L ỜI CẢM ƠN
2.4. Phương pháp đánh giá
Sử dụng phương pháp so sánh: So sánh kết quả giữa các số liệu đã thu thập với kết quả của các nghiên cứu khác và tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước trong hệ thống lọc sinh học.
Dựa trên ngoại hình, các hoạt động bơi lội, bắt mồi, tốc độ sinh trưởng, tỷ lệ sống (so sánh giữa cá nuôi bằng nước qua lọc sinh học hoàn lưu với cá nuôi theo quy trình nuôi thay nước đã được công bố).
Chương 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chất lượng nước trong hệ thống lọc sinh học
Trong hệ thống LSH tuần hoàn nước, chất lượng nước phải được duy trì đảm bảo cho sự tăng trưởng tối đa của cá và sự hoạt động tối ưu của các vi khuẩn. Chất lượng nước cần phải được kiểm soát, bao gồm các thông số môi trường, các thông số dinh dưỡng khoáng và các thông số hữu cơ [30].
3.1.1 Các thông số môi trường
Các thông số môi trường bao gồm nhiệt độ (t0C), oxy hòa tan (DO), pH, độ mặn (S‰) đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cá. Thông số độ mặn không có sự biến đổi giữa các tháng. pH ít có sự chênh lệch giữa các tháng và giữa nước thải và nước lọc. Nhiệt độ tăng dần theo các tháng nuôi nhưng giữa nước thải và nước lọc có giá trị như nhau. Chỉ có DO có sự sai khác giữa nước thải và nước lọc. Kết quả các thông số môi trường được thể hiện qua bảng.
Bảng 3.1. Kết quả quan trắc các thông số môi trường
TT Thông số Nước thải Nước sau lọc Giới hạn cho
phép 1 Nhiệt độ (0C) 65 , 0 30 5 , 31 28 65 , 0 30 5 , 31 28 26-32 2 pH 081 , 0 12 , 8 3 , 8 94 , 7 079 , 0 03 , 8 18 , 8 93 , 7 7,5-8,5 3 DO (mg/l) 164 , 0 50 , 5 86 , 5 14 , 5 129 , 0 99 , 4 32 , 5 66 , 4 2 4 S‰ 31 31 5 – 35
Nhìn chung, các thông số môi trường: nhiệt độ, pH, DO tương đối ổn định và nằm trong giới hạn cho phép cho nuôi trồng thuỷ sản. Nhiệt độ luôn luôn dao động từ 28 – 31,5oC và ít biến động giữa các bể nuôi và bể lọc sinh học. Giá trị pH luôn dao động trong khoảng 7,93 - 8,30 là khoảng pH thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cá ngựa [6,7]. Giá trị pH của nước sau lọc luôn có giá trị thấp hơn giá trị pH của nước trong bể thải tức là nước bể nuôi cá. Điều này có thể được giải thích là nước sau khi đi qua bể lọc sinh học đã được bổ sung một lượng khí cacbonic do hoạt động của hệ thống vi sinh vật trong bể lọc sinh học làm giảm pH của nước. Tuy nhiên, nước sau
lọc vẫn có giá trị pH > 7,5 thể hiện ý nghĩa đệm pH của hệ thống vật liệu lọc sinh học là rất lớn đảm bảo duy trì ngưỡng pH thích hợp cho cho cá nuôi sinh trưởng và phát triển tốt.
Hình 3.1. Diễn biến sự biến động pH giữa nước bể nuôi và nước sau lọc sinh học Tương tự như giá trị pH, độ oxy hoà tan trong nước (DO) của nước sau lọc cũng luôn có giá trị thấp hơn trong bể nước thải (bể nuôi cá). Điều này cũng được giải thích là do hoạt động của hệ vi sinh trong hệ thống lọc sinh học làm tiêu hao oxy để phân huỷ chất hữu cơ dạng COD và BOD5. Tuy nhiên, giá trị DO của nước sau lọc cũng luôn đạt giá trị > 4 mg/l, đảm bảo cá sinh trưởng và phát triển bình thường.
