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

Mục tiêu của nghiên cứu nhằm xác định và đánh giá sự biến động chất lượng nước trong hệ thống tuần hoàn nuôi cá tra thâm canh ngoài trời. Hệ thống nuôi tuần hoàn ngoài trời quy mô pilot được thiết kế bao gồm 01 hệ thống lọc sinh học, 01 hệ thống lọc chất thải rắn và ao nuôi cá. Tất cả được lắp đặt trong cùng một ao nuôi sử dụng hệ thống khí cho cung cấp khí hòa tan và bơm nước trong thí nghiệm.

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG HỆ THỐNG TUẦN HỒN NI CÁ TRA (Pangasianodon hypophthalmus) THƯƠNG PHẨM QUY MƠ PILOT NGỒI TRỜI Nguyễn Hồng Quân1*, Nguyễn Nhứt1, Nguyễn Văn Huỳnh1, Lê Ngọc Hạnh1, Nguyễn Văn Hảo2 TÓM TẮT Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định đánh giá biến động chất lượng nước hệ thống tuần hồn ni cá tra thâm canh ngồi trời Hệ thống ni tuần hồn ngồi trời quy mơ pilot thiết kế bao gồm 01 hệ thống lọc sinh học, 01 hệ thống lọc chất thải rắn ao nuôi cá Tất lắp đặt ao nuôi sử dụng hệ thống khí cho cung cấp khí hịa tan bơm nước thí nghiệm Mật độ thả cá 133 con/m2 với trọng lượng cá giống trung bình 16,1 g/con Trong suốt q trình ni sử dụng loại thức ăn viên có hàm lượng protein từ 28-30% Sau 260 ngày ni, cá thu hoạch đạt trọng lượng trung bình 810 g/con, đạt chất lượng xuất khẩu, tỷ lệ sống 81% hệ số chuyển đổi thức ăn 1,6 Chất lượng nước ao nuôi suốt chu kỳ nuôi ổn định thích hợp cho cá tra phát triển Hiệu sử dụng nước (600 l/kg cá) thấp 7-9 lần so với ao nuôi truyền thống Khả phát thải nitrogen phosphorus thấp ao nuôi công nghệ truyền thống 7-10 lần Sự thành cơng mơ hình mở cho nghề nuôi cá tra ĐBSCL công nghệ nuôi hạn chế thay nước giảm thiểu nhiễm mơi trường Từ khóa: cá tra, mơi trường, nước, tuần hoàn, airlift I ĐẶT VẤN ĐỀ Cá tra ngành hàng xuất chủ lực chiếm 25% tổng kim ngạch xuất Việt Nam Sản lượng cá tra Việt Nam năm 2015 dự báo giữ mức 1,1 đến 1,2 triệu theo số liệu Tổng cục thủy sản Bộ Nông nghiệp dự đoán giá trị cá tra xuất năm 2015 đạt 1,75 đến 1,85 tỉ USD Theo báo cáo VASEP, 11 tháng đầu năm 2014, cá tra xuất đạt giá trị 1,6 tỉ USD ( FAO, 2015) Cá tra loài cá da trơn dễ nuôi với mật độ cao điều kiện chất lượng nước khơng q nghiêm ngặt lồi ni thủy sản khác Tổng diện tích ni 5.400 ha, suất ni thơng thường đạt từ 70-500 tấn/ha với nhiều mơ hình ni khác (Phan Thanh Lam ctv., 2009) Với ao nuôi cá tra truyền thống, người nuôi tận dụng tối đa quỹ đất, sử dụng lượng thức ăn lớn, dẫn đến lượng chất thải bùn đáy từ nguồn thức ăn dư thừa, phân chất tiết cá xả vào môi trường, làm cho môi trường nuôi bị ô nhiễm Việc thải bỏ chất thải không quản lý kiểm soát chặt chẽ, điều kiện sở hạ tầng vùng nuôi không quy hoạch đảm bảo chất thải từ vùng ni gây ô nhiễm thủy vực xung quanh hội lây lan bệnh tật Theo Nguyễn Nhứt ctv., (2013) hiệu suất sử dụng nước ao nuôi cá tra thương phẩm 7.400 l/kg Lượng bùn sinh Phòng Sinh học Thực nghiệm, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản * Email: nguyenquan120786@yahoo.com Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 53 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 19,7 l/ kg cá thương phẩm Ước tính ao ni có diện tích với suất nuôi 422 tấn/vụ, thải môi trường nước COD (99,06 tấn/ha/vụ bùn 8.333 m3/ha/vụ), nitrogen (12,87 tấn/ha/ vụ từ nước bùn thải) phosphorus (3,1 tấn/ ha/vụ từ nước bùn thải) Để giải vấn đề bảo vệ môi trường, hạn chế tác động từ bên ngoài, biện