Đánh giá chất lượng nước trong hệ thống tuần hoàn nuôi cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) thương phẩm quy mô pilot ngoài trời

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG HỆ THỐNG TUẦN HỒN
NI CÁ TRA (Pangasianodon hypophthalmus) THƯƠNG PHẨM
QUY MƠ PILOT NGỒI TRỜI
Nguyễn Hồng Qn1*, Nguyễn Nhứt1, Nguyễn Văn Huỳnh1, Lê Ngọc Hạnh1, Nguyễn Văn Hảo2
TÓM TẮT
Mục tiêu của nghiên cứu nhằm xác định và đánh giá sự biến động chất lượng nước trong hệ thống
tuần hồn ni cá tra thâm canh ngồi trời. Hệ thống ni tuần hồn ngồi trời quy mơ pilot được
thiết kế bao gồm 01 hệ thống lọc sinh học, 01 hệ thống lọc chất thải rắn và ao nuôi cá. Tất cả được
lắp đặt trong cùng một ao nuôi sử dụng hệ thống khí cho cung cấp khí hịa tan và bơm nước trong
thí nghiệm. Mật độ thả cá 133 con/m2 với trọng lượng cá giống trung bình 16,1 g/con. Trong suốt
q trình ni sử dụng loại thức ăn viên có hàm lượng protein từ 28-30%. Sau 260 ngày nuôi, cá
thu hoạch đạt trọng lượng trung bình 810 g/con, đạt chất lượng xuất khẩu, tỷ lệ sống 81% và hệ số
chuyển đổi thức ăn 1,6. Chất lượng nước ao nuôi trong suốt chu kỳ ni ổn định và thích hợp cho
cá tra phát triển. Hiệu quả sử dụng nước (600 l/kg cá) thấp hơn 7-9 lần so với ao nuôi truyền thống.
Khả năng phát thải nitrogen và phosphorus thấp hơn ao nuôi bằng công nghệ truyền thống 7-10 lần.
Sự thành công của mơ hình sẽ mở ra cho nghề ni cá tra ở ĐBSCL một công nghệ nuôi mới hạn
chế thay nước và giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường.
Từ khóa: cá tra, mơi trường, nước, tuần hồn, airlift.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cá tra là ngành hàng xuất khẩu chủ lực
chiếm hơn 25% tổng kim ngạch xuất khẩu của
Việt Nam. Sản lượng cá tra của Việt Nam năm
2015 được dự báo vẫn giữ ở mức 1,1 đến 1,2
triệu tấn theo số liệu của Tổng cục thủy sản. Bộ
Nơng nghiệp dự đốn giá trị cá tra xuất khẩu
năm 2015 sẽ đạt 1,75 đến 1,85 tỉ USD. Theo
báo cáo của VASEP, trong 11 tháng đầu năm
2014, cá tra xuất khẩu đạt giá trị 1,6 tỉ USD (

FAO, 2015). Cá tra là loài cá da trơn rất dễ nuôi
với mật độ cao trong điều kiện chất lượng nước
khơng q nghiêm ngặt như các lồi ni thủy
sản khác. Tổng diện tích ni 5.400 ha, năng
suất ni thơng thường có thể đạt từ 70-500

tấn/ha với nhiều mơ hình nuôi khác nhau (Phan
Thanh Lam và ctv., 2009).
Với ao nuôi cá tra truyền thống, người nuôi
tận dụng tối đa quỹ đất, sử dụng lượng thức ăn
quá lớn, dẫn đến một lượng chất thải và bùn đáy
từ nguồn thức ăn dư thừa, phân và các chất bài
tiết của cá được xả vào môi trường, làm cho môi
trường nuôi bị ô nhiễm. Việc thải bỏ chất thải
không được quản lý và kiểm soát chặt chẽ, trong
điều kiện cơ sở hạ tầng của vùng ni khơng
được quy hoạch và đảm bảo thì chất thải từ vùng
nuôi sẽ gây ô nhiễm thủy vực xung quanh và cơ
hội lây lan bệnh tật. Theo Nguyễn Nhứt và ctv.,
(2013) hiệu suất sử dụng nước trong ao nuôi cá
tra thương phẩm là 7.400 l/kg. Lượng bùn sinh

Phòng Sinh học Thực nghiệm, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2.
* Email:
2
Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2.
1

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015

53


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
ra 19,7 l/ kg cá thương phẩm. Ước tính ao ni
có diện tích 1 ha với năng suất nuôi 422 tấn/vụ,
thải ra môi trường nước COD (99,06 tấn/ha/vụ
và bùn 8.333 m3/ha/vụ), nitrogen (12,87 tấn/ha/
vụ từ nước và bùn thải) và phosphorus (3,1 tấn/
ha/vụ từ nước và bùn thải).
Để giải quyết vấn đề bảo vệ mơi trường,
hạn chế tác động từ bên ngồi, biện pháp duy
nhất là làm sao để chất thải từ các vùng nuôi
thâm canh đều phải được xử lý. Làm sao tạo
ra những mơ hình ni bền vững và thân thiện
với mơi trường, đảm bảo có những sản phẩm

sạch, chất lượng cao nhưng khơng gây ơ nhiễm
mơi trường. Mơ hình ni tuần hồn RAS
được xem là cơng nghệ tiên tiến nhằm giảm
thiểu ô nhiễm môi trường nước, tăng hiệu suất
sử dụng nguồn nước cho hệ thống nuôi. Năm
2013, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2
đã thực hiện đề tài khoa học ni cá tra thương
phẩm bằng hệ thống tuần hồn ni quy mơ
pilot ngồi trời. Nghiên cứu này nhằm đánh giá
chất lượng nước trong hệ thống tuần hồn ni
cá tra thương phẩm.

