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 NI TRỔNG HẢI SẢN
VEN BỊ BIÊN VIỆT NAM
■

Hà Nội-2 0 1 Ũ



MỤC LỤC
MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU
DANH MỤC CHỮ VIÉT TÁT

Trang
1
7
9

MỞ ĐẦU

11

Phần I. TỎNG QUAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ÁP DỤNG HỆ

15

THĨNG HỒN LƯU LỌC SINH HỌC VÀO SẢN XUẤT GIĨNG
HẢI SẢN
Chương I. TỎNG QUAN VẺ HỆ THỐNG HỒN LƯU LỌC SINH HỌC
KHÉP KÍN CHO N liơ l TRỊNG HẢI SẢN
I.
Nước biển tự nhiên
1. Thành phần hóa học của nước biến
2. Các dạng hợp chắt hóa học tồn tại trong nước biến
II. Tình hình nghiên cứu trên thế giói
1. Cơng nghệ lọc sinh học
2. Hệ thống hồn lưu lọc sinh học
ĩ. Các kiểu bể lọc sinh học cơ bản trẽn thế giới cho nuôi trổng hải sàn
4. Hệ thống hồn lưu lọc sinh học khép kín
5. Tinh hình nghiên cứu và áp dụng hệ thong hoàn lưu lọc sinh học tại VN
Chương II HÀNH VI VÀ SINH LÝ CỦA VI KHN NITƠ HĨA
TRONG HỆ THỐNG HỒN LƯU LỌC SINH HỌC
I.
Nhận biết về vai trị vi khuẩn Nitơ hóa
1. Những quan điếm cũ về vai trò cùa vi khuấn với các dạng tồn tại của Nitơ
2. Những quan điểm hiện nay về vai trò của vi khuẩn với các dạng tồn tại
của Nitơ
II. Sinh lý học của vi khuẩn Nitrat hóa

1. Di truyền học và các nhóm Vi khuẩn
2. Phương thức trao đổi chất thông thường
3. Sự lăng trưởng cùa nhóm vi khuẩn nitrat hóa
4. Sự chuyển động và dính bám của nhóm nitrat hóa
5. Sự suy giảm và diệt vong của nhóm nitrat hóa (Nitrafer death and decay)
III. Hành vi của nhóm vi khuẩn Nitrat hóa (Nitrafier behavior)
1, Các yểu tổ chi phối hành vi của nhóm vi khuẩn Nitrat hóa
2. Đây mạnh q trình nitrat hóa (Promotion o f Nitrafier Performance)
IV. Đánb giá chung
/. Vai trò vi khuẩn xử lý các chất ô nhiễm nitơ trong hệ thống hồn ¡ưu lọc
sinh học
2. Điểu kiện mơi trường chi phối hành vi của nhóm vi khuẩn Nitrat hóa.

17
17
17
19
21
22
24
26
32
36
43
43
43
44
43
45
46

47
48
49
50
50
54
57
57
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
Phương pháp nghiên cứu, thiết kế bệ thống hoàn lưu lọc sinh học
1. Phương pháp luận nghiên cứu
2. Phương pháp thiết kế

59
59
59

I.

3. Nghiên cứu triển khai

61

Phương pháp nghiên cứu, thiết kế hệ thống hoàn lưu lọc sinh bọc
khép kin
1. Phương pháp luận và mơ hình nghiên cứu
2. Phương pháp nghiên cứu triển khai

68
68
74

PHẦN II. KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u , c ơ SỞ KHOA HỌC KỸ THUẬT,

83

CƠNG NGHỆ CỦA HỆT THƠNG HỒN 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
CAO TRÊN VÙNG CỬA SÔNG NƯỚC LỢ VEN BỜ
I.
Chất lượng nước biển ven bờ

85

II.

II.

85
88

3. Đánh giá chung

90

Sản xuất nước biển độ muối cao bàng phoi nắng nước lợ bay hơi trên
bể cát
1. Sàn xuất nước biển nhăn tạo
2. Chất lượng nước biển nhán tạo
3. Đánh giá chung

91

Chương II. KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u MƠ HÌNH HỆ THĨNG HỒN
LƯU LỌC SINH HỌC
I.
Chế tạo vật liệu lọc sinh học
1. Những đặc điểm quan trọng của vật liệu lọc sinh học cần chú ỷ khi
chế tạo

II.