Hình 3.2. Diễn biến sự biến động DO giữa nước bể nuôi và nước sau lọc sinh học Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng ôxy hòa tan của nước thải từ hệ thống bể nuôi vào bể LSH cao hơn so với nước sau khi đã qua hệ thống LSH. Điều này có thể được giải thích do nước sau khi qua hệ thống LSH đã phải cung cấp một lượng DO cho hoạt động của hệ thống vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Tuy vậy hàm lượng DO của nước sau lọc cao, dao động ở mức 4,66-5,32mg/l đảm bảo cho sự phát triển của cá ngựa. Hàm lượng này cao hơn so với hàm lượng DO khi tiến hành ương cá giò trong hệ thống LSH của Nguyễn Đức Cự và ctv (2004). Trong giai đoạn 1-10 ngày tuổi là 4,1mg/l, 10-20 ngày tuổi là 4,2mg/l, 20-20 ngày tuổi là 3,7mg/l và 30-40 ngày tuổi là 3,4mg/l. Điều này có thể do lượng chất thải của cá ngựa ít hơn và hiệu quả của việc bố trí các quả sục khí ở sát dưới đáy bể lọc sinh học.
3.1.2 Các thông số dinh dưỡng khoáng
Các chất dinh dưỡng khoáng hòa tan ammonia, nitrat, nitrit và phốt phát là các thông số rất quan trọng khi theo dõi chất lượng nước cho NTTS. Chúng được sinh ra trực tiếp từ sự vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ là thức ăn thừa hoặc sản phẩm bài tiết của sinh vật trong quá trình sinh trưởng. Hàm lượng các thông số này quyết định tới chất lượng nước của hệ thống bể nuôi. Hàm lượng các chất dinh dưỡng khoáng ở các lần thu mẫu được thể hiện qua bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả quan trắc các thông sốdinh dưỡng khoáng
N-NH4+ (mg/l) N-NO2- (mg/l) N-NO3- (mg/l) P-PO43- (mg/l)
Đợt thu
mẫu Ngày
Thải Lọc Thải Lọc Thải Lọc Thải Lọc
1 3/7/2010 0,25 0,18 0,13 0,09 2,43 2,70 0,12 0,14 2 13/7/2010 0,28 0,20 0,17 0,15 2,85 3,18 0,15 0,17 3 23/7/2010 0,30 0,26 0,25 0,18 3,37 3,49 0,23 0,26 4 2/8/2010 0,33 0,30 0,22 0,12 4,04 4,57 0,26 0,28 5 12/8/2010 0,40 0,29 0,20 0,15 4,58 4,69 0,28 0,31 6 22/8/2010 0,47 0,27 0,28 0,24 5,00 5,33 0,31 0,33 7 1/9/2010 0,42 0,29 0,32 0,29 5,59 6,04 0,32 0,34 max 0,47 0,30 0,32 0,29 5,59 6,04 0,32 0,34 min 0,25 0,18 0,13 0,09 2,43 2,70 0,12 0,14 Giá trị tb 0,35 ±0,081 0,26±0,047 0,22±0,065 0,17±0,069 3,98±1,158 4,29±1,210 0,24±0,077 0,26±0,078 Giới hạn cho phép 0,5 0,5 100 1,0
Ammonia trong nước tồn tại ở 2 dạng là NH3 gọi là ammonia không ion hóa và dạng NH4+ gọi là dạng ion hóa. NH3 là chất độc với thủy sinh vật, nó có tính độc cao gấp 300-400 lần so với NH4+, trong khi đó NH4+ được tảo hấp thụ (Nguyễn Đình Trung, 2004). Ở điều kiện pH = 10, t0C = 32 thì 90,58% NH4+ chuyển thành NH3.
