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 THĨNG HOAN LƯU LỌC SINH HỌC
Chúng tơi tiến hành thực nghiệm ương ni cá Giị 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 cơng 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 ni cá có các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nước của
hệ thống lọc sinh học hồn lưu bao gồm:
- Thể tích nước trong bể ương ni 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 ni.

- 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 hồn 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 ni cá giống. Vì vậy,
kết quà nghiên cứu thực nghiệm sẽ là cơ sờ khoa học cho xây dựng được quy trình
cơng 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 hồn
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 Giị 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
khơng hồn 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 gơm các thơng so

mơi trường, dinh dưỡng khống và các chất hữu cơ đồng thịi làm thức ăn cho động
vật phù du.
• Be ương ni 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 khơng khi bàng máy nén khí.
- Hàng ngày xiphơng 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 hồn 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 khơng 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 thơng số mơi trường chất lượng nước
được quan trắc liên tục trong giai đoạn cá 1-10 ngày tuổi
Nước trong bể ni (Composite)

Hệ thống bế lọc

TT

Thơng số

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

Quan trắc lúc 5h

Quan trắc lúc 18h

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 thơng số dinh dưỡng khống và hữu cơ
được quan trắc liên tục trong giai đoạn cá 1-10 ngày tuổi
Nước trong bễ nuôi (Composite)
TT

Thông số
(mg/l)

1

N -N H /

2

N-NO2'

3

n - n o 3'

4

P-P043"

5

BOD 5

6

COD

Hệ thống bẻ lọc
Quan trắc lúc 5h

Quan trắc lúc 18 h

Khoảng

TB

Khoảng

TB

Khoảng

TB

0,003-0,008

0,005

0,015-0,025

0,018

0,001-0,005

0,002

0,002-0,007

0,004

0,012-0,018

0,014

0,001-0,002

0,001

0,030-0,035

0,032

0,045-0,060

0,052

0,025-0,030

0,026

0,015-0,025

0,018

0,020-0,030

0,026

0,014-0,020

0,016

1,20-1,52

1,28

2,24-2,72

2,45

0,56-0,84

0,78

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 nhị 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 ni 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
hồn lưu có thay đồi như sau:
- Cứ sau khi cho ăn sau 2 giờ là vận hành hệ thống bơm hồn 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 hồn lưu tăng đến 16 giờ/ngày.
- Khơng 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 ni (bảng 29). Hàm lượng oxy hồ tan trong mơi 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 thơng 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

1

pH

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

K hoảng

TB

K hoảng

TB

K hoảng

TB

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

Bàng 30. Giá trị trung bình các thơng số dinh dưỡng khống 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 )
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

H ệ th ố n g b ẻ lọc

K hoảng

TB

K hoảng

TB

K hoảng

TB

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

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 hV
N -N 0 2'
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

1
2


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 ngồi, lớn nhanh và bắt đầu phân đàn. Cá
khơng bị bệnh, nhưng vẫn bị chết rải rác ờ 11 - 14 ngày tuổi có lẽ do những cá thể
khơng thích nghi hoàn toàn với thức ăn ngoài sau khi hết nỗn hồn. 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 ni 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 khơng khí bằng máy nén khl.
- Hàng ngày xiphơng 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 hồn 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 bơng 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 mơi 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
7,67

1

pH

7,68 - 7,72

7,70

7,76 - 7,86

7,84

7 ,6 6 -7 ,6 8

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 thơng số dinh dưỡng khống 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)
TT

1
2

Thông
sổ

Hệ th ố n g bể lọc
Quan trắ c lúc 5h

Quan trắ c lú c 18 h

Khoảng

TB

Khoảng

TB

Khoảng

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

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

TB

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 khơng cịn 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 ni 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 hồn 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 ni 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 ni tơm dạng viên nén được cho ăn ngày 4 lần.
- Duy trì sục khí cấp DO từ khơng 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 hồn tồn 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 vơ 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 thơng số mơi 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)
TT

