng khoáng. 5.1. Chất lượng nước - Các thông số môi trường chất lượng nước được giám sát hoàn toàn bảo đảm chất lượng. Do tải lượng vật chất tăng cao, tiêu hao rất lớn oxy khi nước thải đi qua hệ thống lọc sinh học vì vậy đến giai đoạn này mặc dù đã tăng tốc độ sục khí nâng nước lên cao, nhung DO nước sau lọc chi đạt khoảng 2,2 - 2,6 mg/lít, trung bình 2,4mg/lít (bảng 35) vẫn cao hom giới hạn cho phép. Vì vậy nước sau lọc được sục oxy nguyên chất cho máy bơm cấp vào bể nuôi được sục khí oxy khuếch tán xuống sát đáy để nước trong bể nuôi luôn có DO lớn hơn 5,0mg/lít. - Các chất dinh dưỡng và các chất hữu cơ tiêu hao oxy tăng hơn các giai đoạn tnrớc không nhiều. Nhưng do rút ngắn thời gian thay nước mới hoàn toàn, tăng iưu lượng nước hoàn lưu và tăng sục khí nâng nước vào bể lọc, vì vậy các thông số chất lượng nước về dinh dưỡng hữu cơ vẫn bào đàm chất lượng cho phép (bàng 36). Bảng 35. Giá trị trung bình các thông số môi trường chất lượng nước được quan trắc liên tục trong 10 ngày của giai đoạn cá 40-50 ngày tuổi Nước tro n g bể nuôi (Composite) Hệ thống bể lọc TT Thông số Quan trăc lúc 5 h Quan trắc lúc 18h Khoảng TB Khoảng TB Khoảng TB 1 pH 7,62 - 7,82 7,77 7,64 - 7,96 7,80 7,58 - 7,74 7,66 2 s %0 1 6 -1 8 17 16- 18 17 1 6 -1 8 17 3 ToC 2 9 -3 0 29,5 2 9 -3 1 30,0 2 8 -2 9 28,5 4 DO(mg/l) 5,2 - 5,4 5,3 5,0 -5 ,2 5,1 2,2 -2 ,6 2,4 Bảng 36. Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng khoáng và hữu cơ được quan trắc liên tục trong 10 ngày của giai đoạn cá 40 - 50 ngày tuổi Nước trong bể nuôi (Composite) Hệ thống bể lọc TT Thống số Quan trắc lúc 5 h Quan trắc lúc 18 h Khoảng TB Khoảng TB Khoảng TB 1 N -N lV 0,034 - 0,048 0,041 0,048 - 0,056 0,052 0,024 - 0,034 0,028 2 N-NO2' 0,022 - 0,054 0,042 0,026 - 0,098 0,062 0,020-0,064 0,030 3 N-NO 3' 0 ,8 0 8- 1,872 1,624 0,838-1,894 1,686 1,246-1,988 1,770 4 P-PO4'3 0,064-0,128 0,112 0,068-0,139 0,128 0,078-0,148 0,149 5 BODs 1,670 - 3,240 2,840 1,780-3,450 2,998 1,124-1,640 1,560 6 COD 3,160-5,014 4,028 3,490 - 7,670 4,680 2,860 - 3,874 2,482
Nguyên Đức Cự (Chù biên) 156 5.2. Sức khoẻ cá Cá hoàn toàn khoẽ, không bị bệnh và lớn rất nhanh mặc dù vẫn nuôi ờ mật độ cao 1,400con/m3, đạt đến 14.000con/bể 10m3. Cá không bị chết, chi bị ăn thịt lẫn nhau không đáng kể và kích thước cá đạt trung bình 9 - 1 lcm với tỳ lệ sống đạt 7,5% hao 0,2%. Như vậy, trong 50 ngày nuôi cá Giò giống bàng mô hình hoàn lưu lọc sinh học cố định được thiết kế thử nghiệm. Chất lượng nước luôn bảo đàm yêu cầu cho cá phát triển và rất hạn chế thay nước. Trong 10 ngày cuối của quá trình uơng nuôi chúng tôi vẫn vận hành hệ thống thử nghiệm nuôi ở mật độ cao trong 8 bể xi mãng với thể tích 7m3/một bề như giai đoạn 40 - 50 ngày tuổi. Nhưng tiếp tục tăng tốc độ sục khí nâng nước trong bể lọc sinh học và tăng sục khí oxy nguyên chất vào máy bơm cấp nước sục khí khuếch tán xuống đáy bể nuôi. Nước vẫn bảo đảm chất lượng và cá khoẻ lớn nhanh. Kết thúc 60 ngày ương nuôi thử nghiệm cá con đạt kích thước 1 0 - 1 2 cm, tổng số cá xuất bán ra lồng nuôi trên biển được 72.000con, đạt tỷ lệ sống đến 7,2%. Mặc dù vào giai đoạn cuối cá giống đạt kích thước lớn trung