pháp để chất thải từ vùng nuôi thâm canh phải xử lý Làm tạo mơ hình ni bền vững thân thiện với mơi trường, đảm bảo có sản phẩm sạch, chất lượng cao khơng gây nhiễm mơi trường Mơ hình ni tuần hồn RAS xem cơng nghệ tiên tiến nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước, tăng hiệu suất sử dụng nguồn nước cho hệ thống nuôi Năm 2013, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản thực đề tài khoa học nuôi cá tra thương phẩm hệ thống tuần hồn ni quy mơ pilot trời Nghiên cứu nhằm đánh giá chất lượng nước hệ thống tuần hồn ni cá tra thương phẩm II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Mô tả hệ thống ni ngun lý hoạt động Hình Cấu tạo hệ thống nuôi RAS cho cá tra nuôi thương phẩm Nghiên cứu thực Trung Tâm Giống Quốc Gia Thủy Sản Nước Ngọt Nam Bộ, Cái Bè – Tiền Giang Hệ thống tuần hoàn bao gồm ao ni xi măng hình vng diện tích 196 m2, độ sâu 1,96 m, bao gồm bể lắng xử lý chất thải rắn diện tích 70 m2 hệ thống lọc sinh học sử dụng giá thể bám vi sinh diện tích đặc hiệu 800 m2/m3, 54 thể tích lồng sinh học 25 m3, vật thể bám vi sinh chiếm 60% thể tích lồng sinh học (14m3) lắp đặt ao hai góc ao (Hình 1) Hệ thống cung cấp khí, hệ thống airlift tạo dòng nước li tâm gom bùn, hệ thống airlift bơm phân thải vào bể lắng Nguyên lý hoạt động: nước ao nuôi chứa chất thải lỏng chất thải rắn, chất thải lỏng TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN hệ thống lọc sinh học khử ammonia nitrite qua q trình nitrate hóa Q trình nitrate hóa làm giảm pH độ kiềm Chất thải rắn hệ thống airlift cung cấp oxy cho ao tạo dòng chảy li tâm gom vào hố thu phân ao Chất thải rắn hệ thống airlift bơm sang bể lắng, bể lắng phân lắng tích tụ đáy sau thực trình khử nitrate sử dụng nguồn carbon hữu từ phân cá Quá trình khử nitrate tăng pH độ kiềm Nước từ bể lắng làm chất thải rắn, tăng pH độ kiềm chảy trở ao nuôi 2.2 Phương pháp nuôi Cá giống vận chuyển dưỡng để xử lý bệnh ký sinh trùng trước thả Cá giống thả có trọng lượng trung bình 16,1g/ tổng số lượng 26.000 Mật độ thả nuôi 71 con/m3 Sử dụng thức ăn thương mại công ty Dehues với hàm lượng protein 2830% Lượng cho ăn theo nhu cầu cá, sử dụng phương pháp cho ăn tay 4-6 lần/ngày 2.3 Phương pháp vận hành Giai đoạn tính từ ngày nuôi đến ngày nuôi 90 Sử dụng máy thổi khí m3/phút, m3 hạt lọc sinh học, không thay nước Giai đoạn tính từ ngày nuôi 91 đến ngày nuôi 180 Sử dụng máy thổi khí m3/phút, 14 m3 hạt lọc sinh học, tăng vận tốc bơm lắng bùn, dựa theo chất lượng môi trường nước tiến hành thay nước từ 30-50% và tiến hành hút bùn hệ thống lắng Giai đoạn tính từ ngày nuôi 181 đến ngày nuôi 260 Sử dụng thêm máy kết hợp sục khí và tạo dòng nước chảy công suất kw/giờ, tiến hành thay nước hàng ngày 2.4 Phương pháp đo phân tích tiêu mơi trường Hàng ngày đo trực tiếp ao thơng số oxy hịa tan, pH, độ trong, nhiệt độ lần/ ngày 14 máy cầm tay đa tiêu HANNA -Hi 9384 Các tiêu ammonia tổng, nitrite, nitrate, kiềm tổng, H2S, độ trong, TSS, chlorophyll-a, carbonic, COD BOD5 đo định kỳ ngày/lần theo phương pháp chuẩn APHA (2005) 2.5 Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng phần mềm Excel xếp mơ tả biểu đồ, tính tốn giá trị tiêu mơi trường, số liệu liên quan đến số lượng chất lượng bùn, tính tốn giá trị trung bình số liệu tăng trưởng cá, tổng thức ăn, tổng khối lượng cá nước III KẾT QUẢ 3.1 Chất lượng nước hàng ngày 3.1.1 Biến động pH nhiệt độ nước Hình Biến động pH (bên