Đánh Giá Hiệu Quả Xử Lý Nước Của Các Tỷ Lệ Thể Tích Giá Thể Khác Nhau Trong Hệ Thống Lọc Tuần Hoàn

4.2 Đánh giá hiệu quả xử lý nước của các tỷ lệ thể tích giá thể khác nhau trong hệ thống lọc tuần hoàn

4.2.1 Biến động các yếu tố môi trường nước

Kết quả phân tích các yếu tố môi trường nước của các nghiệm thức trong thí nghiệm được trình bày ở Bảng 4.3.

Bảng 4.3: Biến động các yếu tố môi trường trong thí nghiệm 3

Các yếu tố

NT1	NT2	NT3	NT ĐC
pH	7,86±0,05 a	7,86±0,04 a	7,89±0,08a	7,88±0,06a
Nhiệt độ (t0C)	27,12±0,61a	27,13±0,61a	27,14±0,61a	27,15±0,61a
DO (mg/L)	8,18±1,80a	8,15±1,70a	7,94±1,65a	8,43±1,63a
COD mgO2/L	10,36±1,98b	8,73±2,56bc	7,80±2,72c	13,65±2,36a
TAN (mg/L)	0,42±0,08a	0,42±0,08a	0,43±0,07a	0,35±0,07b
NO2- (mg/L)	1,38±0,66a	1,78±0,82a	1,88±0,84a	1,28±0,59a
NO3- (mg/L)	3,29±2,20ab	4,40±2,63ab	4,87±2,90a	2,29±1,41b

Có thể bạn quan tâm!

• Xác Định Khả Năng Chuyển Hóa Đạm Của 3 Dòng Vi Khuẩn Bacillus, Nitrobacter, Nitrosomonas Trong Hệ Thống Ương Tôm Sú
• Biến Động Hàm Lượng Tan Trong Hệ Thống Tuần Hoàn
• Biến Động Mật Độ Vi Khuẩn Vibrio Trong Hệ Thống Thay Nước
• Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng nước của nhóm vi khuẩn chuyển hóa đạm trong hệ thống ương tôm sú (penaeus monodon) - 9
• Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng nước của nhóm vi khuẩn chuyển hóa đạm trong hệ thống ương tôm sú (penaeus monodon) - 10
• Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng nước của nhóm vi khuẩn chuyển hóa đạm trong hệ thống ương tôm sú (penaeus monodon) - 11

Xem toàn bộ 88 trang tài liệu này.

* Các giá trị trên cùng một hàng có chữ cái khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05)

4.2.1.1 pH và nhiệt độ

Từ kết quả thí nghiệm trình bày ở Bảng 4.3 cho thấy nhiệt độ giữa các nghiệm thức dao động không đáng kể trong suốt quá trình thí nghiệm (dao động từ 26 – 280C). Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của nhóm vi khuẩn nitrate hóa khoảng 25 – 300C (theo Watson et al., 1958 trích dẫn bởi Trần Thị Tuyết, 2008; Kristian, 2001). Mức độ nitrate hóa sẽ chậm hơn khi nhiệt độ thấp hơn và tăng lên theo sự tăng của nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ thích hợp cho các hệ thống nuôi (Worman, 1990 trích bởi Thạch Thanh, 2004).

Chỉ tiêu pH trong thí nghiệm dao động từ 7,8 – 8,1, sự khác biệt về pH giữa các nghiệm thức không có ý nghĩa thống kê. Theo Engle và Alexander (1958); Aleem và Alexander (1960) thì pH thích hợp cho vi khuẩn Nitrosomonas là 7,8 – 8 và vi khuẩn Nitrobacter là 7,3 – 7,8. Như vậy nhiệt độ và pH của các

nghiệm thức dao động trong khoảng thích hợp cho sự phát triển của các nhóm vi khuẩn.