bình 1 0 - 1 2 cm, nhưng vẫn nuôi bảo đảm an toàn ờ mật độ cao đến 1.300 con/m3, nghĩa là có thể nuôi được 13.000 con cho một bể 10m3. II. CHẮT LƯỢNG NƯỚC ƯƠNG NUÔI BẰNG BẺ LỌC SINH HỌC DI ĐỘNG Đe đánh giá hiệu quà mô hình lọc sinh học di động đã thiết kế chúng tôi đã vận hành nghiên cứu thử nghiệm nuôi cá Hồng Mỹ ở giai đoạn cá con kích cỡ 10 - 1 Icm. - Bể có thể tích nước nuôi cá 5001it, độ mặn 24%0, nhiệt độ 20°c, pH 7,6 - 7,8. Bề lọc sinh học ba ngăn chứa vật liệu lọc với thể tích vật liệu lọc 0 ,lm 3, bàng 1/5 thề tích nước bể nuôi. - Mô hình thực nghiệm triển khai còn nhàm đánh giá hai loại vật liệu lọc san hô và zeolite bằng ba bể thí nghiệm khác nhau với ba loại vật liệu lọc: vật liệu lọc bàng đá san hô có tiết diện bề mặt riêng (ASS) 350m2/m \ đá sét zeolite có ASS là 450m2/m 3 và hỗn hợp 1/2 đá san hô cùng 1/2 đá sét Zeolite ASS trung bình là 400m2/m 3. - Tôc độ hoàn lưu nước băng máy bơm 500lít/giờ, mỗi ngày đêm thay được 24 lân. Mật độ nuôi lOOcon/SOOỈit và cho ăn thức ăn tổng hợp hàng ngày vào hai lần sáng và chiều vói số lượng 120g/bể. Kêt quả quan trắc, phân tích và đánh giá môi trường, chất lượng nước và hiệu quả ương nuôi như sau: 1. Môi trường nước Kêt quà quan trắc, phân tích và đánh giá môi trường, chất lượng nước (bàng 37) trong 30 ngày nuôi không thay nước như sau:
Chuông III. Kết quà thực nghiệm ương nuôi cá biển bàng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 157 - Theo thời gian nuôi hoàn lưu không thay nước các chất dinh dưỡng và hữu cơ đều tăng dần trong cả ba bể nuôi và các chất N -N O 3 ' , P- PO4 '3 , COD thề hiện tích luỹ theo thời gian nuôi không thay nước. Đến 30 ngày nuôi hoàn lưu các thông số chất lượng nước vẫn ờ dưới giới hạn cho phép (bảng 37). - So sánh chất lượng nước ba bể lọc sinh học khác nhau nhận thấy: Cả ba loại vật liệu lọc đều có giá trị các thông số chất lượng nước đưới giới hạn cho phép và không chênh lệch lớn về hàm lượng. Tuy nhiên, bể lọc sinh học bàng đá sét Zeolite có chất lượng nước tốt nhất, sau đến Zeolite + San hô và cuối cùng là San hô (bảng 38). Như vậy, có thể kết luận ràng cà hai loại vật liệu đá San hô và đá sét Zeolite đều sử dụng làm vật liệu lọc sinh học cho ương nuôi cá biến rất tốt. Bảng 37. Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng khoáng và hữu cơ trong nước thải và nước lọc của cà ba bể lọc di động Thời gian quan trắc chất lượng nước (ngày) T. chuẩn Thông số (mg/I) 1 -5 5 -10 10-15 15-20 20-30 (mg/l) Thải Lọc Thải Lọc Thải Lọc Thài Lọc Thải Lọc QTế NOEC N-NH4* 0.11 0.06 0.14 0,06 0,18 0.07 0,22 0.10 0,27 0.15 0,5* 5+ N-NO2 0,04 0,02 0,05 0,03 0,08 0,04 0,11 0,05 0,12 0,07 0,5* 10+ N-NOj‘ 1.35 1.82 2,56 2,98 3,12 3,47 3,54 3,68 4,13 4,56 100* 200+ P-PO4'3 0.12 0.14 0,18 0,23 0,26 0,31 0,32 0,36 0,54 0,66 1* BODs 1,87 1,02 1,76 1,08 1,86 0,85 2,26 1,12 2,93 1,32 5* COD 3.08 2.66 2,98 2,56 3,12 2,62 3,64 2,46 4,62 2,68 10* - Bảng 38. Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng khoáng và hữu cơ trong nước thải và nước lọc của ba bể lọc di động sau 20 - 30 ngày Bể lọc 1 Bể lọc 2 Bể lọc 3 Thông sổ (Zeolite) (Zeolite + san hô) (San hô) TT (mg/l) Thải Lọc Thải Lọc Thải Lọc 1 N -N H / 0,18 0,08 0,26 0.18 0,36 0.20 2 n - n o 2‘ 0,12 0,06 0,10 0,06 0,14 0,08 3 N-N03' 4,28 4,62 4,12 4,58 3,98 4,47 4 P-P04‘3 0,48 0,57 0,52 0,65 0,61 0,76 5 BOD5 2,68 1.15 2,98 1,48 3,12 1,76 6 COD 4,34 2,41 4,67 2,78 4,86 2,85