Thông
số

1

pH

2
3
4

Hệ thổng bẻ lọc
Quan trắc lúc 5 h

Quan trắc lúc 18h

Khoảng

TB

Khoảng

TB

Khoảng

TB

7,68 - 7,80

7,74

7,66 - 7,91

7,82

7,5 4 -7 ,6 7

7,60

s %0

1 8 -2 0

19

1 8 -2 0

19

1 8 -2 0

19

t°c

29-30

29,5

29-31

30,0

28-29

28,5

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 khơng
có hệ thống sục khi nâng nước tái lọc trong bể lọc thì nhiều ốp quan trắc DO của nước
sau lọc chi cịn 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

hồn 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
ni 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 ni khơng 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 thơng số dinh dưỡng khống 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

1
2
3
4

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

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

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

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

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

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

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

5

bod

6

COD

5

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, khơng
mắc bệnh và khơng có hiện tượng chết. Cá đến 40 ngày tuổi đạt kích thước trung bình 7
- 9 cm đã chuyển biến thái hoàn toàn và khơng 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 ni bằng hệ thống hồn lưu lọc sinh học 24/24h vói tốc độ hồn lưu
tăng lên 40m3/giờ trong 8 bể xi măng, thể tích nước bể ni 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 hồn 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 ơ nhiễm các chất hữu cơ và dinh dưỡng khống.

5.1. Chất lượng nước
- Các thơng số mơi trường chất lượng nước được giám sát hồn 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 ni được sục khí oxy khuếch tán xuống sát đáy để nước trong bể ni
ln 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 hồn lưu và tăng sục khí nâng nước vào bể lọc, vì vậy các thơng 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)
TT

Thông số

1

pH

Quan trăc lúc 5 h

Quan trắc lúc 18h

Hệ thống bể lọc

Khoảng

TB

Khoảng

TB

Khoảng

TB

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 thơng số dinh dưỡng khống 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

1

N -N lV

Quan trắc lúc 5 h

Quan trắc lúc 18 h

Khoảng

TB

Khoảng

TB

Khoảng

TB

0,034 - 0,048

0,041

0,048 - 0,056

0,052

0,024 - 0,034

0,028
0,030

2

N-NO2'

0,022 - 0,054

0,042

0,026 - 0,098

0,062

0,020-0,064

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 ni cá Giị giống bàng mơ 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 q trình uơng ni chúng tơi 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 ni. 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 ni 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 q mơ 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 ni 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 ni.
- Mơ hình thực nghiệm triển khai cịn 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 hơ 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.
- Tơc độ hồn 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 mơi trường, chất lượng nước và hiệu quả
ương nuôi như sau:

1. Môi trường nước
Kêt quà quan trắc, phân tích và đánh giá mơi 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 ni hồn lưu khơng 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 ni khơng thay nước. Đến 30 ngày ni hồn 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 thơng 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 hơ (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 thơng số dinh dưỡng khống và hữu cơ trong
nước thải và nước lọc của cà ba bể lọc di động
Thời gian quan trắc chất lượng nước (ngày)

Thông số

(mg/I)

1 -5

5 -10

10-15

T. chuẩn
(mg/l)

20-30

15-20

Thải

Lọc

Thải

Lọc

Thải

Lọc

Thài

Lọc

Thải

Lọc

QTế

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+

0,32

0,36

0,54

0,66

1*

P-PO4'3

0.12

0.14

0,18

0,23

0,26

0,31

BODs

1,87

1,02

1,76

1,08

1,86

0,85

2,26

1,12

2,93

1,32

5*

2,62

3,64

2,46

4,62

2,68

10*

COD

3.08

2.66

2,98

2,56

3,12

NOEC

-

Bảng 38. Giá trị trung bình các thơng số dinh dưỡng khống và hữu cơ trong
nước thải và nước lọc của ba bể lọc di động sau 20 - 30 ngày

TT

Thông sổ

Bể lọc 1

Bể lọc 2

Bể lọc 3

(Zeolite)

(Zeolite + san hô)

(San hô)

(mg/l)
Thải

Lọc

Thải

Lọc

Thải

Lọc

0,18

0,08

0,26

0.18

0,36

0.20
0,08

1

N -N H /

2

n - n o 2‘

0,12

0,06

0,10

0,06

0,14

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 hồn lưu khơng
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 ni khơng 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 tơi 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 tị bể ni vào bề lọc sinh học. Tiến hành thí
nghiệm trên tồn bộ mơ hình ni hồn 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 h các chất hữu cơ hồ tan trong nước thải. Q trình này
gọi là q trình vơ 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
hố học các dạng tồn tại cùa N itơ đinh dưỡng khoáng theo hướng có lợi cho bể
ni 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 vơ cơ hố 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 hố 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 q trình Nitrat
hố như sau:
n o 2~ + o

