Bài giảng Quản lý chất lượng nước

ơ bản gồm Phospho (P) Nitơ (N) Bảng 6-6. Phân loại các loại phân bón thương mại phổ biến Phân bón Urea Nitrat canxi Nitrta natri Nitrat amôn Sulfat amôn Superphosphate Trisuperphosphate Monoammonium phosphate Diamrnonium phosphate Metaphosphate canxi Nitrate kali Sulfat kali N 45 15 16 33-35 20-21 0 0 11 18 0 13 0 Phần trăm P 2O5 0 0 0 0 0 18-20 44-54 48 48 62-64 0 0 K 2O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 44 50 Bảng 6-7. Các nguồn yếu tố vi lượng sử dụng trong phân bón Yếu tố Bo (Boran) Đồng (copper) Sắt (Iron) Mangan (Manganese) Molybden Kẽm (Zinc) Nguồn Borac (Borax) Pentaborate natri Acid Boric Pentahydrate sulfat đồng Malachite Oxide Cupric Đồng kìm Sulfat sắt Oxid sắt Sắt ammon phosphat Sắt kìm (Iron chelates) Sulfat Mangan Oxid Mangan Mangan kìm Mangan Chloride Molybdat natri Molybdat ammon Monohydrat sulfate kẽm Sulfate kẽm bazơ Carbonate kẽm Kẽm kìm Phần trăm xấp xỉ của yếu tố 11 18 17 25 57 75 9-13 19 77 29 5-14 26-28 41-68 12 17 39 54 35 55 52 9-14 102 Quản lý chất lượng nước Bảng 6-8. Các thành phần dinh dưỡng của môi trường nuôi tảo Yếu tố (mg/L) Na K Ca Mg HCO 3 (pH=7) Cl SO4 Nước ngọt Gorham 7,6 8,6 23,2 2,9 34,8 13,9 26,8 0,05 0,004 1,0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - Chu 18,1 4,5 9,7 2,5 23,0 - 9,7 6,8 1,8 12,3 0,18 Sverdrup 10.500 380 400 1.350 140 19.000 2.660 Nước mặn ASP2 7.050 313 100 440 - 10.400 1.930 NO3-N PO4-P SiO2 Fe (Ferric citrate) B Mn Mo Co Cu Zn tis (hydroxymethy) aminomethane Sodium ethylenadiamine tetraacetate Vitamin B12 Thiamine hydrochloride Nicotinic acid Calcium pantothenate -aminobenzoic acid Biotin Inositol Folic acid Thymine 3.5 Phân bón 0,001-0,60 8,2 0,07 6,4 0,01 4,6 0,002 0,01 0,0005 0,003 0,01 - - - - - - - - - - - 0,9 3,2 0,8 6,0 1,2 - 0,003 0,0012 0,15 1.000 30 0,002 0,5 0,1 0,1 0,010 0,001 5 0,002 3 - - - - - - - - - - - - - - - Phân vô cơ kích thích sự phát triển của sinh vật tự dưỡng ban đầu và những sinh vật trong chuỗi thức ăn liên quan, trong khi đó phân hữu cơ có tác dụng trên sinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡng. 3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của phân bón - Ánh sáng và nhiệt độ: mức độ ánh sáng tới, độ sâu mực nước, độ đục. - Thay nước. - Chất lượng nước - Điều kiện nền đáy và quá trình sử dụng ao. - Rong cỏ. 103 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản - Thành phần của tảo. - Độ hòa tan của phân. - Phương pháp và nhịp độ bón phân. - Sự tiêu thụ bởi động vật phiêu sinh 3.5.2 Phân bón vô cơ Một dạng phân với loại 15-15-5 chứa 15% Nitơ, 15% P 2O 5, và 5% K 2O. 100 kg phân hỗn hợp 15-15-5 sẽ được tạo thành từ Urê, Trisuperphosphate (TSP) và Chlorua kali (KCl). Trong 100 kg phân 15-15-5, có 15kg N, 15kg P 2O 5, và 5 kg K 2O. Tỉ lệ phối trộn như sau: 15 kg N ÷ 0.45 kg N / Kg urea 15 kg P 2O 5 ÷ 0.46 kg P 2O 5 / kg TSP 5 kg K 2O ÷ 0.60 kg K 2O / kg KCl Tổng hợp chất phân Chất phụ gia (vôi nông nghiệp) Tổng cộng Bổ sung phân vô cơ cho phân hữu cơ: = 33.3 kg ure = 32.6 kg TSP = 8. 