trái) biến động nhiệt độ (bên phải) ao ni tuần hồn TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 55 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Tại Hình cho thấy giai đoạn pH nước ao ni giảm dần có biến động sángchiều Giai đoạn pH khơng có biến động trì = hết chu kỳ nuôi Quan trắc nhiệt độ nước cho thấy nhiệt độ dao động 28-33oC thích hợp cho cá tra sinh trưởng phát triển 3.1.2 Biến động oxy hoà tan độ Kết thể Hình 3, oxy hịa tan trì khoảng dao động từ 1,8 - 8,2 mg/l suốt thời gian ni Độ nước ao ni có xu giảm dần biến động lớn đầu vụ nuôi Độ trung bình nước ao ni giai đoạn 74 cm, giai đoạn 54 cm giai đoạn 35 cm Hình Biến động oxy hòa tan (bên trái), biến động độ (bên phải) ao ni tuần hồn 3.2 Chất lượng nước hàng tuần 3.2.1 Biến động độ kiềm tổng ammonia Hình Biến động độ kiềm (bên trái) tổng ammonia (bên phải) ao ni tuần hồn Kết biểu diễn Hình độ kiềm nước ao ni có biến động biên độ dao động lớn Độ kiềm nước ao nuôi hệ thống RAS kết hợp với bể khử nitrate trì độ kiềm 43 -140 mg CaCO3/l (trung bình 85,6 mg CaCO3/l) Giá trị độ kiềm lớn 140 mg/l 56 ngày nuôi 125, giá trị độ kiềm nhỏ 43 mg/l ngày nuôi 151 Hàm lượng tổng ammonia tăng dần giai đoạn 1, biến động lớn giai đoạn giảm dần giai đoạn Hàm lượng ammonia cao ghi nhận đạt 26,3 mg/l TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Biến động NO2-N: Hình Biến động nitrite-nitrogen (bên trái), nitrate nitrogen (bên phải) ao ni tuần hồn Kết thể hình 5, nitrite có xu tích lũy chậm ao nuôi giảm dần vào cuối vụ nuôi Hàm lượng nitrite cao đạt 4,7mg/l vào cuối giai đoạn Kết cho thấy nitrate nitrogen thơng số có biến động lớn ao ni tuần hồn Trong suốt vụ ni, nitrate tích lũy >30 mg/l 3.2.2 Biến động phosphorus Hình Biến động PO4-(bên trái) total phosphorus (bên phải) ao ni tuần hồn Trong suốt vụ ni, PO4- tích lũy dần ao ni, hàm lượng PO4- tích lũy cao 9,6 mg/l PO4-biến động giai đoạn đầu giai đoạn cuối giai đoạn hàm lượng PO4giảm dần Kết cho thấy hàm lượng tổng phospho tích lũy ao ni giai đoạn 1, biến động lớn giai đoạn giảm dần giai đoạn Giá trị hàm lượng tổng phosphor cao 24,7 mg/l ngày nuôi 194 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 57 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 3.3 Biến động COD BOD5 Hình Biến động COD (trái) biến động BOD5 (phải) ao ni tuần hồn Hàm lượng COD ghi nhận suốt vụ ni thể Hình Nhìn chung, hàm lượng COD ao ni thích hợp cho cá tra thương phẩm phát triển Hàm lượng COD cao chu kỳ nuôi 33,7 mg/l Kết cho thấy, hàm lượng BOD5 tích lũy ao ni, giá trị BOD5 tích lũy cao 45,73 mg/l Cuối vụ ni hàm lượng BOD5 có xu giảm dần IV THẢO LUẬN pH nước giai đoạn ao ni có xu biến động theo hướng giảm dần q trình nitrate hóa diễn mạnh mẽ, khử kiềm mạnh với ammonia làm giải phóng H+ Trong giai đoạn pH sáng chiều có chênh lệch diện tảo can thiệp vào trình biến động Giai đoạn giai đoạn pH sáng chiều khác biệt tảo không xuất hệ thống ni, q trình khử nitrate sinh lượng kiềm ổn định bù lại giúp pH nước có xu hướng tăng dần trì pH =7 Tuy nhiên, trì mức pH = 7, vi khuẩn nitrosomonas sp nitrobacter sp đóng vai trị chủ đạo khử ammonia nitrite hệ thống tuần hồn có ảnh hưởng đạt mức gần tối ưu phát triển (Timmons, 2002) Trong 58 thực tiễn giải pháp định trì pH = có lợi việc khống chế khí ammoniac tổng ammonia cao hệ thống ni tích lũy ứng dụng hoạt động RAS (Ep Eding ctv., 2006) Chính thế, đề tài trì ngưỡng pH giải pháp tối ưu để