85

1. Các chất â nhiễm trong nước biển ven bờ
2. Thành phần hóa học của nước biên ven bờ

91

93
96
97
98
98

2. Những kiểu vật liệu lọc phổ biến hiện nay trên thế giới

103

3. Các loại vật liệu lọc được chế tạo

107

Kết quả nghiên cứu thiết kế hệ thống hoàn lưu lọc sinh học
1. Thiết kể hệ thống phụ trợ cho lọc sinh học duy trì chất lượng nước

118
119

2. Các tiêu chí thiết kế hệ thong lọc sinh học
3. Phân tích, lựa chọn kiểu loại lọc sinh học cho thiết kế
4. Các tiêu chi mơ hình lọc sinh học ngập nước sẽ thiết kế

129
132
136

5. Thiết kế hệ thống lọc sinh học ngập nước cố định
6. Thiết ke hệ thống lọc sinh học ngập nước di động

138
144


Mục lục

Chưong III. KẾT QUẢ THựC NGHIỆM ƯƠNG NUÔI CÁ BIÊN BÀNG
HỆ THỐNG HỎÀN LƯU LỌC SINH HỌC
I.
Chất lượng nước ương nuôi bằng bễ lọc sinh học cổ định
1. Giai đoạn cá 1 - 10 ngày tuổi
2. Giai đoạn cá 10 - 20 ngày tuồi
3. Giai đoạn cá 20 - 30 ngày tuồi

3

147
148
148
150
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 ni
172
2. Hiệu q kinh tế
173
VI. Đánh giá mơ hình cơng 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 CƠNG NGHỆ HỆ THỊNG HỒN LƯU LỌC
181
SINH HỌC PHỤC VỤ CHỎ ƯƠNG NUÔI GIỐNG CÁ BIẺN
I.
Thiết kế và xây dựng hệ thống lọc sinb họchồn liru
181
1. Bê lọc sinh học cơ 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.

IV.

V.

Hệ thống hoàn lưu lọc sinh học

185

]. Bế ni

*85

2. Sục khí

' 86

Quy trình ưoug ni cá biểo bàng hệ thống hồnlưu 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

Quản lý và vận hành bệ thống hoàn lưu lọc sinh học

19 1

1. Vận hành hệ thống

192

PHẦN

2. Quàn lý chất lượng nước

193

3. Quàn lý ương nuôi giong cá biển

196

III.

KÉT QUẢ NGHIÊN cứu, c ơ SỞ KHOẠ HỌC 2199
KỸ THUẠT, CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG HỒN 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 NI
CHO HỆ THĨNG HỒN LƯU LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN
I.

201

Kết quả nghiên cứu xử lý nước (hải sau nuôi bằng quá trình quang
hợp của thực vật thủy sinh

201

1. Chất lượng nước thải sau nuôi độ muối cao của hệ thống hồn lưu lọc
sinh học ương ni cá Vược

II.

2. Kết q xử lý quang hạp bằng các thực vật thủy sinh

204

3. Đánh giá chung

216

Kết quả nghiên cứu xử lý nước bằng q trình ăn lọc của các lồi
thân mềm và động vật phủ du
1 X ử lý bang thân mềm ăn lọc

217
220

Chương II. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG HỒN
LƯU LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN BẰNG SINH SẢN VÀ

NI MỘT SỐ LOÀI SINH VẶT BIÊN

II.

217

2. X ử lý bằng động vật phù du ăn lọc
ĩ. Đánh giá chung

I.

201

Mơ hình thí nghiệm đánh giá chất lượng nước bàng sinh sản 2 lồi
tơm biển

221
223

223

1. Kết quả thi nghiệm

223

2. Mõ hình thí nghiệm đánh giá tiêu chí chắt lượng nước

225

3. Đánh giá chung

227

Đánh giá chat lượng nước bằng sinh sản và ương nuôicua biển
1. Nuôi vỗ và cho đẻ cua mẹ

228
228


Mục lục

III.

