Nghiên cứu quá trình chuyển hóa O-Phốt phát
trong hệ thống tuần hoàn nước nuôi giống cá
biển bằng công nghệ lọc sinh học ngập nước

Giảm nồng độ O – Phốt phát bằng phương pháp sinh học trong hệ thống tuần hoàn tái
sử dụng nước biển trong nuôi trồng thủy sản (RAS) là mục tiêu quan trọng. Báo cáo
này trình bày nghiên cứu được thực hiện trên hệ thống tuần hoàn nước trong nuôi
trồng thủy sản (RAS - Recirculation Aẹuaculture System) tái sử dụng nước biển bằng
công nghệ lọc sinh học ngập nước, được thiết kế để loại bỏ các chất hữu cơ.
Trong bài viết này đề cập đến việc loại bỏ hợp chất phốt pho hữu cơ. Xác định ảnh
hưởng của độ mặn đến hiệu suất chuyên hóa O - Phốt phát (PE) ở quy mô thí
nghiêm (mối tương quan nghịch giữa độ mặn và tỷ lệ chuyến hóa O – Phốt phát đã
được xác định). Xác định hiệu suất chuyển hóa O – Phốt phát trong hệ thống xử lý ở
quy mô Pilot và quy mô ứng dụng sản xuất. Xác định hệ số BOD
5
/PO4
3
đến hiệu suất
chuyển hóa. Kết quả cho thấy ở quy mô thí nghiệm quá trình tích lũy O - Phốt phát
xảy ra khi hệ số BOD5/PO4
3
> 10; ở quy mô Pilot và ứng dụng sản xuất hệ
so BOD5/PO4
3
> 6.
1. Giới thiệu
Nuôi trồng thủy sản chiếm gần 50% tổng sản lượng thủy sản được tiêu thụ trên toàn
thế giới (FAO, 2005). Hệ thống nuôi trồng thủy sản ứng dụng công nghệ tuần hoàn
nước (RAS - Recirculation Aquaculture System) bằng công nghệ lọc sinh học [1] đã
được triển khai nghiên cứu và phát triển vói mục tiêu tái sử dụng nước nuôi và làm
giảm lượng nước thải. Hệ thống này sử dụng công nghệ lọc sinh học ngập nước (SBF

Pilot có thể tích ngập nước bằng 0,20m
3
(dài 0,8m; rộng 0,5m; cao 0,5m), ngăn
số 1 lọc xuôi rộng 0,2m, ngăn số 2 lọc ngược rộng 0,4cm và ngăn số 3 rộng 0,2cm,
chiều cao của vật liệu lọc 0,35m. Thể tích vật liệu lọc dài 0,8m x rộng 0,5m x cao
0,35m = 0,14m
3
. Vật liệu lọc là đá san hô có tiết diện bề mặt riêng khoảng 277 -
321m2/m
3
và đá sét Zeolite đóng rắn có tiết diện bề mặt riêng khoảng 250 -
450m
2
/m
3
.
Quy mô sản xuất
Bể lọc quy mô sản xuất được thiết kế tương tự như bể lọc sinh học quy mô Pilot. Hệ
thống lọc ngập nước được chia thành 4 ngăn, có thể tích 4,5m
3
(ngăn 1: 1m
3
; ngăn
2: 1m
3
; ngăn 3: 2,5m
3
). Vật liệu lọc là đá san hô có tiết diện bề mặt riêng trong
khoảng 277 - 321m
2

2
/m
3
, đá sét Zeolite có ASS là 450m
2
/m
3
và hỗn họp 1/2 đá san hô cùng 1/2 đá
sét Zeolite ASS trung bình là 400m
2
/m
3
.
Thí nghiệm vận hành hệ thống và đánh giá các thông số của bể lọc sinh học ngập
nước (SBF) ở điều kiện độ mặn khác nhau (0%o; 8%
0
; 16%
0
; 2A% và 32%o).
Hệ thống bể nuôi cá và bể lọc như sơ đồ hình la. Bể không nuôi cá có thể tích nước
500 lít, điều kiện thí nghiệm 28°C, pH 7,6 - 7,8. Lun lượng nước tuần hoàn bằng máy
bơm công suất 0,5m
3
/giờ, vận hành liên tục trong 24h. Bể nước sau lọc được sục khí
đạt DO = 6mg/l.
Mẫu nước được thu ở 2 điểm (điểm 1: nước thải ra từ bể cá; điểm 2: nước sau khi xử
lý bởi hệ thống lọc SBF, hình la, ký hiệu A); mẫu được phân tích ngay sau khi thu
mẫu. PO4
3-
được phân tích bằng phương pháp nhuộm màu xanh Molipdat, so màu