II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1. Mô tả hệ thống ni và ngun lý hoạt động

Hình 1. Cấu tạo của hệ thống nuôi RAS cho cá tra nuôi thương phẩm
Nghiên cứu được thực hiện tại Trung Tâm
Giống Quốc Gia Thủy Sản Nước Ngọt Nam Bộ,
Cái Bè – Tiền Giang
Hệ thống tuần hồn bao gồm một ao ni xi
măng hình vng diện tích 196 m2, độ sâu 1,96
m, bao gồm một bể lắng xử lý chất thải rắn diện
tích 70 m2 và hệ thống lọc sinh học sử dụng giá
thể bám vi sinh diện tích đặc hiệu 800 m2/m3,
54

thể tích lồng sinh học 25 m3, vật thể bám vi sinh
chiếm 60% thể tích lồng sinh học (14m3) được
lắp đặt giữa ao và hai góc ao (Hình 1). Hệ thống
cung cấp khí, hệ thống airlift tạo dịng nước li
tâm gom bùn, hệ thống airlift bơm phân thải vào
bể lắng.
Nguyên lý hoạt động: nước ao nuôi chứa
chất thải lỏng và chất thải rắn, chất thải lỏng

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
được hệ thống lọc sinh học khử ammonia
và nitrite qua quá trình nitrate hóa. Q trình
nitrate hóa làm giảm pH và độ kiềm. Chất thải
rắn được hệ thống airlift cung cấp oxy cho ao

tạo dòng chảy li tâm gom vào hố thu phân giữa
ao. Chất thải rắn được hệ thống airlift bơm sang
bể lắng, tại bể lắng phân lắng và tích tụ dưới
nền đáy sau đó thực hiện q trình khử nitrate
sử dụng nguồn carbon hữu cơ từ phân cá. Quá
trình khử nitrate tăng pH và độ kiềm. Nước từ
bể lắng được làm sạch chất thải rắn, tăng pH và
độ kiềm chảy trở về ao nuôi.
2.2. Phương pháp nuôi
Cá giống được vận chuyển về và thuần
dưỡng để xử lý bệnh ký sinh trùng trước khi thả.
Cá giống thả có trọng lượng trung bình 16,1g/
con và tổng số lượng 26.000 con. Mật độ thả
nuôi 71 con/m3. Sử dụng thức ăn thương mại
của công ty Dehues với hàm lượng protein 2830%. Lượng cho ăn theo nhu cầu của cá, sử dụng
phương pháp cho ăn bằng tay 4-6 lần/ngày.
2.3. Phương pháp vận hành
Giai đoạn 1 tính từ ngày nuôi 1 đến ngày
nuôi 90. Sử dụng 1 máy thổi khí 8 m3/phút, 7 m3
hạt lọc sinh học, không thay nước.
Giai đoạn 2 tính từ ngày nuôi 91 đến ngày
nuôi 180. Sử dụng 2 máy thổi khí 8 m3/phút, 14

m3 hạt lọc sinh học, tăng vận tốc bơm lắng bùn,
dựa theo chất lượng môi trường nước tiến hành
thay nước từ 30-50% và tiến hành hút bùn trong
hệ thống lắng.
Giai đoạn 3 tính từ ngày nuôi 181 đến ngày
nuôi 260. Sử dụng thêm 1 máy kết hợp sục khí
và tạo dòng nước chảy công suất 3 kw/giờ, tiến

hành thay nước hàng ngày.
2.4. Phương pháp đo và phân tích chỉ
tiêu môi trường
Hàng ngày đo trực tiếp tại ao các thông
số oxy hòa tan, pH, độ trong, nhiệt độ 2 lần/
ngày 6 và 14 giờ bằng máy cầm tay đa chỉ tiêu
HANNA -Hi 9384. Các chỉ tiêu ammonia tổng,
nitrite, nitrate, kiềm tổng, H2S, độ trong, TSS,
chlorophyll-a, carbonic, COD và BOD5 được đo
định kỳ 7 ngày/lần theo phương pháp chuẩn của
APHA (2005).
2.5. Phương pháp xử lý số liệu
Sử dụng phần mềm Excel sắp xếp mơ tả biểu
đồ, tính tốn giá trị các chỉ tiêu môi trường, các
số liệu liên quan đến số lượng và chất lượng bùn,
tính tốn giá trị trung bình số liệu về tăng trưởng
cá, tổng thức ăn, tổng khối lượng cá và nước.

