Luận văn thạc sĩ nghiên cứu quá trình nitrat hóa và khử nitrat Đồng thời xảy ra trong môi trường nước mặn bằng kỹ thuật màng vi sinh

MO DAU Trong hơn I0 năm trở lại đây, ngành nuôi trắng Thủy sản đã có những bước phải triển nhanh và ỗn định, góp phần quan trợng vào sự tăng trưởng của nên kinh tế quốc dân Từ chỗ là một

Nguyễn Thanh IIà

Nghiên cứu quá trình nitraf hóa và khử nitrat đồng thời xảy ra trong mỗi trường nước mặn băng kỹ thuật màng vỉ sinh

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỖI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Lê Văn Cát

Hà Nội — Năm 2012

BO GIAU DUC VA DAO TAO TRUONG BAI HOC BACH KHOA HA NOL

Họ và tên tác giả luận văn:

“Nguyễn Thanh Hà

TEN DE TAT LUAN VĂN:

“Nghiên cúu quá trình nitrat hóa và khủ nitrat đồng thời xây ra trong môi

trường nước mặn bằng kỹ thuật màng vi sinh”

Chuyên ngành : Công nghệ Môi trường

LUẬN VĂN THẠC 8Ï KỸ THUẬT

Công nghệ môi trường

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

Tiến Sĩ Lê Văn Cát

Hà Nội — Năm 2012

LOI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan để tài lug van thac sf khoa hoe “Nghién ett qua trinh nitrat

héa va khit nitrat déng thời xây ra trong môi trường nước mặn bằng kỹ thuật màng ví

sink.” là do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của TS Lé Văn Cát Đây không phải là bản

sao chép của bắt kỷ một cả nhân, tổ chức nảo Các kết quả thực nghiệm, số liệu, nguồn thông tin trong luận văn lả đo tôi tiên hành, trích đân, tính toán và đánh giá

'Tôi xin hoãn toàn chịu trách nhiệm vẻ những nội dung mà tôi dã trình bảy trong, tiện văn này

Hà Nội, ngày 28 tháng 03 năm 2012

HỌC VIÊN

Nguyễn Thanh Hà

MuUC LUC

Trang phu hia

Tài cam đaan

Danh mục các bằng

Đăng 1 NÂu cầu sử dụng nuốc trong naôi trắng thủy sản

Bảng 2 Chi tiêu chất lượng nước các dịnh dưỡng khoảng cho nuôi cả

rước mẫn Bang 3 Ty 16 % cia NH, va tong nite’ amoni phu thuge vào nhiệt độ và

pH

Băng 4 Dã chọn lạc trao đỖi lan

Bảng 5 Các nhám vì khuẩn nityat hóa

Bảng 6 Chất lượng nước nuôi tâm è huyện Ngọc Hiển

Bang 7 Kết quả xây dung đường chuẩn NH„T

Bang 8 Kết quả xâu dung đường chuẩn nưưĩ

Bang 9 Kết guả xây dụng đường chuẩn NƠ,

Bảng 10 Lượng chất ức chế quá trinh nitrat hoa

Băng 11 AẢnh hưởng của nồng độ muỗi đến hiệu quê xử lý amont của ví

sinh khi ndng 45 amont ban ddu khodng 7 mgt - vat liệu mang

kthước: Íxixiem

Bảng 12 Ảnh hưởng cũa nâng độ muối đẫn hiệu quả xứ Íÿ amami của ví

sinh khủ nông độ amomi bạn đầu khoảng 7 ml - vật liệu mang

Kihuste: 2x2x2em

Bang 13 Ảnh bưởng của nông độ muối đến hiệu quả xử lý NO; bằng ví

sinh khi néng độ amom ban đầu khoảng 7 mg/l - vét liệu mang

thước: Ixixiem

Hằng 14 Hiệu suất khử mat của hệ với các độ muất khác nhau ~ thi

nghiệm với vật liệu mang khthuốc: Ieixlom Bảng 15 Ảnh hưởng của nẵng độ muối đến hiệu quả xử lý NÓ; bằng vì

sinh kiu nẵng độ amani ban đầu khoảng 7 mgii ~ vật liệu mang

Tăng 16 Hiệu suất khử nitat của hệ với cúc độ muối khác nhau - thi

nghiêm với vật liệu mang kích thước: 3x2x2em

Bang 17: tải lượng ôxy amami và khử nttrat cột lạc vật liệu: IxIxlem

Bảng 18: tải lượng âxy amoni và khử nitrad cột lọc vật liệu: 2x2x2cm

Bang 19: giá trị mật độ vị sinh tổng trên đo vị thể tích vật liệu mang

Danh mục các hình vẽ, đỗ thị

Hình 1 Chu trình nữ trong môi trường nước

Hình 2 Chu trình nơ trong môi trường nuôi trồng thấy sản

Hình 3 Phản ứng dạng lưu thể

Hình 4 Hệ thông xử lý nước thải theo Kỹ thuật đĩu quay sinh học

Tình 5 Hình ảnh về vì khuẨn nïosomonas

THình 6 Tình Ảnh về vi khuân nivobacter

Hình 7 Qui trình nuôi tôm giẳng

Hình 8 Qui trình công nghệ nuôi thậm canh tâm sử

Hình 9 Sơ dé thi nghiém - Hé loc sinh hoe agdp nước tầng tĩnh

Hình 10 Bề mặt ban đầu của giá thể vật mang và sinh dạng xếp (ảnh

SEAđ)

đình 11 Bé mat cha gid thé a8 duo cấu ví sinh

Tinh 12 Dường chuẩu amoni

Hình 13 Đường chuẩn ni

Hình 14 Đường chuẩn NÓ;

Hinh 15 Sự thay đổi nỗng độ amoni theo thời gian với các độ muối khác

nhau khủ nẵng độ amoni ban đều khoảng 7 mụyi - vậi liệu

kKhhước IxIxlem

Hình 16 Ảnh hưởng của độ muối đến tốc độ ôxy hoá gmoni của vỉ sinh

khi nâng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg - vật liệu k/thước