Nguyễn Đức Cự (Chủ biên) 158 2. Hiệu quả ương nuôi Kết quả ương nuôi cá Hồng Mỹ bằng bể lọc di động sau 30 ngày hoàn lưu không thay nước đạt tỳ lệ sống 100%. Cá lớn nhanh với kích thước ban đầu khoảng 10 -1 lcm, trung bình 10,5cm, sau 30 ngày nuôi không thay nước cá đạt kích thước khoảng 12 - 13cm. trung bình 12,5cm. Kích thước cá khá đồng đều ít chênh lệch trong cả ba bề lọc khác nhau. III. HÀNH VI CÁC CHẤT DINH DƯỠNG VÀ HỬU c ơ TRONG HỆ THÓNG HOẰN LƯU LỌC SINH HỌC Để giám sát chất lượng nước trong hệ thống bể nuôi và bể lọc sinh học chúng ta cần phài nghiên cứu chất dinh dưỡng và hữu cơ xẩy ra bên trong hệ thống. Đe thực hiện điều đó chúng tôi đã tiến hành quan trắc trong 3 ngày liên tục ở giai đoạn cá 50 - 54 ngày tuổi. Đây cũng là giai đoạn cá con đủ kích thước đưa ra nuôi bằng lồng trên biển và cũng là thời điểm tải lượng vật chất cao nhất thài ra tò bể nuôi vào bề lọc sinh học. Tiến hành thí nghiệm trên toàn bộ mô hình nuôi hoàn lưu lọc sinh học như giai đoạn cá 40 - 50 ngày tuổi. Tần suất quan ứắc 4 giờ một lần thu mẫu vào các thời gian 2, 6 , 10, 14, 18 và 22 giờ ừong ngày. Kết quả quan trắc các thông số dinh dưỡng khoáng NH 4 +, NO 2 ", NO 3 ", PO4'3 và các chất hữu cơ BOD5 và COD thề hiện có liên quan và biến đối hàm luợng theo thời gian (hình 38 - 39). 1. Hành vi các chất dinh dưỡng khoáng Các chất dinh dưỡng khoáng từ nước thải khi được lọc qua bề lọc sinh học sẽ bị biến đổi rất lớn về hàm lượng bởi tiêu thụ của vi khuẩn sống trong màng lọc dính bám trên bề mặt vật liệu lọc. a) Các hợp chất N - NH 4 +, N - NO2’ đều là các chất rất dộc đối với động vật thuỷ sinh nói chung và đối với cá nói riêng. Hàm lượng của các hợp chất này đêu có hàm lượng cao trong nước thài, khi qua lọc sinh học hàm lượng đều giảm thấp trong tất cà các ốp quan trắc. N hu chúng ta đã biết, hợp chất N - N ỈỈ 4 + sinh ra từ quá trình phân huý các chất hữu cơ hoà tan trong nước thải. Quá trình này gọi là quá trình vô cơ hoá nhờ vi sinh vật tiêu thụ các chất hữu cơ trong nước thải. Khi N - N H / sinh ra lập tức bị vi sinh vật oxy hoá chuyển về dạng N - NOỉ’ và tiẽp tục chuyên hoá về N -N O 3'. V ì vậy trong bể lọc đã có sự thay đổi hành vi hoá học các dạng tồn tại cùa N itơ đinh dưỡng khoáng theo hướng có lợi cho bể nuôi cá. Sự thay đổi đó được thể hiện bầng các phản ứng sinh hoá hoá học với sự xúc tác của các Enzim vi khuẩn như sau: - Chât hữu cơ (Ch/c) bị vô cơ hoá nhờ vi sinh vật tạo N H / và khí CO 2 thoát ra: Cfe.+ỡ2->A7/4++CƠ2T (3.1) - Hợp chât NH4+ sinh ra lập tức bị chuyển hoá về NO 2 " bời oxy hoá của vi sinh vật
