Nước sau khi sử dụng sẽ tích tụ nhiều chất thải vô cơ và hữu cơ, để làm sạch nước và tái sử dụng người nuôi áp dụng biện pháp lọc sinh học. Lọc sinh học là sử dụng các sinh vật sống để làm sạch nước trong đó nhóm vi khuẩn dị dưỡng và tự dưỡng đóng vai trò quan trọng. Nhờ sự hoạt động của vi khuẩn dị dưỡng chất hữu cơ bị phân hủy thành các chất vô cơ như: CO2, H2O, NH3, PO43-, SO42-... Quá trình này được gọi là quá trình khoáng hóa hay vô cô hóa. NH3 sinh ra do quá trình khoáng hóa hay từ quá trình bài tiết của động vật tiếp tục được chuyển hóa thành NO3- nhờ hoạt động của các nhóm vi khuẩn hóa tự dưỡng, qua trình này được gọi là quá trình nitrate hóa. Nhờ quá trình nitrate hóa chuyển hóa các chất độc (NH3, NO2-) thành chất không độc (NO3-) cải thiện chất lượng nước.
Tuy nhiên, trong nuôi trồng thủy sản phương pháp lọc sinh học chủ yếu được sử dụng để lọc làm giảm NH3 và NO2- bởi gì quá trình này diễn ra trong khoảng thời gian ngắn. Trong khi đó, quá trình khoáng hóa (phân hủy hữu cơ) thường diễn ra trong khoảng thời gian dài hơn nên không thể ứng dụng trong các trong các lãnh vực sản xuất có chu kỳ ngắn (sản xuất giống cá, tôm). Hơn nữa, các chất hữu cơ có thể được làm sạnh bằng phương pháp lọc cơ học hay hóa học.
Bể lọc sinh học được chuẩn bị bị bằng đá san hô làm giá thể cho vi khuẩn chuyển hóa đạm amôn trong bộ lọc sinh học của hệ tuần hoàn kín. San hô được tẩy trùng kỹ, rửa sạch, phơi khô, sau đó rửa lại bằng nước gây nuôi. Xếp san hô vào bể lọc có sục khí tốt, lấy nước vào bằng mặt lớp san hô. Dung lượng bể lọc thường bằng khoảng từ 4-6% lượng nước cần cho sản xuất.
Nước được chuẩn bị trước khi sản xuất từ 15-20 ngày. Ngày đầu pha
NH4OH từ 10-15 ppm vào bể lọc Sau 5 ngày bổ sung 5-10 ppm và tiến hành kiểm tra mức độ biến động hàm lượng NH4+, NO3- theo đồ thị chung
Ví dụ. Có thể đo sự biến động của các chỉ tiêu trên theo thời gian như sau:
Nguyên lý hoạt động
Các dạng hữu cơ gốc đạm (peptid và amino axit) được amon hóa thành dạng đạm ammonia NH4+. ammonia NH4+ được nitrit hóa bởi vi khuẩn nitrosomonas. Nitrit NO2- được tiếp tục oxy hóa thành nitrat NO3- nhờ vi khuẩn nitrobacter
Chỉ tiêu Ngày 1 Ngày 5 Ngày 15
NH4+ 15 ppm 1-3 ppm 0,1 ppm
NO2- 0 2-5 0,1 ppm
Quá trình được thể hiện bằng hệ phương trình sau: 1. Ôxy hóa bởi nitrosomonas.
NH4+ + 3/2 O2 NO2- + 2H+ + H2O + 76kcal 1. Ôxy hóa bởi nitrobacter.
NO2- + 1/2 O2 NO3- + 24kcal 2. Ôxy hóa tổng thể
NH4+ + 2 O2 NO3- + 2H+ + H2O + 76kcal Cứ 4,6 mg O2 sẽ ôxy hóa 1 mg NH4+
Sau 15 ngày nếu kiểm tra thấy trong 24h bể nuôi bacteria có thể tiêu thụ từ 20-30 ppm NH4+ thì có thể đưa vào sử dụng
Hình 8.9. Diễn tiến của các dạng đạm vô cơ khác nhau trong thời gian lọc sinh học bắt đầu hoạt động
NH4+
NO2-
Hình 8.10. Lọc sinh học theo kiểu chảy xuống đơn giản.