20 - 32%o, hiệu suất chuyển hóa O - Phốt phát chỉ đạt khoảng 10 - 15%.
Ở hình 2b, mối tương quan giữa hiệu suất chuyển hóa Phốt pho và độ mặn thể hiện là
mối tương quan nghịch (với hệ số R
2
= 0.8214). Như vậy, mối tương quan ngược chặt
chẽ, khẳng định hiệu suất chuyển hóa O - Phốt phát giảm đi khi độ mặn tăng lên.
Mối quan hệ giữa hiệu suất chuyển hóa và hệ số BOD5/PO4
3-
được trình bày trong
hình 2c.
Ở hình 2c, kết quả chỉ ra rằng để quá trình chuyển hóa O – Phốt phát được diễn ra, hệ
sốBOD5/PO4
3
- phải < 10. Tuy nhiên, quá trình chuyển hóa O - Phốt phát chỉ đạt
được hiệu suất cao nhất là 37,27 % khi hệ số BOD5/PO4
3-
là 1.36 Giá trị BOD
5
/P0
4
3-
< 10 có nghĩa là giá trị BOD trong nước thấp quá trình chuyển hóa O – Phốt phát sẽ
xảy ra trong hệ thống. Quá trình chuyển hóa O - Phốt phát chủ yếu được thực hiện
trong môi trường vi khuẩn dị dưỡng (vi khuẩn thực hiện quá trình khử).
Hệ số BOD5/PO4
3-
càng cao, quá trình chuyển hóa O – Phốt phát (dạng O- Photphat)
càng giảm, và lượng O - Phốt phát sẽ tích lũy trong hệ thống theo thời gian.
Thảo luận:
Trong thực tế, khi nuôi giống cá biển, chỉ thực hiện trong điều kiện nước mặn (chủ

số BOD
5
/PO4
3-
> 10 Phốt pho không được chuyển hóa và được tích lũy trong nước.
Tỷ lệ chuyển hóa O - Phốt phát trong nước khoảng - 47.2%, giá trị này thể hiện sự tích
lũy O – Phốt phát.

3.2. Quá trình chuyển hóa O - Phốt phát trong hệ thống SBF quy mô Pilot, quy mô sản
xuất.
Ở quy mô Pilot, hiệu suất chuyển hóa O - Phốt phát thấp hơn quy mô thí nghiệm, dao
động trong khoảng 10-12%, tỷ lệ tích lũy O – Phốt phát thấp (<10%), BOD
5
/PO4
3-
< 6
quá trình chuyển hóa O – Phốt phát được thực hiện (hình 3a).
Ở hình 3a, thực hiện quy mô sản xuất nuôi giống cá Giò, hiệu suất chuyển hóa O –
Phốt phát được thực hiện khi hệ số BOD
5
/PO4
3-
< 6, tuy nhiên vẫn có quá trình tích
lũy O - Phốt phát. Khi hệ số BOD
5
/PO4
3
- > 10 quá trình chuyển hóa O - Phốt phát
không xảy ra, chỉ có quá trình tích lũy O – Phốt phát.
Nước nuôi cá ở độ mặn 25 - 32%0 (giai đoạn cá đuôi 50 ngày tuổi) hiệu suất chuyển

được thực hiện và thay vào đó là quá trình tích lũy O - Phốt phát. Mối quan hệ giữa
hiệu suất chuyển hóa o - Phết phát và tuổi cá là mối tương quan dương (mối quan hệ
không chặt, R
2
= 0.547). Mặt khác, nước ở độ mặn cao 32%0, giai đoạn đầu (10-20
ngày tuổi) xảy ra quá trình tích lũy O - Phốt phát. Độ mặn trong nước giảm xuống còn
20%c, giai đoạn cá 60 - 69 ngày tuổi, xảy ra quá trình chuyển hóa O - Phốt phát
nhưng rất thấp (khoảng 5 - 10%) ■