Chirơng III. Kết quà thực nghiệm ương nuôi cá biển bẳng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 159 gọi là quá trình Nitrit hoá như sau: nh ; + o2 Nitrilh6a >n o ; + h 20 (3.2 ) - Một phẩn NO 2 " bị chuyển hoá thành NO 3 ' bởi vi sinh vật gọi là quá trình Nitrat hoá như sau: n o 2~ + o 2 Nilralh6a >n o ; (3.3) Chính nhờ sự chuyền hoá liên tục của các phàn ứng (3.2), (3.3) tù NH 4 + thành NO 2 ’ và tiếp tục chuyển hoá thành dạng N O 3 ' mà nước sau lọc bao giờ cũng thấp hơn nước thải bắt đầu vào bề lọc. Đây chính là quá trình tự làm sạch liên tục bởi vi sinh vật trong vật liệu lọc sinh học cùa bể lọc. Hàm lượng NH4+ và NO 2 " không tăng cao đáng kể theo thời gian quan trắc 3 ngày liên tục (hình 38 và 39).Quan trắc liên tục không thay nước đến ngày thứ ba đã thấy xuất hiện tăng dần hàm lượng NHU+ và NO 2 ’ trong cả nước thài và nước lọc. Vỉ vậy phải thay nước sau một thời gian vận hành hệ thống hoàn lưu. Hình 38. Biến đỗi hàm lượng N-NhV trong 3 ngày quan trắc liên tục Hình 39. Biến đổi hàm lượng N-NO2 ' trong 3 ngày quan trắc liên tục
Nguyễn Đ ức Cự (Chù biên) 160 b) Các hợp chất N - NO3" và p - PO 4 ' ' là các hợp chất có hàm lượng tăng cao liên tục theo thời gian quan trắc (hình 40 và 41). - Bản chất quá trinh lọc sinh học cho NTTS là mô hình lọc sinh học hiêu khí quá trình phản Nitrat do nhóm vi khuẩn phản nitrat (gọi chung là nhóm denitro/icans) chuyển NO3' thành khí Nitơ (3.4) yếu hơn quá trinh Nitrats hoá (3.3). N O - _ Ỡ2 Phản N itrat > ^ I (3 4) - Hợp chất p - PO4 '3 cũng được tích luỹ cao trong nước do họp ch ầ này không chuyến thành khí trong hệ thống lọc thoáng khí. Quá trình kết tùa trong môi trường lọc đệm cacbonat không đáng kể (3.5). PO ' [ + C a1* + H 2ơ -> CaHPO, ị (3.5) Như vậy hành vi của cả hai hợp chất dinh dưỡng khoáng N - N O 3 ' và p - PO4 3 là quá trình tích luỹ liên tục làm tăng cao hàm lượng trong nước cùa hệ thống lọc sinh học hoàn lưu cho NTTS. Đây là lý do quan trọng phải thay nước mới sau một thòi gian nuôi hoàn lưu không thay nước. Như vậy, mô hình thiết kế cũng giống như các hệ thống hoàn lưu sinh học khác của thế giới đều phải thay nước sau vài ngày vặn hành hoặc bù nước mới hàng ngày. Hình 40. Biến đổi hàm lượng N-NCV trong 3 ngày quan trắc liên tục Hình 41. Biến đổi hàm lượng p - P 0 4 3+ trong 3 ngày quan trắc liên tục
Chương III. Kết quả thực nghiệm ương nuôi cá biển bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 161 2. Hành vi các chất hữu cơ tiêu hao oxy Các chất hữu cơ tiêu hao oxy là các thông số BOD 5 và COD, các hợp chất này trong nước thài sau nuôi rất cao. Mặc dù chúng bị loại trừ bằng cách xiphông hàng ngày các chất rắn lắng đọng trong bề nuôi cá và lọc hết các dạng lơ lừng trong lớp bông lọc tổng hợp. Nhưng các chất hữu cơ hoà tan liên tục đi vào bể lọc qua các vật liệu lọc. - Các hợp chất rất dẽ bị phân huý đại diện là thông số chất lượng nước BOD 5 có sự chênh lệch rất lớn về hàm lượng giữa nước thài vào bể lọc và nước ra sau lọc sinh học (hình 42). Điều này chứng tò các chất hữu cơ bị vi khuẩn trong hệ thống bể lọc tiêu thụ rất lớn như phương trình (3.1). Sự biến đổi hàm lượng không thể hiện có sự tích luỹ chất hữu cơ dễ phân huỷ (BOD 5 ) trong nước qua 3 ngày quan trắc liên tục. Hinh 42. Biến đổi hàm lư ợ n g BOD 5 trong 3 ngày quan trắc liên tục - Các chất hữu cơ tống số cũng thể hiện biến đồi chênh lệch rất lớn giữa nước thãi vào bể lọc và nước lọc sau bể lọc (hình 43). Sự chênh lệch lớn hàm lượng COD trong nước thài và nước lọc chứng minh ràng các chất hữu cơ tổng số bị vi khuẩn trong hệ thống bề lọc tiêu thụ rất lớn. Tuy nhiên theo thời gian quan trẳc liên tục trong 3 ngày các chất hữu cơ tổng số thề hiện tích luỹ trong cả nước thài và nước lọc. Như chúng ta đã biết các chất hữu cơ tổng sổ là bao gồm cà các chất dễ phân huỷ và khó phân huỷ. Do vậy, sự tích luỹ trong nước của hệ thống lọc sinh học hoàn lưu là tích luỹ các chất hữu cơ khó phân huỷ. Các chất này rất đa dạng đến một mức nào đó làm thay đổi mầu nước và gây độc đến cá nuôi. Đây cũng là lý do phải định kỳ thay nước mới cho hệ thống bề nuôi sau một thời gian hoàn lưu nhất định bằng lọc sinh học. Như vậy, các hợp chất hữu cơ tiêu hao oxy bị phân huý và lọc sạch rất cao bởi bể lọc sinh học. Đây là chức năng quan trọng cùa bể lọc sinh học khi thiết kế cần lưu tâm.
Nguyễn Đức Cự (Chủ biên) 162 Hơn nữa, các chất hữu cơ dễ phân huỷ gần như không tích luỹ trong nước và các chất hữu cơ khó phân huỷ tích luỹ chậm và không cao. Vì vậy có thể khẳng định mô hình thiết kế đạt được giá trị rất cao về khoa học. Hình 43. Biến đổi hàm lượng COD trong 3 ngày quan trắc liên tục IV. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ VI SINH VẬT TRONG HỆ THÓNG LỌC SINH HỌC HỎÀN LỮU 1. Nguyên lý của lọc sinh học Nguyên lý của lọc sinh học dựa trên quá trình hoạt động của tập đoàn vi sinh vật ờ màng sinh học sừ dụng các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn và dinh dưỡng khoáng, giài phóng khí C 0 2 và N2 làm sạch nước thài. Theo Wheaton, 1977 quá trình làm sạch nuớc thải diễn ra sự chuyển đổi sinh học của các chất hữu cơ chứa nitơ thành nitrat. Các dạng hữu cơ gốc đạm được amon hoá hình thành dạng amoni amoni được nitrit hoá thành nitrit (NC>2 +) bời vi khuần nitrosomonas, sau đó nitrit tiếp tục được oxy hoá thành nitrat (NCV) nhờ vi khuẩn nừrobacter. Các quá trình làm sạch nước thải xảy ra chủ yếu trên các màng sinh học chứa vi sinh vật dính bám trên vật liệu lọc. Trong màng lọc sinh học luôn phát triển các vi khuân hiếu khí, kị khi và kị khí tuỳ tiện được gọi là sinh trưởng gắn kết hay sinh trường dính bám. Các chất hữu cơ trong nước thài bị oxy hoá bởi quần thể sinh vật ở màng sinh học. Trước hết là phân huý hiếu khi xảy ra ờ màng ngoài của màng lọc sinh học. Tại đây, chất hữu cơ sẽ bị oxy hoá đến NO 3 ' bời quá trình nitrat hóa bao gồm các phàn ứng sau: C hathuuco + oxi— heterotrophs ^ * + C 0 2 + OH (3.6) (3.7) (3.8)
Chương III. Kết quả thực nghiệm ương nuôi cá biển bằng hệ thống hoàn lưu lọc sinh học 163 Phương trình phản ứng (3.6) trên thực tế diễn ra nhiều phản ứng trung gian để tạo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn nhờ nhóm vi khuẩn dị dưỡng. CƠ 2 sinh ra trong phản ứng này sẽ thoát ra khỏi hệ lọc vào không khí qua màng nhầy gelatin. Phương trinh phản ứng (3.7) và (3.8) thể hiện quá trình nitrat hoá sinh học, được thực hiện bời 2 chủng vi khuẩn tự dưỡng hoá năng (autotroph) là notrosomonas và nitrobacter. Các phản ứng này diễn ra thuận lợi trong điều kiện nhiệt độ từ 10 - 30°c với pH trong khoảng 7 - 8 . Nước thài tiếp tục thấm sâu vào trong, tại đây nước mất dần oxy hoà tan và sẽ chuyển