Bài giảng môn Kỹ thuật tuần hoàn nước

GiỚI THIỆU MÔN HỌC Giới thiệu Môn học: Kỹ thuật tuần hoàn nước (TS618) (Water Recurculation in Aquaculture) 1. Điều kiện tham gia lớp học Đối tượng Sinh viên cao học Nuôi trồng thủy sản Sinh viên cao học quản lý nguồn lợi thủy sản Nghiên cứu sinh về Nuôi trồng thủy sản nước ngọt và Nuôi trồng thủy sản mặn/lợ Sinh viên cao học các ngành khác Giới thiệu Điều kiện tiên quyết Người học phải có kiến thức cơ bản về các lãnh vực sau: • Quản lý chất lượng nước • Nguyên lý nuôi trồng thủy sản • Kỹ thuật nuôi thủy sản • Quản lý dịch bệnh Giới thiệu 2. Phương pháp học tập Người học phải tham gia các nội dung sau: • Bài giảng trên lớp • Thực hành trên máy tính • Thực hành nuôi cá trên hệ thống tuần hoàn • Tóm tắt và thuyết trình kết quả thực hành Giới thiệu 3. Mục tiêu của môn học Người học đạt được kiến thức và kỹ năng sau: • Khái niệm cơ bản và chức năng của hệ thống tuần hoàn • Thiết kế, vận hành và đánh giá hiệu quả của hệ thống tuần hoàn • Quản lý chất lượng nước, duy trì điều kiện môi trường tốt cho sức khỏe của cá nuôi. Giới thiệu 4. Cấu trúc môn học (phần lý thuyết) Bài Nội dung Bài 1 Giới thiệu về hệ thống tuần hoàn (RAS) 8 Phản nitrate hóa: nguyên lý cơ bản và ứng dụng 2 Chất thải và cân bằng vật chất 9 Trao đổi khí: Sục khí và khử khí 3 Kỹ thuật loại bỏ chất rắn 10 Khử trùng UV và Ozone 4 Nitrate hóa: nguyên lý cơ bản 11 Sức tải của hệ thống 5 Nitrate hóa: Các loại lọc sinh học 12 Thiết kế hệ thống 6 13 Quá trình tự dưỡng làm sạch nước 7 Bón vôi 14 Cân bằng vật chất Giới thiệu 4. Cấu trúc môn học (phần thực hành máy tính) Bài Nội dung 1 Thiết kế hệ thống lọc chất thải cho trại sản xuất 100 tấn cá trê phi/năm 2 Tính lưu lượng 3 Thiết kế bể lọc sinh học 4 Tính lượng vôi cần bón 5 Tính nhu cầu oxy cho bể nuôi 6 Tính cân bằng vật chất của hệ thống 7 Phác thảo thiết kế và vận hành Giới thiệu 4. Cấu trúc môn học (thực hành ở trại) • Khởi động hệ thống tuần hoàn (3 tuần) • Vận hành hệ thống (5 tuần) • Thu hoạch, phân tích số liệu, thuyết trình (1 tuần) GiỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Mục tiêu Sinh viên nắm vững các nội dụng sau: • Các thành phần khác nhau của hệ thống tuần hoàn và chức năng của các thành phần • Các kiểu hệ thống tuần hoàn và ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản Nguyên lý chung • Nước trong bể cá được làm sạch liên tục và tái sử dụng • Quá trình làm sạch dựa trên nguyên lý lọc cơ học và sinh học Nguyên lý chung • Loại bỏ vật chất lơ lửng theo nguyên lý cơ học • Cung cấp oxy • Loại bỏ vật chất hữu cơ hòa tan nhờ vi khuẩn dị dưỡng • Loại bỏ ammonia nhờ vi khuẩn tự dưỡng • Loại bỏ nitrate và phốt-phát nhờ thực vật hoặc vi khuẩn phản nitrate Các thành phần của hệ thống 1. Bể nuôi