Giá trị ammonia NH4+ qua bảng 3.2 cho thấy theo thời gian nuôi, hàm lượng NH4+ thải ra nhiều hơn do lượng thức ăn cung cấp cho các bể nuôi dư thừa tích tụ dần. Tuy nhiên sự tăng này giữa các lần thu mẫu là không đáng kể. Hàm lượng NH4+ dao động từ 0,18-0,47 mg/l. Hàm lượng này vẫn đảm bảo dưới mức cho phép (< 0,5 mg/l) theo tiêu chuẩn của LSH. Ở tất cả các lần thu mẫu hàm lượng NH4+ có sự chênh lệch giữa nước thải và nước lọc, hàm lượng NH4+ trong nước thải luôn cao hơn nước lọc, điều này chứng tỏ hiệu quả của hệ LSH đã chuyển hóa NH4+ trong nước thải thành NO2-.
Ammonia NH4+ chuyển sang nitrit NO2- dưới tác dụng của vi khuẩn cố định nitrir (nitrosomonas) với sự có mặt của ôxy. Khi NO2- được cá hấp thu nó kết hợp với hemoglobin thành methemoglobin, chất này không có khả năng kết hợp với ôxy. Máu chứa nhiều methemoglobin có màu nâu nên được gọi là bệnh máu nâu [20].
Trong thời gian tiến hành thí nghiệm, hàm lượng NO2- tại bể nuôi vẫn được kiểm soát, dao động trong khoảng 0,09-0,32mg/l nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn LSH (< 0,5mg/l).
Hàm lượng NO2- trong nước thải cao hơn nước lọc đã chứng tỏ sự chuyển hóa tốt NO2- thành NO3-, điều này là do sự hoạt động hiệu quả của vi sinh vật trong hệ thống LSH.
Ion NO2- không bền dưới tác dụng của vi khuẩn Nitrobacter với sự có mặt của ôxy, chúng bị ôxy hóa tạo thành nitrat NO3-. Nitrat NO3- là sản phẩm cuối cùng của sự vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ chứa nitơ và nó không gây độc với thủy sinh vật [20].
Nitrat trong hệ thống LSH được tích lũy theo thời gian. Hàm lượng NO3- của nước lọc cao hơn nước thải. Tuy nhiên, nitrat hầu như không có tác động gây độc đối với các đối tượng nuôi. Hàm lượng cho phép của nitrat trong nước theo tiêu chuẩn lọc sinh học là 100 mg/l. Theo tiêu chuẩn này, hàm lượng nitrat trong các bể nuôi vẫn được kiểm soát trong giới hạn.
Phốt phát nằm trong nước tự nhiên ở các dạng PO43-, HPO42-, H2PO4- của axit H3PO4 do có sự phân ly. Đối với nước biển ion PO43- có mặt rất ít. Ngoài ra phốt phát
là một trong những yếu tố sinh học quan trọng cần thiết cho sự sống của thủy sinh vật. Trong các nguồn nước tự nhiên hàm lượng các ion PO43-, HPO42-, H2PO4- thường rất thấp, hiếm khi nào hàm lượng PO43- vượt quá mức 1 mg/L ngay cả ở những thủy vực giàu dinh dưỡng [20].
Cũng như hàm lượng NO3-, hàm lượng PO43- được tích lũy theo thời gian và tốc độ tăng trưởng của cá. Hàm lượng PO43- dao động từ 0,12-0,34mg/l, các giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép của LSH (< 1mg/l), đảm bảo cho sự phát triển và sinh trưởng bình thường của cá.
Hàm lượng PO43- của nước lọc cao hơn so với nước thải là do hợp chất này không chuyển thành khí trong hệ thống lọc thoáng khí. Bên cạnh đó là quá trình kết tủa và lắng đọng trong trong môi trường lọc đệm cacbonat.
3.1.3 Các thông số hữu cơ trong hệ thống nuôi
Trong hệ thống bể nuôi, hàng ngày được bổ sung một lượng rất lớn các chất hữu cơ từ cặn bã dư thừa của thức ăn và sản phẩm bài tiết của cá. Mặc dù chúng bị loại bỏ bằng cách xiphông hằng ngày các chất rắn lắng đọng trong bể nuôi cá và lọc hết các dạng lơ lửng qua túi lọc. Nhưng chất hữu cơ hòa tan liên tục đi vào bể lọc qua các vật liệu lọc [1]. Hệ thống lọc sinh học đã có ý nghĩa rất lớn trong việc loại trừ chất hữu cơ khỏi hệ thống. Theo số liệu quan trắc, hàm lượng chất hữu cơ dưới dạng COD và BOD5 trong nước sau lọc luôn có giá trị nhỏ hơn trong các bể thải.