III. KẾT QUẢ
3.1. Chất lượng nước hàng ngày
3.1.1. Biến động pH và nhiệt độ nước

Hình 2. Biến động pH (bên trái) và biến động nhiệt độ (bên phải) trong ao ni tuần hồn.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015

55


VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN 2

Tại Hình 2 cho thấy trong giai đoạn 1 pH
nước ao nuôi giảm dần và có sự biến động sángchiều. Giai đoạn 2 và 3 pH hầu như khơng có
sự biến động và được duy trì = 7 cho tới hết chu
kỳ ni. Quan trắc nhiệt độ nước cho thấy nhiệt
độ dao động 28-33oC thích hợp cho cá tra sinh
trưởng và phát triển.

3.1.2. Biến động oxy hoà tan và độ trong
Kết quả thể hiện ở Hình 3, oxy hịa tan duy
trì trong khoảng dao động từ 1,8 - 8,2 mg/l trong
suốt thời gian ni. Độ trong nước ao ni có xu
thế giảm dần và biến động lớn ở đầu vụ nuôi. Độ
trong trung bình nước ao ni giai đoạn 1 là 74
cm, ở giai đoạn 2 là 54 cm và giai đoạn 3 là 35 cm.

Hình 3. Biến động oxy hịa tan (bên trái), biến động độ trong (bên phải) trong ao nuôi tuần hoàn

3.2. Chất lượng nước hàng tuần
3.2.1. Biến động độ kiềm và tổng ammonia

Hình 4. Biến động độ kiềm (bên trái) và tổng ammonia (bên phải) trong ao nuôi tuần hồn
Kết quả biểu diễn ở Hình 4 độ kiềm nước
ao ni có biến động và biên độ dao động
lớn. Độ kiềm trong nước ao nuôi của hệ thống
RAS kết hợp với bể khử nitrate duy trì độ
kiềm 43 -140 mg CaCO3/l (trung bình 85,6 mg
CaCO3/l). Giá trị độ kiềm lớn nhất 140 mg/l
56

ngày nuôi 125, giá trị độ kiềm nhỏ nhất 43

mg/l ngày nuôi 151. Hàm lượng tổng ammonia
trong tăng dần trong giai đoạn 1, biến động lớn
trong giai đoạn 2 và giảm dần trong giai đoạn
3. Hàm lượng ammonia cao nhất ghi nhận
được đạt 26,3 mg/l.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015


VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN 2
Biến động NO2-N:

Hình 5. Biến động nitrite-nitrogen (bên trái), nitrate nitrogen (bên phải) trong ao ni tuần hồn
Kết quả thể hiện ở hình 5, nitrite có xu thế
tích lũy chậm trong ao ni và giảm dần vào
cuối vụ nuôi. Hàm lượng nitrite cao nhất đạt
4,7mg/l vào cuối giai đoạn 2. Kết quả cũng cho

thấy nitrate nitrogen là thơng số có sự biến động
lớn trong ao ni tuần hồn. Trong suốt vụ ni,
nitrate hầu như tích lũy >30 mg/l.

3.2.2. Biến động phosphorus

Hình 6. Biến động PO4-(bên trái) và total phosphorus (bên phải) trong ao ni tuần hồn

Trong suốt vụ ni, PO4- tích lũy dần trong
ao ni, hàm lượng PO4- tích lũy cao nhất 9,6
mg/l. PO4-biến động trong giai đoạn 2 và đầu
giai đoạn 3 và cuối giai đoạn 3 hàm lượng PO4giảm dần. Kết quả cũng cho thấy hàm lượng

tổng phospho tích lũy trong ao nuôi trong giai
đoạn 1, biến động lớn trong giai đoạn 2 và
giảm dần ở giai đoạn 3. Giá trị hàm lượng tổng
phosphor cao nhất 24,7 mg/l ngày nuôi 194.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015

57


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
3.3. Biến động COD và BOD5

Hình 7. Biến động COD (trái) và biến động BOD5 (phải) trong ao ni tuần hồn
Hàm lượng COD được ghi nhận trong suốt
vụ nuôi và thể hiện trên Hình 7. Nhìn chung,
hàm lượng COD trong ao ni thích hợp cho cá
tra thương phẩm phát triển. Hàm lượng COD
cao nhất trong chu kỳ nuôi 33,7 mg/l. Kết quả
cũng cho thấy, hàm lượng BOD5 tích lũy trong
ao ni, giá trị BOD5 tích lũy cao nhất 45,73
mg/l. Cuối vụ ni hàm lượng BOD5 có xu thế
giảm dần.
IV. THẢO LUẬN
pH nước ở giai đoạn 1 trong ao ni có xu
thế biến động theo hướng giảm dần do q trình
nitrate hóa diễn ra mạnh mẽ, khử kiềm mạnh
cùng với ammonia làm giải phóng H+. Trong
giai đoạn này pH giữa sáng chiều có sự chênh

lệch là do sự hiện diện của tảo can thiệp vào quá
trình biến động. Giai đoạn 2 và giai đoạn 3 pH
giữa sáng và chiều không thể hiện sự khác biệt
do tảo khơng xuất hiện trong hệ thống ni, q
trình khử nitrate sinh ra lượng kiềm ổn định bù
lại và giúp pH nước có xu hướng tăng dần duy
trì pH =7. Tuy nhiên, duy trì ở mức pH = 7, vi
khuẩn nitrosomonas sp và nitrobacter sp đóng
vai trị chủ đạo khử ammonia và nitrite trong hệ
thống tuần hồn có ảnh hưởng chỉ đạt ở mức
gần tối ưu phát triển (Timmons, 2002). Trong
58