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

Đánh giá chất lượng nirớc bằng sinh sản và ương nuôi cá biển

238

2. Kết quả sinh sản 2 loài cá biển

239

3. Kết quả ương ni ấu trùng hai lồi cá biển bằng nguồnnước tái sử
dụng qua cơng nghệ xứ lý hồn lưu khép kín
4. Đánh giá chung
IV.

Đánh giá chất lượng nước bằng ni thử nghiệm cá cảnh biển
/. Ket quả thí nghiệm sau quá trình thuần dưỡng cá

II.

250
251
251
257

3. Đánh giá chung

266

Các cơ sở khoa học xây dựng mơ hình cơng nghệ

267

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. Cơng nghệ hệ thong hồn lưu lọc sinh học

269

4. Công nghệ xử lý nước thải sau nuôi bằng quá trình quang hạp

271

5. Cơng nghệ xừ lý thân mềm và động vật phù du ăn lọc

272

Mơ hình cơng nghệ bệ thỗng hồn lưu lọc sinh học khép kín

273

1. Sơ đồ mơ hình hệ thống hồn lưu

273

2. Các thơng so kỹ thuật của mơ hình

274

3. Chức năng các hệ thong của mơ hình

275

4. Cơng suất hệ thống

281

5. Thiết bị, vật tu và nhân lực vận hành

282

6. Hạch tốn tài chính
Chương IV. QUẢN LÝ DICH BỆNH HẢI SẢN ĐƯỢC NITRONG HỆ
THĨNG HOẰN LỪU LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN
I.

244

2. Kết quả thí nghiệm trong q trình theo dõi tăng trưởng
Chương III. MƠ HÌNH x ử LÝ NƯỚC CỦA HỆ THĨNGHỒN LƯU
LỌC SINH HỌC KHÉP KÍN PHỤC v ụ SẢN XUẤT GIỐNG
VẢ NI HẢỈ SẢN TRÊN DẢI VEN BIÊN VIỆT NAM
I.

238

1. Tiến hành thí nghiệm nuôi phái dục cá bố mẹ

Các nguyên nhân gây bệnh trong hệ thống bể nuôi
I. Nguồn nước cấp

283
287
287
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
II.

III.

IV.

Quản lý vận hành bệ thống để kiểm soát dịch bệnh

288
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

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

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
1. Kết luận
2. Khuyến nghị

303
303
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 Cơng 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 Cơng 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 Cơng 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
ngun, mơi 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

 .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 hố học

6

DO

Hàm lượng oxy hồ 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

Thơng 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 sơng và vũng vịnh

ven bị 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 lồi 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 địi hịi chất lượng mơi trường sống khắt khe như cá Sú
vây vàng (Otolithoides biauritus) và cá cành biển cần được ni phục hồi bằng hệ thống
hồn 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 hồn tồn là
cơng 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. Mơ 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 ơ 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 hồn 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 sơng 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


12

Nguyên Đ ức Cự (Chủ biên)

xuất cá Giò, cá Hồng Mỹ và cá Song chấm nâu đạt hiệu quả cao trên vùng cửa sơng nước
lợ Hải Phịng. Vì vậy, nghiên cứu xây dựng mô hinh công nghệ lọc sinh học phục vụ sản
xuất và ương ni giống một số lồi 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 mơ hình cơng
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 khơng 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 lồi hải sản
như tơm, 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 khơng thay nước cho sản xuất giống và ni trồng
hải sản ớ nước ta vẫn chưa được nghiên cứu để đưa ra quy trình cơng 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 hồn lưu khép kín khơng thay
nước đóng vai trị 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 hồn lưu
khép kín khơng 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 ni các lồi 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 lồi 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, mơ hình cơng nghệ này đã được áp dụng phổ biến trên thế giới phục
vụ cho ni sinh vật cành biển. Các mơ hình cơng 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 q 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 hố chất, tia cực tím, ơxy hố bang
khí ozơn... 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 ln 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
cơng nghệ cùa hệ thống hồn 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 cơng 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 cơng 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 lồi hài sàn có giá trị kinh tế cao
trên thế giới và trong nước nhàm mục tiêu:
- Xây dựng quy trình cơng nghệ hệ thống hồn 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 cơng nghệ hệ thống hồn 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 khơng tránh khịi các thiếu
sót, rất mong độc giả góp ý cho lần tái bản sau được hồn thiện hơn.
Kết quả nghiên cứu về công nghệ Hệ thống hồn 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 tơi xin bày tỏ lịng 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 Ni 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 THĨNG HỒN L ư u LỌC SINH HỌC
VÀỎ SẢN XUẤT GIỐNG HẢÍ SẢN
Hệ thống hồn lưu lọc sinh học khép kín là cơng nghệ rất mới được áp dụng cho
ni trơng thủy sàn nói chung và ni trồng hải sản nói riêng. Đây là hệ thống cơng