ixixiom

đình 17 Sự thay đổi nông độ amoni theo thời gian với các độ muối khá

nhau khi néng a6 amont ban déu khodng 7 mg/l - vật liệu

khi ndng độ amoni ban déu khodng 7 mg/l - vat liệu k/thuc

2x2xtom

Tinh 19 Anh huang của độ muối đến hiện qua Kuk nitrat cita vi sinh thi

néng dé amoni ban đâu khoảng 7 mg/l - vat liệu khu

1xIxlem

Hình 20 Ảnh hưởng của độ muối đến hiệu quả khử niyat của ví sinh khí

nông độ amomi ban đầu khoảng 7 mgỹi - vật liệu k/thước

2x2x2em

MO DAU

CHUONG 1- TONG QUAN

1.1 Nhu cầu sử dụng nước trong nuôi trồng thuỷ sản

1.2 Các hợp chất nitơ trang nước nuôi thuỷ sẵn và đậc tính của

chủng đối với động vật thuỷ sinh

1.2.2 Chu trình nitơ trong, nước muôi trồng thuỷ sản

1.2.3 Tiểu chuẩn chất lượng của các dinh dưỡng khoảng trong nudi

trong thủy sản

1.2.4 Dộc tính của các họp chất mtơ đối với động vật thủy sinh

1.3 Nghiên cửu xử lý atuoni trong nước nuôi thuỷ san

L.3.1 Tình hình nghiên cứu Irong nước

1.3.2 Tỉnh hình nghiên cứu ngoài nước

1.4 Khải quát về phương pháp xứ lý hợp chất níto'

1.4.1 Phương pháp clo hóa tới điểm đội biến

L.4.2 Phương phảp ozon hỏa với xúc lac Br

1.4.3 Phương pháp trao đổi ion

1.4.4 Phương pháp sinh học

1.5 Lựa chọn công nghệ xử lý amoni cho nước nuôi trằng thuỹ săn

1.8.1 Trao đổi amoni trên zeolit

1.5.2 Sit dung formalin

1.5.3 Kỳ thuật lọc sinh học ngập nước

1.6 Phương thức và quy trình nuôi thuỹ sản

1.6.1 Phương thức nuôi thủy sẵn

1.6.2 Qui trình nuôi trồng Thủy sản

1.7, Chất lượng nước nuôi trồng thuỷ sân

1.7.1 Một sễ thông số cơ bản đánh giá chất lrợng nước nuôi trồng thủy

sản

1.7.2, Kết quả phân tích mẫu nước nuôi tôm ở một số huyện ở vừng bán

đáo

2.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1.2 Đỗi lượng nghiên cửu

2.1.2 Phương pháp nghiên cứu

2.1.3 Mô hình thực nghiệm

2.2 Phương pháp phân tích một số chỉ tiều trong nước

2.2.1 Phương pháp phân tich N-NH¿*

Phuong phap phan tich NNO

2.2.10 Xie dinh 46 cing

CHUONG 3 - KET QUA VA THẢO LUẬN

3.1 Nghiên cửu ảnh hưởng của độ muối lên khả năng ôxy hoá amoni

của ví sinh vật đối với nước nuôi thuỷ sin

3.1.1 Trường họp 1: Ảnh huởng của độ muôi trong dung dịch đến hiệu

quả xử lý amoni của vi sinh khi nông độ amoni ban đầu khoảng 7

mng/! với cột lọo sử đụng vật liệt mang kích thước 1xIxlem

3.1.2 Ảnh hưởng của độ muối trong đung dịch đến hiện quả xử lý amoni

của vi sinh khi nỗng độ amoni ban đâu khoảng 7 mgi với cột lọc

sử dụng vậi liệu mang có kích thước 3x2x2cm

31

36

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ muất lên khả năng khử nitrat của

vỉ sinh vật đối với nước nuôi thuỷ sản

3.3.1 Ảnh hưởng của nỗng độ muỗi (rong dung dịch đến hiệu quả khứ

TNO3- bằng vỉ sinh vật khi nông độ mmoni ban đầu khoảng 7 mg/1

với côi lọc sử dụng vật liệu mang có kích thước 1x1xlem

3.2.2 Anh Iméng của nỗng độ muỗi trong dung dịch đén hiệu quả xử lý

TNO3- bằng vị sinh vật khi nỗng độ amoni ban dau khoảng 7 mg/l

với cột lọc sử đụng vật liệu mang có kích thước 2x2x2em

CHUONG 4- KET LUẬN VẢ KIỄN NGHỊ

TÀI LIỆL! THAM KHẢO

MO DAU

Trong hơn I0 năm trở lại đây, ngành nuôi trắng Thủy sản đã có những bước phải triển nhanh và ỗn định, góp phần quan trợng vào sự tăng trưởng của nên kinh

tế quốc dân Từ chỗ là một nghẻ sản xuất phụ, mang tỉnh chất tự cap tu

túc, nuôi trồng thủy sản đã trỏ thành một ngành sản xưất hàng hoá tập trung với trình độ kỹ thuật tiên tiên, phát triển ở tất cả các thuỷ vực nước ngọt, nước lọ, nước

mặn Diện tích nuôi trồng thủy sản tăng đều đặn qua từng năm từ năm 1981 tới nay

Tit 230 nghin ha nam 1981, đến nay dién tichomd đã đạt hơn 1 triệu ha

ôi trằng thuỷ sản đang từng bước Irở thành một trong nhing ngành sản xuất hàng hoá chủ lực, phải triển rộng khắp và có vị tri quan trong va dang hướng đến xây

dung các vùng sản xuất tập trung,

Gắn liên với sự phát triển nảy, thực trạng xuống cấp chất lượng nguồn nước dành cho muềi trồng thuỷ sản cũng gia tăng Chất lượng nước nuôi trông xung cấp

gây giảm sự phát triển của vật nuôi, giảm năng suất môi trằng và gây ô nhiễm các

thuỷ vực

Dé ting năng suất nuôi trồng, người nuôi sử dựng nhiển thúc ăn tổng hợp, hoá chất và chế phẩm sinh học hon 11eá chất sử đụng thường xuyên đã gây ra nhiền

Anh hưởng đến môi trường, giản tiếp gây thiệt hại cho những vụ tiếp theo Các chất

gây ô nhiễm gốm: amoni, phốt pho, chất kháng sinh Chất gây ô nhiễm chỉnh là ameni (trong môi Irưởng mước mắn phôinha kết lủn dạng muỗi phôipha() TX: vây nước thải nuôi thủy sân cân xử lý amoni trước khi tải sử dụng lại hoặc thải ra môi trường, Amoni để bị chuyển hoả bởi vi sinh vật nên phủ hợp với phương pháp xử lý sinh học

Trong các phương pháp xử lý sinh học thỉ phương pháp lọc sinh học đắp ửng

được hẳu hết cáo yêu cầu làm sạch nước thải nuôi trồng thủy sản (nước sau xử lý được tuân hoàn lại để nuôi trông thủy sản) Việc sử đụng phương pháp lọc sình học

hiểu khí có nhiều ưu thể xét cả vẻ phương điện kinh lẻ lẫn môi trường, vì lọc sinh

học không cần nhiều điện tích xây đựng hệ thống xủ lý nước thải như các hỗ sinh học, chất thải ra có nồng độ ô nhiễm khổng quả cao, nên việc sử dụng các bể aeroten va bé mê†an trang giai đoạn hiện nay la quá tổn kém và không hợp lý [11]

Để xử lý amoni bằng, phương pháp sinh học, chúng ta sử dụng hai quả trình

lá ôxy hoá ameni và khử nitrat được thực hiện bởi hai chủng vi sinh kdrác nhau có tên 1a Nitrifyer va Denitrifyer

Thông thường, hai quả trình này được nghiên cửu, tiến hành độc lập trong

các điển kiện khác nhau, gây khó khăn trong công tác van hanh thiết bì xử lý va lãng phí vật chất, năng lượng vận hảnh xử lý Xu hướng nghiên cửu mới lả kết hợp

hai quả trình nitrat hóa và khử nitrat đẳng thời xấy ra trong một muỗi trưởng phản

ứng Nghiên cứu đựa trên cơ sở tốc độ khuyếch tán của mitrat vào bên trong mảng vĩ

sinh lớn hơn cửa ôxy

Xuất phát từ thực tế trên, với mong muốn hướng, đến giải quyết một số vấn

để đã nêu, tôi quyết định chọn để tài: “Nghiên cứu quả trình nữa! hóa và khẩt nitat dùng thời xâu ra rang mâi trường nước mặn bằng ky thudt mang vi sinh”.

CHƯƠNG 1- TONG QUAN

1.1 NHU CAU ST? DUNG NUGC TRONG NUOI TRONG THUY SAN

Nguồn lợi thuỷ sản trong tự nhiên ngảy cảng it đáp ứng đây đủ như câu của con người Dễ thỏa mãn, ngành nuôi trồng thuỷ sản phát triển rất nhanh trong thời

gian gân đây ở cáo nước cũng như ở Việt Nam và đã trở thảnh một ngảnh công

nghiệp

Phần lớn các loài thủy sản có giá trị kinh tế đến được ương, nuôi trong ao hồ,

bể hoặc lồng, tủy theo tửng giếng, mật độ nuôi, tử lệ lưu chuyển nước,

sự bốc hơi và cường độ nuôi thủy sản đòi hải mức độ cung cấp lượng nước sạch

khác nhau Ở Mĩ, nuôi ca Nheo trong bể đòi hỏi lượng nước cần cũng cấp từ 2,5 —

600% tổng thể tích trong một năm Ở Việt Nam ca Gio nudi giéng hang ngây cần

thay 200 - 600% thể tích nước

Phillips va ctv (1991) (trich Boyd, 1992) [14] cho ring: ^ Nuôi trồng thủy

sản sẽ phải đối rnặt với nhiêu khó khăn, hoạt động nuôi trồng thủy sản làm gia tăng,

tác động bất lợi đến môi trường thúy sinh và cạnh tranh với nguồn lợi tải nguyên nước và đất” Vì vậy để tránh táo đông bất lợi đến mi trường, nước thải từ hoại

