Nghiên Ứu Xây Dựng Hệ Thống Xử Lý Nướ Nuôi Trồng Thủy Sản Tuần Hoàn Bằng Màng Lọ Sinh Họ, Để Ứng Dụng Nuôi On Giống Thủy Sản.pdf
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.71 MB, 90 trang )
B GIÁO DO
I HC BÁCH KHOA HÀ NI
=======* & *======
PH
NGHIÊN CU XÂY DNG H THNG X C NUÔI TRNG
THY SN TUN HỒN BNG MÀNG LC SINH HC,
NG DNG NI CON GING THY SN
LUC
CÔNG NGH SINH HC
Hà Ni - 2013
Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131832601000000
B GIÁO DO
I HC BÁCH KHOA HÀ NI
=======* & *======
NGHIÊN CU XÂY DNG H THNG X C NUÔI TRNG
THY SN TUN HỒN BNG MÀNG LC SINH HC,
NG DNG NI CON GING THY SN
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGH SINH HC
LUC
NG DN KHOA HC: PGS.TS. KHUT HU THANH
HC VIÊN: PH
Hà Ni 2013
L
Tôi là Phi dung trong luNghiê
h thng x c nuôi trng thy sn tun hoàn bng màng lc sinh h
ng dng nuôi con ging thy snu và sáng t
thc hii s ng dn ca PGS.TS. Khut Hu Thanh. Các s liu, kt qu trì
bày trong lu trung th tr
khoa hc nào khác.
LI C
c lu c gng n
nhc s ng h tn tình ca th
nghip và bn bè.
Tơi xin bày t lịng bic ti PGS.TS. Khut Hu Thanh - Vi
Cơng ngh sinh hc & Công ngh thc phi hc Bách khoa Hà N
n tình ch bo tơi trong sut q trình thc hin lu
Tôi xin chân thành ci các thy cô giáo thuc Vin Công ngh sinh
hc & Công ngh thc phm i hc Bách khoa Hà Nn
tôi trong sut q trình hc tp và thc hin lu
Tơi xin chân thành co Vin Kinh t và Quy ho
sn Tng cc Thy s u kin thun l tôi tham gia k
trung và hồn thin lu
Tơi xin chân thành cng nghi
ng viên và góp ý cho tơi trong sut q trình hc tp, nghiên cu v
hồn thành lu
Tơi xin chân thành c
MC LC
.................................................................................................................... 1
.............................................................................................. 2
..... 2
1.1.1. Nuôi trng thy sn trên th gii ...................................................................2
1.1.2. Nuôi trng thy sn Vit Nam ....................................................................3
............................. 5
................................................................................... 6
..................................................... 8
1.4.1. Các cht hc thi nuôi trng thy sn...................................8
1.4.2. Các hp chc thi nuôi trng thy sn ............................11
1.4.3. Vi sinh vc thi nuôi trng thy sn ..........................................12
.................................................................. 15
k thut trong x c thi bng sinh hc nh vi sinh
vt...........................................................................................................................15
t lý và hóa hc x c ni trng thy sn .................17
c trong x c nuôi trng thy sn .....................19
1.5.3.1. X lý bng b hiu khí (q trình bùn hot tính) ..................................19
dng công ngh lc sinh hc trong x c ni
trng thy sn .....................................................................................................21
1.5.3.3. X lý thiu khí........................................................................................24
1.5.3.4. X lý k khí ............................................................................................25
ng hp trong x c ni trng thy sn ....................26
1.5.5. Mt s công ngh x c thi nuôi trng thy sn báp
sinh hc ..................................................................................................................27
1.5.6. Vi sinh vt trong x c thi .................................................................29
1.5.6.1. Vi sinh vt phân gii hp cht h .................................................29
1.5.6.2. Vi sinh vt chuyn hóa nito ..................................................................31
......................................... 34
....................... 35
1.7.1. S dng vi sinh vt trong sn xut ch phm vi sinh ..................................35
1.7.2. Mt s vi sinh vng s dng trong ch phm vi sinh x c nuôi
trng thy sn ........................................................................................................36
1.7.2.1. Vi khun Bacillus...................................................................................36
1.7.2.2. H vi khun nitrat hóa ...........................................................................37
1.7.3. Cơng ngh sn xut ch phm .....................................................................39
1.7.4. Cht mang trong ch phm sinh hc ........................................................... 40
................................ 42
........................................................................................ 42
ng nghiên cu ..................................................................................42
2.1.2. Hóa cht thí nghim.....................................................................................42
2.1.3. Thit b .........................................................................................................42
ng ...................................................................................................43
2.1.4.1. Môi tng nuôi cy chng Bacillus sp. ...............................................43
ng nhân ging và lên men Nitrosomonas sp. và Nitrobacter sp.