thực So sánh với ao nuôi truyền thống thì pH hệ thống RAS cao và ổn định Trong ao nuôi truyền thống pH buổi sáng thấp suốt vụ nuôi và sau tháng nuôi pH sáng chiều nằm ngưỡng 6-6,5 (Nguyễn Nhứt, 2014) Biên độ nhiệt biến thiên thấp < 30C/ ngày khơng ảnh hưởng đến q trình sinh trưởng cá nuôi dù độ sâu mực nước 1,96 m thấp Với kết cho thấy nhiệt độ vụ nuôi năm tối ưu cho việc hoạt động hệ thống lọc sinh học hệ thống khử nitrate kết hợp (Timmons, 2002) Đây lợi mạnh ứng dụng công nghệ nuôi RAS vùng nhiệt đới ln đạt ngưỡng nhiệt độ thích hợp cho hệ vi sinh thực q trình nitrate hóa khử nitrate mà nước cận hàn đới hàn đới cần phải cung cấp lượng nhiệt để trì hoạt động hệ thống lọc sinh học cho cá phát triển, gây tốn cơng trình xây dựng lượng ổn nhiệt giữ nhiệt (Ep Eding ctv., 2006) TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Giai đoạn 1, nước ao nhiễm, oxy thể cao giảm dần theo thời gian nuôi Theo nghiên cứu trước cho thấy để khử hoàn toàn ammonia hệ thống lọc tuần hồn, oxy đóng vai trị quan trọng bậc nhất, để khử g ammonia cần lượng oxy hịa tan cung cấp cho q trình nitrate hóa khoảng 4,57 g O2 (Timmons, 2002) Cuối giai đoạn hàm lượng O2 giảm mạnh, đạt 2,1 mg/l vào ngày nuôi 90, trình khử nitrate xảy mức thấp gây tích lũy ammonia nitrite Giai đoạn 2, cho thấy xu nồng độ oxy hòa tan giảm dần theo chu kỳ nuôi sinh khối cá, thức ăn cho ăn nhiều, tích lũy hữu cao gây tiêu tốn oxy hòa tan mạnh Trong giai đoạn bổ sung lượng khí cung cấp cho hoạt động lọc sinh học hữu tăng đạt nồng độ tối đa cho hệ thống lọc sinh học cục ≥ mg/l, làm giảm khả khử ammonia nitrite kết dẫn đến tích lũy ammonia nitrite hệ thống Giai đoạn 3, oxy hịa tan tăng nhẹ cuối chu kỳ ni tăng cường cung cấp oxy kết hợp thay nước thí nghiệm khử mùi “ bùn” cho cá nuôi So sánh với ao nuôi truyền thống, hàm lượng O2 trong ao nuôi hệ thống RAS ổn định Ao nuôi hệ thống RAS hàm lượng O2 buổi sáng cao ao nuôi truyền thống, và thấp vào buổi chiều Độ nước giai đoạn 1, hệ thống có xu giảm dần theo chu kỳ nuôi Nguyên nhân tạo độ thấp chủ yếu TSS cao, màu lignin từ thức ăn tích lũy nước mật độ vi tảo Ngày nuôi 16-17 độ giảm thấp phát triển mạnh mẽ vi tảo Tuy nhiên mật độ vi tảo xuất giai đoạn nuôi ban đầu, giai đoạn cuối tảo khơng đóng vai trị lớn định độ đục nước Cuối giai đoạn độ giảm dần cho hàm lượng TSS tăng cao ao nuôi Giai đoạn 2, độ nước thay đổi đột ngột sau tiến hành thay nước hàm lượng TSS thấp16,5 mg/l nước cấp Với việc tích lũy TSS cao ao ni, giai đoạn độ trung bình ao ni 37 cm Độ ao nuôi cá tra theo phương pháp truyền thống cho thấy dao động từ 20 -40 cm Giai đoạn 3, tiến hành thay nước hàng ngày với lượng nước thay tăng dần làm giảm hàm lượng TSS ao nuôi, tăng độ Việc thay nước liên tục khiến độ nước ao nuôi ổn định cuối chu kỳ nuôi Độ kiềm hệ thống nuôi biến thiên khác theo giai đoạn Giai đoạn 1, ngày nuôi thêm 42 kg CaCO3 vào hệ thống làm tăng độ kiềm Trong ngày ni lượng thức ăn ít, hàm lượng NH3 ao ni thấp, q trình nitrate hóa diễn yếu khơng có nhiều tác động tới việc giảm độ kiềm Vì từ ngày ni – 32 độ kiềm tăng dần ổn định 100 mg/l Từ ngày nuôi 33, lượng thức ăn tăng, lượng NH3 tăng dẫn tới q trình nitrate hóa xảy mạnh mẽ làm giảm độ kiềm Do lượng bùn tích lũy ít, q trình khử nitrate diễn yếu nên độ kiềm có xu giảm cuối giai đoạn Giai đoạn 2, độ kiềm hệ thống có biến động biên độ dao động lớn Giá trị độ kiềm lớn 140 mg/l ngày nuôi 125, hàm lượng