nghệ cao dựa trên các nguyên lý khoa học cùa sinh thái biển về các q 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 hồn lưu
khép kín phục vụ cho ni trồng hài sàn. Chương I I trình bày về hành vi và sinh lý
cùa vi khuẩn Nitơ hóa trong hệ thống hồn lưu lọc sinh học. Chương I I I trình bày các
phương pháp nghiên cứu và áp dụng thừ nghiệm về hệ thống hồn lưu lọc sinh học
khép kín.
- Tơng quan về Hệ thống lọc sinh học hồn 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 hồn 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 mơi trường mà sinh vật biến đã sống, thích nghi theo mơi 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 cơng nghệ hệ thơng hồn lưu khép kín phục vụ xù lý
chất lượng nước phải không làm thay đối bản chất hóa học và các điều kiện mơi 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 mơ hình cơng nghệ xử lý chất
lượng nước gơm hai nội dung là hoàn lưu lọc sinh học và hoàn lưu lọc sinh học khép kín.
- Cơng 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 hồn lưu lọc sinh học là ni các chủng vi khuẩn phân hùy các chất hữu cơ và
chuyển hóa Nitơ trong mơi 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 hồn 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 mơ hình sinh thái biển. Bản chất khoa học của cơng nghệ hệ thống hồn lưu lọc
sinh học khép kín là xử lý nước thải sau ni đề duy trì chất lượng nước tốt như nước
biển tự nhiên và khơng làm thay đổi thành phần hóa học tự nhiên.

16

Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biẽn)

Trên cơ sở khoa học về hệ thống hồn 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 NI TRƠNG HẢI SẢN
I. NƯỚC BIẺN T ự NHIÊN
Nước tự nhiên rất tinh khiết và thành phần hố học chi có hai ngun tố H và o
với công thức của họp chất là H2 0 . Nhưng trong tự nhiên ln diễn ra q trình rửa trơi,
hồ tan nhiều hợp chất khác nhau từ lớp vỏ Trái đất làm cho nước có nhiều khống chất
hồ tan. Nước ngọt trên bề mặt Trái đất thường có tổng lượng khống chất bồ tan nhỏ
hơn 1 % 0 và rất hiếm khi lớn hơn 1 % 0 ngoại trừ nước bị khống hố tại các khu vực đặc
biệt. Vì vậy nước biển khác hản với nước ngọt là ln có một lượng khoáng hoá rất lớn
và tổng hàm lượng các muối hồ tan có trong nước của các biển và đại dương trên thế
giới khoảng 30%o - 36%0, nước ngọt tù các sơng suối trong lục địa thường có tổng hàm
lượng muối hồ tan nhỏ hơn 0,5%o, thậm chí dưới 0,0 1 %<1.