4.2.1.2 Oxy hòa tan (DO)

Oxy hòa tan có tính chất quyết định quá trình nitrate hóa. Oxy hòa tan càng cao quá trình nitrate hóa càng mạnh. Theo Grommen (2003), nhu cầu oxy của nhóm vi khuẩn NOB từ 8 – 10 mg/L, quá trình nitrite hóa sẽ đạt cao nhất nếu DO ở mức lớn hơn 80% trạng thái bão hòa và sẽ không diễn ra nếu nồng độ DO = 2 mg/L, nhu cầu oxy của nhóm AOB thấp hơn nhiều (từ 4 – 6 mg/L). Theo Gujer và Boller (1986) (trích dẫn bởi Thạch Thanh, 2004) để oxy hóa 1 g ammonia cần 4,34 g oxy.

m g /L

Qua Hình 4.25 cho thấy DO ở các nghiệm thức dao động trong khoảng 5,22 – 10,26 mg/L. Hàm lượng DO trung bình ở nghiệm thức đối chứng là 8,43±1,63 mg/L, cao hơn các nghiệm thức còn lại (NT1: 8,18±1,80 mg/L, NT2: 8,15±1,70 mg/L, NT3: 7,94±1,65 mg/L). Tuy nhiên, sự khác biệt này không có ý nghĩa thống kê (p>0,05).

12

10

8

6

4

2

0

1 3 5 7

9 11 13

Ngày

15 17 19 21

NT1 NT2 NT3 ĐC

Hình 4.25: Biến động hàm lượng oxy hòa tan trong thí nghiệm

4.2.1.3 Tiêu hao oxy hóa học (COD)

20

15

10

5

0

1 3 5 7

9 11 13

Ngày

15 17 19 21

NT1 NT2 NT3

ĐC

m g O 2 /L

Kết quả biến động hàm lượng COD trong thí nghiệm được trình bày ở Hình 4.26. Qua đó cho thấy ở nghiệm thức đối chứng (không bổ sung vi khuẩn) có hàm lượng COD cao nhất, khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với 3 nghiệm thức còn lại là NT1, NT2 và NT3. Đối với các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn nhưng tỷ lệ % thể tích bể lọc khác nhau cho thấy, giữa NT1 và NT3 khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Tuy nhiên, NT2 khác biệt không có ý nghĩa (p>0,05) so với NT1 và NT3 (Bảng 4.3).

Hình 4.26: Biến động hàm lượng COD trong thí nghiệm

Từ kết quả trên cho thấy, ở các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn hàm lượng COD luôn thấp là do vi khuẩn đã phân hủy phần lớn các vật chất hữu cơ nên lượng tiêu hao oxy cho quá trình phân hủy hóa học là rất ít. Sự khác biệt giữa NT1 và NT3 có thể được giải thích là do các giá thể trong bể lọc sinh học đã lọc giữ lại một phần các chất hữu cơ lơ lửng, vì vậy hàm lượng các chất hữu cơ trong môi trường nước ở NT3 (tỷ lệ bể lọc là 15%) sẽ ít hơn ở NT1 (tỷ lệ bể lọc là 5%).

4.2.1.4 Ammonia tổng cộng (TAN)

Kết quả thí nghiệm ở Hình 4.27 cho thấy, hàm lượng TAN có xu hướng tăng dần về cuối thí nghiệm do lượng thức ăn cho vào tăng lên (Phụ lục B2) và các vi sinh vật có trong môi trường đã phân hủy các chất hữu cơ tạo thành NH3/NH4+.

0.60

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00

NT1 NT2 NT3

ĐC

1 3 5 7 9

11 13

Ngày

15 17 19 21

m g /L

Hình 4. 27: Biến động hàm lượng TAN trong thí nghiệm

Hàm lượng TAN trong nghiệm thức đối chứng là 0,35±0,07 mg/L, thấp hơn có ý nghĩa thống kê so với NT1 (0,42±0,09 mg/L), NT2 (0,42±0,08 mg/L) và NT3 (0,43±0,07 mg/L). Giữa các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn nhưng với tỷ lệ thể tích bể lọc khác nhau khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05) (Bảng 4.3). Điều này cho thấy ở các nghiệm thức có bổ dung vi khuẩn (đặc biệt là vi

khuẩn Bacillus) hàm lượng ammonium được tạo ra nhiều hơn do quá trình phân hủy vật chất hữu cơ xảy ra mạnh hơn. Tuy nhiên, hàm lượng NH3/NH4+ ở các nghiệm thức 1, 2, và 3 khá ổn định do nhóm vi khuẩn nitrate hóa được bổ sung vào đã sử dụng ammonium để chuyển hóa thành nitrite và nitrate.

