Chất thải và cân bằng vật chất trong hệ thống.pdf

Chất thải và cân bằng vật chất trong hệ thống.

CHẤT THẢI VÀ CÂN BẰNG VẬT CHẤT TRONG HỆ THỐNG

Mục tiêu

Sinh viên nắm vững các nội dụng sau:

• Loại chất thải sinh ra trong nuôi thủy sản

và biện pháp loại bỏ chất thải ra khỏi bể nuôi

• Phương pháp tính lượng chất thải sinh ra trong bể nuôi

Đị nh lượng chất thải

• Chất khí: NH 3 , CO 2 , N 2 …

• Chất hữu cơ hòa tan

• Phân cá hòa tan

Chất thải trong hệ thống tuần hoàn

Thức ăn thừa

Bài tiết và hô hấp Thải phân

D: Tiêu hóa; M: Trao đổi chất; G: tăng trưởng

MÔI TRƯỜNG

O2

Đị nh lượng chất thải

Tiêu hóa thức ăn Thải phân (Fecal Loss)

Thức ăn sử dụng Bài tiết (Non-Fecal Loss)

Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả

sử dụng thức ăn của cá

• Loài cá

• Nhiệt độ

• Thời gian sinh trưởng

• Thành phần dinh dưỡng của thức ăn

• Tiêu hóa thức ăn

• Chuyển hóa thức ăn

• Thành phần dinh dưỡng của cá

Thành phần của thức ăn

Thành phần dinh dưỡng g/kg thức ăn

g COD/g dinh dưỡng

g COD/kg thức ăn Protein 490 1,25 612,5 Nitrogen 78,4

Fat 120 2,9 348 Carbohydrate 233 1,07 249,3

Vật chất khô 920 1209,8

Thức ăn thừa (Uneaten feed)

• Đối với các loài cá thức ăn thừa khoảng 5-30%

• Đối với loại thức ăn nổi, thức ăn thừa

gần như bằng 0

⇒ Khi thiết kế hệ thống tuần hoàn,

lượng thức ăn thừa được giả định

bằng 0

Độ tiêu hóa (apparent digestibility)

Tính toán lượng vật chất thải qua phân (fecal loss)

Trong đó:

FL (g/kg thức ăn): Phân thải

F (g/kg thức ăn): Dinh dưỡng trong thức ăn

D (tỉ lệ hoặc phần trăm): Độ tiêu hóa

x: loại chất dinh dưỡng (chất khô, N, P,

protein, tro…)

Tính toán lượng vật chất thải qua phân (fecal loss)

Độ tiêu hóa (D x ) phụ thuộc vào mức cho ăn

(feeding level) Do đó, độ tiêu hóa được tính theo công thức:

D DM = 53,68 - 1,041*R + 11,52*Q res

D N = 88,02 – 0,469 * R + 3.55 * Q res

Trong đó:

DDM (%): Độ tiêu hóa vật chất khô

DN (%): Độ tiêu hóa nitơ

R (g thức ăn/kg0,8/ngày): Mức cho ăn

Qres (m3/ngày): Lưu lượng qua hô hấp kế

Heinsbroek et al (1989), áp dụng cho cá trên phi

Tính toán lượng vật chất tích lũy trong cá (fish gain)

(W x,f *C x,f /100))/(Wx,f-Wx,i)*(1000/FCR)

Trong đó:

F (g/kg thức ăn): Dinh dưỡng trong cá

Cf (%): Tỉ lệ chất dinh dưỡng trong cá thu hoạch

Ci (%): Tỉ lệ chất dinh dưỡng trong cá giống

Wf (g): Khối lượng cá khi thu hoạch

Wi: (g): Khối lượng cá khi thả

FCR (kg/kg) : Tỉ lệ chuyển hóa thức ăn

x: loại chất dinh dưỡng (chất khô, N, P, protein, tro…)

Tính toán lượng vật chất tích lũy trong cá (fish gain)

Vật chất tích lũy trong cá (tăng trưởng) phụ thuộc vào cỡ cá:

Desmares (1994), áp dụng cho

cá trê phi cỡ >250g

Tính toán lượng vật chất bài tiết (Non-fecal loss)

Trong đó:

NFL (g/kg thức ăn): Chất bài tiết qua mang, thận

F (g/kg thức ăn): Dinh dưỡng trong thức ăn

D (tỉ lệ hoặc phần trăm): Độ tiêu hóa

x: loại chất dinh dưỡng (chất khô, N, P, protein, tro…)

Tiêu thụ oxy (Oxygen consumption)

• Mức tiêu thụ oxy phụ thuộc vào tỉ lệ cho ăn, thành phần dinh dưỡng, cỡ cá, nhiệt độ và hàm lượng oxy trong

CO 2 sinh ra từ hô hấp (CO 2 production)

Lượng CO 2 sinh ra từ quá trình hô hấp

đượ c tính theo công thức:

CO 2 = 1937.18 R -0.657

(RQ= mL CO 2 sinh ra/mL O 2 tiêu thụ = 0,925)

Cân bằng khối lượng (mass balance)

Thức ăn tiêu thụ

Tăng trưởng (Growth)

Phân thải (Fecal loss)

Bài tiết (Non-fecal loss)

+

+

• Giả định lượng thức ăn thừa (uneaten feed) = 0

Cân bằng khối lượng (mass balance)