1. Thành phần hoá học của nước biển
Thành phần muối trong nước biến là một hỗn họp của rất nhiều các họp chất muối
khống hồ tan, tổng hàm lượng các muối khống hồ tan được gọi là độ muối. Do các
đại dương và các biển hở trên toàn thế giới hầu hết đều thông nhau và các khối nước
thường xuyên được trao đồi làm cho thành phần các muối khoáng của nước biền và đại
dương thế giới khá đồng nhất. Sinh vật biển trên tại bất cứ vùng sinh thái khác nhau nào
của vò Trái đất trong các thuỳ vực tự nhiên cũng đều thích nghi vói các thành phần, tỷ
lệ cùa các hợp chất muối khống đó. Vì vậy, mọi thay đồi về thành phần ion cùa các
muối khống có trong nước biển tự nhiên đều tác động đến môi trường sống cúa các
sinh vật biển. Theo kết quả nghiên cứu cùa các nhà khoa học về hoá hải dương được tổ
chức tại Brucxen (Bỉ) năm 1928, thành phần hố học của nước biển hở thơng với các
đại duơng thế giới có các thành phần quan trọng bao gồm các ion đa lượng và vi lượng
với một tỷ lệ cố định (bảng 1 ).
Do vậy, nước biển tự nhiên có độ muối 35%0 thì hàm lượng muối NaCl (muối ăn)
chiếm đến 30,117%0, hàm lượng còn lại là các loại muối khác chiếm gần 5%0 . Nếu xét
theo tỳ lệ phân trăm (%) giữa muối ăn và các loại muối khác thì nước biển tự nhiên có
hàm lượng m uối ăn chiếm khoảng 86% và các loại m uối khác chiếm đến 14% (Roy
Chester, 1989). Đây chính là sự khác nhau bàn chất về độ muối cùa nước biển tự
nhiên và độ muối của nước biển nhân tạo được pha bằng muối ăn (NaCl) cho sinh sàn
và nuôi trồng các loài sinh vật biền. Trong muối biển tự nhiên có các thành phần quan
trọng như sau:


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 ngun tơ
halogen chiếm tỷ lệ cao nhất, tiếp đến là các ion nguyên tố nhóm kiềm, kiềm thơ, các
ion của các ngun 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 hố 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 ln 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
- Nhóm halogen c r : Br " : F" : = 368.880 : 1.348 : 26 : 1 (Rilcy J. p. and
Chester R. 1971).

r

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 sơ đó có thề bị biến đổi, nhưng lượng biến đổi rất nhị và hầu như thay đơi giữa nước
biên và các vùng nước lợ ven bờ.

Chương I. Tổng quan vè hệ thống hoán lưu lọc sinh học khép kín cho ni trồng hải sàn

19

2. Các dạng hợp chất hoá học tồn tại trong nước biển
Trong nước biển tự nhiên có mặt hầu hết các nguyên tố hố học trên vị Trái đất,
mỗi ngun tố đều tồn tại ở nhiều dạng hợp chất khác nhau với thời gian tồn tại khác
nhau (bảng 2). Các dạng hợp chất tồn tại nhiều nhất trong nước biển là các muối có gốc
C l\ SO4 2', HCO 3 ', Be ", F', I"; các hidroxit (OH") và oxit.
Vì vậy, khơng thể chế tạo hoặc sản xuất được nước biển nhân tạo tương tự như
nuớc biển tự nhiên, trong khi đó sản xuất giống hải sản và nuôi sinh vật cảnh biền rất
cần nước biển tự nhiên độ muối cao. Vậy làm cách nào để có được nước biền tự nhiên
độ muối cao với các tiêu chí sau đây?
- Khơng chứa các chất gây ơ nhiễm;
- Có đầy đủ các ngun tố và các dạng hợp chất của nước biển tự nhiên;
- Tỷ lệ các nguyên tố trong các nhóm nguyên tố hoá học khác nhau là một hằng số
cân bàng như trong nước biển tự nhiên trên thế giới và khu vực.
Vì vậy, để q trình ni trồng và sản xuất giống hài sàn đạt được chất lượng,
hiệu quả và năng suất cao thì nguồn nước biển trong quá trình ni phải có thành phần
hóa học của các muối biền tuơng tự như trong nước biển tự nhiên, mọi sự sai khác về tỷ
lệ, thánh phần các muối biển đó đều có thể ảnh hường đến chất lượng lồi hài sàn được
nuôi. Đặc biệt nếu trong môi trường nước nuôi có thêm các thành phần muối khác hoặc
các chất gây ô nhiễm sẽ là nguyên nhân gây ra dịch bệnh, làm suy giám chất lượng hài
sàn, ảnh hưởng đến năng suất ni và sức kh cộng đồng. Neu q trình nuôi kéo dài
trong nhiều năm, các chất ô nhiễm và mầm bệnh sẽ tích luỹ gây suy thối mơi trường
ni dẫn đến năng suất nuôi giảm, chất lượng hài sản khơng cao do tích luỹ độc tố và
mầm bệnh.
B ảng 2: Thành phần của nước biển không bị ô nhiễm độ mặn 35%0
(theo Vinogradov A.p, 1967)