đông nuổi trồng thủy sản cân được xử lý trước khi thải ra môi trường hoặc tuẫn hoàn lại nước nuôi, nhằm hạn chế ô nhiễm vùng xung quanh và các vụ nuôi tiếp theo

Bảng 1 Như cầu sử dụng nước trong ngôi trồng thủy sản

1Luaài và hệ thẳng nuôi — Quốc gia dg/ha/nim) ka)

Nuôi cá rô phi trong ao Đài Loan 17.400 21.000

Nuôi cá hếi trong bé va ao - 252.000

12 CAC HOP CHAT NITO TRONG NƯỚC NUÔI THUY SAN VÀ ĐỘC Tinh CUA CHUNG DOI VOI DONG VẶT THỦY SINH

1.2.1 Nguồn gốc hình thành amani trang nước nuôi Irằng thủy sản

Ô nhiễm nguồn nước nuêi trồng nặng nễ và thường trực là do hoạt động sản

xuất nuôi trồng Trang quá trình sản xuất, nhất là nuôi thâm canh, một lượng rất lớn thức ăn, phân vô cơ, phân hữu cơ được đưa vào ao hỗ nhằm lăng nằng suất sản

phẩm, nhưng đo hiệu quả sử dựng của các thành phẩn đó thấn nền lượng dư và các chất bài tiết từ tâm cá lớn nên múc độ ô nhiễm ngày cảng tăng nếu không có giải pháp hữu hiệu Ô nhiễm mồi truờng đo yếu tố sản xuất sẽ lảm mắt cân bằng sinh:

thái nghiêm trọng, thậm chí đến mức không thể nuôi tiếp vụ sau khi chưa áp dụng,

các biện pháp xử lý triệt để

Kinh nghiệm chí ra lả: lợi nhuận Ihu được Lử môi trồng (hủy sẵn không lý lệ thuận với suất đẫu tư (bón phân, thức ăn) Khi tắng suất đầu tư, sản lượng thủy sân tầng lên nhưng chi tang rat cham Bén một mức độ nhát định khi suất đâu tư đã lớn, lợi nhuận sẽ giảm khi tăng suất đầu tư, nói cách khác lợi nhuận đạt tối đa khi suất

đầu tu ở mức hợp lý Nguyên nhân của suy giảm lợi nhuận khi tăng suất đầu tư chủ yếu là do táo động xấu đến môi trường nuổi trồng: tăng cường thức ăn, phân bón

gây ra hiện tượng phú dưỡng dẫn đến sự phát triển bủng nỗ của tảo, thực vật phù du lâm cạn kiệt nguồn oxy trong nưỏe, tăng nằng đê các chất gây độc [2]

Nguồn nước thải tử các ao hỗ nuôi thường ö nhiễm khá nặng nẻ nên cần hết sức hạn chế thải ra các vùng xung quanh hoặc trước khi thải cần được xử lý để đảm

bảo an toàn cho khu vực nuật trồng xung quanh

Do lượng nước thải từ ao hồ rất lớn và kinh phí xử lý khá cao nên việc lựa

chẹn các giải pháp thích hợp, đặc biệt về mặt giá thành sẽ là tiêu chí quan trọng để

có thể áp dựng trang thực tiến.

Muốn đạt được tiêu chí đó, việc hiểu biết tổng thể về chất lượng nước, sự biển động liên tục của môi trường nước khi có mặt của các yếu tổ tác động là vấn để

quan trọng nhất

1.1.2 Chủ trình nitơ trong nước nuôi trỗng thủy sẵn

XIIHUEN THỰC VẬT HẤP THỤ WH, vA NH, | _EG/265 _Í NO; vÀ NHỤ

HOẶC BAY HƠI VÀO a,

(Ruth Francis-Floyd va Craig Watson, 1990)

HOP mỉ CHUA NITO —> NO,

taelivmey tevaer Hogitt

Tinh 2 Chu tinh nito trang mai wudng nudi rằng thủy sản

1.2.3 Tiéu chudn chất lượng của các dinh dưỡng khoáng trong nuôi trồng thủy

san

Dinh dưỡng khoáng là

sự tăng trưởng và phát triển của động vật phủ du trong ao nuôi Tuy nhiên khi hằm

ột trong những yếu tố không thể thiểu để kích thích

lượng đỉnh đưỡng khoảng quá cao sẽ làm tảo phát triển mạnh, đân đến hiện tượng,

táo nở hoa, gây thiếu oxy lắm chậm quả trình sinh Irướng thậm chí gây chết Thực vật thúy sinh Vì thế, các định đưỡng khoáng luôn được kiểm soái trong hệ thông nuôi

Bảng 2 Chỉ tiêu chất lượng mước các dình dưỡng khoảng cho nuôi cả nước mẫn

1.3.4 Độc tính của các hợp chất nitơ đối với động vật thủy sinh

Tước thải môi trồng thủy sản có chứa một lượng lớn các hợp chất hữu sơ dé chuyển hoá sinh học và lượng lớn các hợp chất chứa nitơ có thể tổn tại ở các dạng

nitơ hữu cơ, NHạ”, NOy, NƠ; Dø trong nước môi trắng thủy sản chứa lượng lớn thức ấn thừa, phân và chất bài tiết của thủy sản được vi sinh vặt phân hủy thành

amoniae (NHI; và N11¿” (Loseđor 1998) [19]

Wiliam A Wurts, (2005) [38] chơ rằng; NH; thưởng được giải phóng trực

tiếp ra môi trường nước từ mang ca, cuết vụ nuôi trồng lượng, NH; cao hơn, vì khi

đó lượng thức ăn thừa và sản phẩm bài tiết của tôm cả la lớn nhất

Hảm lượng amoni trong nước phải được kiểm soát cấu thận, vi amoni gây độc cao đối với tôm, cả Ámoni tổn tại ở hai đạng khác nhau trong nước là NHạ và

NH.' Hai dạng nảy có mặt đồng thời trong nước và chuyên tử đạng nảy sang dang,

kháo theo phương trinh phản tíng:

NH, i H.O¢+NHj | H,O Chỉ có NH: là độc đối với lôm và cá, mức độ gây đệc phụ thuộc vào độ tnỗi của tôm, cả

Lượng amomiac (NH;) khoảng fir 0,4 — 2 mg/1 có thể gây tử vang cho tôm

Độ pH và nhiệt độ trong ao cảng cao sẽ làm cho độ độc hại của amoniae (SH;;) tăng lên vi amoni phóng thích tự đo có thể thâm nhập váo thân tôm vả đi vào

mô cơ, máu dé dang, din đến làm giảm sự bắp thu khi oxy khiến tôm yếu đi và co thể dẫn đến tử vong

Sự hình thanh nitric rong ao bat nguén từ amonia Vi sinh thuộc nhóm nitrosomonas, nitrobacter sp sé tac déng dén amonia dé bién thanh nitrit

4 Amoniae W-NH¿)

Tủy thuộc vào pIl, tổng nitz amoni tồn tại ở hai đạng khác nhau là NII¿*

hoặc NH; theo phương trình sau:

pH trong ao nuôi để đảng bị biến động liên tục trong ngảy do liên quan đến

quả trình quang hợp và hỗ hấp của động thực vật thủy sinh Dộ pH thường cao về

buổi chiều muộn và thấp vào buổi sáng sớm (William A Wurts, 2005) [38]

Bảng 3 Tỷ lệ % của NH; và tổng nơ amoni phụ thuộc vào nhiệt đệ và pH

"Trong ao nuôi cũng như (rong hé thong wit ly, N-NIL" va NIT dag vi kha

nitơ sử dng như chát đình dưỡng và nguôn năng lượng cha quá trình sình trưởng,

đẳng thời chuyển hóa thánh N-NO; và N-NO; (Boyd, 1990) [13]

Tùy thuộc vàn pH, tổng niLo nitrit tin lại ở hai dạng khác nhau là NO hoặc

HNO- theo phương trình sau

LƯNG, — NỊ—

EAX]

1+102-2e

Tại pI= 7 tốn tại chủ yếu ỏ đạng NÓ Axit nhươ khuếch tân tự đo qua

mang ơá, cồn nitril là không thể (Tomasao, 1994) [28], nhưng nitrít lại có (hề được hap thu rất nhanh qua tế bảo lá chloride (Trích Boyd, 1990) [13]