DO thấp, trình khử nitrate xảy mạnh mẽ lượng bùn tích lũy nhiều Giá trị độ kiềm nhỏ 43 mg/l ngày nuôi 151 Do trước thu hoạch triệt để lượng bùn tích lũy hệ thống lắng bùn, trình khử nitrate yếu dẫn tới q trình nitrate hóa làm giảm mạnh độ kiềm hệ thống Giai đoạn độ kiềm có biên độ dao động lớn thực việc thu hoạch bùn thay nước Giai đoạn 3, độ kiềm có xu tăng lên q trình khử nitrate xảy mạnh mẽ Q trình nitrate hóa diễn yếu việc tiến hành thay nước làm giảm hàm lượng NH3, tiêu tốn độ kiềm Việc thay nước thay hàng ngày lượng thức ăn giảm làm độ kiềm có xu giảm gần giá trị độ kiềm nước cấp Nghiên cứu cho TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 59 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN thấy khử mole ammonia tiêu tốn lượng kiềm dạng HCO3 1,98 mole (Timmons, 2002) Do trình khử nitrate sinh OH-, sản phẩm phụ cân pH ao nuôi RAS kết hợp với bể xử lý bùn Chính thí nghiệm chi phí tiêu tốn lượng vôi tăng độ kiềm để khử ammonia điều chỉnh thấp với thực tiễn 10 g CaCO3/kg cá Khi so sánh với hệ thống RAS không kết hợp với bể xử lý khử nitrate tiêu tốn 250 g NaHCO3/kg cá sản xuất (Timmons, 2002) Với mô hình thực tiễn ứng dụng vơi thương mại CaCO3 với lượng 25 lần khối lượng giảm chi phí khoảng 200 lần theo giá trị Rõ ràng chi phí nâng kiềm cho RAS thấp thí nghiệm hữu ích cho sản xuất đại trà thực mơ hình ao lớn, bước tiến lớn sản xuất Ammonia tổng cộng hệ thống biến động theo thời gian nuôi Giai đoạn ammonia tổng thể không đáng kể Lượng thức ăn ít, lượng phân thải chất tiết dẫn đến lượng ammonia sinh thấp Hệ thống lọc sinh học hoạt động mạnh hàm lượng DO cao làm giảm lượng ammonia sinh ao nuôi Giai đoạn hàm lượng tổng ammonia có biên độ dao động lớn thay đổi đột ngột Hàm lượng tổng ammonia ghi nhận thời điểm cá bỏ ăn 34 mg/l, thời điểm cá ăn lại tổng ammonia 22 mg/l với pH 7, nhiệt độ 31-32⁰C Ghi nhận mang ý nghĩa quan trọng trình vận hành hệ thống Trong giai đoạn này, R-TAN xác định thấp 0,25g TAN/m2/ngày so với tiêu chuẩn 0,5 – 1,5 gTAN/m2/ngày (Timmons, 2002) Giai đoạn 3, hàm lượng tổng ammonia tích lũy thời gian đầu Khi thay nước hàng ngày lượng nước thay tăng lên hàm lượng ammonia ao nuôi giảm dần Đồng thời việc thay nước hàng ngày làm tăng hàm lượng oxy hòa tan, giảm TSS nước, tăng cường khả khử ammonia hệ thống lọc Việc tăng cường thêm máy sục khí đảo nước 60 giai đoạn góp phần giải phóng thêm lượng ammonia Nitrite nitrogen trực tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe cá nuôi, sản phẩm trình hoạt động hệ thống biofilter Giai đoạn 1, nitrite tăng cao tuần đầu tiên, nguyên nhân hàm lượng DO cung cấp cho hệ thống lọc thấp Nitrite có xu tích lũy RAS hàm lượng oxy thấp hạn chế chuyển hóa nitrite thành nitrate q trình nitrate hóa (Timmons,2002) Tăng cường hàm lượng DO hệ thống lọc biện pháp chiến lược việc giảm hàm lượng nitrite Giai đoạn nitrite tích lũy chậm nhiên có thời điểm nitrite tăng cao đột ngột Tại thời điểm cá bỏ ăn hàm lượng nitrite ghi nhận 5,4 mg/l, thời điểm cá ăn lại hàm lượng nitrite < mg/l Nước cấp có hàm lượng nitrite thấp 0,02 mg/l nên việc thay nước giải pháp giải tức thời hàm lượng nitrite cao Việc quản lý nitrite hệ thống RAS có quy chuẩn cá ni sử dụng NaCl = 20 x nồng độ nitrite ao hạn chế tính độc trực tiếp lên hệ tuần hồn máu cá áp dụng cho tất đối tượng cá nuôi Giai đoạn 3, hàm lượng nitrite giảm dần trình thay nước hàng ngày lượng nước thay lớn với hàm lượng