Nguyên tố

Hàm lượng (mg/l)

Dạng tồn tại chính

H

108,000

H2O

He

0,000005

He

Li

0,15

Lf

Be

0,0000006

fB

4,6

B(OH)3l B(0H)20 '

c

28

HC03\ CO2 , CO32'

N

0,5

n o 3\ n o 2\ n h 4+, n 2

0

857,000

h 20 , o 2(K), SO42'

F

1,3

F'

Ne

0,0001

Ne(K)

- V

Thời gian tồn tại (năm)

2.2.107
1.5.102


Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biên)

20

Na

10350

Na+

2,6.10°

Mg

1297

Mg2*, M gS 04

4.5.107

AI

0,01

[A I(O H )f

1.0.102

Si

3,0

Si(OH),, S i(0H )30 '

8,0.1 o3

p

0,07

H P O /, H2PO„’, MgPO„'

2.105

s

890

SO ,2'

Cl

19375

Cl'

Ar

0,6

Ar(K)

K

387,5

K+

Ca

408

Ca2*, CaSOí

Se

0,00004

5.6.103

Ti

0,001

1.6.102
V 0 2(0 H )22'

1.1.107
8.106

V

0,003

Cr

0,00002

Mn

0,002

Mn2*, MnSOí

1.4.103

Fe

0,01

Fe(O H K, FeOH2*

1.4.102

Co

0,0005

Co2', C 0 SO 4

Ni

0,002

Ni2*, NÌSO 4

1,8.1 Ũ4

Cu

0,003

Cu2*, C uS 04, CuOH*

5.0.104

Zn2*, Z n S 0 4, ZnOH*

1.8.105

Zn

0,01

Ga

0,00003

Ge

0,00006

Ge(OH)2, Ge(OH)3CT

As

0,003

HasO ỉ2', H2ASO4 , H 3ASO4

Se

0,0001

Se04

Br

66

Br'

Kr

0,0003

Kr(K)

Rb

0,20

Rb*

Sr

8

Sr2*, SrSOa

Y

0,0003

Mo

0,01

Nb

0,00001

Ag

1,0.10“

0

CO

3.5.102

1.4.103
7.103

2.7.105
1.9.107
7.5.1Ũ3

M0 O42'

5.5.105

0.0003

A gC lỉ', AgCỈ32"

2,1.106

Cd

0,0001

Cd2*, C dS 04, c d c r

5,0.1 ũ5

In

0,0001

3.Ũ.1Ũ2


Chương I. Tổng quan vẻ hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kin cho nuôi trồng hải sản

5,0.1 o5

Sn

0,003

Sb

0,0005

1

0,05

I0 3-, r

4,0.10*

Cs

0,00037

Cs*

4,0.10“

Ba

0,02

Ba2+, BaSƠ4

8,4.10“

La

0,0000029

1,1.104

Ce

0,0000013

6.1.103

3,5.105

w

0,0001

VVO42'

1.103

Au

0,000004

AuCU'

5.6.105

Hg

0,00003

HgCI3 , HgCI.,2-

4,1.10"

TI

0,00001

Tl+

Pb

0,00003

Pb2*, PbSOs, [Pb(C03)2]2'

Bi

0,0002

Ae

2.0.10'16

Ra

1,0.10~10

Th

0,00001

Pa

2.0.10'11

u

0,003

II. TÌNH HÌNH NGHIÊN

21

2,0.1 o3
4.5.103
4,5.1 o5

Ra2*, R aS04
3.5.102

[U 0 2(C 0 3)2]2'