thực tiễn giải pháp quyết định duy trì pH = 7 có
lợi trong việc khống chế khí ammoniac khi tổng
ammonia cao trong hệ thống ni tích lũy được
ứng dụng trong hoạt động RAS (Ep Eding và
ctv., 2006). Chính vì thế, đề tài duy trì ngưỡng
pH này là giải pháp tối ưu nhất để thực hiện. So
sánh với ao nuôi truyền thống thì pH trong hệ
thống RAS cao và ổn định hơn. Trong ao nuôi
truyền thống pH buổi sáng thấp hơn 7 trong suốt
vụ nuôi và sau 3 tháng nuôi pH sáng chiều nằm
trong ngưỡng 6-6,5 (Nguyễn Nhứt, 2014)
Biên độ nhiệt biến thiên thấp < 30C/ ngày
không ảnh hưởng đến q trình sinh trưởng của
cá ni dù độ sâu mực nước 1,96 m thấp. Với kết
quả này cho thấy nhiệt độ của các vụ nuôi trong
năm tối ưu cho việc hoạt động hệ thống lọc sinh
học và hệ thống khử nitrate kết hợp (Timmons,

2002). Đây là một lợi thế mạnh khi ứng dụng
công nghệ nuôi RAS tại vùng nhiệt đới ln đạt
ngưỡng nhiệt độ thích hợp cho hệ vi sinh thực
hiện q trình nitrate hóa và khử nitrate mà ở các
nước cận hàn đới và hàn đới cần phải cung cấp
lượng nhiệt để duy trì hoạt động của hệ thống
lọc sinh học và cho cá phát triển, gây tốn kém về
cơng trình xây dựng và năng lượng ổn nhiệt và
giữ nhiệt (Ep Eding và ctv., 2006).

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Giai đoạn 1, nước ao ít ơ nhiễm, oxy thể
hiện cao và giảm dần theo thời gian nuôi. Theo
các nghiên cứu trước đây cho thấy để khử hoàn
toàn ammonia trong hệ thống lọc tuần hồn,
oxy đóng vai trị quan trọng bậc nhất, để khử
1 g ammonia cần lượng oxy hòa tan cung cấp
cho q trình nitrate hóa khoảng 4,57 g O2
(Timmons, 2002). Cuối giai đoạn 1 hàm lượng
O2 giảm mạnh, đạt 2,1 mg/l vào ngày ni 90,
q trình khử nitrate xảy ra nhưng ở mức thấp
gây tích lũy ammonia và nitrite. Giai đoạn 2,
cho thấy xu thế nồng độ oxy hòa tan giảm dần
theo chu kỳ nuôi do sinh khối cá, thức ăn cho ăn
nhiều, tích lũy hữu cơ cao gây tiêu tốn oxy hòa
tan mạnh. Trong giai đoạn 2 bổ sung lượng khí
cung cấp cho hoạt động lọc sinh học khi hữu cơ

tăng nhưng không thể đạt được nồng độ tối đa
cho hệ thống lọc sinh học cục bộ ≥ 4 mg/l, làm
giảm khả năng khử ammonia và nitrite kết quả
dẫn đến sự tích lũy ammonia và nitrite trong hệ
thống. Giai đoạn 3, oxy hịa tan tăng nhẹ ở cuối
chu kỳ ni là do tăng cường cung cấp oxy và
kết hợp thay nước trong thí nghiệm khử mùi hơi
“ bùn” cho cá nuôi. So sánh với ao nuôi truyền
thống, hàm lượng O2 trong trong ao nuôi hệ
thống RAS ổn định hơn. Ao nuôi hệ thống RAS
hàm lượng O2 buổi sáng cao hơn ao nuôi truyền
thống, và thấp hơn vào buổi chiều
Độ trong của nước ở giai đoạn 1, trong hệ
thống có xu thế giảm dần theo chu kỳ nuôi.
Nguyên nhân tạo ra độ trong thấp chủ yếu là
TSS cao, màu lignin từ thức ăn tích lũy trong
nước và mật độ vi tảo. Ngày nuôi 16-17 độ
trong giảm thấp do sự phát triển mạnh mẽ của vi
tảo. Tuy nhiên mật độ vi tảo chỉ xuất hiện ở giai
đoạn nuôi ban đầu, giai đoạn cuối tảo khơng
đóng vai trị lớn quyết định độ đục của nước.
Cuối giai đoạn 1 độ trong giảm dần cho hàm
lượng TSS tăng cao trong ao nuôi. Giai đoạn 2,
độ trong của nước thay đổi đột ngột sau khi tiến
hành thay nước do hàm lượng TSS thấp16,5

mg/l của nước cấp. Với việc tích lũy TSS cao
trong ao ni, trong giai đoạn 2 độ trong trung
bình trong ao ni là 37 cm. Độ trong của ao
nuôi cá tra theo phương pháp truyền thống cũng