4.2.1.5 Nitrite (NO2-)

Kết quả biến động hàm lượng nitrite trong thí nghiệm 3 được trình bày ở Hình 4.28. Qua đó cho thấy, trong 5 ngày đầu hàm lượng NO2- tăng không đáng kể, sau đó hàm lượng NO2- tăng dần và ổn định. Dưới tác dụng của vi khuẩn Nitrosomonas NO2- được sinh ra do quá trình oxy hóa NH4+, như vậy NO2- chỉ tăng lên khi có NH4+ và vi khuẩn nitrate hóa trong môi trường. Như vậy, ở những ngày đầu do nguồn NH4+ trong bể còn thấp nên hàm lượng nitrite tương đối thấp. Sau đó NO2- tăng dần do nguồn NH4+ được tạo ra nhiều hơn bởi quá trình phân hủy vật chất hữu cơ của vi sinh vật có trong môi trường, đặc biệt là sự hiện diện

của vi khuẩn Bacillus. Tuy nhiên, hàm lượng này tăng không đáng kể do quá trình chuyển hóa từ đạm amon thành nitrite và nitrite thành nitrate diễn ra song song với nhau trong hệ thống lọc sinh học.

Kết quả phân tích thống kê (Bảng 4.3) cho thấy hàm lượng NO2- trung bình ở các nghiệm thức dao động từ 1,23 – 1,88 mg/L, hàm lượng NO2- trung bình ở NT2 và NT3 cao hơn so với NT1 và ĐC. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa các nghiệm

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

1 3 5 7

9 11 13

Ngày

15 17 19 21

NT1 NT2 NT3

ĐC

mg/L

thức không có ý nghĩa thống kê (p>0,05).

Hình 4. 28: Biến động hàm lượng nitrite trong thí nghiệm

4.2.1.6 Nitrate (NO3-)

Qua kết quả trình bày ở Hình 4.29 cho thấy, hàm lượng NO3- tăng cao từ ngày thứ 7 trở đi do ở giai đoạn đầu nguồn NO2- còn thấp nên lượng NO3- tạo ra thấp. Theo Hochheimer & Wheaton (1998) trích bởi Thạch Thanh (2005) chất

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

5%

10%

15%

ĐC

1 3 5 7 9

11

Ngày

13 15 17 19 21

mg/L

nền giới hạn sự tăng trưởng của vi khuẩn Nitrosomonas là ammonia và vi khuẩn Nitrobacter là nitrite, khi hàm lượng ammonia hay nitrite trong hệ thống cao thì tốc độ nitrate hóa sẽ nhanh hơn. Ở nghiệm thức 3 có hàm lượng NO3- cao nhất, cho thấy với tỷ lệ thể tích giá thể trong bể lọc cao hơn sẽ cung cấp chỗ bám cho vi khuẩn tốt hơn. Theo Engle và Alexander (1958); Waston (1989) vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter là những vi khuẩn không có khả năng di động và cần phải bám vào bề mặt giá thể như cát, đá,… hay một giá thể sinh học nào đó.

Hình 4. 29: Biến động hàm lượng nitrate trong thí nghiệm

Theo số liệu phân tích thống kê ở Bảng 4.3 cho thấy hàm lượng nitrate ở các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05) nhưng ở nghiệm thức 3 (có bổ sung vi khuẩn và thể tích bể lọc 15%) thì khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng (không bổ sung vi khuẩn và thể tích bể lọc là 15%)

4.2.2 Biến động mật độ vi khuẩn

4.2.2.1 Biến động mật độ vi khuẩn Vibrio

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

NT1 NT2 NT3

ĐC

0 1 4 7

10

Ngày

13

16

19

22

Log (CFU/mL)

Kết quả trình bày ở Hình 4.30 cho thấy, vi khuẩn Vibrio không xuất hiện trong các bể ương từ khi bắt đầu thí nghiệm đến ngày thứ 16, do thí nghiệm này không có tôm trong các bể ương và thức ăn bổ sung vào các bể là thức ăn công nghiệp (Fripak và Lansy) nên vi khuẩn Vibrio không xuất hiện trong các bể ương. Đến cuối thí nghiệm Vibrio có mặt ở các nghiệm thức ĐC và NT1 nhưng số lượng rất ít (<17 CFU/mL). Sự xuất hiện của vi khuẩn Vibrio vào cuối thí nghiệm có thể do ở NT1 và ĐC tích tụ nhiều vật chất lơ lửng tạo điều kiện cho Vibrio phát triển hoặc có thể do nguồn Vibrio từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Moriaty (1998), tác giả này cho rằng việc bổ sung Bacillus có thể kiểm soát được Vibrio trong môi trường.