Lứa/tuổi

(ngày)

Cỡcá(g)

Số lượng cá

Mứccho ăn (%)

Lượngthức ăn(g/ngày)

Tỉ lệ cho ăn(g/kg0.8/ngày)

FCR (g/g)

Cỡ cá ngày tiếp theo(g)

Sinh khối(kg)

Tổnglượng thức ăn (kg/ngày)I/150 899.8 11114 1.146 10.31 11.22 0.98 910.3 10000 114.6II/120 611.2 11546 1.337 8.17 12.12 0.93 619.9 7056.7 94.4III/90 376.9 11994 1.623 6.12 13.35 0.88 383.8 4520.6 73.3IV/60 197.7 12460 2.100 4.15 15.19 0.82 202.8 2463.8 51.7V/30 74.9 12945 3.097 2.32 18.44 0.73 78.0 969.0 30.0VI/0 10.0 13448 6.929 0.69 27.59 0.58 11.2 134.5 9.3

Tổng 73507 25144.7 373.3

Cỡ cá, sinh khối, mức cho ăn và tổng lượng thức ăn (tính cho 1 ngày)

Cân bằng khối lượng (mass balance)

Lứa/tuổi

(ngày) Thức ăn tiêu thụ Thức ăn tiêu hóa

Thành phần dinh dưỡng trước thu

hoạch

Thành phần dinh dưỡng khi thu hoạch

I/150 920.0 78.4 70.8 91.63 29.02 2.65 29.1 2.65II/120 920.0 78.4 69.9 91.21 27.92 2.59 28.0 2.60III/90 920.0 78.4 68.6 90.63 26.60 2.52 26.7 2.52IV/60 920.0 78.4 66.7 89.77 27.07 2.81 27.1 2.82V/30 920.0 78.4 63.3 88.25 24.85 2.66 24.9 2.67VI/0 920.0 78.4 53.8 83.96 20.82 2.37 21.0 2.39

Tỉ lệ tiêu hóa vật chất khô, nitơ và thành phần dinh

dưỡng của cá (tính cho 1 ngày)

DM: Vật chất khô; N: ni ơ

Cân bằng khối lượng (mass balance)

Phân bố chất thải và tăng trưởng của cá (tính trên vật

chất khô)

Lứa/tuổi

(ngày) Phân bố vật chất khô/kg thức ăn Phân bố tổng vật chất khô (g)

Tổng FL NFL FG Tổng FL NFL FGI/150 920 268.6 324.58 326.8 105392 30770 37183 37439II/120 920 277.2 313.74 329.0 86814 26162 29606 31047III/90 920 289.0 299.18 331.8 67480 21199 21944 24336IV/60 920 306.6 253.18 360.2 47604 15866 13100 18638V/30 920 337.8 211.43 370.8 27612 10139 6346 11127VI/0 920 425.4 100.31 394.3 8573 3964 935 3674

343475 108100 109113 126262Trung bình g/kg feed 920 290 292 338.2

FL: Chất thải qua phân; NFL: Chất thải qua hô hấp và bài tiết; FG: tăng trưởng của cá

Cân bằng khối lượng (mass balance)

Phân bố chất thải và tăng trưởng của cá (tính trên nitơ)

Lứa/tuổi

(ngày) Phân bố vật chất khô/kg thức ăn Phân bố tổng vật chất khô (g)

Tổng FL NFL FG Tổng FL NFL FGI/150 150 78.4 6.6 43.09 8981.2 751.3 4935.9 3294.0II/120 120 78.4 6.9 42.10 7398.1 650.2 3972.8 2775.2III/90 90 78.4 7.3 40.81 5750.4 538.6 2993.2 2218.7IV/60 60 78.4 8.0 34.05 4056.7 414.9 1762.0 1879.8V/30 30 78.4 9.2 30.66 2353.0 276.6 920.1 1156.3VI/0 0 78.4 12.6 22.26 730.5 117.2 207.4 405.9

29270.0 2748.7 14791.4 11729.9Trung bình g/kg feed 78.4 7.4 39.6 31.4

FL: Chất thải qua phân; NFL: Chất thải qua hô hấp và bài tiết; FG: tăng trưởng của cá

Cân bằng khối lượng (mass balance)

Lứa/tuổi

(ngày)

Tỉ lệ cho ăn(g/kg0.8/ngày)

Oxy tiêu thụ (g/kg feed)

CO2 sinh ra (g/kg feed)

Tổng lượng thức ăn(kg/day)

Oxy tiêu thụ (kg/day)

CO2 sinh ra (kg/day)

I/150 11.2162 313.5 395.7 114.6 35.9 45.3II/120 12.1182 298.0 376.1 94.4 28.1 35.5III/90 13.3484 279.7 353.0 73.3 20.5 25.9IV/60 15.1865 257.0 324.3 51.7 13.3 16.8V/30 18.4428 226.3 285.4 30.0 6.8 8.6VI/0 27.5851 173.7 219.1 9.3 1.6 2.0

373.3 106.3 134.1

284.6 359.2

Cân bằng khối lượng (mass balance)

Vật chất khô Nitơ g/kg feed % g/kg feed % Thức ăn 920.0 78.4

Chất thải qua phân (FL) 289.5 31.5 7.4 9.4