cho thấy dao động từ 20 -40 cm . Giai đoạn 3,
tiến hành thay nước hàng ngày với lượng nước
thay tăng dần làm giảm hàm lượng TSS trong
ao nuôi, tăng độ trong. Việc thay nước liên tục
khiến độ trong nước ao nuôi ổn định trong cuối
chu kỳ nuôi.
Độ kiềm trong hệ thống nuôi biến thiên
khác nhau theo từng giai đoạn. Giai đoạn 1, ngày
nuôi 1 thêm 42 kg CaCO3 vào hệ thống làm tăng
độ kiềm. Trong những ngày ni đầu tiên lượng
thức ăn ít, hàm lượng NH3 trong ao ni thấp,
q trình nitrate hóa diễn ra yếu khơng có nhiều
tác động tới việc giảm độ kiềm. Vì vậy từ ngày
nuôi 1 – 32 độ kiềm tăng dần rồi ổn định tại
100 mg/l. Từ ngày nuôi 33, lượng thức ăn tăng,
lượng NH3 tăng dẫn tới q trình nitrate hóa xảy
ra mạnh mẽ làm giảm độ kiềm. Do lượng bùn
tích lũy ít, q trình khử nitrate diễn ra yếu nên
độ kiềm có xu thế giảm trong cuối giai đoạn
1. Giai đoạn 2, độ kiềm trong hệ thống có biến
động và biên độ dao động lớn. Giá trị độ kiềm
lớn nhất 140 mg/l ngày ni 125, hàm lượng
DO thấp, q trình khử nitrate xảy ra mạnh mẽ
do lượng bùn tích lũy nhiều. Giá trị độ kiềm nhỏ
nhất 43 mg/l ngày nuôi 151. Do trước đó thu
hoạch triệt để lượng bùn tích lũy trong hệ thống
lắng bùn, quá trình khử nitrate yếu dẫn tới q
trình nitrate hóa làm giảm mạnh độ kiềm trong
hệ thống. Giai đoạn 2 độ kiềm có biên độ dao
động lớn do thực hiện việc thu hoạch bùn và thay

nước. Giai đoạn 3, độ kiềm có xu thế tăng lên do
quá trình khử nitrate xảy ra mạnh mẽ. Quá trình
nitrate hóa diễn ra yếu do việc tiến hành thay
nước làm giảm hàm lượng NH3, tiêu tốn ít độ
kiềm. Việc thay nước thay hàng ngày và lượng
thức ăn giảm làm độ kiềm có xu thế giảm về gần
giá trị độ kiềm của nước cấp. Nghiên cứu cho

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015

59


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
thấy khử 1 mole ammonia tiêu tốn lượng kiềm
dưới dạng HCO3 1,98 mole (Timmons, 2002).
Do q trình khử nitrate sinh OH-, chính sản
phẩm phụ này cân bằng pH trong ao nuôi RAS
kết hợp với bể xử lý bùn. Chính vì thế trong thí
nghiệm này chi phí tiêu tốn lượng vơi tăng độ
kiềm để khử ammonia và điều chỉnh rất thấp
với thực tiễn 10 g CaCO3/kg cá. Khi so sánh với
hệ thống RAS không kết hợp với bể xử lý khử
nitrate tiêu tốn 250 g NaHCO3/kg cá sản xuất
(Timmons, 2002). Với mơ hình thực tiễn ứng
dụng vơi thương mại CaCO3 và với lượng ít hơn
25 lần về khối lượng và giảm chi phí khoảng
200 lần theo giá trị. Rõ ràng chi phí nâng kiềm
cho RAS thấp trong thí nghiệm này và hữu ích
cho sản xuất đại trà thực hiện mơ hình ao lớn,

đây là một bước tiến lớn trong sản xuất.
Ammonia tổng cộng trong hệ thống biến
động theo thời gian nuôi. Giai đoạn 1 ammonia
tổng thể hiện khơng đáng kể. Lượng thức ăn
ít, lượng phân thải và chất bài tiết ít dẫn đến
lượng ammonia sinh ra thấp. Hệ thống lọc sinh
học hoạt động mạnh do hàm lượng DO cao làm
giảm lượng ammonia sinh ra trong ao ni. Giai
đoạn 2 hàm lượng tổng ammonia có biên độ dao
động lớn và thay đổi đột ngột. Hàm lượng tổng
ammonia ghi nhận được tại thời điểm cá bỏ ăn
là 34 mg/l, thời điểm cá ăn lại tổng ammonia
22 mg/l với pH 7, nhiệt độ 31-32⁰C. Ghi nhận
này mang ý nghĩa quan trọng trong quá trình
vận hành hệ thống. Trong giai đoạn này, R-TAN
được xác định thấp 0,25g TAN/m2/ngày so với
tiêu chuẩn 0,5 – 1,5 gTAN/m2/ngày (Timmons,
2002). Giai đoạn 3, hàm lượng tổng ammonia
tích lũy trong thời gian đầu. Khi thay nước hàng
ngày và lượng nước thay tăng lên hàm lượng
ammonia trong ao nuôi giảm dần. Đồng thời
việc thay nước hàng ngày cũng làm tăng hàm
lượng oxy hòa tan, giảm TSS trong nước, tăng
cường khả năng khử ammonia của hệ thống lọc.
Việc tăng cường thêm máy sục khí và đảo nước
60

trong giai đoạn 3 cũng góp phần giải phóng
thêm lượng ammonia.
Nitrite nitrogen trực tiếp ảnh hưởng đến