............................................................................................................................44
ng th hot tính enzym các chng Bacillus sp. .......................44
2.1.4.4. Thành phng lên men các chng Bacillus sp. ......................45
2.2. ................................................................................. 45
t ..............................................................................45
p ..........................................................................45
2.nh hot tính enzym vi sinh vt b
thch ...................................................................................................................45
2.2.1.3. Nghiên cm hình thái, sinh lý, sinh hóa ca các chng vi
khun ..................................................................................................................46
2.2.2. Thit k h thng b lc sinh hc.................................................................47
2.2.3. Vt liu lc ...................................................................................................50
nh mt s ch c thi ..............................50
................................................................... 52
........................................... 52
3.1.1. Kt qu phân lp ..........................................................................................52
3.1.2. Kho sát hot tính protease, amylase, cellulase các chng t t nhiên......53
3.1.3. Kt qu phân lp t các mu ch phm ......................................................55
.................. 57
3.2.1. Nghiên cu thành ph ng thích hp vi các chng
Bacillus sp. ............................................................................................................57
3.2.2. Nghiên cu ng ca t l n kh ng ca vi
khun hiu khí ........................................................................................................59
u kin pH thích hp .................................................................60
u kin nhi thích hp cho lên men thu sinh khi vi khun
Bacillus sp. .............................................................................................................60
nh thi gian lên men thích hp ..........................................................61
3.2.6. To ch phm sinh hc các chng Bacillus sp. ...........................................63
nitrat hóa .................................................................................................................. 65
3.3.1. Lên men thu sinh khi ..................................................................................65
3.3.2.Hồn thin ch phm ....................................................................................66
.......................................... 68
3.4.1. Thc x lý trong h thng ..............................................68
3.4.2. S bing ch tiêu COD ..........................................................................69
3.4.3. S bing BOD qua các thi gian x lý .................................................71
3.4.4. Bing cht rn không tan TSS ............................................72
.................................................................. 73
............................................................................................................. 73
........................................................................................................... 73
...................................................................................... 74
................................................................................................................. 78
DANH MC CÁC KÝ HIU, CÁC CH VIT TT
DANH MC
VIT TT
BOD (Biochemical oxygen demand)
Nhu cu oxy sinh hc
COD (Chemical Oxygen Demand)
Nhu cu oxy hóa hc
CMC
Cacboxyl methyl cellulose
CFU (Colony forming unit)
khun lc
DO (Demand oxygen)
N oxy hòa tan
MRS (de Man, Rogosa and Sharpe)
ng MRS
NB (Nutrien Broth)
ng lng
NTTS
Nuôi trng thy sn
TSS
Total Suspended Solid
USD
DANH MC CÁC BNG
Bng 1.1: Din tích NTTS tồn qun 2006-2010 ...................................4
.............................. 12
Bng 1.3: QCVN 08:2008/BTNMT (trích dn)......................................................29
........ 34
................................................ 53
........ 54
.... 55
56
..................................................................................................... 58
sp. 63
sp. và Nitrobacter sp66
................................................. 66
................. 70
......................................... 70
.............................................. 71
.............................. 72
DANH MC CÁC HÌNH V TH
TT
TÊN DANH MC CÁC HÌNH V TH
Trang
1
Hình 1.1: Cu to ca màng lc sinh hc
29
2
Hình 2. 1: Mơ hình h thng lc sinh hc nghiên cu
48
Hình 2.2 nguyên lý h thng màng lc sinh hc nghiên cu
48
3
Hình 3.1: Kt qu th hong
55
4
c m hình thái khun lc mt s chng phân lp
57
5
Hình 3.3: ng ca t ln mt s vi khun
59
6
Hình 3.4: ng cn kh o sinh khi ca các
chng Bacillus sp.
60
7
Hình 3.5: Mt vi khu n các chng Bacillus sp. lên men các
u kin nhi khác nhau
61
8
Hình 3.6: ng ca thi gian lên men thích hp cho Bacillus
sp.
62
9
quy trình to ch phm Bacillus sp.
64
10
quy trình to ch phm nitrit hóa và nitrat hóa
67
.
M U
Ngành nuôi trng thy s
vào s ng kinh t. Tuy nhiên, nuôi trng thy s
phi mt vi thc trng ht s n nay là suy gi
dch bnh, gây thit hi kinh t i nuôi. Trong nuôi trng thy sn, th
không ht, cht thi và s chuy ng là ngun gc ch yu c
nhic nuôi thy sn.
Vic s dng kháng sinh, các hóa cht b khán
vi sinh vng thi trit tiêu nhng qun th vi sinh vt có l
t trong nhng yu t gây mt cân bng h sinh thái ao
vy, ng nghiêm trng nuôi trng thy s
thái và sc khe con ngi.