nitrite nước cấp thấp Đồng thời việc thay nước hàng ngày làm lượng DO hệ thống lọc trì >4 mg/l yếu tố định đến hiệu khử nitrite q trình nitrate hóa hệ thống lọc Nitrate nitrogenlà sản phẩm cuối trình phản ứng nitrate hóa biofilter Nitrate nitrogen nguồn dinh dưỡng cho nhóm vi sinh vật yếm khí thực trình khử nitrate tạo sản phẩm cuối khí nitrogen Thơng thường nồng độ nitrate nước lồi cá da trơn ≥ 150 mg/l ảnh hưởng đến tăng trưởng cá nuôi (Eding ctv., 2006) Vai trò lớn nitrate xuất TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN cao hệ thống RAS + khử nitrate khống chế phát thải H2S ứng dụng hệ thống khử nitrate để tiêu hủy carbon hữu bùn giảm nitrate mang lại cân nitrate hệ thống Giai đoạn hàm lượng nitrate tích lũy ao q trình nitrate hóa hệ thống lọc giảm trình khử nitrate hệ thống lắng bùn Q trình nitrate hóa xảy tích lũy nitrate cao so với q trình nitrate hóa giảm Hàm lượng nitrate tăng lên giảm xuống có xu tăng lên Giai đoạn hàm lượng nitrate biến động nhiều việc thu hoạch bùn tiến hành thay nước với hàm lượng nitrate 1,13 mg/l nước cấp Thu hoạch bùn cách triệt để dẫn đến phản úng khử nitrate hóa xảy yếu, cân cục hai trình nitrate hóa khử nitrate hóa Giai đoạn 3, thu hoạch bùn hệ thống lắng làm cân hai q trình nitrate hóa khử nitrate tiến hành thay 30-50% nước hàng ngày, hàm lượng nitrate tăng Nguyên nhân lượng thức ăn lớn, DO cao khiến q trình nitrate hóa diễn mạnh Sau hàm lượng nitrate có xu giảm dần lượng nước thay hàng ngày tăng dần, từ 116% đến 225% 340% Hàm lượng orthophosphorus biến thiên theo giai đoạn nuôi khác Giai đoạn 1, hàm lượng vi tảo giảm dần nên nhu cầu PO4-P cho trình quang hợp giảm dần Lượng thức ăn tăng, lượng phân thải hàng ngày tăng, chất hữu bị phân hủy tăng hệ thống không thay nước nên hàm lượng phosphate tích lũy nước cao dần q trình ni PO4-P vi sinh vật tự dưỡng hấp thụ q trình hiếu khí xảy mạnh Giai đoạn 2, hàm lượng PO4-P có xu giảm dần sau ngày thay nước liên tục hàm lượng PO4-P nước cấp 0,03mg/l Từ cuối giai đoạn hàm lượng vi tảo xuống thấp bỏ qua hấp thu PO4-P cho q trình quang hợp vi tảo Từ ngày ni 148 đến ngày nuôi 165, tổng lượng nước thay 660 m3, chiếm 116% thể tích hệ thống ni hàm lượng PO4-P tích lũy cao 9,6 mg/l Việc thay nước thường xuyên làm chậm lại trình tích lũy PO4-P ao ni.Giai đoạn 3, từ ngày ni 181 – 200 có tích lũy PO4-P thay nước không thường xuyên lượng nước thay ít, từ 30% - 116% Sau hàm lượng PO4-P giảm dần tiến hành thay nước hàng ngày lượng nước thay tăng lên từ 116% - 340% Xét nồng độ dao động 0,01 - 9,6 mg/L không cao so với ao ni truyền thống dù thay nước nhiều lần ghi nhận Tương tự, hàm lượng tổng phosphorus giai đoạn tích lũy khơng có biến động lớn ao ni hệ thống theo thời gian ni Trong điều kiện yếm khí vi khuẩn tác động đến axit béo bay có sẵn nước giải phóng phosphorus Giai đoạn diễn nhiều cải tiến, lắp đặt hệ thống, thay nước thu hoạch bùn thường xuyên Vì giai đoạn 2, TP có nhiều biến động, tăng giảm đột ngột Thu hoạch bùn khiến trình yếm khí giải phóng phosphorus ngăn lắng bùn diễn yếu nên sau thu hoạch bùn hàm lượng TP ao nuôi tăng cao Thay nước làm giảm lượng chất hữu cơ, giảm TP nước ao nuôi Đồng thời lượng bùn tích lũy nhiều, điều kiện yếm khí tốt lượng phosphorus giải phóng ao lắng bùn cao nguyên nhân dẫn đến thụt giảm hàm lượng TP Giai đoạn 3, TP giảm dần tiến hành thay nước hàng ngày lượng nước thay tăng dần, lượng chất hữu