2

Nilralh6a >n o ;

(3.3)

Chính nhờ sự chuyền hố 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 khơng 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 hồn 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 mơ hình lọc sinh học hiêu khí q
trình phản Nitrat do nhóm vi khuẩn phản nitrat (gọi chung là nhóm denitro/icans)
chuyển NO3' thành khí Nitơ (3.4) yếu hơn q trinh Nitrats hố (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 khơng chuyến
thành khí trong hệ thống lọc thống khí. Q trình kết tùa trong mơi 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
q 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 thịi gian ni
hồn lưu khơng thay nước. Như vậy, mơ hình thiết kế cũng giống như các hệ thống
hồn 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,
này trong nước thài sau nuôi rất cao. Mặc dù chúng bị loại trừ bằng

hàng ngày các chất rắn lắng đọng trong bề nuôi cá và lọc hết các
trong lớp bơng lọc tổng hợp. Nhưng các chất hữu cơ hồ tan liên tục
qua các vật liệu lọc.

các hợp chất
cách xiphông
dạng lơ lừng
đi vào bể 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 tị 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 khơng 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 hồn 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 khơng tích luỹ trong nước và các chất
hữu cơ khó phân huỷ tích luỹ chậm và khơng cao. Vì vậy có thể khẳng định mơ 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 q trình hoạt động của tập đồn vi sinh vật ờ
màng sinh học sừ dụng các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn và dinh dưỡng khống, 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 hố hình thành dạng amoni
amoni được nitrit hố
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 q 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 hồn 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 khơng khí qua màng nhầy gelatin. Phương
trinh phản ứng (3.7) và (3.8) thể hiện q trình nitrat hố 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. Q trinh này được biểu diễn theo
sơ đồ:
N 0 2~ -> NO -> N 20 -» jV2
no;

~ ^ n o ^ n 2o ^ n 1

(3.9)
(3.10)

Đây cịn gọi là q trình phản nitrat, được thực hiện bời nhóm vi khuẩn phản
nitrat gọi chung là denitrofìcans. Các hợp chất NO và N20 khơng 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 q 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 q trình này xày ra trong
khống 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 q 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 mơi 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 hồ tan, ngồi ra cịn 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 q trình chuyển hố các chất
đóng vai trị 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 cơng 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 ơxy hố 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 hố 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 q trinh oxy hố khử hay là q trình hơ hấp trong
tể bào vi sinh vật hiếu khí.
Q trinh phân huỳ hay q trình oxy hố khử khơng phải tất cà đều bị oxy hố
hồn tồn thành sản phẩm cuối cùng là CO 2 và nước, một số sản phẩm trung gian của
quá trinh này được tham gia vào q trình đồng hố hay là q trình tổng hợp. Vặt chất
tê bào đê hinh thành tế bào mới phục vụ cho sinh trường (3.12). Đồng thời với q trình
đơng hố, trong tể bào cịn xảy ra q trình dị hố, nghĩa là tự oxy hố (3.13) các chất
liệu tê bào khi đã già tạo ra vật liệu và năng lượng phục vụ cho quá trình đồng hố.
Oxy hịa tan (DO) cung cấp cho q trinh oxy hố 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 hốn lưu lọc sinh học

165

q trình hơ 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
ni 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 ơ nhiễm trong nước thài sau
ni. 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 ni, nước thài được xử lý có hiệu q 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 ni 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

(NH ) HP04

42

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 ơi trư ờng ni cấy

T hích hợp

C ơ sở cung cấp

166

Nguyễn Đửc Cự (Chủ biên)