Khi động vật thủy sinh hấp thn nitrit s@ phan ứng với Hemoglobin trong máu tạo thành Methemoglobin:

Hb +NOy > Met- Hb Phan ứng này làm cho Fe trong nhân IIb của máu cá bị oxy hóa thành Mcthemoglobin khéng có khả năng vận chuyển oxy lam cho mau eta cá chuyển sang mảu nâu, gây độc cho cá (Boyd, 1990) [13] va Jane Frances va ctv (1998) [18] Trong nước mặn và nước lợ, hảm lượng ion Ca” va CY cao, hai ion nảy có xu hưởng làm giảm tính độc của nitit (Tomassco và cv, 1979, trích từ Michael và Losordo 1994) [23]

Mặc đù N-NO: không độc bằng X-NH¿" nhưng nó cũng gây hại tới động vật

thủy sinh vì thể chủng cần kiểm soát trong bể muôi Trong thời gian dài và nhiền

trường hop duy tri dudi 1 mg/l (Losordo Thomas M., 1998) [19]

s# Nitrate (N- NO)

Nitral thường không gây độc cho động vật thủy sinh nhưng khí nỗng độ nitrat trong môi trường nước quả cao gây láo động đến động vật thủy sinh Điều này cũng được Thornas M L (1998) [19] nhận định: “ khi hảm lượng nitrat trong, méi trường nuôi cao sẽ không có lợi cho nudi trồng thủy sản” Độ mặn cảng cao tính độc của nitrat càng giảm từ 300-400 lần ( Su-Jun Tsai va ctv, 2002 [32])

Đổi với cá nước mặn nòng độ N-NO; nén it hon 500 mẹ/1 (Pierce et al., 1993).

1.3 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NUOI THUY SAN

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Vấn đề xử lý amoni trong nước nuôi trồng thuỷ sản, nhất là môi trưởng nước

mặn, đặc biệt lả ở nỏng độ thấp vá rất thấp khoảng 0,5-2 mg/1 còn khá mới mẻ không những ở Việt Nam mà còn cả trên thế giới và chỉ được quan tâm, nghiên cứu

trong khoảng ba thập kỉ gần dây

Năm 2002 trong chương trinh nghiền cứu công nghệ sinh học thuộc để tài

KC 01.02, phòng Công nghệ Tâo-Viện Công nghệ sinh học đã tiền hảnh nghiên cứu

xử lý nước nuôi lôm bằng phương pháp lọc sinh học với chải mang là san hộ,

nhẹ, lẻ nhựa trên qui mô pilot phỏng thí nghiệm

Năm 2006 Viên công nghệ môi trường-Viện khoa học và công nghệ Việt Nam, Nguyễn Văn Hà cừng các công sự đã nghiên cứu xử lý nước thải nuôi tôm

bằng phương pháp lọc sinh học để tải sản xuất trong cdc trại tâm giống với chất mang là sỏi nhọ và bì nhựa

Trạm Nghiên cứn và sản xuất giỏng hải sản Của Lò, Nghệ An — Viện

Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản I là cơ sở sản xuất giổng hải sán đang sử dụng hệ

thống lọc sinh học tuần hoàn nước cho ương nuôi các loại giỏng cá biển, hệ thẳng, này được nhập từ Na Uy, giá thành cao Trong quá Irình vận hành đã có sự cỗ, nước đầu ra để quay vòng lại bể nuôi không đạt tiêu chuẩn, đo có thể có những vấn để không phù hợp với điều kiện khi hậu của Việt Nam

1.3.2 Tình hình nghiền cửu nguài nước

Hệ thống xử lỷ nước nuôi thuỷ sản tuản hoàn bao gốm các công đoạn cơ bản:

tách cặn, lọc sinh học để loại cơ chất, thêm đưỡng khí và khử trùng rất ưu việt khi

dùng nuồi trồng công nghiệp với lợi thể giảm thiểu chất thải gây ô nhiễm, giảm

nguy cơ gây tác động xâu đến đải, nước nói riêng và môi truông nói chung Đây là mật quá trình xử lý tổng hợp sử đụng trong sản xuất Ibuý sân với mục đích chủ

động kiểm soát chất lượng nước, được nhiều tác giả quan lâm nghiền cứu (Van

Rijn, 1996, Davis and Amold, 1998) [35], [16]

Các nhà khoa học chan A: Menasvela ef al (1989, 1991) [20], Chen ct af

(1989) và Millamena ct al (1991) [24] đã công bó các công trình nghiên cửu xây

đựng các hệ lọc nước biên tuân hoàn, khép kin chơ nuôi tôm thương phẩm Các hệ

lọc nước tuần hoàn khác cũng, đã được thiết kế cho sản xuất tôm bién (Mock et al (1977); Neal và Moek (1979), Reid và Amold (1998) [26] Các hệ này điều gặp trở

ngại trong vấn để loại bỏ nitơ tổng số Dễ kiểm soát hàm lượng nitỏ tông số cần có

hai quả trình sinh học chỉnh: nitrat hóa và quá trình khử nitrat (Spote, 1979)

Một số hãng nước ngoài giới thiệu nhiều kỹ thuật lọc sinh học khác nhau ding cho xử ký nước nuôi trồng thủy sản: tắng linh động (San Diego, ŒA), tầng chuyển động ( Kaldnes MBBE, cơ sở để thiết kẻ và vận hành trong Rusfen ef aL (2005)) [17]

1.4 Khái quát vỀ phương pháp xử lý hợp chất nito

*# Nử lý hợp chất nitơ có thể thục hiện bằng các biện pháp hỏa lý (hóa học), vật

lý hoặc sinh học đựa trên các nguyên tắc chuyển hóa Thành hợp chất kháe hoặc tách

loại, cách ly chủng ra khỏi mỏi trường nước

+ Sử dụng một số loại mảng thich hop: mang nand, mang Ihẳm thấu ngược hay điện thẩm tích cũng, tách được các hợp chất năto đồng thời với các hợp chất khác

1.4.1 Phương pháp cln hóa tới điểm đột biến

Khi hòa tan elo hoặc các hợp chat elo trong nước, tùy theo pIT mã elo có thể

nằm ở đạng IICIO hay CIO theo phương trinh:

Cl, + HO (pH <5) + HOCI + HCI (pH <7?) a

HOC @ IT 1 ClO (pll> 8)

Ca(OCI); +2H,O > Ca(OH), + 2HOC! (2

Khi trang nước có XNH¿” sẽ xảy ra các phản ứng, sau:

NH;+HOCI › NH;CI+HZO — monoelommin (4)

10

NH,CI+ HOC] — NHCI+H:O dicloramin @)

NHC, + HOCL > NCI + HG tricloramin (6)

Ta cỏ phương trình tổng công,

INI ! HOCI — 2N: 13H1O 1 3HCL @®

- Le này lượng dlø dư trong nước sẽ giảm đến giả tị nhỏ nhật vỉ xây ra sự

phan hay cloramin, điểm tương ứng với giá trị này gọt là điểm đột biển Theo lý thuyết để xử lý NH phải dùng tỷ lệ CIN

,6 song trong thực tế để phản ứng (8)

xây ra tỉ lề này xấp xi bằng I0 đo có thể tạo ra môi số sản phẩm phụ trong đỏ có

milrat,

- Liễu lượng elo hoạt động cần sử dụng rát lớn và hình thành nhiều sản phẩm

có tính độc cao: tricloamin la chất đễ bay hoi có mũi rất khỏ chịu (hắc) Phản ứng

giữa clo hoạt động với chất hữu cơ trong nước thải tạo ra các sản phẩm hữu cơ chứa

clo, điển hình là hợp chất trihalemelzn (CIIX;), (X là nguyên tổ thuộc nhóm halogen) và cáo chất khác cỏ liễm năng gây ung (hư Phương pháp này hầu như không được sử dung trong thục tế