sức khỏe của cá ni, là một sản phẩm trong
q trình hoạt động của hệ thống biofilter. Giai
đoạn 1, nitrite tăng cao trong 2 tuần đầu tiên,
nguyên nhân do hàm lượng DO cung cấp cho hệ
thống lọc thấp. Nitrite có xu thế tích lũy trong
RAS khi hàm lượng oxy thấp hạn chế chuyển
hóa nitrite thành nitrate của q trình nitrate
hóa (Timmons,2002). Tăng cường hàm lượng
DO trong hệ thống lọc là biện pháp chiến lược
trong việc giảm hàm lượng nitrite. Giai đoạn 2
nitrite tích lũy chậm tuy nhiên có những thời
điểm nitrite tăng cao đột ngột. Tại thời điểm cá
bỏ ăn hàm lượng nitrite ghi nhận được 5,4 mg/l,
thời điểm cá ăn lại hàm lượng nitrite < 3 mg/l.
Nước cấp có hàm lượng nitrite thấp 0,02 mg/l
nên việc thay nước là một giải pháp giải quyết
tức thời khi hàm lượng nitrite cao. Việc quản
lý nitrite trong hệ thống RAS đã có quy chuẩn
đối với cá nuôi là sử dụng NaCl = 20 x nồng độ
nitrite trong ao hạn chế tính độc trực tiếp lên hệ
tuần hoàn máu của cá được áp dụng cho tất cả
các đối tượng cá nuôi. Giai đoạn 3, hàm lượng
nitrite giảm dần do quá trình thay nước hàng
ngày và lượng nước thay lớn với hàm lượng
nitrite trong nước cấp thấp. Đồng thời việc thay
nước hàng ngày làm lượng DO trong hệ thống
lọc duy trì >4 mg/l cũng là yếu tố quyết định
đến hiệu quả khử nitrite trong q trình nitrate
hóa của hệ thống lọc.
Nitrate nitrogenlà sản phẩm cuối cùng của

quá trình phản ứng nitrate hóa trong biofilter.
Nitrate nitrogen cũng là nguồn dinh dưỡng
cho nhóm vi sinh vật yếm khí thực hiện quá
trình khử nitrate tạo sản phẩm cuối cùng là khí
nitrogen. Thơng thường nồng độ nitrate trong
nước đối với lồi cá da trơn ≥ 150 mg/l có thể
ảnh hưởng đến tăng trưởng của cá ni (Eding
và ctv., 2006). Vai trị lớn của nitrate xuất hiện

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
cao trong hệ thống RAS + khử nitrate khống chế
phát thải H2S và ứng dụng hệ thống khử nitrate
để tiêu hủy carbon hữu cơ trong bùn và giảm
nitrate mang lại sự cân bằng nitrate trong hệ
thống. Giai đoạn 1 hàm lượng nitrate tích lũy
trong ao do q trình nitrate hóa tại hệ thống
lọc và giảm đi do quá trình khử nitrate tại hệ
thống lắng bùn. Q trình nitrate hóa xảy ra tích
lũy nitrate cao hơn so với q trình nitrate hóa
giảm đi. Hàm lượng nitrate tăng lên rồi giảm
xuống nhưng vẫn có xu thế tăng lên. Giai đoạn
2 hàm lượng nitrate biến động nhiều do việc thu
hoạch bùn cũng như tiến hành thay nước với
hàm lượng nitrate 1,13 mg/l trong nước cấp.
Thu hoạch bùn một cách triệt để dẫn đến phản
úng khử nitrate hóa xảy ra yếu, mất cân bằng
cục bộ giữa hai q trình nitrate hóa và khử

nitrate hóa. Giai đoạn 3, do thu hoạch bùn tại
hệ thống lắng làm mất cân bằng hai q trình
nitrate hóa và khử nitrate tiến hành thay 30-50%
nước hàng ngày, nhưng hàm lượng nitrate vẫn
tăng. Nguyên nhân do lượng thức ăn lớn, DO
cao khiến quá trình nitrate hóa diễn ra mạnh.
Sau đó hàm lượng nitrate có xu thế giảm dần do
lượng nước thay hàng ngày tăng dần, từ 116%
đến 225% và 340%.
Hàm lượng orthophosphorus biến thiên
theo từng giai đoạn nuôi khác nhau. Giai đoạn
1, hàm lượng vi tảo giảm dần nên nhu cầu PO4-P
cho quá trình quang hợp giảm dần. Lượng thức
ăn tăng, lượng phân thải hàng ngày tăng, chất
hữu cơ bị phân hủy tăng và hệ thống khơng thay
nước nên hàm lượng phosphate được tích lũy
trong nước cao dần trong q trình ni. PO4-P
sẽ được vi sinh vật tự dưỡng hấp thụ khi quá
trình hiếu khí xảy ra mạnh. Giai đoạn 2, hàm
lượng PO4-P có xu thế giảm dần sau những ngày
thay nước liên tục vì hàm lượng PO4-P trong
nước cấp là 0,03mg/l. Từ cuối giai đoạn 1 hàm
lượng vi tảo xuống thấp và có thể bỏ qua sự
hấp thu PO4-P cho quá trình quang hợp của vi