- 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
ni một vài lồi 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 tơi 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 hố chất để loại bỏ hồn tồn 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 ln nhị hom nước vào bể lọc. Điều đó
chứng tị đã có sự tiêu hao DO bởi vi khuần dị dưỡng. Đầu tiên hàm lượng N H / tăng
lên vì NH4+ ln được thêm vào trong hệ thống nhưng khơng được vi khuẩn loại bị do
sinh khối chưa lớn. Hàm lượng N H / là nguồn thức ăn phong phú cho nhóm vi khuẩn
nitrit hố 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<1+ sán sinh
ra lúc đó hàm lượng NH4+ giãm dần đển một mức thấp nhất, hàm lượng NO 2 ' lại tăng
lên bời vì nó được sinh ra bời vi khuẩn nitơ. Cung cấp nhiều nitrit kích thích vi khuẩn


Chương III. Kết quả thực nghiệm ương nuôi cá biển bằng hệ thống hồn lưu lọc sinh học

167

sinh trưởng, đó là chùng vi khuẩn biến đồi NH4+ thành NO 2 ". Khi số lượng vi khuẩn nitơ
tăng lên thì hàm lirợng NO 2 " bắt đầu giảm xuống vì nó đuợc tiêu thụ vói tốc độ nhanh
hơn là nó được tạo ra. Khi cả NH 4 + và NƠ 2 ‘ tăng đã thấy xuất hiện hàm lượng NO 3 ' thể
hiện bể lọc đã bắt đầu quá trình Nitrat hoá và khi N 0 2' giảm xuống giá trị thấp nhất thi
hàm lượng NOị" tăng cao dần.
+ Ban đẩu hàm lượng N l i r xuất hiện chứng tò có phát triển các chủng vi khuẩn
hiếu khí dị dưỡng phân giải các chất hữu cơ giải phóng NH 4 + và tăng cao dần đến
khoảng 7 ngày băt đầu giảm. Song hành với Amoni là xuất hiện NO 2 có hàm lượng
tăng cao dần đến 1 4- 1 5 ngày thì bắt đầu giàm. Ngay từ khi có sự tăng cao của Amoni
và N itrit đã thấy xuất hiện NO3' và hàm lượng tăng cao dần khi các hợp chất NH4+ và
NO 2 " giảm thấp nhất sau 20 - 25 ngày.
Như vậy, bằng cách nuôi cá Rô phi trong hệ thống bể lọc sinh học hoàn lưu chỉ
sau 15 ngày đã kích hoạt được bể lọc sinh học phát triền các chủng vi khuẩn có lợi và
đến 20 - 25 ngày là có thề đưa hệ thống lọc sinh học hồn lưu vào ương ni cá biền.
Khi tiến hành ương nuôi các chủng vi khuẩn sẽ phát triển nhanh và đạt sinh khối lớn do
có nhiều cơ chất trong nước thải.

3. Kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu nước

Khi quan trắc, thu thập và bào qn mẫu về phịng thí nghiệm các mẫu nước được
pha loãng theo dãy thập phân theo cơ số 1 0 , từ nồng độ 1 0 ' 1 đến 1 0 " 10 và nuôi cấy trên
các môi trường đặc trưng ờ nhiệt độ thích hợp cho mỗi nhóm vi sinh vật. Ket quả quan
trăc và phân tích liên tục tống các nhóm vi sinh vật trong các mẫu nước bế nuôi cá và
nước sau lọc sinh học của bể lọc thề hiện ờ bảng 40 và bàng 41.

3.1. Nước bể ni cá
- Nhóm vi sinh vật có sinh khối cao nhất trong nước bê ni là nhóm vi khuẩn
hiếu khí đạt khoảng 107 CFU/ml, đây cũng là nhóm vi khuẩn có sinh khối cao nhất
trong nước bể ni (bảng 40 và bảng 41). Theo nhiều tài liệu đã công bố thì trong lọc
sinh học, các nhóm vi sinh vật dị dưỡng luôn chiếm ưu thê do chúng phát triển với tốc
độ rất nhanh, gấp 5 lần so với nhóm vi khuấn nitrat hố và nhóm vi khuẩn phản nitrat
hóa và chúng sẽ cạnh tranh về không gian sống và nguồn dinh dưỡng (cơ chất) của các
nhóm vi khuẩn khác.
- Nhóm vi khuẩn yếm khí có sinh khối lớn thứ hai sau nhóm hiếu khí, nhưng chi
đạt 102 CFU/ml và thấp hơn rất nhiều nhóm vi khuẩn hiếu khí (bàng 40 và 41). Điều
này rất phù hợp vói lọc sinh học.
- Nhóm vi khuấn nitrat hóa tham gia vào quá trinh nitrat hoá, tạo ra sản phẩm cuối
cùng là nitrat. số lượng nhóm vi khuẩn này trong các mẫu nước không cao, dao động
to n g khoảng 102 CFƯ/ml. Đày là nhóm vi khuẩn tự dưỡng hố năng, có tốc độ sinh
trưởng tương đối chậm. Mặt khác, nhóm vi khuẩn nitrat hố ưa sống dính bám hơn là bơi