1.4.2 Phương pháp ozan húa với xúc tác Bí”

Để khắc phục nhược điểm cửa phương pháp clo hỏa điểm đột biến, có thể

thay thể một tác nhân oxy hóa lchác như ozon với sự có mặt của Br.Về cơ bản xử lý

MIIL* bằng Ö; với sự có mặt của Br cũng điển ra theo cø chế giổng như phương pháp xử lý đùng dlo Dưới tác dựng của O¿, Dr tị oxy hóa thành DrC theo phản ứng sau

Phan tng oxy hóa NH, ` bởi ion BrƠ tương tự ion CÌO”

11

Đây chỉnh lá điểm trong đồng giữa hai phương pháp clo hóa và zon hỏa xúc

tác Br do Galat — Gorhev va Moris tìm ra năm 1975

1.4.3 Phương pháp trao đôi ion

+# Nhựa trao đối ion bao gổm: những hợp chải có khả năng trao đổi cation — gọi là calionit còn những hợp chất có khả năng trao đổi anion - gợi là anionil

+ Vật liệu trao đôi ion la đang rắn khẳng tan trong nước, dạng võ cơ hoặc hữu cơ

- Nhựa cationit là những hợp chất cao phân tử hữu cơ có công thức chung là RSO;Na, RSO,H, RCOOXH,Na) trong đó R là gốc hữu cơ phúc tạp

Trao đổi ion xây ra như sau:

- Nhựa anionit la những hợp chất cao phân tử hữu cơ có công thức chung là An-OH hoặc An-CI:

Trao đối ¡an xảy ra như sau:

~ Vật liệu vô cơ có tính năng trao đổi chủ yếu lả loại trao đổi cation Bién hình của loại vật liệu trao đổi cationit võ cơ la họ zeolit, các alumesilieat

Tay theo mang cau trúc zeolit có các dạng zeoht khác nhau như zeolil A, X,

`, Mordenit, Chabazit Ngoài đưng lượng trao đổi của một loại vật liên, đặc trưng,

vất quan trọng khác là linh chọn lọc của quá trình trao đổi vi trong nước luôn tổn tại

nhiễu loại iøn cỏ hóa Irị và kích thước khác nhan

Từ số liên của bảng 4 cũng cho thấy độ chọn lọo của 1on amom rất thấp, chỉ

cao hơn một chút so với ion natri

Mặt khác nồng độ amoni trong nước tự nhiên và nước thải it khi cao hơn sơ với naưi và canxi, điểu đỏ có nghĩa là việc sử dụng nhụa calionit mạnh để trao đổi

ameni có hiện quả thập, chỉ phí cao đặc biệt đổi với quá trình tái sinh.

Bang 4 Dé chon loc trao đổi ion

Nhựa cationit có "Nhựa cationit

theo (hit We

Cs'>Rb'>K >NH,'>Ba™'>Na'>Ca™ >Fe">Al >Mg*'>Li!

Từ đây trén cho thay dé chon loc trao ddi ciia ion amoni kha cao, hon han cdc loai nhya ting hop Ngoai Clinoptilolite, chabazite cfing 1a mdt loai zeolit tự nhiên khác có độ chọn lọc với cation theo:

Ti Kt Agt>NH Pb Nate Ca > Fe Sal Mg Lit

Whin chung cae loai zeolit cd d3 chon loc trao déi kha cao véi ion amoni

Dung lượng trao đổi của Chnoptlolite được nhién tác giả xác định, năm trong

khoảng 1 - 2,7 đi/kg, tương đương 14 - 32 g NH,'/kg Tuy vậy dung lượng hoạt đông trong thực tiễn của nó ít khi vượt quá 50% của dung lượng tổng, thường là 1 - Talk do khi gắn bão hòa amơni bị chiết ngược ra ngoài dung địch

1.4.4 Phương pháp sinh học

Nite tổn tạt trong nước là chất dinh dưỡng chủ yêu cho nhiêu loại vị khuẩn

Có hai loại vi khuẩn chính là vi khuẩn tr đưỡng và ví khuẩn dị dưỡng Vì khuẩn tự

13

đưỡng là vi khuẩn cỏ khả năng tổng hợp tế bảo tử các chất vô cơ đơn giản, còn vị khuẩn dị dưỡng sử dụng cơ chất là các chất hữu cơ

it ly amoni bing phương pháp vi sinh sẽ xảy ra các quá trình sau:

** Quả trình na hóa:

- Mitrat hóa là giai đoạn thứ nhất của quá trình loại bỏ armani trong nước

được thực hiện bởi hai loại vi khuẩn là mtrosomonas và nitrobacter

- Nitrosomonas va Nitrobacter thuộc loại vi sinh vật tự dưỡng, chúng sử đụng, nguồn carbon vỗ cơ (chủ yếu là HCO;° và COx) cùng với các chất dinh đường (N, P,

vị lượng ) để xây dụng tế bào

~ Nếu lấy hiệu suất sinh khối của cả hai loại vi sinh trên là 0,17 gíg NG;-N tạo

thành thì phản ứng tổng thể của quả trình axy hóa amom thành mtrat sẽ là

1,03N1L” !1,89OaL 2,02TCO; —0,021Cs11;O4N l 1,061:O L 1,92H+COa¿: 1,00XO+ (18)

~ Tốc độ phát triển của vi sinh vật tự dưỡng tuản theo quí luật động học Monod

đối với từng yếu tô ảnh hướng hay đối với từng loại cơ chất cân thiết cho vi sinh

+* Quá trình khử nitrat

Vĩ sinh vật thực hiện qưá trình khử nitrat có tên chung là Denitrifier bao gồm

it nhất là 14 loại vi sinh vat, vi du Bacillus, Pseudomonas, Methanomonas Thiabacillus Phân lỏn laại vi sinh trên thuộc loại tủy nghì với nghĩa là chủng sử đụng oxy hoặc nitral, nitril fam chat oxy hóa (nhận điện lử trang các phản ứng sinh hóa) để sân xuất năng lượng

- Đẻ khứ nitat, vi sinh vật cản có chất khử (nítrat là chất oxy hóa), chất khử

có thể là chất hữu cơ hoặc vỏ cơ như Hạ, 8, Fe7

- Quá trình khử nitrat xảy ra theo bốn bậc liên tiếp nhau với mức độ giảm

hóa trị của nguyên tổ nitơ từ +5 về ~3, +2, +] và 0:

NOs — NOY > NO (chi) > NAO (khi) —> Na (hi)

| Phan ting khir nitrat với chất him cơ là melanol hay axit axelic xảy ra (heo phương trình

6NO; + 5CH;OH —> 3N: + 5CO; + 7HạO + 6OH” (21) BNO; | SCIZCOOTE > AN, 1 1000, 1 801T (22)

+ Nếu sử dụng một chất hữm cơ nào đó từ nguồn nước thải với công thức

chung là CygIT,oMeN thì quá trình khủ nitrat xây ra :

=ứ 0 ÿN =—NO; + —H—> —N:+ — CO¿+ — HCO;+—NH¿'+—HjO (23:

Năng lương thu được tứ phản ứng khử là 24,6 kealimel tính theo NO; -N,

- Song song với quả trình khử nitrat, quá trình tổng hợp tế bảo cũng diễn ra,

khi đó lượng chải hữu cơ liêu hao cho cả quả trình cao hơn so với lượng cắn Thiết cho phản ứng hóa học

+ Sử dựng metanol làm chất cho điện tử của quá trình khử nitral và nitrit củng với tổng hợp tế bảo sẽ thu được:

NOs + L,08CH3OH + 0,24H2COs—> 0,056 CsH»NOs + 0,47N=t 1,68HO+HCOs (24)

NOY 1 0,67CIIZ011 | O,531COs > 0,04 CIGNO, | O.48N- 1 1,23110 1 ICO; (25)

Bim hoat tinh (Aerotent)

Trong kỹ thuật bùn hoại tỉnh ví sinh vật được đưa vào đang huyền phủ, được

trên lẫn với nước thải và động khí được bom liên tục Ví sinh vật tiếp xúc với các

tap chất có trong nước thái và phân hủy chủng, khả năng lắng của bùn hoạt tỉnh chậm Cần có bể lắng thứ cấp vì hrợng bùn hoạt tính có thê theo nước đi ra ngoài nên cân bổ sung lại một lượng bùn hoạt tỉnh vào bể bằng cách tuần hoàn lại vào bể

phân ứng một phần bản hoạt tính từ bể lắng thứ cấp

+* Lọc sinh học (1(2//er)