3 kg KCl = 74.2 kg = 25.8 kg = 100.0 kg Vì sản phẩm thải động vật (phân chuồng) thường chứa hàm lượng N và P không cân đối như nhu cầu tối ưu của tảo, nên cần thiết phải bổ sung cho phân chuồng với nguồn phân vô cơ (N/P) để tạo ra những nguyên liệu thích hợp hơn. Thí dụ: - Tỉ lệ bón phân: 250 kg phân gà khô/hecta/tuần - Hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân gà: N = 2,5%, P = 2% - Tỉ lệ N:P theo yêu cầu = 5:1, giả sử hàm lượng P trong phân là hợp lý. - Cần bao nhiêu Ure (46% N) để thêm vào phân gà để tạo ra loại phân với tỉ lệ N:P theo yêu cầu? Tính toán - Lượng phân gà ban đầu chứa: - N: - P: 250 kg x 2.5% 250 kg x 2% = 6.25 kg, = 5 kg - Phân với tỉ lệ N: P yêu cầu = 5 : 1 chứa 25 kg N. - Lượng N thêm cần trong phân gà: - 25kg - 6.25 kg = 18.75 kg - Lượng ure cần thiết là - 18.75 kg x 100/46 = 40.76 kg. 104 Quản lý chất lượng nước 3.5.3 Phân hữu cơ Bảng bên dưới liệt kê hàm lượng chất dinh dưỡng của các loại chất hữu cơ khác nhau dùng làm phân bón. Vì tỉ lệ C:N:P trong phân hữu cơ thường cung cấp một tỉ lệ chất dinh dưỡng không cân đối (N:P), do đó được khuyến cáo là bổ sung phân vô cơ để có được tỉ lệ mong muốn. Bảng 6-9. Thành phần cơ bản trung bình của phân chuồng hữu cơ (giá trị được biểu thị bằng % trọng lượng) Phân chuồng Phân gia súc Phân Trâu Bò Cừu Dê và cừu (hỗn hợp) Ngựa Heo Lạc đà Voi Cọp Sư tử Người Phân gia cầm Phân vịt Phân thỏ Nước tiểu Trâu Bò Cừu Dê và cừu (hỗn hợp) Heo Ngựa Người Bột Bột máu Bột sừng và móng guốc Bộp xương Phân cá 2/ Tỉ lệ C:N % phần cơ bản không có độ ẩm N P K 19 19 29 - 24 13 - 43 10 9 8 9 10 - - - - - - - 0,8 3,5 - 8 4,5 1,23 1,91 1,87 1,50 2,33 2,80 1,51 1,29 2,82 3,60 7,24 3,77 2,15 1,72 2,05 9,74 9,90 9,64 10,88 13,20 17,14 11,12 12,37 3,36 7,50 0,55 0,56 0,79 0,72 0,83 1,36 0,15 0,33 3,19 3,21 1,72 1,39 1,13 1,30 0,01 0,05 0,10 0,14 1,25 0,02 1,57 0,66 1,60 10,81 2,82 0,69 1,40 0,92 1,38 1,31 1,18 1,30 0,14 0,03 0,04 2,41 1,76 1,15 1,08 3,78 7,78 12,31 - 17,86 10,90 4,86 - - - 0,80 105 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Phân xanh Rơm lúa mì Rơm lúa mạch Rơm lúa nước Rơm yến mạch Rơm bắp Rơm đậu nành Lá và cuống bông Bột hạt bông Rơm đậu phộng Vỏ hột đậu phộng Vỏ đậu phộng Rơm đậu xanh Cọng đậu đũa Rễ đậu đũa Bã cà phê Bã mía Cỏ 4/ 3/ Rong cỏ xanh Tro cây cọ dầu Sợi nén cây cọ dầu Tỉ lệ C:N 105 110 105 - 55 32 - - 19 - - - - - - 116 20 13 - - % phần cơ bản không có độ ẩm N 0,49 0,47 0,58 0,46 0,59 1,30 0,88 7,05 0,59 1,75 1,00 1,57 1,07 1,06 1,79 0,35 0,41 2,45 - 1,24 P 0,11 0,13 0,10 0,11 0,31 - 0,15 0,90 - 0,20 0,06 0,32 1,14 0,12 0,12 0,04 0,03 - 1,71 0,10 K 1,06 1,01 1,38 0,97 1,31 - 1,45 1,16 - 1,24 0,90 1,34 2,54 1,50 1,80 0,50 0,26 - 32,50 0,36 Bảng 6-10. Thành phần khoáng chất (% tổng chất