Nguyễn Đ ức Cự (Chủ biên)

168

tự do, nên cần có giá mang để cư trú. Do đó, lượng vi khuẩn này hiện diện trong nước bể
nuôi không cao. Các chất lơ lửng có nguồn gốc từ thức ăn thừa và các sản phẩm bài tiết
của cá trong nước cũng đóng một vai trò nhất định, như là nơi cư trú tạm thời cho nhóm

vi khuẩn nitrat hố sinh trưởng và phát triển. Vì vậy trong nước bể ni vào cuối ngày
nhiều chất lơ lửng có sinh khối nhóm vi khuẩn nitrat cao hơn và buổi sáng.
Bảng 40. Tồng các nhóm vi sinh vật trong nước bể nuôi cá sau cả đêm
khơng cho ăn
Trung bình số lượng vỉ khuẩn quan trắc thu mẫu vào 6 giờ sáng
(CFU/ml)

TT

Ngày quan trắc

Hiếu khí

Kị khí

Nitrat hóa

Phản nitrat

1

17/7/2006

3.10 7

26.102

1 .10 2

1 0 0 . 10 2

1 .1 0 1

2

18/7/2006

2 .1 0 7

0 ,2 . 10 2

1 .1 0 2

1 .1 0 2

1 .1 0 1

3

19/7/2006

0,3.107

0,9.102

1 0 .1 0 2

1 0 .1 0 2

1 .1 0 ’

4

21/7/2006
Trung bình

Khử sulphát

0,3.1 ũ7

2 ,6.1 ũ2

1 .1 0 2

0 .1 .1 0 2

1 0 .1 0 '

1,40.107

7.43.10 2

3,25.102

27.78. 10J

3,25.10’

Bảng 41. Tổng các nhóm vi sinh vật trong nước bể ni cá sau cả ngày
đã cho ăn

TT

Ngày
quan trắc

Trung bình số lưựng vỉ khuẩn quan trắc thu mẫu vào 18 giờ tối
(CFU/ml)
Khử
sulphát

Hiếu khí

Kị khí

Nitrat hóa

Phản nitr

1 2 0 .1 0 2

1 0 .1 0 2

1 .1 0 3

1 0 . 102

0 ,2.1 ũ7

2

1 .0 . 1 0 7

0.5.10 2

1 .0 . 1 0 2

1 0 .1 0 3

1 .0 . 102

3

18/7/2006

0.2.107

2 .0 . 1 0 2

10.102

1 0 .10 3

0 , 1 .102

4

19/7/2006

6.5.10 7

2.2.102

0 .0 1 . 1 0 3

0 . 1 . 102

5

23/7/2006

0 .2 .1 0 7

1 .1 0 2

0 ,1 .1 0 2

0

0.1.102

1,62.1 Ũ7

25.14.102

4,24 102

4.20.10 3

2,26.102

Trung binh

o

16/7/2006
17/7/2006

o

1

- Nhóm vi khuẩn phản nitrat dùng nitrat làm nguồn cơ chất cho sự sinh trường và
phát triển cùa chúng. Giống như nhóm vi khuẩn nitrat hóa, đây cũng là nhóm vi khuẩn
tự dưỡng hố năng, có tốc độ sinh trường tương đối chậm và ưa sống dính bám hơn là
bơi tự do, nên cần có giá mang để cư trú. Trong nước, nhóm vi khuẩn này có số lượng
khơng cao, số lượng khoảng lõ 2 CFU/ml.
- Nhóm vi khuấn khừ sunphát thường có mặt trong nước bề ni, đây là nhóm vi
khn khơng có lợi cho nuôi cá, số lượng thấp dao động trong khoảng lũ ' CFU/ml. Đây
là nhóm vi khn kị khí mà ngun lí cơ bản của lọc sinh học cho ni trồng thuỷ sàn là