Bảng 3.3. Kết quả quan trắc các thông số hữu cơ trong hệ thống nuôi
BOD5 (mg/l) COD(mg/l) Đợt thu mẫu Ngày Thải Lọc Thải Lọc 1 3/7/2010 1,67 1,02 3,08 2,66 2 13/7/2010 1,76 1,08 2,98 2,56 3 23/7/2010 1,86 0,87 3,12 2,62 4 2/8/2010 2,29 1,04 3,64 2,85 5 12/8/2010 2,56 1,14 3,85 2,76 6 22/8/2010 2,74 1,26 4,34 2,41 7 1/9/2010 2,93 1,32 4,62 2,68 max 2,93 1,26 4,62 2,85 min 1,67 0,87 2,98 2,41 Giá trị tb 2,26±0,505 1,07±0,130 3,66±0,647 2,65±0,141 Giới hạn cho phép 5,0 10,0
BOD là lượng ôxy cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước trong điều kiện hiếu khí. Giá trị BOD5 là lượng ôxy cần thiết để cung cấp cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ sau 5 ngày. Theo tiêu chuẩn của LSH thì giá trị thích hợp của BOD5 là nhỏ hơn 5mg/l [30].
Hàm lượng BOD5 có sự tăng theo thời gian nuôi và sự phát triển của cá. Hàm lượng này dao động trong khoảng 0,87-2,93mg/l và vẫn thấp hơn mức tiêu chuẩn cho phép của LSH (< 5mg/l).
COD là lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O. COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể bị ôxy hóa bằng hóa học (bao gồm cả lượng chất hữu cơ không thể bị ôxy hóa bằng vi khuẩn). Trong thực tế COD được dùng rộng rãi để đặc trưng cho mức độ các chất hữu cơ trong nước ô nhiễm (kể cả các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học và khó bị phân hủy sinh học) [20].
Hàm lượng COD cũng có sự tăng dần theo thời gian và sinh trưởng của cá, dao động từ 2,41-4,62mg/l, đảm bảo dưới mức cho phép của tiêu chuẩn LSH là 10mg/l. Kết quả này có được là do việc thay nước định kì đã làm giảm thiểu ô nhiễm các chất hữu cơ độc và khó phân hủy. Sự chênh lệch lớn lượng COD trong nước thải và nước lọc thêm lần nữa là minh chứng rõ ràng chứng minh rằng các chất hữu cơ bị vi khuẩn trong hệ thống LSH tiêu thụ rất lớn. Như vậy các chất hữu cơ tiêu hao ôxy bị phân hủy và lọc sạch rất cao bởi bể LSH. Đây là chức năng quan trọng của bể LSH khi thiết kế.
3.2 Kết quả quá trình nuôi thương phẩm cá ngựa đen trong hệ thống lọc
sinh học
3.2.1. Kết quả theo dõi sức khỏe và sinh trưởng của cá ngựa đen
Ở Việt Nam, từ lâu, cá ngựa đã được khai thác và sử dụng trong đông y như một loại dược liệu quý. Những năm gần đây, nghề nuôi cá ngựa cũng đã đem lại hiệu quả kinh tế khá cao và ngày càng được mở rộng. Các quy trình kỹ thuật sản xuất giống và nuôi thương phẩm cũng đã từng bước hoàn thiện.
Tuy nhiên, nghề nuôi cá ngựa ở nước ta vẫn chưa phổ biến rộng rãi vì gặp khó khăn về nguồn thức ăn, nguồn nước không ổn định và không đảm bảo về chất lượng. Nếu nguồn nước ổn định về chất lượng và không phải thay nước trong quá trình nuôi sẽ giúp tiết kiệm chi phí sản xuất, giảm công chăm sóc quản lý đồng thời gia tăng tỷ lệ sống của cá.