sang quá trình phân huỷ bởi vi sinh vật kị khí. Quá trinh này được biểu diễn theo sơ đồ: N 0 2~ -> NO -> N 20 -» jV2 (3.9) no; ~ ^ n o ^ n 2o ^ n 1 (3.10) Đây còn gọi là quá trình phản nitrat, được thực hiện bời nhóm vi khuẩn phản nitrat gọi chung là denitrofìcans. Các hợp chất NO và N20 không tồn tại ở dạng ion mà ở dạng khí có công thức khái quát NxO và sàn phẩm cuối cùng là khí N 2 . Nước càng xuống sâu các vật liệu lọc phía dưới, các quá trình này càng xảy ra triệt để. Khỉ các chất hữu cơ có trong nước thài bị loại bỏ hết và dần cạn kiệt hoặc lớp màng lọc sinh học quá dày, vi sinh vật ờ màng lọc sẽ chuyến sang hô hấp nội bào và giảm dần khá năng kết dính của chúng với vật liệu lọc. Nếu quá trình này xày ra trong khoáng thời gian nhất định, chúng sẽ bị vỡ ra và cuốn đi theo nước lọc gọi là hiện tượng tróc màng, lóp màng mới sẽ dần được phục hồi nếu trong nước thài tiếp tục có các cơ chất cho vi sinh vật phát triển. Đó chính là quá trình tự làm sạch cùa hệ lọc sinh học. Bàn chất của quá trình làm sạch nước bằng biện pháp sinh học là sự oxy hoá sinh học các chất hữu cơ bời sinh vật phục vụ cho chính sự sống của vi sinh vật. Nhìn chung, vi sinh vật trong nước thải đều là sinh vật hoại sinh dị dưỡng, chúng không thế tự tông họp được các chất hữu cơ làm vật liệu xây dựng tế bào. Do vậy trong môi trường sống của chúng cần phải có mặt cơ chât (chủ yếulà các chât hữu cơ) đêphân huỷ, chuyển hoá thành vật liệu cho phát triển tế bào, đồng thờiphân huỳ các chất nhiễm bân của nước đến sản phẩm cuối cùng là CO 2 và nước, hoặc tạo thành các loại chât khí khác (CH3, N2, ...)• Trong nước thải, đặc biệt là nước thài từ các hệ thống nuôi trồng thuỷ sản, các chất nhiễm bẩn chủ yếu là các chất hữu cơ hoà tan, ngoài ra còn có chất hữu cơ ờ dạng keo và phân tán nhỏ lơ lửng. Các dạng này tiếp xúc với bề mặt tế bào vi khuẩn bằng cách hấp phụ hay keo tụ sinh học, sau đó mới xày ra các quá trinh dị hoá và đồng hoá. Theo các quan điểm hiện đại nhất, quá trình làm sạch nước thài nhờ sinh vật hấp thụ các chât bân là một quá trình gồm 3 giai đoạn: - Di chuyển các chất hữu cơ gây ô nhiễm từ pha lòng đến bề mặt cùa tế bào vi sinh vật nhờ sự khuếch tán và đối lưu. - Khuêch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm của nước thài qua màng bám thấm vào
Nguyên Đ ức Cự (Chủ biên} 164 trong tế bào vi sinh vật. Quá trinh này xảy ra do sự chênh lệch áp suất thảm thấu bời nồng độ giữa các chất có bên trong và ngoài tế bào vi sinh vật. - Chuyển hoá các chất này trong tế bào vi sinh vật (nội bào) để tạo ra năng lượng và tổng hợp các vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật. Các giai đoạn này có mối liên hệ rất chặt chẽ và quá trình chuyển hoá các chất đóng vai trò chính trong xù lí nước thải. Các hợp chất hữu cơ qua nhiều phản ứng chuyển hoá khác nhau trong tế bào vi sinh vật. Quá trinh này được tóm tat tổng quát qua các phàn ứng sau: CxH yOzN, + 0 2E m i--> C C h + H 20 + N H ; + AH (3.11) Cxỉ ỉ yO;N, + N H ; + 0 2 Enzim >C .H .N O , + c o , + H . O - A H (3.12) Trong đó: - CxHyO:N, là công thức tong quát của tất cá các chất hữu cơ có trong nước thái. - C5H 7NO 2 là công thức