cá 2. Bể loại bỏ TSS 3. Bể chứa 4. Bể lọc sinh học 5. Bể chảy tràn 6. Bể bèo tấm 7. Bể Periphyton 8. Bể phản nitrate Hệ thống tuần hoàn cơ sở (basic RAS) gồm 5 thành phần chính (1-5) Kết hợp basic RAS với bèo tấm, periphyton, phản nitrate để làm tăng hiệu quả lọc Các thành phần của hệ thống 1. Bể nuôi cá (Fish tank) • Cá sinh trưởng và chất thải được tạo ra trong bể nuôi • Lưu lượng nước chảy qua bể phụ thuộc lượng thức ăn cung cấp Trao đổi nước qua bể nuôi đóng vai trò: • Cung cấp đủ oxy cho trao đổi chất của cá • Loại bỏ các chất thải hòa tan (CO2, N-NH4+…) • Tránh sự tích tụ chất lơ lửng trong bể nuôi • Tạo dòng chảy cho cá hô hấp và cơ cá săn chắc • Điều khiển nhiệt độ nước Các thành phần của hệ thống 2. Bể loại bỏ chất lơ lửng (solid removal) Loại bỏ chất lơ lửng là bước đầu tiên của quá trình làm sạch nước Vai trò của bể loại bỏ chất lơ lửng gồm: • Làm giảm chất lơ lửng trong nước trước khi đi vào bể lọc sinh học • Ngăn ngừa sự tích lũy chất lơ lửng trong quá trình tuần hoàn • Ngăn ngừa chất lơ lửng vượt quá mức cho phép (Climit) Các thành phần của hệ thống 3. Bể chứa (Sump) Vai trò của bể chứa • Nhận nước từ bể lọc chất lơ lửng • Điều khiển nhiệt độ (nếu cần thiết) • Giảm mật độ vi khuẩn • Cấp nước bổ sung • Hòa tan hóa chất (TAN, HCO3-…) Các thành phần của hệ thống 4. Bể lọc sinh học (Biofilter) Vai trò của bể lọc sinh học gồm: • Phân hủy hữu cơ hòa tan nhờ vi khuẩn dị dưỡng • Oxy hóa NH4+ thành NO2- và NO3- nhờ vi khuẩn tự dưỡng • Làm tăng hàm lượng oxy hòa tan • Khử khí CO2 • Làm giảm nhiệt độ nước Các thành phần của hệ thống 5. Bể chảy tràn (overflow tank) Vai trò của bể chảy tràn gồm: • Duy trì áp lực nước chảy về bể nuôi cá • Nước chảy tràn trở lại bể chứa khi dòng chảy trở về bể cá bị giảm hoặc ngừng Các thành phần của hệ thống 6. Bể phản nitrate (Denitrification unit) Vai trò của bể phản nitrate: • Làm đậm đặc chất thải rắn • Phân hủy hữu cơ, làm giảm COD của chất thải • Chuyển hóa NO3- thành N2⇒ giảm trao đổi nước • Tạo ra HCO3- Các thành phần của hệ thống 6. Bể bèo tấm (Duckweed tank) Vai trò của bể bèo tấm: • Hấp thụ dinh dưỡng vô cơ (TAN, NO2-, NO3-, PO43-…) • Tạo ra sinh khối thực vật Các thành phần của hệ thống 7. Bể periphyton Vai trò của bể periphyton: • Hấp thụ dinh dưỡng vô cơ (TAN, NO2-, NO3-, PO43-…) • Hấp thụ chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng cỡ nhỏ • Oxy hóa NH4+ thành NO2- và NO3- nhờ vi khuẩn tự dưỡng • Tạo ra sinh khối biofilm Các kiểu hệ thống tuần hoàn 1. Hệ thống tuần hoàn cơ bản Các kiểu hệ thống tuần hoàn 2. Hệ thống tuần hoàn cơ bản kết hợp với bể phản nitrate Các kiểu hệ thống tuần hoàn 3. Hệ thống tuần hoàn kết hợp với bèo tấm Các kiểu hệ thống tuần hoàn 4. Hệ thống tuần hoàn kết hợp với periphiton