T thc trng trên, chúng tôi nghiên cu tài u xây dng h
thng x c ni trng thy sn tun hồn bng màng lc sinh h ng
dng nuôi con ging thy sn là mt trong nhng gii pháp mang tính sinh thái,
bn vng và cp thit gii quyt v ô nhic trong nuôi trng thy
Ni dung tài:
-
Phân lp và tuyn chn các chng vi sinh vt có hot tính enzym
(protease, amylase, cellulase) cao phc v cho vic phân gii hp cht
htrong h thng x lý c nuôi thy sn.
-
Nghiên cu kin lên men thu sinh khi vi sinh vt.
-
To ch phm sinh hc bng vic kt hp nhóm vi khun Bacillus,
Nitrosomonas, Nitrobacter x c nuôi trng thy sn.
-
Xây dng h thng x c ni trng thy sn tun hồn bng màng
lc sinh hc.
1
Phn 1. TNG QUAN
1.1. Tng quan v phát trin nuôi trng thy sn trên th gii và Vit Nam
1.1.1. Nuôi trng thy sn trên th gii
Tng sng thy sn trên tồn c t 20,76 tri
gm 0,64 triu tn t ni trng và 20,12 triu tn t
2007, con s u t
(không k nuôi rong, to bing là 92 triu tn và 51,6 triu tn.
7, khai thai thác thy sn
thy sn cung cp ngun thc phm thy sn cho th gii là 110,4 triu tn. Mc
tiêu th i toàn th gii là 16,7 kg (tr
trng thy sn chim 47%. Xét tng th, sn phm thy sn cung c
i vi mc tiêu th ít nhng vt trong các b
Trung Qu c có sng thy sn ln nh t 51,5 tri
2007u tn t khai thác và 34,4 triu tn t nuôi trn
kiu chnh li s liu thng
nuôi tr vào kt qu T u tra Nơng nghi 7
u tiên có nn khai thác và ni trng. S liu mi s
10 ng vu tn s
tr li v s ng thy sn th gi
Quc) là 96 triu tp x i v
v
Nuôi trng thy sn tip t ng nhanh trong thi gian qua. T
u hiu t a ni trng thy sn tồn cu
cao nht, mc dù mt s khu vc và mt s lồi vn tip tc có t
7, nuôi trng thy s n thc phm thy
git sng 51,7 triu tn vi giá tr là 78,8 t USD. T
t 6,1 % v kh ng và 11% v giá tr. Nu tính c s ng
2
bin, sng nuôi trng thy sn th git 66,7 triu tn
85,9 t USD.
Vit Nam vn tip tng v trí th 3 sau Trung Quc
v ni thy sc có sng ni thy sn ln nht chim
tng s ng toàn th gi 2005 (gn 42,9 triu tn so vi tng s
48,5 triu t
ng 51,6 triu tn). Trong s c thu
theo th t là Vit Nam (3), Thái Lan (4), In--nê-xia (5) và Phi-lip-pin (10).
1.1.2. Nuôi trng thy sn Vit Nam
4,31
6,14 -2010 [34].
95,6 nghì
4,67
[34]
3
Bng 1.1: Din tích NTTS tồn qun 2006-2010 [36]
Vùng
113.100
117.200
121.200
124.900
127.571
33.800
36.200
37.900
40.000
44.640
trung
77.600
78.900
77.900
79.600
80.529
8.500
9.300
10.700
11.100
19.150
52.300
53.400
52.700
51.500
54.680
691.200
723.800
752.206
737.600
769.048
1.018.800
1.052.606
1.044.700
1.095.618
Tây nguyên
976.500
thâm ca
4
10 - -
-
-
[12].
1.2. Tình hình ơ nhing trong nuôi trng thy sn
5
các nhà máy này tr
.
Vng bng sông Cu Long dch b
loi cá, tôm nuôi din bin rt phc tp, gây nhiu thit hi vi nuôi
thy s c ngt trên sông ô nhi ng làm cá tra
cht hàng lot mt s bè cá trên sông; dch bnh trên các ao h ng mt
t c sông Tin, sông Hu, dch b
din tích ni các tnh ven bin Cà Mau, B
cng thit hi v nhng vùng nuôi trng thy hi s
sông Hng. Cùng vng do cht thi trong sn xut ch
nghic thi sinh hot
chc n c kinh t
Hin nay, quá trình chuyn dch trng lúa sang nuôi trng thy sn din ra
quy mơ ln vùng mn hóa ven bip mn c
bi ng làm suy gim rng ngp mn ven bin tip tc din ra
n các h sinh thái rng ngp mn. Nuôi cá bè trên sông rch, nuôi thâm canh thy
sn vùng ngn ch
1.3. Các nhân t gây ơ nhim
Tình trng ơ nhi y ra nghiêm trng trong nu
thy sn do phn ln các cht ha t th
6
ng l ch
trong q trình ni trng lc x lý... C
t ng gây ra ô nhing nuôi trng thy s [16
ng do s dng hố cht và th
Trong q trình ni trng thy sn phn l ng th
trng thy sn t giàu thành phm, trong quá trình ch
mt phc thi ra t phân, còn mt phn tha b phân hy
nhân gây nhim bn nguc trong ao nuôi, gây hi
u kin rt thun li cho các loài t
vt gây hi cho thy sn phát trin, t ch bnh ng
git và ch ng ao ni hay gây tht thu tồn b ao nuôi nu k
khng ch kp thi. Ti mt s ng cho
n th, trng nghin
u kin cho vi sinh vt gây bnh, có hi phát trin, vơ tình phá v u sinh thá
c ao.