Chương III. Kết quả thực nghiệm ương nuôi cá biền bằng hệ thống hồn lưu lọc sinh học

169

lọc thống khí, nên nhóm vi khuẩn này chỉ có thể hiện diện được tại những vùng nước
yếm khi cục bộ, nơi có DO thấp. Những vùng yếm khí cục bộ có thề tồn tại do sự tiêu
hao oxy cho các phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ xảy ra quá mạnh mẽ.
Như vậy, trong nước bể ni về cơ bản có mặt các nhóm vi khuẩn có lọi và sinh

khối cao thực hiện được chức năng xử lý nước ngay trong bể ni. Tuy nhiên vẫn tồn tại
nhóm vi khuẩn khử sulphát, nhưng sinh khối rất thấp.

3.2. Nước bể lọc sinh học
- Nước trong bể lọc sinh học trước khi cấp vào bể ni có ba nhóm vi khuẩn
chủ yếu và cao nhất vẫn là nhóm hiếu khí, đến nhóm phản nitrat và nitrat hố.
Khơng thấy xuất hiện các nhóm vi khuẩn kị khí và khù sulphát (bàng 42 và 43).
- Sinh khối các nhóm vi khuẩn trong nước sau lọc sinh học có sinh khối thấp
hơn nhiều trong nước bể ni, trừ nhóm vi khuẩn hiếu khí (bảng 40 - 43). Nước bể
lọc vào buổi sáng có sinh khối các nhóm vi khuẩn thấp hơn buổi chiều tối do tải
lượng vật chất buổi chiều toi cao hơn.
- Sự suất hiện các chủng vi khuẩn có lợi của nước sau lọc cấp vào bể nuôi là
điều kiện rất tốt cho quá trình tự làm sạch mơi trường nước các bể ni cá. Đồng
thời nhóm vi khuẩn có hại khử sulphát khơng xuất hiện, trong khi đó nước trong bề
ni thải vào bể lọc sinh học có nhóm vi khuẩn này. Điều đó khẳng định mơ hình
thiết kế bể lọc sinh học đạt được mục đích khá lý tưởng cho ương ni cá biển.
- Các nhóm vi sinh vật khác bao gồm: Xạ khuẩn, nấm mốc, nấm men, đều không
phát hiện thấy trong tất cả các mẫu nước. Đồng thời các vi khuẩn gây bệnh trôn tất cà các
mẫu nước cũng đều khơng phát hiện thấy có mặt các nhóm vi sinh vật coliform, fecal
coliform và vibrio. Ket quả này phù hợp với sự có mặt chiếm ưu thế của các chủng vi sinh
vật di dưỡng hiếu khi. Với số lượng cao và ồn định nhóm vi sinh vật này đã góp phần ức
chế các vi sinh vật gây bệnh thông qua cạnh tranh về khơng gian sống, nguồn dinh dưỡng.
Ngồi ra một số nghiên cứu đã chứng minh rang nhiều chùng vi khuẩn có khả năng sinh
sản ra các hợp chất kháng lại Vibrio.
Bảng 42. Tổng các nhóm vi sinh vật trong nước bể lọc sau cả đêm
không cho ăn

TT

Ngày quan trắc

Trung bình sơ lượng vi khuẩn quan trắc thu mẫu vào 6 g iờ sáng
(CFU/ml)
Hiếu khí

Ki khí

Nitrat hóa

Phản nitrat

Khử
sulphát

1

17/7/2006

1.107

0

1.101

100.102

0

2

18/7/2006

1.107

0

1.101

0,1.102

0

3

19/7/2006

0.1.107

0

0

0.1.102

0

4

21/7/2006

0,5.1 o7

0

1.101

0

0

0,65.107

0

0.75.101

25,05.102

0

Trung bình


Nguyễn Đức Cự (Chủ biên)

170

Bảng 43. Tổng các nhóm vi sinh vật trong nước bể lọc sau cả ngày đã cho ăn
T r u n g b i n h s ổ l ư ợ n g vi k h u ẩ n q u a n t r ắ c t h u m ẫ u
v à o 18 g i ờ t ố ỉ (C F U /m l)