theo tỷ lệ trung bình cùa các nguyên tố chính trong tế bào vi sinh vật. - AH là năng lượng sinh ra hay thu vào. Như vậy, các chất hữu cơ ban đầu cùa nước thải sau nuôi CxHỵOzNtPs và dinh dường khoáng NH 4 1 sẽ là các cơ chất (thức ăn) cần thiết chủ yếu cho vi sinh vật phát triền sinh khối. Khi hàm lượng của các cơ chất trong nước giảm hoặc không khuếch tán vào sâu bên trong màng, do màng lọc sinh học quá dày thì vi sinh vật sẽ thiếu thức ăn và sẽ diễn ra quá trình ôxy hoá nội bào theo phản ứng sau: Cí H 1NOỉ + 0 2 Enzim >C 0 2 + H 20 + N H * + AH (3.13) Như vậy, các quá trinh chuyển hoá đều có mặt các enzim xúc tác. Mỗi phản ứng khác nhau là các Enzim khác nhau, phụ thuộc vào chất khởi đầu (các hệ số X, y, z). Phương trình phàn ứng (3.11) là phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ để đáp ứng nguồn năng lượng cho tế bào. Khi các chất hữu cơ này phân huỷ sẽ tạo thành một số các chất khí như CO2 , NH 3 .... Đây chính là quá trinh oxy hoá khử hay là quá trình hô hấp trong tể bào vi sinh vật hiếu khí. Quá trinh phân huỳ hay quá trình oxy hoá khử không phải tất cà đều bị oxy hoá hoàn toàn thành sản phẩm cuối cùng là CO 2 và nước, một số sản phẩm trung gian của quá trinh này được tham gia vào quá trình đồng hoá hay là quá trình tổng hợp. Vặt chất tê bào đê hinh thành tế bào mới phục vụ cho sinh trường (3.12). Đồng thời với quá trình đông hoá, trong tể bào còn xảy ra quá trình dị hoá, nghĩa là tự oxy hoá (3.13) các chất liệu tê bào khi đã già tạo ra vật liệu và năng lượng phục vụ cho quá trình đồng hoá. Oxy hòa tan (DO) cung cấp cho quá trinh oxy hoá đề phân huỳ chất hữu cơ có thể chia làm hai pha: Pha cctcbon - phân huỳ các chất hữu cơ hydratcacbon tương tự như
Chirơng III. Kết quả thực nghiệm ương nuôi cá biển bằng hệ thống hoán lưu lọc sinh học 165 quá trình hô hấp nói chung giài phóng ra năng lượng, CO 2 và nước cùng một số vật liệu mới; Pha nitơ - phân huỷ các hoạt chất có chứa protein trong sàn phẩm phân huỷ trung gian bao gồm các peptit, pepton, các axit amin và giải phóng ra NH3. NH3 hay N H / là nguôn nitơ dinh dưỡng được vi sinh vật sừ dụng trực tiếp cho xây dựng tế bào. Lượng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của nước thài. Như vậy, lọc sinh học phải hoạt động mới có ý nghĩa xử lý nước thài. Nghĩa là trong bề lọc sinh học phải có các chủng vi sinh vật phát triển sinh khối cao trên bề mặt các vật liệu lọc. 2. Kích hoạt lọc sinh học (break ỉn) Kích hoạt lọc sinh học là nuôi cấy các chủng vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn phát triển sinh khối trong bể lọc sinh học tnrớc khi đưa lọc sinh học vào xử lý nước thài. Nghĩa là từ một bể chứa vật liệu lọc chưa có các chùng vi khuẩn có lợi được tiến hành nuôi cấy các chủng vi khuẩn đó phát triển thành sinh khối lớn tại các màng lọc sinh học trên vật liệu lọc. Be lọc sinh học sẽ không tác dụng nếu không nuôi cấy để phát triển được các chủng vi khuẩn có lợi thực hiện phân huỷ các chất ô nhiễm trong nước thài sau nuôi. Vì vậy, trước khi vận hành hệ thống hoàn lưu lọc sinh học chúng ta phải làm cho bê lọc sinh học phát triển sinh khối các chủng vi khuẩn mong muốn. Kích hoạt