Tiến hành nuôi cá ngựa đen Hippocampus kuda kích thước từ 52,6±1,02 (mm); 0,416±0,0207 (g) trong 61 ngày trên 3 hệ thống bể lọc sinh học hoàn lưu và 3 bể là hệ thống nuôi không tái sử dụng nước theo quy trình ương nuôi hở (đối chứng). Sau 2 tháng nuôi với mật độ 100 con/m3, cá khoẻ mạnh, không có những biểu hiện bệnh lý trong quá trình nuôi, cá sinh trưởng và phát triển tốt, tỷ lệ sống sau khi kết thúc thí nghiệm nuôi trên hệ thống bể lọc sinh học hoàn lưu đạt trung bình 82,97%.
Hình 3.4. Sinh trưởng chiều dài cá ngựaHippocampus kuda khi nuôi trong hệ thống thay nước và lọc tuần hoàn
Bảng 3.4. Sinh trưởng tuyệt đối về chiều dài (mm) của cá ngựa đen (Hippocampus kuda) trong các bể nuôi với độ tin cậy 95%.
Các loại bể Đợt thu
mẫu THAY NƯỚC1 THAY NƯỚC2 THAY NƯỚC3 LỌC TUẦN HOÀN1 LỌC TUẦN HOÀN2 LỌC TUẦN HOÀN3
4/7/2010 53,5±0,74a 52,6±1,02a 52,8±0,99a 54,4±0,86a 53,1±0,97a 53,8±0,94a 18/7/2010 68,3±0,87b 66,2±0,99ab 65,6±1,06ab 66,7±0,89ab 64,6±1,03a 65,1±1,07a 01/8/2010 77,7±0,77a 77,0±1,24a 74,5±1,21a 77,3±1,28a 74,2±1,45a 75,0±1,06a 15/8/2010 83,0±0,9b 80,0±0,79ab 79,5±0,73a 83,0±0,94b 82,7±0,94b 82,7±1,55b 29/8/2010 84,6±0,97a 80,4±1,34a 80,5±1,39a 84,9±1,05a 83,0±0,61a 83,0±0,6a
Số liệu trình bày trên bảng là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. Số liệu cùng hàng có các chữ cái khác nhau thể hiện sai khác có ý nghĩa thống kê (p< 0,05).
Bảng 3.5. Tốc độ sinh trưởng đặc trưng về chiều dài của cá ngựa đen (Hippocampus kuda) trong các bể nuôi SGRL(%/ngày).
Các loại bể Đợt thu
mẫu THAY NƯỚC1 THAY NƯỚC2 THAY NƯỚC3 LỌC TUẦN HOÀN1 LỌC TUẦN HOÀN2 LỌC TUẦN HOÀN3
18/7/2010 0,98±0,075 0,91±0,075 0,851±0,1 0,82±0,081 0,79±0,090 0,78±0,091
01/8/2010 0,63±0,074 0,72±0,101 0,59±0,111 0,73±0,081 0,64±0,114 0,73±0,091
15/8/2010 0,36±0,069 0,22±0,110 0,34±0,092 0,38±0,106 0,61±0,119 0,51±0,092
29/8/2010 0,1±0,062 0,02±0,110 0,07±0,098 0,12±0,079 0,03±0,078 0,02±0,104
tb 0,52 0,47 0,46 0,51 0,52 0,51
Qua các đợt thu thập số liệu thể hiện trên bảng 3.4 và 3.5 cho thấy, cá nuôi tại bể lọc tuần hoàn 1 có chiều dài trung bình và tốc độ tăng trưởng về chiều dài lớn nhất (84,9 mm và tăng trưởng 0,52%/ngày). Cá nuôi tại bể thay nước 2 có chiều dài trung bình và tốc độ tăng trưởng thấp nhất ((80,4 mm và tăng trưởng 0,46%/ngày). Tuy nhiên, xét về mặt thống kê, không có sự sai khác sinh trưởng về chiều dài giữa các bể nuôi lọc tuần hoàn và bể thay nước, tốc độ tăng trưởng không chênh lệnh nhiều giữa