TT

1

N gày q u a n trắ c

1 6 /7 /2 0 0 6

H iếu kh í

Kị khí

N itrat h ó a

P h ả n n itra t

K hử
s u lp h át

4 ,7 .1o7

0

1 .1 0 1

1 .1 0 2

0

2

1 7 /7 /2 0 0 6

0 ,2.1 ũ 7

0

1 .1 0 1

10 0 .10 2

0

3

1 8 /7 /2 0 0 6

0 ,1 .107

0

1 0 .1 0 1

10 0 .1 ũ 2

0

4

1 9 /7 /2 0 0 6

1 .1 0 7

0

0

1 0 0 .1 0 2

0

5

2 3 /7 /2 0 0 6

0 .0 1 .1 0 7

0

1 .1 0 1

ũ

0

1 .2 0 .1 ũ 7

0

2.60.101

60.02.102

0

T ru n g bình

4. Kết quả phân tích các nhóm vi sinh vật trong vật liệu lọc
Trong hệ thống lọc sinh học thì vật liệu lọc là trái tim của hệ thống lọc sinh học.
Vai trò quan trọng cùa vật liệu lọc là làm giá mang cho các chùng vi khuẩn dính bám,
cố định và phát triển sinh khối. Các chủng vi khuẩn thực hiện q trình phân huỷ các
hợp chất hữu cơ có trong nước thài thành các hợp chất đơn giản hơn xảy ra đầu tiên bới
nhóm vi khuân dị dưỡng. Qua nhiều phản ứng trung gian, sản phẩm cuối cùng của quá
trình phân huỷ hiếu khí bời các nhóm vi sinh vật dị dưỡng là NH4+, CO 2 và H2 O. Tiếp
theo đó mới là các q trình nitrat hố (q trình này sử dụng NH J là nguyên liệu đầu
tiên), quá trinh phàn nitrat bời các nhóm vi khuẩn tự dưỡng hóa năng và q trình phân
huỷ kị khí bời các nhóm vi sinh vật kị khí. Do vậy, đối với hệ thống lọc sinh học, nhóm
vi khuân dị dưỡng đóng vai trị quan trọng trong q trình làm sạch nước thải.
Trong thời gian quan trắc, chúng tôi tiến hành thu mẫu làm 3 đợt vào các ngày
17/7/2005 đến ngày 23/7/2005. Có hai loại vật liệu lọc đuợc thu mẫu để phân tích vi
sinh vật đó là: vật liệu lọc bằng đá san hô và vật liệu lọc đá sét zeolite chế tạo thừ
nghiệm. Qua lựa chọn phân tích ngẫu nhiên các mẫu, kết quà phân tích vi sinh vật giữa
2 loại vật liệu lọc này trong 3 ngày với thời gian khác nhau được trinh bày ở các bảng
44 và bàng 45.
+ Trên tât cà các mẫu quan trắc và phân tích đều khơng phát hiện thấy các nhóm xạ
khn, nâm mơc và nấm men. Nhóm vi sinh vật gây bệnh cũng được khào sát trên các
mẫu, kết quả phân tích cho thấy trên hai loại vật liệu trong hệ thống xử lý khơng phát hiện
thây sự có mặt của các nhóm Coliform, Fecal conform và Vibrio.
+ Trong khi đó tổng số lượng vi khuần dị dưỡng hiếu khí có số lượng rất cao đạt đến
10 CFU/em ở mẫu đá sét zeolit và 1o9 CFU/ cm 2 ờ mẫu đá san hơ. Tổng số lượng nhóm

vi khn kị khi cũng có số lượng lớn, cao nhất trong đá san hơ đến 106CFU/cm 2 và trên đá
sét zeolit lại rất thấp chi đạt 102 CFU/ cm2. Tương tự như vậy, nhóm vi khuẩn nitrat hoá ờ
cac mâu đá sét zeolit cao hơn so vói ờ mẫu đá san hơ khoảng 6 lân. Đặc biệt kêt quá phân


Chirơng III. Kết quà thực nghiệm ương nuôi cả biễn bằng hệ thống hồn lưu lọc sinh học