rắn) chứa trong chân chuồng Khoáng chất Ca Mg Zn Cu Fe.. Mn Na K P S N Thức ăn heo 0,917 0,194 0,122 0,00218 0,0161 0,00398 0,312 0,682 0,741 0,455 2,839 Phân heo 2,47 1,20 0,05 0,05 0,05 0,02 0,63 3,49 3,7 Phân bò thịt 1,16 0,47 0,01 0,035 0,08 0,01 0,09 2,28 1,7 Theo Ngoddy et al. (1971), trích dẫn C.W. Lin & Yang Yi (2001) Bảng 6-11. Lượng phân chuồng thải từ động vật nuôi Đơn vị trọng lượng Động vật Bò sữa Bò thịt Gia cầm Heo Cừu của con vật, lb, 1.000 1.000 5 100 100 N 131,4 170,8 1,81 14,7 12,3 Pounds/con vật/năm P 2O5 36,1 26,3 1,46 6,6 4,3 K 55,8 39,4 0,67 8,7 8,9 Theo Dale (1971), trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) Hệ số chuyển đổi xấp xỉ: P x 2.3 = P 2O 5, K x 1.2 = K 2O 106 Quản lý chất lượng nước Bảng 6-12. Hàm lượng nitơ (N) và phospho (P) theo khối lượng khô của các loại phân chuồng khác nhau được sử dụng bón cho ao. Phân Gà Bò Vịt Trâu % N 2,8 1,5 4,4 1,4 % P 1,4 0,6 1,1 0,2 Tỉ lệ N : P 2,0 : 1 2,5 : 1 4,0 : 1 7,0 : 1 AIT A.I.T. 1986 A.I.T. 1986 Nguồn GREEN et al. 1989 3.6 Phương pháp bón phân 3.6.1 Phương pháp bón phân Khi bón phân hữu cơ cần tránh sự tích tụ ở đáy ao vì như thế sẽ sinh ra nhiều khí độc. Do đó, khi bón phân hữu cơ nên giữ chúng ở tằng mặt bằng cách dùng sàng bón phân. Phần đế của sàng bón phân nên đặt từ 15-20 cm dưới nước và đặt gần đầu nước cấp hoặc cuối ao nơi gió thổi thịnh hành. Một sàng như vậy thì đủ cho 1 ao lên đến 7 ha khi phiêu sinh phát triển. Kích thước của sàng phụ thuộc vào diện tích ao: Bảng 6-13. Tương quan giữa diện tích ao và kích thước sàng Diện tích ao (ha) 1 2 3 4 5 6 7 Nguồn: ASEAN (1978), trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) Kích thước phần trên của sàng (m) 0,85 X 0,85 1,25 x 1,25 1, 50 X 1, 50 1,70 x 1,70 1,90 X 1,90 2,10 x 2,10 2,25 x 2,25 Hình 6-1. Sàng bón phân Ngoài ra, có thể cho phân bón và thùng nổi đục lỗ hay túi lưới treo ở gần mặt nước ao để bón phân cho ao. 107 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 6-2. Bón phân bằng thùng nổi đục lỗ Hình 6-3. Bón phân bằng túi lưới 3.6.2 Tỉ lệ và tần số bón phân Vì tính chất phức tạp liên quan đến hiệu quả của việc bón phân như được thảo luận ở trên, cho nên khó để đưa ra một công thức về tỉ lệ bón phân có thể áp dụng được trong mọi trường hợp. Nói chung để duy trì mức độ sinh khối của tảo ở 80-300 µg chlorophyll-a/L, độ trong khoảng 20-40 cm, thì tổng hàm lượng lân (TP) và đạm (TN) trong nước nên duy trì trong khoảng 0,2-0,5 mg P/L and 1-3 mg N/L, với một tỉ lệ N:P là 5-10:1. Theo nguyên tắc thì số lần bón phân càng nhiều sẽ càng tạo sự ổn định về hàm lượng dinh dưỡng trong nước, vì thế duy trì được năng suất sinh học ổn định. Trong thực tế, bón 2 lần/tuần đến 1 lần/tuần là tần số thích hợp. 3.7 Mùi hôi Cá có mùi hôi như mùi bùn, hôi cỏ hoặc hôi dầu làm giảm chất lượng nên không thể bán được hoặc chỉ bán với giá thấp. 108 Quản lý chất lượng nước 3.7.1 Hợp chất