- Malh Smith (2003) [31], Thomas M L va M P Masser & Racoky (1992

và 1998) [19], [23] đã định nghĩa vẻ lọc sinh học phục vụ ch nuôi trồng thủy sản là

quả trình nuôi các vị sinh vật, chủ yếu là vị khuẩn hiếu khi sống bảm ở các màng,

sinh học trên bể mặt vật liệu lọc, sinh trưởng và phát triển do có các chất định

dưỡng trong nước thải từ hệ thông bể nuôi

- Nước thải qua hệ thông lọc này sẽ được loại trủ các chất hữu cơ hoả tan và muỗi đinh đưỡng về cơ (NI, NI1¿, NO:, NOs va PO,*) bé1 cde vi khuan nitrite

và ntrale, sau đỏ nuớc sạch được cấp trở lại hệ thông bể nuôi (Math Smith, 2003)

Bu]

- Lọc sinh học dụa vào quá trình hoại động của vi sinh vật (vi khuẩn hiểu khi) ở mảng sinh học đính bám trên bê mặt vật liệu lọc để phân hủy các chất hữu cơ

có trong nước thải (Fied W,„ 2003 và Math Smith, 2003 [31])

*_ Lọc nhỏ giọt (Trickling filter)

Một cột lọc sinh học chỉ hoạt động có hiệu quả khi đáp ứng được các tiêu chỉ

- Vi sinh vật phải được cố định (bám) trên chất rnang với mật độ cần thiết do

quả trình xử lý đòi hỏi

- Tiếp xúc tối giữa nước thải chứa cơ chất và mảng vỉ sinh bảm trên chất mang,

- Kiểm soát được sự phát triển của máng vi sinh sao cho không để xảy ra

hiện tượng bị tắc hoặc bị rửa trôi

- Cung cap đủ oxy cho nước để đáp ứng nhu cầu cho phan tng xây ra trong,

16

Lọc nhỏ giọt là kỹ thuật thông dụng trong xử lý nước thải bập hai với nhiều

phiền bản khác nhau Hệ phản ứng lọc nhỏ giọt bao gồm ba pha: pha rắn (mang vi sinh bam trên chất mang), pha nước thải chứa cơ chất cần xử lý và pha khí (khoảng rễng của tảng chất rắn),

Tầng lọc chất rẫn là tẳng cỗ định, vật liêu lọc thường là vậi liệu bằng đã với kích thước 5 - 20 cm với chiểu cao từ 1,2 - 2,5m (thường la 1,8m) hoặc vật liệu nhụa với các kiểu cầu hình khác nhau, chiều cao của tẳng lọc tử 4 - 12m

Nước thải đuợc phân tản thành các giợt nhỏ, phun đều lên toàn bộ tiết diện của cột lọc - trên bể mặt của chất mang va được thu lại ở dudi day của bể lọc Không khi thâm nhập vào bể lọc từ phía dưới đáy lên trên tạo ra dàng khá én định

> Loc ngap née (Submerged biofilter ):

Die trưng của kỹ thuật lọc ngập nước là vật liệu loc nim 6 phia duéi lớp mặt

nước, vật liêu lọc được cổ định thành tằng lọc hoặc có khả năng dịch chuyên

= Tang cỗ định (jax ded)

Đổi với tằng lạc cố định chiều của dòng Khí được bổ trí chảy ngnoc tir didi

lên, chiều của đòng nuỏc có thể củng hoặc ngược chiêu với đòng khí, nước sau khi qua cột có thể có hoặc không được hỗi lưn trở lại cội

Tang lọc không cổ định được chia thành hai dạng: đân nở và lưu thể

= Tang gtan né (expand)

Tang giản nỡ sử dụng vật liệu có kích thước không lớn, chiểu cửa dòng nude

và khí đêu hưởng lên Trong trạng thải không hoạt động tằng lọc có tính năng của

một tầng tĩnh Khi hoạt đâng dưới áp lực của dòng khi, dòng mước hướng ngược lam dan né thé tích của tang loc ting hon so vdi trang thai tính 30 - 40% Vật liệu Toe (cal) bị mắt tiếp xúc với nhan, các hạt lọc cỏ thể địch chuyển ở mội mức độ nào

đó Do va chạm lẫn nhau rên ràng vì sinh bảm lrên chất mang tị bảo mờn Kinh nghiệm hiên tại cho phép tính toản được quá trình kiểm soát độ dày của lớp mảng vì sinh trong thực tế

= Tang linh ding ( fluidized hed)

17

Khi lực đẩy của đồng chảy nguọc lớn hơn trọng lực của vật liệu lọc (lắng) thì

vật liệu lọc chuyển động trong nước như một loại chất huyển phủ, mức độ chuyến

động phụ thuộc vào kích thước và khổi lượng riêng của vat loc Cáo hạt lọc tách rời khỏi nhau với khoảng cách lớn và chuyến động hỗn loạn trong nước, giếng tính năng của một chất lỏng hoặc khí vẻ mặt lưu động Hệ phân ứng có lên là dạng lưu thể (trong pha khí còn có tên là dạng tâng sôi) Thẻ tích chứa vật liệu lọc có thể tăng

đến 100%,

Tang lưu thể tạo điều kiện tiếp xúc rất tốt giùa cơ chất với nrảng vĩ sinh vật

nhưng cũng không tự động kiểm soát được độ dây của mảng ví sinh vật, Kỹ thuật

phản ứng dạng lưu thể có hiệu suất xử lý tính theo thể tích cao nhất so với các kỹ thuật khác với mật độ sinh khối hữn hiệu có thể đến 40 ke/m?

Tuy vay vận hành hé thong hoàn toàn không đơn giản và kình nghiệm thiết

kế cũng như vận hành được tích lũy chưa nhiều Tuy nhiên tiểm năng sử dụng của

kỹ thuật này rất lớn là điều không nghỉ ngỡ

= TAng chuyén ding ( moving bed)

Giá thể mang vị sinh trong tang chuyén déng, chuyén déng chậm hơn so với trong,

hệ lưu thể

Dia quay sinh học lá thiết bị được gắn rất nhiều đĩa hình tròn trên một trục quay Vật liệu chế tạo đĩa là polyethylen hoặc polyninyl clorua Thiết bị đĩa quay

sinh học được đặt chỉm trong nước (40%

điện tích bể mặt) và quay với tốc độ

chậm

Hiệu quả xử lý của thiết bị được xác định bởi các yêu tố:

- Tốc độ quay

- Thời gian lưu thủy lực

- Mắc nổi tiếp thiết bị

- Nhiệt độ

- Tí lệ phản điện tích nằm trong nước

Thiết bị đĩa lọc sinh học thưởng được lắp nối tiếp nhau, mỗi thiết bị được lắp đặt trong một khoang riêng biệt (hình 4 ),

Lắp đặt hệ thiết bị trong từng khoang riêng biệt tạo điều kiện cho hệ xử lý cĩ tính chất gần giêng dàng đầy lý tuởng

Dia quay Lắng thứ cấp Lắng

Bun

Hình 4 Hệ thơng xử lý mước thơi theo kỹ thuật đĩa quay sinh bọc

1.5, LỰA CHỌN CƠNG NGIỆ XỬ LÝ AMONI CHÒ NƯỚC NUƠI TRƠNG

vịng thay nước nhằm giảm bớt chất cặn bã và amoni trong ao nuơi

Trong một nguồn nước chứa đồng thời nhiều loại cation như Na”, KỶ, Ca”",

¡ xây ra quá trình trao đổi ion cạnh tranh, ion nào cĩ độ chọn lọc cao hơn thì

sẽ được trao đổi nhiều hơn Các ian khác amoni thường cĩ độ chọn lọc cao hơn so

với ian ameni, đặc biệt là các ion hảa trị cao như Ca”, MẸ” Amani chỉ cĩ thể tham gia trao đổi khi nĩ nằm ở đang hĩa trị đương NH.`