171

tích nhóm vi khuẩn khù sulphat cũng có mặt khá cao trong đá san hơ đến 103 CFU/cm2,
trong khi đó khơng có nhóm vi khuẩn này trong đá sét Zeolite chế tạo thử nghiệm.
+ Nhóm vi khuẩn kị khí trên vật liệu lọc bằng đá san hơ có số luợng cao và
xuất hiện nhóm vi khuẩn khù sunphát sinh khối lớn. Khi phân tích các mẫu đá san
hơ, chúng tơi thấy bên trong các phần rỗng của đá đều bị bịt kín bời các vật chất
hữu cơ có màu đen. Điều này có thể giải thích như sau: vật liệu lọc bằng đá san hơ
có bề mặt lồi lõm, bên trong có nhiều lỗ nhị thơng nhau, đây chính là các xúc tu
bắt mồi cùa san hơ khi cịn sống. Dọc theo chiều dài của đá san hô là đường ống
rỗng vốn sẵn là thân sống cùa san hô. Khi các màng lọc sinh học phát triển trong
quá trinh vận hành hệ thống lọc sinh học, các màng sinh học này sẽ dần dày lên,
tạo vùng hiếu khí bên ngồi và vùng kị khí bên trong màng lọc. Theo thời gian, lớp
kị khí sẽ dày lên và đến một lúc nào đó, các nhóm vi sinh vật trong lớp kị khí của
màng lọc sinh học không được tiếp xúc với cơ chất từ nước thài sẽ chuyển dần
sang dạng sống tiềm ẩn và giảm dần sự kết dính của chúng với vật liệu lọc. Nếu
hiện tượng này kéo dài và duy trì trong một thời gian nhất định, hiện tượng tróc
màng xảy ra và lớp màng này cuốn ra ngoài theo nước thải. Tuy nhiên, tại những
nơi có các ống rỗng nhỏ, một phần màng sinh học khơng được tróc ra ngồi và
theo thời gian chúng sẽ dày lên và bịt kín các lỗ và đường ống bên trong đá san hơ.
Q trình này xảy ra đẫn đến hiện tirợng bên trong vật liệu lọc bàng đá san hơ dần
dần hình thành nên vùng kị khí, là nơi tồn tại cùa các vi sinh vật kị khí. Cịn ở vật
liệu lọc bàng đá sét zeolit khơng có các lỗ nhỏ bên trong, chỉ có các khe nứt rất

nhỏ bên ngồi vật liệu và các phần cong sẽ là vùng kị khí. Do vậy, vùng kị khí rất
nhỏ, số lượng các nhóm vi sinh vật kị khí rất thấp, đặc biệt là khơng xuất hiện
nhóm vi khuẩn khử sunphát (bảng 44 và 45).
Như vậy, nếu so sánh tồng các nhóm vi khuẩn trong nước bề nuôi và vật liệu lọc
nhận thấy rằng sinh khối vi khuẩn trong vật liệu lọc lớn hơn rất nhiều lần trong nước.
Tong các nhóm vi khuẩn hiếu khí, yếm khí, Nitrat hố và phàn Nitrats hố cùa vật liệu
lọc đều cao hơn nước 0,27.106 lần. Nghĩa là sinh khối vi sinh của vật liệu lọc lớn gấp
gần một triệu lần trong nước bể ni. Điều này rất có ý nghĩa đối với chức năng xử lý
nước thải sau nuôi của bể lọc.
Bảng 44. Kết quả khảo sát vi sinh vật trong các mẫu vật liệu lọc
bằng đá sét zeolit
S ố l ư ợ n g vi k h u ẩ n q u a n t r ắ c v ả p h â n tíc h (C F U /c m 2)

Kị khi

3 5 ,3 .1 0 ’°

0 .9 8 .1 0 2

2 0 /7 /2 0 0 5

13,9.10™

1.62.102

0

12/8/2005

0 ,0 4 .1 0 1ũ

2.18.102

1.10®

10.106

0

Trung bình

16,41,1010

1.59.102

4,0.10s

4.10s

0

Phản nitrat

Khử sulphát

o

Hiếu khí

1 7 /7 /2 0 0 5

p

T h ờ i g ia n th u
m au

Nitrat hóa

1 .1 0 s

0

1 . 10 *

1 .1 0 s