hoá học gây ra mùi hôi Các hợp chất gây mùi hôi ở tôm cá gồm: Geosmin (C 12H 22O), methyhsobomeol (MIB, C 11H 20O), and mucidone (C 16H 18O 2). Tôm cá sẽ có mùi hôi khi các chất tạo mùi hôi tích lũy trong thịt cá là <1 µg/kg cá. geosmin methyhsobomeol mucidone Hình 6-4. Các hợp chất gây mùi hôi trong cá Các hợp chất này có thể xuất hiện trong nước và bùn, vi sinh vật và cá; có thể chiết suất được bằng chưng cất và tách ra bằng methylene và phân tích bằng sắc khí ký. Cá hấp thụ các hợp chất có mùi lạ từ mang và chuyển tới máu đi khắp cơ thể hoặc từ thức ăn ăn vào. 3.7.2 Vi sinh vật sản sinh ra các hợp chất có mùi hôi: Tảo lam Nấm Anabacna scheremetievi Lyngbya Best Oscillatoria agardhii O. bornetii fa. tenuis O . cortiana O. prolifica O. simplicissima O. spiendida O. tenuis O. variabilis Schizothrix muelleri Symplow muscorum Lyngbya cryptovaginata Oscillatoria curviceps O. tenuis var. levis Actinomycetes Streptomyces 3.7.3 Điều kiện ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật tạo ra mùi hôi - Chất hữu cơ nhiều trong ao đã cung cấp giá thể cho sự phát triển của nấm. - Streptomycete spp. có thể bị kiềm hãm bởi hàm lượng oxy thấp trong ao (bào tử hình thành sợi nấm thứ cấp tạo ra MIB và mucidone). o - Nhiệt độ tối ưu cho các sinh vật sản sinh mùi hôi trong khoảng 25-30 C - Đất và nước có tính kiềm thích hợp cho sự phát triển của những sinh vật tạo mùi hôi. 109 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản 3.7.4 Các biện pháp phòng ngừa vấn đề về mùi hôi: - Tránh sự tích tụ của hợp chất hữu cơ ở đáy ao. - Chuẩn bị đáy ao bằng việc dọn sạch những chất hữu cơ dư thừa và qua việc phơi ao. - Các chất hoá học có thể khống chế những sinh vật gây mùi hôi- CuSO 4, Simazine. - NaCl (10 mg/L) kiềm hãm sự phát triển của Streptomycete. Cá biển ít có vấn đề về mùi hôi. 3.7.5 Loại bỏ mùi hôi khỏi cá: - Rửa sạch cá còn sống với nước sạch có thiosufat natri. - Thu hoạch cá khi sinh vật tạo mùi hôi bị tàn lụi như lúc nhiệt độ thấp. - Sơ chế cá bằng việc nhúng cá vào dung dịch muối 80% và hun khói. 4 SỤC KHÍ VÀ LUÂN CHUYỀN NƯỚC 4.1 Nguyên lý của quá trình sục khí 4.1.1 Mục đích - Cung cấp oxy cho đối tượng nuôi trong thủy vực, - Loại bỏ các khí độ như H 2S, NH3 - Tập trung các chất cặn bã vào giữ ao - Xáo trộn các phiêu sinh vật 4.1.2 Cơ chế chủ yếu của quá trình sục khí Làm tăng tốc độ khuếch tán của oxy từ không khí. Hàm lượng oxy hoà tan tối đa, sự bão hòa có được từ quá trình sục khí nhân tạo là 100% dưới những điều kiện chuẩn. Sục khí được dùng trong nuôi trồng thủy sản bao gồm các trại giống, ao nuôi thâm canh, nuôi cá nước chảy và nuôi trong hệ thống tuần hoàn. Tính toán hiệu suất sục khí: (DOa - DOi) x V = ------------------------ N x t Trong đó: N(g/kw.giờ) DOa = DOi V N t = = = = Hàm lượng O 2 sau khi sục khí Hàm lượng O lúc ban đầu (g/m ) 3 Công suất máy sục khí (kw) Thời gian sục khí (giờ) 3 2 Thể tích nước (m ) 4.1.3 Phương pháp kiểm tra máy sục khí cơ học 110 Quản lý chất lượng nước - Sự khử oxy nước trong bể kiểm tra bằng việc thêm sulfit natri: CoCl2 2Na 2SO 3 + O2 2Na 2SO4 Tính toán từ phương trình phản ứng trên cần 7,9 mg/L Na 2SO 3 với 0,05-0,2 mg Co (trong CoCl 2 ) để lấy đi 1 mg O 2/L. - Kiểm tra oxy với máy sục khí. Hiệu suất chuyển tải oxy (KLa) có thể được tính toán như sau: (K a) = L T Ln(DO 1 ) Ln(DO 2 ) (t t )/ 60 2 1 (K La) T= hiệu suất chuyển tải oxy ở nhiệt độ nước kiểm tra, /giờ DO1 DO2 t1 t2 = Oxy hoà tan hao hụt ở điểm 1 trên đồ thị mg/L = Oxy hoà tan hao hụt ở điểm 2 trên đồ thị mg/L = thời gian ở điểm 1 trên đồ thị, phút. = thời gian ở điểm 2 trên đồ thị, phút. Nhiệt độ nước ảnh hưởng đến sự chuyển tải oxy. Điều chỉnh hiệu suất chuyển tải oxy về 20 ºC (68 ºF) với công thức T 20 (K La) 20 = (K La) T /1.024 T = nhiệt độ nước để kiểm tra ºC (K La) 20 = hiệu suất chuyển tải oxy ở 20ºC./giờ Bảng 6-14. Kết quả kiểm tra sự chuyển tải oxy được thực hiện trong bể 0,70 m với 3 nhiệt độ nước 22ºC (71,6ºF). Hàm lượng oxy hoà tan (DO) ở mức bão hoà là 8,7 mg/L. a Thời gian (phút) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 DO trong bể (mg/L) 0,15 0,2 1,2 2,7 3,3 4,25 4,8 5,35 5,95 6,35 6,65 6,85 b DO hao hụt (mg/L) 8,5 7,5 6,0 5,4 4,45 3,9 3,35 2,75 2,35 2,05 1,85 a Máy sục khí bắt đầu và hàm lượng DO được đo trong khoảng thời gian 1 phút. Thời gian được tính khi hàm lượng DO bắt đầu gia tăng. b Hàm lượng DO ở mức bão hoà trừ hàm lượng DO đo được ở thời điểm t. 111 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 6-5. Kiểm tra sự chuyển tải oxy Tính toán tốc độ chuyển tải oxy cho những điều kiện chuẩn (0 mg/L DO, 20ºC, nước trong) với công thức OT = (K a) × DO ×V s OTs DO20 V L 20 20 = tốc độ chuyển tải oxy chuẩn, g O 2/giờ = hàm lượng DO ở mức bão hoà ở 20ºC và áp suất chuẩn, mg/L 3 = thể tích nước trong bể m Tốc độ chuyển tải oxy có thể được chia theo công suất của máy (mã lực hoặc watt) để tạo điều kiện dễ dàng so sánh giữa các loại máy sục khí có kích cỡ khác nhau. 112 Quản lý chất lượng nước Số liệu từ bảng và hình ở trên được sử dụng trong thí dụ sau đây để tính tốc độ chuyển tải oxy. Trước hết tính toán hiệu suất chuyển tải oxy ở nhiệt độ trong điều kiện đo tại hiện trường (trong thí dụ này là 22ºC) (K a) = = L T Ln(7,9) Ln(2,55) ( ,58 1,5) / 60 2 ,07 0,94 0,117 = 9,66/giờ Kế tiếp điều chỉnh hiệu suẩt chuyển tải oxy về điều kiện chuẩn (20ºC) (K a) = 9,66 /1,024 22-20 2 L 20 = 9,66 /1,024 = 9,66 /1,05 = 9,20/giờ Cuối cùng, tính tốc độ chuyển tải oxy chuẩn. Hàm lượng DO ở 20ºC và 100% bão hoà 3 là 9,07 mg/L, thể tích bể là 0,70 m OTs = (9,02)(9,07)(0,70) OTs = 58,4 g O 2/giờ 4.2 Loại và hiệu quả máy sục khí 4.2.1 Sục khí tự chảy Lợi dụng sự chênh lệch độ cao như thác hoặc tầng nước ở trên cao làm cho nước bắn tung tóe khi chảy xuống, tỉ lệ diện tích/thể tích nước gia tăng vì thể làm tăng tốc độ khuếch tán oxy. Có thể thiết kế theo nhiều cách: Hiệu quả (%) = (C b - C a)/(C s - C a) x 100 Trong đó, Ca Cb Cs = Lượng DO (mg/L) bên trên máy sục khí = Lượng DO (mg/L) bên dưới máy sục khí = Lượng DO (mg/L) bão hoà ở nhiệt độ cho trước Sục khí tự chảy đơn giản: Nước chảy từ trên xuống va đập vào các bậc thang làm nước bắn tung tóe làm tăng tốc độ khuếch tán của oxy trong không khí vào nước. Hình 6-6. Sục khí tự chảy đơn giản dạng bậc thang. Theo F. W. Wheaton (1977). 113 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Đập nước - Bệ chắn - Guồng bánh xe - Chổi quay - Máng gợn sóng nghiêng không có lỗ - Máng gợn sóng nghiêng có lỗ - Máng dạng bậc thang Hình 6-7. Đập với bệ chắn làm toé nước. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) Hình 4-8. Đập với guồng bánh xe. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) 114 Quản lý chất lượng nước Hình 6-9. Đập nước với chổi quay. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) Hình 6-10. Máng gơn sóng nghiêng không có lỗ. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) Hình 6-11. Máng gợn sóng nghiêng có lỗ. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) 115 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 6-12. Máng dạng bậc thang. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) Hiệu quả của các loại sục khí tự chảy khác nhau theo độ cao khi nước chảy xuống. Kết quả thực nghiệm về hiệu quả của các loại sục khí tự chảy được trình bày ở bảng 6-15. Bảng 6-15. Số liệu chọn lọc trên hiệu quả đo đạc của các máy sục khí theo trọng lực trên những khoảng cách khác nhau của thác nước. Thiết bị và độ cao nước rơi (cm) Đập tràn đơn giản 22,9 31,5 61,0 Máng gợn sóng nghiêng không lỗ 30,5 61,0 Máng gơn sóng nghiêng có lỗ 30,5 61,0 Bệ chắn 22,9a 30,5b 61,0b Máng bậc thang 30,5 61,0 Khay đục lỗ 25,0 50,0 75,0 100,0 Hiệu quả (%) 6,2 9,3 12,4 25,3 43,0 30,1 50,1 14,1 24,1 38,1 34,0 56,2 23,0 33,4 41,2 52,4 116 Quản lý chất lượng nước Đối với loại sục khí dạng khay đục lỗ thường được sử dụng trong các trại giống. Phần trăm bão hòa đạt được phụ thuộc vào khoảng các giữa các khay và số lượng khay trong hệ thống. Hình 6-13. Sục khí dạng khay đục lỗ. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) 117 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 6-14. Phần trăm oxy bão hòa theo khoảng các giữa các khay và số lượng khay trong hệ thống sục khí khay đục lỗ. 4.2.2 Sục khí bề mặt Nguyên lý là làm vỡ hay khuấy động mặt nước tạo thành những giọt nước nhỏ vì thế có thể tăng tỉ lệ khuếch tán qua bề mặt tiếp xúc lớn giữa nước và không khí. Loại sục khí này thường được dùng cho ao lớn, đặc biệt trong trường hợp oxy thấpp. Tốc độ chuyển tải oxy của sục khí bề mặt tùy thuộc vào nhiều biến số: - Độ sâu ngập nước, - Thiết kế và kiểu sục khí (tốc độ cánh quạt, đường kính cánh quạt...) - Đặc tính hoá học của nước ao (độ mặn, hàm lượng hữu cơ...) - Kích