giảm, phosphorus xả trôi ngồi mơi trường ao ni Nguồn nước cấp với hàm lượng TP thấp chiếm 1,6% so với 96,7% sinh từ thức ăn làm giảm hàm lượng TP nước ao nuôi Việc xác định hàm lượng COD BOD5 hệ thống RAS nhằm đánh giá khả TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 61 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN mức độ ô nhiễm chất hữu nước Khi so sánh với ao nuôi truyền thống (Nguyễn Nhứt, 2014) hàm lượng yếu tố tương đương dù không thay nước nhờ giúp đỡ hệ thống lọc sinh học thực trình khống hóa nitrogen khử carbon hữu theo hai chế oxy hóa trực tiếp q trình hấp thụ vi sinh vật Giai đoạn 1, hàm lượng COD có xu tăng dần ao ni Theo thời gian nuôi, lượng thức ăn lượng phân tiết tăng đồng thời không thay nước nên hàm lượng COD ao ni có xu tích lũy tăng dần.Giai đoạn 2, hàm lượng COD cao chu kỳ nuôi 33,7 mg/l Biện pháp khắc phục thay nước nhằm giảm lượng chất hữu ao nuôi Đồng thời tăng vận tốc bơm bùn nhằm lắng đọng hợp chất hữu hệ thống xử lý bùn Giai đoạn 3, thay nước hàng ngày lượng nước thay tăng dần khiến hàm lượng COD giảm dần COD nước cấp 5,9 mg/l, thấp nhiều so với COD ao ni Nhìn chung hàm lượng COD hệ thống thích hợp cho cá tra thương phẩm phát triển Chỉ số BOD5 lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ phản ứng oxy hóa chất hữu nước Giai đoạn không thay nước nên lượng chất hữu tích lũy ao nuôi Càng cuối giai đoạn lượng thức ăn tăng lên, hàm lượng BOD5 tăng lên cách nhanh chóng Giai đoạn 2, từ ngày ni 91 – 122 tiến hành thay nước 30-50% không thường xuyên nên BOD5 tiếp tục tăng ao nuôi Đỉnh điểm BOD5 cao 45,73 mg/l ngày nuôi 108 62 Việc thay nước thường xuyên tăng vận tốc bơm bùn làm BOD5 giảm dần Giai đoạn 3, việc thay nước hàng ngày lượng nước thay tăng dần nguyên nhân lượng chất hữu ao giảm mạnh dẫn đến BOD5 giảm dần ao V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận Chất lượng nước ao ni hệ thống tuần hồn bảo đảm cho sinh trưởng phát triển cá tra nuôi thương phẩm Tuy nhiên, biến thiên theo giai đoạn nuôi không ổn định Lượng ô nhiễm nitrogen phosphorus thải từ hệ thống ao ni tuần hồn khơng đáng kể Sự thành cơng mơ hình mở cho nghề nuôi cá tra công nghệ nuôi hạn chế thay nước giảm thiểu ô nhiễm môi trường 5.2 Đề xuất Để cải thiện ổn định chất lượng nước giai đoạn cuối hệ thống ni tuần hồn cần phải có giải pháp cung cấp trì nồng độ oxy hịa tan cho hệ thống lọc biofilter thích hợp Xây dựng ứng dụng ao ni tuần hồn mơ hình sản xuất thực tiễn LỜI CẢM ƠN Hồn thành nghiên cứu này, nhận tài trợ từ Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, giúp đỡ từ Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản chuyên gia trường Đại học Wageningen- Hà Lan Nhân đây, cho phép gởi lời cảm ơn chân thành đến giúp đỡ quý báu TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Nguyễn Nhứt, Lê Ngọc Hạnh, Nguyễn Văn Hảo, 2013 Ước tính phát thải ao ni cá (Pangasianodon hypophthalmus) thâm canh Đồng sơng Cửu Long Tạp chí nghề cá sông Cửu Long số 1, trang 20-29 Nguyễn Nhứt, Nguyễn Văn Hảo, Nguyễn Hồng Quân, Lê Ngọc Hạnh, Nguyễn Văn Huỳnh, Johan Verreth , Marc Vedergem , Roel Bosma, 2014 Báo cáo tổng kết kết quả khoa học công nghệ đề tài ”Nghiên cứu xây dựng công nghệ nuôi cá tra (Pangasianodon hypophalmus) thâm canh bằng hệ thống tuần hoàn đảm bảo an toàn sinh học và không gây ô nhiễm môi trường, trang 76-79 recirculating aquaculture: A review Aquaculture Engineering, 34: 234-260 