5,0.1 ũ5

cứu TRÊN THẾ GIỚI

Hàng ngày, hoạt động sản xuất giống và nuôi trồng hài sàn trên thế giới tiêu tốn một
khối lượng nước biển rất lớn. Trong q trình ni, người ni đã sử dụng một lượng lớn
thức ăn cho vật nuôi, thành phần các loại thức ăn này chủ yếu là các chất hữu cơ có hàm
lượng dinh dưỡng Nitơ và Phốtpho rất cao. Vì vậy nước thải sau ni ln gây ô nhiễm
đến chinh môi trường nuôi, môi trường xung quanh và nước biển ven bờ mà chủ yếu là
các hợp chất hữu cơ tiêu hao ôxy BOD 5 , COD; dinh dưỡng khoáng N, p (NH3 , NH4 +,
NO 2 ' ,NƠ3 " và PO 4 3"); các nguyên tố vi lượng là các kim loại nặng Cu2+, Pb2+, Zn2+, As2+,

Cd2+, Hg2+
Do các họp chất này có sẵn trong thành phần thức ăn của đối tượng nuôi
nên quá trinh bài tiết và phân hủy thức ăn thừa sẽ được tích lũy trong mơi truờng ni. Vì
vậy, khi nghiên cửu công nghệ xử lý nước ữong quá trinh nuôi và nước thải sau nuôi
trồng hài sản, các nhà khoa học quan tâm trước tiên đến nghiên cứu công nghệ loại trừ các
chất hữu cơ hoà tan và lơ lừng trong nước, đồng thòi loại trừ các dạng hợp chất độc của
dinh đường khoáng N, p và các nguyên tố vi lượng để tái sử dụng nguồn nước hoặc trước
khi thải ra môi trường xung quanh. Các công nghệ này đã được nghiên cứu và áp dụng
khá thành công trên thê giới, tiêt kiệm nguồn nước và diện tích ni, sản lượng ni cao
và chất lượng tốt, có khà năng truy suất được nguồn gốc.


22

Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biên)

. Có nhiều cơng nghệ xừ lý nước biển đuợc áp dụng trong nuôi trồng hài sàn đê đạt
được chất lượng nước tốt trong quá trình ni và sau khi thài ra mơi trường xung quanh.
Một số công nghệ được áp dụng phô biên là nuôi sinh thái tự nhiên, thêm chê phâm sinh
học, tăng khối lượng và tần suất thay nước mới, sục khí, quạt nước cấp thêm Oxy hịa
tan (DO) vào mơi trường nước, sử dụng thức ăn chất lượng cao có hệ số thức ăn rât thâp
khoảng 1,2-2,5 (nghĩa là khi vật ni ăn 1,2 - 2,5 kg thức ăn thì đạt dược trọng lượng
tăng 1,0 kg). Tuy nhiên, các biện pháp công nghệ này thực chất chỉ làm táng cao sức tài
môi trưcmg tự nhiên mà vẫn tiêu tốn nguồn nước, gây ơ nhiễm mơi trường xung quanh,
lãng phi diện tích nuôi, chất lượng con giống thấp, năng suất hải sản không cao.

1. Công nghệ lọc sinh học
- Theo định nghĩa của James E. Alleman và Kurt Preston (1997), Fred Wheaton
(2002) và Matt. Smith (2003) lọc sinh học (Biofiltration) là thiết bị ni các vi sinh vật
phát triển có sinh khối cao, các vi sinh vật đó sẽ thực hiện nhiệm vụ tiêu thụ các hợp

chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải khi đi qua từ hệ thống nuôi thải ra sẽ được tự
làm sạch chất lượng nước. Để nuôi được sinh khối cao các vi sinh vật trong hệ thống
thiết bị người ta thường sử dụng các vật liệu dạng hạt, dạng tấm, dạng vòng... làm giá
mang cho các vi khuẩn phát triển dính bám trên bề mặt vật liêu tạo thành m àng lọc sinh
học (biofim). Các vật liệu khi đã phát triển màng lọc sinh học dính bám trên bề mặt
được gọi là vật liệu ¡ọc sinh học.
- Màng lọc sinh học thường được phân chia thành hai lớp: lớp bên ngồi hiếu khí,
lớp bèn trong yếm khí và trên bề mặt màng lọc sinh học là lớp gelatin trơn, dính, dễ hấp
thụ các chất dinh dưỡng và hữu cơ khi đi qua màng lọc sinh học (hình 1). Theo thời gian
chiều dày của lớp hiếu khí và yếm khí sẽ thay đổi phụ thuộc độ sâu phân bố vật liệu làm
giá mang và đường đi của nước thải trong bể lọc. Nấu điều kiện cung cấp ơxy hồ tan
trong nước thài rất tốt thì màng lọc sinh học sẽ có lớp hiếu khí thống trị và ngược lại
điêu kiện cung cấp ơxy hồ tan kém thì lớp yếm khí sẽ thống trị (hình 2). Các chất hữu
cơ và dinh dưỡng từ nước thài sẽ được thẩm thấu và hấp phụ vào màng lọc sinh học đề
các tập đoàn vi khuẩn trong màng lọc tiêu thụ bằng q trinh ơxy hố sinh học. Nghĩa là
các chât hữu cơ và dinh dưỡng là thức ăn nuôi dưỡng các tập đoàn vi khuẩn trong màng
lọc sinh học được gọi là cff chất. Chính q trình đó đã làm cho nước thải được tự làm
sạch như: Các chât hữu cơ bị ơxy hố thành khí CO 2 , các dinh dưỡng khoáng NỈỈ4 +,
NO 1 , NO 3 thanh khí Nitơ tự do (Nỉ)- Đây là các phản ứng sinh hoá rất phức tạp cho
đen nay vân là vân đê còn đang được nghiên cứu cùa các nhà khoa học trên thể giới.
Các màng lọc sinh học đêu phát triển tâng cao chiều dày của màng theo thời gian, đến
một mức nào đó màng lọc quá dày. Khi đó các chất hữu cơ, dinh dưỡng và ơxy hịa tan
khơng đủ thãm thấu vào lóp trong cùng giữa màng lọc sinh học và vật liệu làm giá mang
sẽ làm cho các tập đoàn vi khuẩn thiếu thức ăn và chết dần. Vì vậy sự dinh bám và liên
kêt giữa màng lọc và giá mang bị lỏng lẻo, không chặt dẫn đến màng lọc bắt đầu bị
bong ra khôi giá mang. Đâv là hiên tươne bi tróc màng lọc và bàn thân mang lọc lai trò


C h ư ơ n g I. Tổng quan về hệ thống hoàn lưu lọc sinh học khép kin cho nuôi trồng hải sàn

23

thành cơ chất làm thức ăn cho các tập đoàn vi khuẩn mới, tré khoè hon trong bể lọc sinh
học. Be mặt vật chất làm giá mang sẽ lại phát triển màng lọc sinh học mới, trẻ hơn và
tiêu thụ các chất dinh dưỡng và hữu cơ trong nước thải lớn hon. Hiện tượng này xảy ra
liên tục hàng ngày của tất cà các màng lọc sinh học có trong bể lọc sinh học và cũng là
quy luật phát triển tự nhiên.
Do đó, chức năng và nhiệm vụ của các màng lọc sinh học tuỳ thuộc vào mơ hình
thiết kế mà thực hiện được các nhiệm vụ làm sạch nước thải như sau:
- Loại trừ Amoniac NH3, Amoni NH4+ và N 0 2' thành NO 3 ';
- Loại trừ Nitrit N 0 2" và Nitrate NO3' thành khí Nitơ (N2);
- Loại trừ các chất rắn hữu cơ (BOD 5 , COD) lơ lửng và hoà tan thành khí
cacbonic (CO 2 ).
Yếm k h i
•

Hiếu
kh i

Khơng
khí

Mơi ‘ỵ
trường /.
lọc
/

Lớp sinh học

'

Màng *
chất lỏng

Hình 1. Cấu tạo màng lọc sinh học dính bám trên vật liệu lọc

Viên vât liệu lọc

Hình 2. Cấu trúc phân bố màng lọc sinh học bên trong bể lọc sinh học