Trong à nuơi amoniao (amoni) co néng 49 khdng cao, 1- 3 mg/l, thưởng là thấp hơn so với các ion khác như Na', K', Ca”, Mg”' Do cĩ sự cạnh tranh của các ion cĩ độ chon lạc cao hơn (Ca”, Mg”), cĩ nổng dd cao hon ( trang nước biển

nơng độ Ca”, Mg”” cá thể lên tới 1000 - 2000 mg/1) nên khả năng loại bỏ amoni

của zeoliL là rất thấp Cĩ loại zeolil 14 Cliptotlolite cá độ chọn lọc cao với ion amoni, tuy vậy dung lượng trao đổi của nĩ khơng cao vi nĩ là một chất khống tự

nhiễn cĩ thành phan thnong phẩm khơng ổn định

Khả năng trao đổi ion của zeolit trong nước lợ thấp hon rất nhiền so với

trong nuớc ngọt đo s cĩ mặt của muồi: đưng lượng trao đổi 0,12 g/kg với độ muỗi

là 49/2,; 0, g/kg với độ muối là 8%„, ; 0.08 g/kg với độ muỗi 14 16%, va chi 0,04 gíkg khí độ muối 14 32°/,, Vi vay c6 thể nĩi rắng sử đụng zeolil để loại bơ srnoni

trong ao nuơi tơm cĩ hiệu quả rất thấp Zeolit chỉ cỏ hiệu quả xử lý amoui trong các

bẻ nuơi cá cảnh cĩ độ muối thấp

1.5.2 Sử dụng formalin

Ở vùng đơng nam Ả đơi khi người ta sử dụng formalin 48 loai bé amoiac trong các hỗ nuơi tơm Cĩ những nghiên cứu cho rằng sử dụng formalin với liểu

lượng 5 — 10 rag/1 cĩ khả nắng loại bỏ được 50% trong ao nuơi Tuy nhién formalin

độc đối với thủy động vật, giết chết láo làm cạn kiệt oxy trong nước và để lại dự

lượng trong sân phẩm Để cĩ thể ứng dụng trong thực tiễn cẩn phải tiếp tục cĩ

những nghiên cửu tì mỉ hơn

1.5.3 Kỹ thuật lọc sinh học ngập nước

Phương phép sinh học nĩi chung, thân thiện với mơi trường khơng gây ơ

nhiễm thứ cấp và đã được nhiễu tác giả nước ngồi nghiên cứu Tuy nhiên nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nằng độ amoni trong nước nuơi trồng thủy sản khơng cao

nên kỹ thuật bùn hoạt tính tỏ ra khơng hiệu quả vá ít được ứng dụng trong thực lề

Kỹ thuật lọc sinh học với nhiễu dạng khác nhau như: lọc nhỏ giọt, lọc ngập nước đã đuợc nhiễu tác giả nghiên cứu (MT Gutierrez — Wing and RF

Malone ) Tử thực tế trên để xử lý amoni trong nước nuơi trằng thủy sản, kỹ thuật

lọc sinh học ngập nước đã được lựa chọn

Trong nuôi thủy sản, hệ lọc ngập nước được xem lá cách lựa chọn khá tốt cho các hệ lọc nhỏ vi tỉnh cơ động rất cao của nỏ Hệ lọc ngập nước có thể được lắp

đặt thành bình lạc riêng hoặo đặt ngay trong bê nuôi Chủng có thể thiết kể cho chấy ngang, chảy thẳng đứng từ đuới lên hoặc từ trên xuắng

Chúng, có thể được thôi khi hoặc không, Điều quan trọng nhất cần lưu ý khí thiết kế là sự phân bố đẳng đều nước trong binh lọc Không nên thiết kế hệ lọc ngập nước có giá thể rộng và mỏng mnà nước lại chảy theo chiều thẳng đứng Trong trường hợp này nước rất khó phân bổ đồng đều trên bê mặt giá thể lọc, chiến dài

dòng chây quá ngắn cũng là nguy cơ lâm xuất hiện các vùng kị khi trang hệ lọc

4® Một số điểm quan trọng khi thiết kế hệ lọc sinh học

- Để giảm lỗi đa liêu hao nắng lượng, cần sử dụng công suất bơm nhỏ nhất cỏ thể

- Hệ lọc cần thiết kế theo dạng đứng để diện tích bể mặt sản đến mức nhỏ nhất

- Chiểu cao cột lọc đủ lớn để quá trình xử lý nước hoàn thiện hơn

+> VI khuẩn nhrat hóa trong cột lọc sinh học

Nhóm vị sinh vật được gộp lại dudi tên gọi lả vị sinh vật nitrat héa (nitrifier)

thực ra bao gồm hai đối tác vi sinh riêng rẽ, chúng cùng nhau đóng vai trò quan trong trong mỗi hệ sinh thái, kể cả nước và đất, chúng ăn các hợp chat nite (ua

chuộng nhất là ở đạng areni) gầm amoni và nitrit

Tap doan vi khuẩn nitrat hóa có khả năng nitrat hỏa các chất chứa nitơ thông, qua một loạt các phản ứng oxy hóa sinh hóa tính vì thành sản phẩm cuối cùng là

nitrat hòa fan (NO; )

**ˆ Các nhóm vị khuẩn nitrat hóa

Tập hợp vi khuẩn nitrat hỏa bao gôm hai tập hợp con khác nhau riêng, biệt

dựa trên khả năng tiêu thụ amoni hay nitrit

21

Bang 5 Cae nhom vi khudn nitrat hoa

Nhóm phân loại Môi trường ưu tiên Khả năng di động

Nước Nước |Dất và | Di động | Không di

23

Hinh 6 Hinh anh vé vi khudn nitrobacter

+ Qua trình động học trong cột lọc sinh học

Lọc ngập nước với tầng cô định có thể được xem là gắn với trang thái dong đây lý tướng, phương trình cân bằng vật chất được thiết lập trên cơ sở:

Lượng cơ chất đầu vào - lượng mắt do phản ứng = lượng cơ chất tại đầu ra

Phương trình toán học mô tả hương ứng:

§: Nông độ cơ chất trong cột

Q Lưu lượng nước chảy qua cột

A: Tiết điện của cột

vị Tốc độ phản ứng của cột lọc tính theo thẻ tích

24

Phương trình (26) cũng có thể viết theo đạng không có đơn vị bằng cách đưa các biển số (x và 8) về biến số khác theo một tỷ số nhất định Ví dụ thay vì nồng đô

8 trong cột sử dụng tỷ số 5/5, (S_ là nông độ đầu vào, có giả trị xác định}:

37 S/S), X— WH, HA-V,0- W/Q

1T chiểu cao của tẳng lọc, V: thể tích tầng lạc, 8: thei gian lu thity Lue

Viết (26) theo các biên mới

Các mỗi tương quan trên thể hiện sự răng buộc giữa hiệu quả xử lý E với

thời gian lưu thủy lực 6, phụ thuộc vào bậc của phân ứng và nông độ cơ chát đầu

vào Trang một cội lọ sinh học, phản ứng hóa học trong đó có thể xây ra theo môi bắc duy nhất nhang cũng có truờng hợp xã

y ra đồng thời phản ứng với các bậc khác nhan trong lớp màng vị sinh vật Vì dụ ở gắn vùng đâu vào của cột lọc nông độ của

co chất còn đủ lớn tạo điều kiện cho khuyếch tán tới tận điểm cuối cùng sâu trong,

lớp mảng, Trong vùng đó phản ửng hóa học lả bậc không Vủng phía dưới xa về

phía đầu vào, nồng độ cơ chất đã giảm, quá trinh khuyéch tán chậm lại, mnức độ hoạt động của mảng vị sinh giảm theo, khi đó phản ứng chuyển vẻ bậc 0,5 Phía về sát

cuỗi cội lọc nông độ giảm tới mức phản ng có thẻ chuyển thành bậc I trong mang,

vi sinh

1.6 PIUGNG THIC VA QUI TRINIL NUOI THUY SAN

1.6.1 Phương thúc nuôi thủy sẵn

" — Quảng canh

" — Bán thâm canh

" — Thàm canh

1.6.2 Qui trình nuôi trằng thủy sản

-+Oui trình nuôi tôm giống thủy sản

(holding tank) (hatching tank) (larvae rearing tank)