Phan, L.T., Bui, M.T., Nguyen, T.T.T., Googley, G.J., Ingram, B.A., Nguyen, H.V, Nguyen, P.t., De Silva, S.S., 2009 Current status of farming practices of striped catfish, Pangasianodon hypophthalmus in Mekong Delta, Vietnam Aquaculture 296, 227– 236 FAO, Globefish Reports - Pangasius - March 2015, pp.1 Timmons, M.B., Ebeling, J.M., Wheaton, F.W., summerfelt, S.T., Vinci, B.J., 2002 Recirculating aquaculture systems, 2nd edition NRAC Publication, vol01-02 Tài liệu tiếng Anh Thierry, J., 2011 Design and performance of recirculating aquaculture system Thesis of master degree in Wageningen University Eding, E.H., Kamstra, A., Verreth, J.A.J., Huisman, E.A., and Klapwijk, A., 2006 Design and operation of nitrifying trickling filters in Marc, V., 2011 Recirculating aquaculture system lecture note in Wageningen university, the Netherlands, pp 5-14 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 63 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN EVALUATING WATER QUALITY IN OUTDOOR PILOT RECIRCULATING AQUACULTURE SYSTEM FOR INTENSIVE STRIPED CATFISH (Pangasianodon hypophthalmus) CULTURE Nguyen Hong Quan1*, Nguyen Nhut1, Nguyen Van Huynh1, Le Ngoc Hanh1, Nguyen Van Hao2 ABSTRACT The aims of this study are monitoring and evaluation of water quality dynamic in an outdoor recirculating aquaculture system (RAS) for striped catfish culture The RAS comprises a biofilter, a septic tank and fish pond, which locate in one pond Using airlift system provides oxygen and water pumping in experiment Stocking density was 133 inds/m2 with average of 16.1 g/ind during 260 days of culture The commercial standard feed was used for experiment with protein 28 -30% After 260 days of culture, fish reached market size and acceptable export quality The average of market size was 810g/ind, survival rate of 81% and feed conversion rate around 1.6 Water quality in ponds throughout the production cycle is stable and suitable for fish Estimated water consumption was about 600 l/kg fish produced, which was 7-9 times lower than that of traditional pond The waste production as discharged nitrogen and phosphorus was about 7-10 times lower than that of traditional pond This successful model will createa new culture model for striped catfish industry in Mekong delta, which reduces water exchange and environment pollution Keywords: striped catfish, environment, water, RAS, airlift Người phản biện: Ths Nguyễn Đinh Hùng Ngày nhận bài: 29/5/2015 Ngày thông qua phản biện: 10/6/2015 Ngày duyệt đăng: 15/6/2015 Division of Experimental Biology, Research Institute for Aquaculture No * Email: nguyenquan120786@yahoo.com Research Institute for Aquaculture No 64 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ - THÁNG 6/2015 ... thống nuôi Năm 2013, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản thực đề tài khoa học ni cá tra thương phẩm hệ thống tuần hồn ni quy mơ pilot ngồi trời Nghiên cứu nhằm đánh giá chất lượng nước hệ thống tuần. .. nước hệ thống tuần hoàn nuôi cá tra thương phẩm II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Mô tả hệ thống nuôi nguyên lý hoạt động Hình Cấu tạo hệ thống ni RAS cho cá tra nuôi thương phẩm Nghiên cứu thực... THỦY SẢN cao hệ thống RAS + khử nitrate khống chế phát thải H2S ứng dụng hệ thống khử nitrate để tiêu hủy carbon hữu bùn giảm nitrate mang lại cân nitrate hệ thống Giai đoạn hàm lượng nitrate tích