tảo. Từ ngày nuôi 148 đến ngày nuôi 165, tổng
lượng nước thay là 660 m3, chiếm 116% thể tích
hệ thống ni và hàm lượng PO4-P tích lũy cao
nhất 9,6 mg/l. Việc thay nước thường xuyên sẽ
làm chậm lại q trình tích lũy PO4-P trong ao

ni.Giai đoạn 3, từ ngày ni 181 – 200 vẫn có
sự tích lũy PO4-P do thay nước khơng thường
xun và lượng nước thay ít, từ 30% - 116%.
Sau đó hàm lượng PO4-P giảm dần do tiến hành
thay nước hàng ngày và lượng nước thay tăng
lên từ 116% - 340%. Xét về nồng độ dao động
0,01 - 9,6 mg/L không cao hơn so với ao ni
truyền thống dù ít thay nước hơn nhiều lần được
ghi nhận.
Tương tự, hàm lượng tổng phosphorus
ở giai đoạn 1 tích lũy nhưng khơng có biến
động lớn trong ao ni hệ thống theo thời
gian ni. Trong điều kiện yếm khí vi khuẩn
tác động đến các axit béo bay hơi có sẵn trong
nước giải phóng phosphorus. Giai đoạn 2 diễn
ra nhiều cải tiến, lắp đặt trong hệ thống, thay
nước và thu hoạch bùn thường xun. Vì vậy
trong giai đoạn 2, TP có nhiều biến động, tăng
giảm đột ngột. Thu hoạch bùn khiến q trình
yếm khí giải phóng phosphorus tại ngăn lắng
bùn diễn ra yếu nên sau khi thu hoạch bùn hàm
lượng TP trong ao nuôi tăng cao. Thay nước
làm giảm lượng chất hữu cơ, giảm TP trong
nước ao nuôi. Đồng thời lượng bùn tích lũy
nhiều, điều kiện yếm khí tốt lượng phosphorus
giải phóng tại ao lắng bùn cao là nguyên nhân
dẫn đến sự thụt giảm hàm lượng TP. Giai đoạn
3, TP giảm dần do tiến hành thay nước hàng
ngày và lượng nước thay tăng dần, lượng chất
hữu cơ giảm, phosphorus được xả trơi ra ngồi

mơi trường ao ni. Nguồn nước cấp với hàm
lượng TP thấp chiếm 1,6% so với 96,7% sinh
ra từ thức ăn làm giảm hàm lượng TP trong
nước ao nuôi.
Việc xác định hàm lượng COD và BOD5
trong hệ thống RAS nhằm đánh giá khả năng

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015

61


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
và mức độ ô nhiễm chất hữu cơ trong nước.
Khi so sánh với ao ni truyền thống (Ngũn
Nhứt, 2014) thì hàm lượng những yếu tố này
tương đương dù không thay nước nhưng nhờ
sự giúp đỡ của hệ thống lọc sinh học thực hiện
quá trình khống hóa nitrogen và khử carbon
hữu cơ theo hai cơ chế oxy hóa trực tiếp và
q trình hấp thụ của vi sinh vật. Giai đoạn
1, hàm lượng COD có xu thế tăng dần trong
ao nuôi. Theo thời gian nuôi, lượng thức ăn
và lượng phân bài tiết tăng đồng thời khơng
thay nước nên hàm lượng COD trong ao ni
có xu thế tích lũy tăng dần.Giai đoạn 2, hàm
lượng COD cao nhất trong chu kỳ nuôi 33,7
mg/l. Biện pháp khắc phục là thay nước nhằm
giảm lượng chất hữu cơ trong ao nuôi. Đồng
thời tăng vận tốc bơm bùn nhằm lắng đọng các

hợp chất hữu cơ tại hệ thống xử lý bùn. Giai
đoạn 3, thay nước hàng ngày và lượng nước
thay tăng dần khiến hàm lượng COD giảm
dần. COD nước cấp 5,9 mg/l, thấp hơn nhiều
so với COD ao ni. Nhìn chung hàm lượng
COD trong hệ thống thích hợp trong cho cá tra
thương phẩm phát triển. Chỉ số BOD5 chỉ ra
lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ trong phản
ứng oxy hóa các chất hữu cơ trong nước. Giai
đoạn 1 không thay nước nên lượng chất hữu
cơ tích lũy trong ao ni. Càng về cuối giai
đoạn 1 khi lượng thức ăn tăng lên, hàm lượng
BOD5 tăng lên một cách nhanh chóng. Giai
đoạn 2, từ ngày nuôi 91 – 122 tiến hành thay
nước 30-50% nhưng không thường xuyên nên
BOD5 tiếp tục tăng trong ao nuôi. Đỉnh điểm
BOD5 cao nhất 45,73 mg/l tại ngày nuôi 108.

