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. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 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 n ước 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 BOD5/PO43 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/PO43 > 10; ở quy mô Pilot và ứng dụng sản xuất hệ so BOD5/PO43 > 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 n ước nuôi và làm giảm lượng nước thải. Hệ thống này sử dụng công nghệ lọc sinh học ngập nước (SBF - Submerged BioFilter), trong đó quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng, Ammonia, O-Phốt phát trong thức ăn thừa, chất thải của cá nuôi trong nước bởi màng sinh vật phát triển trên vật liệu đệm lọc. Vi sinh vật hấp thụ phốt pho cho sự phát triển tế bào, ở các tế bào đơn tích lũy polyphosphate vài nghìn đơn vị phosphate. Phốt phát chiếm đến 12% trọng lượng tế bào của vi khuẩn tích lũy polyphotphate, trong khi vi khuẩn không tích lũy polyphotphate chỉ có khoảng 1% -3% Phốt phát [2]. Polyphosphate tích lũy là một nguồn năng lượng đồng hóa chất trong quá trình ky khí cho điều kiện tăng trưởng và tổng hợp poly-A-hydroxyalkanoate (PHA). Bằng chứng cho thấy, sự giảm đi của polyphosphate bằng cách điều chỉnh độ pH trong tế bào dưới điều kiện môi trường kiềm [3]. Đối vói loại bỏ phốt phát sinh học là quá trình hấp thụ phốt phát bởi vi khuẩn tích tụpolyphosphate trong nước thải có thể ở môi trường thiếu khí hoặc hiếu khí. Chất thải dinh dưỡng từ nước nuôi cá chủ yếu là Nitơ và Phốt pho. Nghiên cứu này tập trung vào quá trình chuyển hóa Phốt pho bằng công nghệ lọc sinh học ngập nước trong hệ thống RAS ở quy mô Pilot và quy mô sản xuất. Phốt pho trong nước thải nuôi trồng thủy sản chủ yếu là nguồn Phốt pho hữu cơ từ thức ăn thừa và chất thải của cá. Vì vậy, xác định quá trình chuyển hóa Phốt pho trong nước được tính toán là quá trình chuyển hóa O - Phốt phát (PO43-). Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của các nồng độ mặn khác nhau đến hiệu suất chuyển hóa O -Phốt phát. Xác định hệ số BOD/PO43- (viết tắt là hệ số B/P) đến hiệu suất chuyển 2. Phương pháp nghiên cứu và mô hình thí nghiệm 2.1. Hệ thống lọc sinh học ngập nuớc (SBF) Quy mô thí nghiệm, quy mô Pilot Sơ đồ hệ thống thí nghiệm được trình bày trong hình 1 a, b, c. Mô hình lọc quy mô Pilot có thể tích ngập nước bằng 0,20m3 (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 = 0,14m3. Vật liệu lọc là đá san hô có tiết diện bề mặt riêng khoảng 277 - 321m2/m3 và đá sét Zeolite đóng rắn có tiết diện bề mặt riêng khoảng 250 - 450m2/m3. 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 4,5m3 (ngăn 1: 1m3; ngăn 2: 1m3; ngăn 3: 2,5m3). Vật liệu lọc là đá san hô có tiết diện bề mặt riêng trong khoảng 277 - 321m2/m3 và đá sét Zeolite đóng rắn có tiết diện bề mặt riêng khoảng 250 - 450m2/m3. 2.2. Phương pháp thí nghiệm 2.2.1. Xác định ảnh hưởng của độ mặn đến quá trình chuyển hóa O - Phốt phát và hệ sô BODs/PO43- Dung dịch dinh dưỡng (tính trên 1 lít dung dịch) bao gồm các thành phần sau: Sodium acetate (NaHCO3), 5.6 g; KH2PO4 0.4 g; NH4CI, LO g; MgS04.7H20, 0.6 g; Na2S203 5H2O, 0.1 g; CaCl2 2H2O, 0.07 g. Thí nghiệm với vật liệu đệm lọc bằng đá san hô có tiết diện bề mặt riêng (ASS) 350m2/m3, đá sét Zeolite có ASS là 450m2/m3 và hỗn họp 1/2 đá san hô cùng 1/2 đá sét Zeolite ASS trung bình là 400m2/m3. 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 nư ...