lọc sinh học (break in), sao cho khi tiến hành nuôi, nước thài được xử lý có hiệu quà ngay. Để kích hoạt lọc sinh học có hai phương pháp sau: - Sử dụng các chất hữu cơ, dinh dưỡng khoảng và các chủng vi khuẩn có lợi đã được phân lập đưa vào nước trong bể lọc sinh học. Sau đó tiến hành tự hoàn lưu để các chủng vi khuẩn phát triển dính bám trên vật liệu lọc. Các cơ chất và chủng vi khuẩn có lợi sẽ được nuôi cấy ngay trong các bề lọc sinh học (bảng 39). Phương pháp này có ưu điểm chủ động chọn được các chủng vi khuẩn có lợi và ngăn chặn được các chủng có hại phát triển trong hệ thống. Bảng 39. Các chất và nồng độ để kích hoạt bể lọc sinh học trước khi sử dụng (theo M ichael P. Masser, Jan Rakocy và Thomas M. Losordo, 1999) TT C ác h ợ p ch ất C õng th ứ c N ồ n g đ ộ (p p m ) 1 A m oni hydrophophat 42 (NH ) HP04 40 2 N atri hydrophophat N a 2H P 0 4 40 3 Canxi cacbo nat C sC O a 20 4 M anhe cacbonat MgCỮ3 40 5 Nước biển Muối biển nhân tạo 2 5 -3 5 6 C ác chùng vi khuẩn C ó lợi Cơ sở cung cấp 7 C á c m ôi trư ờng nuôi cấy T hích hợp C ơ sở cung cấp
Nguyễn Đửc Cự (Chủ biên) 166 - Một phương pháp khác được sử dụng khá phả biến hiện nay trên thế giới là: trước khi đưa bề lọc sinh học vào sản xuất, kích hoạt bể lọc sinh học trước băng cách nuôi một vài loài cá khác, nhung số lượng ít bàng chính hệ thống hoàn lưu lọc sinh học để phát triển các chùng vi khuẩn địa phương có lợi cho lọc sinh học. Phương pháp này đơn giản và dễ áp dụng, chi phí thâp. - Trên cơ sờ phân tích hai phương pháp trên chúng tôi lựa chọn phương pháp thứ hai để kích hoạt bể lọc sinh học bàng cách: + Nuôi cá Rô phi trong bề nuôi khoảng 3 - 5kg/10m 3 cho bể lọc 5 - 10 m 3 vật liệu lọc, cho cá ăn và lập hoàn lưu liên tục 24/24giờ. Cá tnrớc khi đưa vào nuôi phải kiểm tra sạch bệnh và được tám hoá chất để loại bỏ hoàn toàn kí sinh trùng và mầm bệnh. + Hàng ngày cho vào bể lọc sinh học chế phẩm vi sinh có bán san tại thị truờng Việt Nam vào buổi tối như: Vime - Bitech cùa hãng Vemedin (VMD) sản xuất ờ cần Thơ bán phổ biến tại thị trường Việt Nam. Cách sử dụng theo hướng dẫn của nhà sản xuất. + Chi sau thời gian từ 7 - 15 ngày là bể lọc sinh học đã hoạt động có hiệu quả (hình 44). Hình 44. S ự biến đổi hàm lượng N H /, NO 2' và NCVtheo thời gian quan trắc trong nước bề lọc sinh học được kích hoạt + Ngay sau khi hoạt động 24 giờ ở nhiệt độ nước 28°c bể lọc sinh học đã bắt đầu hoạt động thể hiện hàm luợng DO nước sau lọc luôn nhò hom nước vào bể lọc. Điều đó chứng tò đã có sự tiêu hao DO bởi vi khuần dị dưỡng. Đầu tiên hàm lượng N H / tăng lên vì NH4+ luôn được thêm vào trong hệ thống nhưng không được vi khuẩn loại bò do sinh khối chưa lớn. Hàm lượng N H / là nguồn thức ăn phong phú cho nhóm vi khuẩn nitrit hoá phát triển mạnh bám trên vật liệu lọc. Tuy nhiên phải cần rất nhiều vi khuân đê tạo ra số lượng vi khuẩn đủ lớn có thể hấp thụ hết lượng NỈỈ 4 + nhanh hơn, cấy thêm vi khuẩn vào hệ lọc. Thời gian cần thiết cho vi khuẩn tái sàn xuất ở pha giữa thay đổi tuỳ thuộc vào hàm lượng N H /. số lượng vi khuẩn ờ một mức độ nào đó sẽ biến đồi NH4+ thành NO2'. Lượng v i khuẩn nitơ đủ lớn để N H í+ tiêu thụ vượt quá NH