ng c
Sau mi v ng cha, cht thi ca v n
t to thành mt lp mùn bã h Vic hình thành l
tích t lâu ngày ca các cht hng ca
thi, các vi sinh v amonia, nitrit, hydrogen, sun
sinh vt gây b Vibrio, Aeromonas, E.coli, Pseudomonas, Proteus,
Staphylococcus... nhiu loi nng vt. Nhng yu t n
ng trong ao nuôi s gây ra ô nhic nuôi trng thy
ng ca vic lan truyn ô nhim t n
Vic lan truyn ô nhim t n có th to ra do các
nhân sau:
- Lan truyn ô nhim t c thi sinh hoc thi công nghip;
7
- Lan truyn ô nhim t hong nuôi trng thy s;
- Lan truyn ô nhim t khai thác, vn chuyn du khí và hong ca tàu
thuyn;
- Lan truyn ơ nhim do kim loi nng;
- Lan truyn ô nhim t c;
- Lan truyn ô nhim t thuc bo v thc vt.
ng t các nhân t khác
Ơ nhi ng ni trng thy sn xut phát t nhiu nguyên nhâ
nhân t khác nhau. Ngoài các tác nhân k trên, vic gây ra ô nhim trong môi
c k ti t nhân t dch bnh trong thy sn. Khi d
sinh nu nghiêm trng s gây cht t l rt l
hin rt rõ vng tôm, nhiu dch bnh din ra nhiu khi gây cht hàn
tôm trong ao nuôi. H qu là gây là s ô nhing vùng ni nghiêm trng
Ngồi ra, nhân t ng ng ni
ca bi i khí hu, t các nhân t ngo
t b ra trôi t b
nhng nguyên nhân gây cho to cht và không tái phát triu làm
c trong ao nuôi bt n
bing nhit ln. Trong nhng ngày áp thp nhii, khôn
trong nhiu ngày liên tip làm cho to cht hàng lot gây nhim bn hu
tu kin cho mm bnh phát trin, gây các sc bt li cho nuôi trng thy s
bit là nuôi tôm.
1.4. Thành phc thi nuôi trng thy sn
1.4.1. Các cht hc thi nuôi trng thy sn
c thi nuôi trng thy sn cha nhiu hp cht h
phm to thành t các th
8
i cht ca vt nuôi, phân và các rác thi trong ao nuôi, bao gm: protein,
hydratcacbon, cht béo, các sn phm phân hy cng cht này có th
c oxy hóa bi vi sinh v ng và vt liu xây dng t
i dng glycogen hoc các dng khác.
Các cht hng là thành phn gây ô nhim ch
nuôi trng thy sn và s có mt ca chúng s làm gi ng oxy hịa ta
c thi. Q trình chuyn hóa sinh hc các thành phn cht h
sinh vt bu t quá trình thy phân ngoi bào vt liu h
v cng (các lo
theo là quá trình vi sinh vt s dng các vt li phát trin sinh khi ho
chuyn hóa tip tc thành các cht th c thu nh
vt liu cu trúc t bào) và cun chuyn hóa tip tc c
cp này thành các cht an tồn và thân thin vng.
Protein và quá trình chuyc thi
Protein là nh i phân t c cu to theo nguyên t
c kt hp li vi nhau bng liên
phân gi u tiên các vi sinh vt phi tit ra các enzym phân gii p
ngoi bào và làm chuyn hóa các protein thành các hp cht có phân t nh
t n
acid amin nh các peptidase ngoi bào hoc xâm nhp ngay vào t bào vi sinh
vc chuyn hóa thành các acid amin. Mt phn các acid am
c vi sinh vt s dng trong quá trình tng hp protein ca chúng, mt phn khác
c tip tc phân gii theo nhng theo nh
3,
CO2 và nhiu sn phm khác [15].
Tinh bt và q trình chuyn hóa tinh bc thi
Tinh bt là loi polysacarit ch yu trong ht, c, trong qu. Hp cht cao
phân t c cu to bi nhiu gc glucose, mi liên kt gia các g
9