+* Qui trình nuôi thủy sân thương phẩm

Quy trình công nghệ nuôi thâm canh tâm sú (Tiêu chuẩn ngành 28 TCN 17:

Hình 8 Qui trình công nghệ nuôi thâm canh tôm sử

Định ký quan trắc các chí tiêu, để điều chỉnh cho phủ hợp yêu cầu môi trtờng:

- Oxy hỏa tan: > $ mg/l

1.7 CHẮT LƯỢNG NƯỚC NUGI TRONG THUY SAN

1.7.1 Một số thông số cơ ban đánh giá chất lượng nước nuôi trằng thủy sản

Chất lượng nước nuôi trồng được đặc trưng qua một tập hợp các thỏng số: nhiệt độ, độ muối, pH, độ kiểm, độ củng, oxy hoà tan, cacbon dioxit, amoiac, nitrit,

27

nitrat, hydro sunfua, 46 duc, các kim loại nặng

** Nhiệt độ

Nhiệt đô là yếu lỗ ảnh hưởng trục tiếp hoặc gián tiếp (lam biến động các

thòng số khác) lên đời sống thủy động vật Vật nuôi chỉ thich nghỉ một khoảng nhiệt

đô nào đỏ, khoảng nhiệt độ tối để phát Iriển thường rất hẹp Cả, tôm để bị sắc do nhiệt, do vậy khi vận chuyển và thả cá giổng cân phải giúp chúng cẻ điều kiện để thích nghỉ Nhiệt độ ảnh huởng đến khả năng nhiễm bệnh của vật nuôi, tác động đến qué trinh sinh hoa trong ao hỗ cũng như các phản tng hod học trong mỏi trường

+ Dộ muốt

Độ muối trong nước lá tổng hảm lượng tất cả các ion vô cơ trong nước như:

Ca’, Mg”, CI,Na’, SO¿” Trong cơ thể tôm, cá sống trong nước ngọt hảm lượng

muối cao hơn so với bên ngoài nên chúng phải hấp thu mudi gitt Iai trong co thé Ngược lại tôm cá sống trong nước mặn thì hàm lượng muối thấn hơn ngoài môi

trường, vì vậy chúng phải tìm cách thải ra ngoài, ngăn chặn sự xâm nhập của muối

vào cơ thể Tôm cá cỏ thê ngăn hoặc giữ được muỗi là nhờ câu trúc mảng Các loải

pH của nước là thông số thể hiện độ chua và độ chát của nuóc pH là

tảo động gián tiếp đên đời sống của thủy động vật: ảnh hưởng đến các quá trình cân

bằng sinh học, sinh hoá và hoá học xảy ra trong môi trường nước

pH có tác động giản tiếp lên đời sống động vật thủy sinh thông qua các qua

trình hoá họo: pH cao làm tăng nễng độ ameniae (dạng trung hoà) có độc tính cao,

ngược lại lam tang néng độ sunfua (5`) it sảy độc tính đối với thủy động vật

+ Độ kiểm

28

Độ kiểm của nước trong tự nhiên được quyết định chủ yêu bởi thành phản bicacbonat Thủy động vật có thể sống trong một khoảng độ kiểm rộng Dộ kiểm không tác động trực tiếp lên đời sống thủy động vật, chủng tác động gián tiếp như: đóng vai trò “đệm”, tác động điến sự phát triển của thủy thực vật, có thê làm tiên

đối độc tính của kim loại năng

Canxi trong nước có lác dụng làm vật liệu xây dựng cơ thể cho tôm, một số

loại nhuyễn thể (vỏ sò, cua), tuy nhiên lượng, canxi cản thiết trên cũng có thẻ lẫy từ

thức ăn Vi lý do trên nên phần lớn thủy sản có thể sống trong nược có độ củng thay đổi trong khoảng rộng,

+ DO Gisolved axygen ): axy hoả lan

Oxy hoà tan trong nước thường lẻ thiểu trong các ao hỗ nuôi thâm canh

thiểu oxy gây ra tác hại: vật nuôi lười ăn, lớn chậm và có thẻ chết Đẩy đủ oxy tôm,

cá lớn nhanh it bệnh tật, mức oxy gây chết đối với tôm lá 0,5-1,0 mg/

Trong ao hỗ nuôi thêm canh, lượng oxy hoà tan có thể dao động từ 4 đến 15

mại trong ngảy Nông độ oxy quả mức bão hòa cũng không tốt Nồng độ oxy siêu bão hoa 300% sẽ gây độc và sốc bởi bọt khi đối với tôm cá

+ BOD (biochemical oxygen dcmand): nhu cầu oxy sinh hóa

Nhu cẩu oxy sinh hỏa lã lượng oxy cẩn thiết vì sinh vat sir dung trong qué trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước

Phương trinh tổng quát có thể biểu diễn nhĩ sau:

29

Chi số BOD là thông số quan trong dé danh gia mic độ ö nhiễm của nước Chỉ

số BOD cảng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phần húy sinh học trong nước ô nhiễm cảng lớn Trong thực tế khó có thể xác định được toàn bộ lượng oxy cân thiết để các vi sinh vật phân hủy hoàn toàn các chất hữm cơ trang nước mả chi

xác định được lượng œxy cẩn thiết Irong năm ngày ở nhiệt độ 20°C trong bóng tối Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thai gian Thời gian đầu, quả trình

oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dan

% COD (chemical oxygen demand): nhu cau oxy héa hoc

‘Nhu cau oxy hóa học COD là lượng oxy cần thiét cho qua trinh oxy héa toan

bé cac chal him co trong mau nước thành CO, va 11:0 bang tac nhan oxy hóa mạnh Trong thực tế COD được dùng rộng rất để đánh giá mức độ nhiễm các chất

hữu co’ có trong nước do việo xác định chỉ số này nhanh hơn so với việc xáo định

BOD Chi số CƠD được xác đình bằng cách đứng mệt chất ôxy hóa mạnh trong,

mêi trường axit để oxy hóa chât hữu cơ

Cacbon đioxit thám từ không khí đóng góp không nhiêu, thường là nhỏ hơn

Smg/l, CO; sinh ra từ các quá trình hoạt động của động, thực vật nhiễu hơn và dao động khá lớn Irong ngày

ŒO; tan trong nước thúc đầy quá trình tao phát triển nhưng có tác hại trực tiếp đối với vật nuôi trong ao hỗ Với nồng độ 60-E0mg/1 oó thể gây mê đổi với tôm

NO; là loại hợp chất it độc và thường có hàm lượng không cao

Hydrosunfua la loai chất gây độc mạnh, hình thành trong lớp bùn đáy, Nuôi trằng thủy sản chỉ đạt hiệu quá cao khi đuy trì được môi trường sống cho các loài thúy đông vật Môi trường nưắc nuôi phụ thuộc vào các

Tượng nước ban đâu và kiểm soái chất lượng nước trong chu ky nud

kiện: vùng đất, chất

1.72 Kết quả phân tích mẫu nước nuôi tôm ở một số huyện ở vùng bán đảo

Cả Ma (để tài “ Hóa học môi trường nước nuôi tôm vùng bán đảo Cả Mau”, Trang lâm Khoa học Tự nhiền và Công nghệ Quốc gìa- Viện Công nghệ hóa học)

điên | 08/98) | (06/88) | @/88) | quag) | (1/98) | (299 [690 @9) 699) Tâm

pH | 783 | 752 | 81 | 65 | 19% | 7,00 | 690 746 - 743

Độ

man | 28,56 | 39,92 | 28,00] 1455 | 14,70 | 15.50] 17.23 1892 2404 1030 Ca)

NH4: Của sông Bồ Dề - Ngọc Hiển

Số liệu bảng 6 cho thấy pH dao động trong mệt khoảng rộng, chủ yêu từ 7-8 Nông độ amoni không cao, đao động trong khoảng 0,4 1,8 med