thước và hình dạng ao - Sự chênh lệch hàm lượng oxy giữa nước và không khí Sau đây là các kiểu máy sục khí bề mặt thông dụng: - Bơm phun (pump sprayer) - Quạt nước hay guồng bánh xe quay (paddle wheel) - Bơm chân vịt (propeller aspirator pump) Các loại sực khí có hiệu quả chuyển tải oxy khác nhau, loại sục khí theo kiểu đảo tròn như guồng bánh xe quay hay chổi quay cho hiệu quả chuyển tải oxy cao hơn rất nhiều so với loại sục khí đơn giản hay sục khí venturi. Vì vậy, loại sục khí đảo tròn (đặc biệt là loại quạt nước) thường được sử dụng trong các ao nuôi thâm canh có diện tích lớn. Trong khi đó, các loại sục khí khác chỉ được sử dụng trong quy mô nhỏ như ở các trại sản xuất giống. Theo Boyd (1998), hiệu quả chuyển tải oxy từ không khí vào nước của sục khí quạt nước (Paddle wheel) là 2,13 kg O 2/Kw/giờ, trong khi bơm phun 118 Quản lý chất lượng nước (pump sprayer) hay bơm phun thẳng đứng (vertical pump sprayer) thì hiệu quả chuyển tải oxy chỉ đạt 1,28 kg O 2/Kw/giờ và sục khí khuếch tán chỉ đạt 0,97 kg O 2/Kw/giờ. Hình 6-15: Sục khí bề mặt dạng quạt nước (paddle wheel). ( Hình 6-16: Sục khí bề mặt dạng bơm phun (Pump sprayer). ( 119 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 6-17: Sục khí bề mặt dạng bơm chân vịt (propeller aspirator pump). ( 4.2.3 Sục khí khuếch tán Bơm không khí hoặc oxy vào dưới dạng bọt khí và oxy được chuyển tải từ bọt khí đến vùng nước xung quanh. Tốc độ chuyển tải oxy phụ thuộc vào: - Sự chênh lệch oxy giữa bọt khí và vùng nước xung quanh - Kích thước của bọt khí - Thời gian lưu tồn của bọt khí trong nước, - Khoảng cách của bọt khí di chuyển xuyên qua cột nước, - Tốc độ của dòng khí, - Các đặc tính hoá học của nước. Các kiểu sục khí khuếch tán: - Sục khí khuếch tán đơn giản - Sục khí Venturi - Sục khí khuếch tán ống chữ U - Sục khí tiếp xúc bọt khí dòng chảy hướng xuống 120 Quản lý chất lượng nước Hình 6-18. Sục khí khuếch tán đơn giản. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) Hình 6-19. Sục khí Venturi. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) 121 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 6-20. Sục khí khuếch tán ống chữ U. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) 4.3 Luân chuyển và xáo trộn nước Việc luân chuyển nước gây ra sự xáo trộn theo chiều thẳng đứng của cột nước. Do đó tránh được sự phân tầng về nhiệt độ, độ mặn, dinh dưỡng... làm cho toàn bộ nước ao trở thành môi trường sinh sống đồng nhất. Các loại hệ thống luân chuyển nước, không giống như máy sục khí, tạo ra sự khuấy động bề mặt tương đối nhỏ. Lợi ích chính để luân chuyển là xáo trộn tầng nước mặt với lượng oxy quá bão hòa với tầng nước sâu có hàm lượng oxy thấp xảy ra trong suốt thời điểm phân tầng ban ngày khi quá trình quang hợp diễn ra tích cực trên tầng nước mặt. Sự luân chuyển nước có thể được tạo ra bởi những cách sau: - Trao đổi nước: tạo dòng chảy vào và dòng chảy ra khỏi ao. - Máy tuần hoàn cơ học: Bơm nước Chân vịt Sục khí kéo nước Bộ phận luân chuyển nước có thể được áp dụng để duy trì lượng oxy ban ngày cho sự tiêu thụ vào ban đêm. 122 Quản lý chất lượng nước Hình 6-21. Sục khí kéo nước. Theo C. E. Boyd (1998). 