Hình 4.30: Biến động mật độ vi khuẩn Vibrio trong thí nghiệm

4.2.2.2 Biến động mật độ vi khuẩn Bacillus

Trong thí nghiệm với tỷ lệ thể tích bể lọc khác nhau do bổ sung vi khuẩn Bacillus với mật độ 105 CFU/mL đều nhau ở các nghiệm thức 1, 2 và 3 vì vậy sự biến động mật độ vi khuẩn giữa các nghiệm thức này không đáng kể (p<0,05). Ở nghiệm thức đối chứng mật độ vi khuẩn Bacillus thấp hơn và tăng dần theo thời gian thí nghiệm (Hình 4.31). Mật độ vi khuẩn Bacillus ở các nghiệm thức có bổ

Log (CFU/mL)

sung vi khuẩn biến động khá lớn giữa các lần thu mẫu (từ 15 CFU/mL đến 6,8 x 105 CFU/mL), điều này xảy ra là do vi khuẩn Bacillus được bổ sung định kỳ, ban đầu mật độ Bacillus thấp và tăng lên sau khi được bổ sung vào, càng về cuối thí nghiệm thì mật độ Bacillus ổn định dần.

b

NT1 NT2 NT3

ĐC

7.0

6.0

a a a

a a a a a a

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

a a a

a a a

a a a

a a a

a a a

b

b

b

b

b

b

b

a a a a

0 1 4 7

10

Ngày

13

16

19

22

Hình 4. 31: Biến động mật độ vi khuẩn Bacillus trong thí nghiệm

4.2.2.3 Biến động mật độ vi khuẩn Nitrosomonas

NT1 NT2 NT3

ĐC

6

5

4

3

2

1

0

b ab a

b a a

b

ab a

ab ab a

b

b

c

a

c

b

b b

0

5

10

Ngày

15

20

Log (CFU/cm3)

Theo kết quả thí nghiệm trình bày ở Hình 4.32 cho thấy, ở lần thu mẫu đầu tiên mật độ vi khuẩn Nitrosomonas ở các NT1, NT2 và NT3 thấp hơn đáng kể so với nghiệm thức đối chứng. Điều này là do ở nghiệm thức đối chứng có bổ sung NH4Cl (0,1 mg/L) để kích thích vi khuẩn tự nhiên phát triển còn các nghiệm thức khác thì không bổ sung.

Hình 4. 32: Biến động mật độ vi khuẩn Nitrosomonas trong thí nghiệm

Cũng qua hình 4.32 có thể nhận xét rằng, vi khuẩn Nitrosomonas trong nghiệm thức đối chứng tăng dần theo thời gian thí nghiệm nhưng mật độ vi khuẩn thấp hơn ở các nghiệm thức 1, 2 và 3. Kết quả xử lý thống kê mật độ vi khuẩn trung bình giữa các đợt thu mẫu thì các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa (p>0,05), tuy nhiên khi phân tích thống kê ở từng đợt thu mẫu thì thấy giữa các nghiệm thức khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Ở các đợt thu mẫu từ thứ 2 trở đi mật độ vi khuẩn trong các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn cao hơn có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng.

Từ kết quả này kết hợp với kết quả phân tích nitrite và nitrate cho thấy, việc bổ sung vi khuẩn Nitrosomonas vào bể lọc sẽ giúp rút ngắn thời gian khởi động bể lọc. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Bower và Turner (1981 và 1984) (trích dẫn bởi Thạch Thanh, 2004).

4.2.2.4 Biến động mật độ vi khuẩn Nitrobacter

Kết quả biến động mật độ vi khuẩn Nitrobacter được trình bày ở Hình

5

bc ab

a

b

a a

b

b ab a b

4

c

3

a a a a

2

a a a a

1

0

0

5

10

Ngày

15

20

NT1 NT2 NT3

ĐC

L o g (C FU /c m 3 )

4.33. Qua đó cho thấy mật độ vi khuẩn Nitrobacter tăng dần qua các đợt thu mẫu. Kết quả xử lý thống kê cho thấy, trung bình mật độ vi khuẩn qua các đợt thu mẫu giữa các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05). Ở lần thu mẫu đầu tiên mật độ vi khuẩn Nitrobacter ở tất cả các nghiệm thức khá thấp, kể cả nghiệm thức đối chứng (có bổ sung NH4Cl 0,1 mg/L), điều này là do thời gian phát triển của vi khuẩn Nitrobacter tương đối chậm.

Hình 4. 33: Biến động mật độ vi khuẩn Nitrobacter trong thí nghiệm