62

Việc thay nước thường xuyên và tăng vận tốc
bơm bùn làm BOD5 giảm dần. Giai đoạn 3,
việc thay nước hàng ngày và lượng nước thay
tăng dần là nguyên nhân chính lượng chất hữu
cơ trong ao giảm mạnh dẫn đến BOD5 giảm
dần trong ao.
V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
5.1. Kết luận
Chất lượng nước trong ao ni hệ thống tuần
hồn bảo đảm cho sự sinh trưởng và phát triển

của cá tra nuôi thương phẩm. Tuy nhiên, sự biến
thiên theo từng giai đoạn nuôi không ổn định.
Lượng ô nhiễm nitrogen và phosphorus thải ra
từ hệ thống ao ni tuần hồn khơng đáng kể. Sự
thành cơng của mơ hình sẽ mở ra cho nghề nuôi
cá tra một công nghệ nuôi mới hạn chế thay nước
và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
5.2. Đề xuất
Để cải thiện và ổn định chất lượng nước
ở các giai đoạn cuối trong hệ thống ni tuần
hồn cần phải có giải pháp cung cấp và duy trì
nồng độ oxy hịa tan cho hệ thống lọc biofilter
thích hợp hơn. Xây dựng và ứng dụng ao ni
tuần hồn ở mơ hình sản xuất thực tiễn.
LỜI CẢM ƠN
Hoàn thành nghiên cứu này, chúng tôi nhận
được sự tài trợ từ Bộ Nông nghiệp & Phát triển
Nông thôn, sự giúp đỡ từ Viện Nghiên cứu
Nuôi trồng Thủy sản 2 cùng các chuyên gia của
trường Đại học Wageningen- Hà Lan. Nhân đây,
cho phép chúng tôi gởi lời cảm ơn chân thành
đến sự giúp đỡ quý báu đó.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt

Nguyễn Nhứt, Lê Ngọc Hạnh, Nguyễn Văn Hảo, 2013.
Ước tính phát thải của ao ni cá (Pangasianodon
hypophthalmus) thâm canh ở Đồng bằng sơng Cửu
Long. Tạp chí nghề cá sông Cửu Long số 1, trang
20-29.
Nguyễn Nhứt, Nguyễn Văn Hảo, Nguyễn Hồng Quân,
Lê Ngọc Hạnh, Nguyễn Văn Huỳnh, Johan Verreth , Marc Vedergem , Roel Bosma, 2014. Báo
cáo tổng kết kết quả khoa học công nghệ đề tài
”Nghiên cứu xây dựng công nghệ nuôi cá tra
(Pangasianodon hypophalmus) thâm canh bằng
hệ thống tuần hoàn đảm bảo an toàn sinh học và
không gây ô nhiễm môi trường, trang 76-79.

recirculating aquaculture: A review. Aquaculture
Engineering, 34: 234-260.
Phan, L.T., Bui, M.T., Nguyen, T.T.T., Googley, G.J.,
Ingram, B.A., Nguyen, H.V, Nguyen, P.t., De Silva,
S.S., 2009. Current status of farming practices of
striped catfish, Pangasianodon hypophthalmus in
Mekong Delta, Vietnam. Aquaculture 296, 227–
236.
FAO, Globefish Reports - Pangasius - March 2015,
pp.1.
Timmons, M.B., Ebeling, J.M., Wheaton, F.W.,
summerfelt, S.T., Vinci, B.J., 2002. Recirculating
aquaculture systems, 2nd edition. NRAC
Publication, vol01-02.

Tài liệu tiếng Anh

Thierry, J., 2011. Design and performance of
recirculating aquaculture system. Thesis of master
degree in Wageningen University.

Eding, E.H., Kamstra, A., Verreth, J.A.J., Huisman,
E.A., and Klapwijk, A., 2006. Design and
operation of nitrifying trickling filters in

Marc, V., 2011. Recirculating aquaculture system
lecture note in Wageningen university, the
Netherlands, pp. 5-14.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015

63


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2

EVALUATING WATER QUALITY IN OUTDOOR PILOT RECIRCULATING
AQUACULTURE SYSTEM FOR INTENSIVE STRIPED CATFISH
(Pangasianodon hypophthalmus) CULTURE
Nguyen Hong Quan1*, Nguyen Nhut1, Nguyen Van Huynh1, Le Ngoc Hanh1, Nguyen Van Hao2
ABSTRACT
The aims of this study are monitoring and evaluation of water quality dynamic in an outdoor recirculating aquaculture system (RAS) for striped catfish culture. The RAS comprises a biofilter,
a septic tank and fish pond, which locate in one pond. Using airlift system provides oxygen and
water pumping in experiment. Stocking density was 133 inds/m2 with average of 16.1 g/ind during
260 days of culture. The commercial standard feed was used for experiment with protein 28 -30%.
After 260 days of culture, fish reached market size and acceptable export quality. The average of
market size was 810g/ind, survival rate of 81% and feed conversion rate around 1.6. Water quality

in ponds throughout the production cycle is stable and suitable for fish. Estimated water consumption was about 600 l/kg fish produced, which was 7-9 times lower than that of traditional pond. The
waste production as discharged nitrogen and phosphorus was about 7-10 times lower than that of
traditional pond. This successful model will createa new culture model for striped catfish industry
in Mekong delta, which reduces water exchange and environment pollution.
Keywords: striped catfish, environment, water, RAS, airlift.

Người phản biện: Ths. Nguyễn Đinh Hùng
Ngày nhận bài: 29/5/2015
Ngày thông qua phản biện: 10/6/2015
Ngày duyệt đăng: 15/6/2015

Division of Experimental Biology, Research Institute for Aquaculture No 2.
* Email:
2
Research Institute for Aquaculture No 2.
1

64

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015