123 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 6-22. Ảnh hưởng của luân chuyển nước (xáo trộn) đến phân bố nhiệt độ trong ao 124 Quản lý chất lượng nước Hình 6-23. Ảnh hưởng của thời gian sục khí lên sự phân bố theo chiều thẳng đứng về nhiệt độ và oxy hoà tan trong ao 0,73 ha với hai cánh quạt sục khí. (A: Không sục khí, B: Sục khí ban ngày, C: Sục khí ban đêm, D: Sục khí ngày và đêm) (Tríc dẫn C.W. Lin & Yang Yi, 2001) 5 XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC 5.1 Xử lý và tái sử dụng nước Trong nuôi thủy sản thâm canh, việc xử lý và tái sử dụng nước là khâu không kém phần quan trọng. Xử lý và tái sử dụng nước nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường và tránh sự lây lan dịch bệnh và góp phần giảm chi phí sản xuất. Trong sản xuất giống thủy sản nước lợ, mặn (tôm sú, nhuyễn thể và một số loài cá biển) thì việc xử lý và tái sử dụng nước còn góp phần mở rộng vùng sản xuất. Trước đây, các trại sản xuất 125 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản giống tôm càng xanh hay tôm sú chỉ được xây dựng ở vùng ven biển vì khi sản xuất các loài này cần có một lượng lớn nước mặn. Trong những năm gần đây, khi hệ thống lọc sinh học tuần hoàn được áp dụng thành công thì quá trình sản xuất chỉ tiêu tốn một lượng nước mặn rất ít, cho nên các trại giống đã phát triển dần vào khu vực nước ngọt như An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ hay Vĩnh Long.... Bắt đầu một vụ sản xuất, người nuôi chở một ít nước mặn lấy từ biển, trong quá trình sản xuất khi nước được xử lý và tái sử dụng liên tục trong suốt vụ nuôi. Việc xử lý lại nước trong hệ thống tuần hoàn liên quan đến các quá trình cơ bản sau đây: - loại bỏ các chất rắn, - loại bỏ chất hữu cơ hoà tan (DOC) và ammonia, - bổ sung oxy hoà tan, và - khử trùng. Khử trùng 5.2 Hệ thống tuần hoàn 5.2.1 Loại thải chất rắn lơ lửng Để loài bỏ các hạt vật chất lơ lửng trong nước có thể áp dụng biện pháp lắng hay lọc cơ học như: lọc qua lưới, lọc cát... Hình 6-24. Lọc cát chảy theo trọng lực. Theo F. W. Wheaton (1977). Trích dẫn bởi C.W. Lin & Yang Yi (2001) 126 Quản lý chất lượng nước Hình 6-25. Các kiểu lọc cát. 127 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản 5.2.2 Loại thải chất hữu cơ hoà tan Để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan có thể dùng biện pháp lọc hóa học. Lọc hoá học là phương pháp tập trung lượng chất hữu cơ hoà tan (DOC) bằng quá trình hấp thu xảy ra giữa bề mặt tiếp xúc giữa chất rắn-chất lỏng hay bề mặt chất khí-chất lỏng. Hiệu quả trong việc loại bỏ chất hữu cơ hòa tan được áp dụng để loại bỏ những chất không phân hủy sinh học