การบ่มเตรียมสภาพไบโอฟล็อคเพื่อบำบัดของเสียไนโตรเจนในบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบไร้ดินกลางแจ้ง

Abstract

ไบโอฟล็อคคือระบบการเลี้ยงสัตว์น้ำที่ใช้การสร้างตะกอนของจุลินทรีย์แขวนลอยในปริมาณมากเพื่อช่วยในการควบคุมคุณภาพน้ำในบ่อ การทดลองได้แบ่งออกเป็น 3 ส่วน ดังนี้ ส่วนที่ 1 ได้สร้างไบโอฟล็อคโดยใช้ไดอะตอมน้ำเค็ม Entomoneis sp. ร่วมกับจุลินทรีย์อื่นๆ เพื่อใช้บำบัดสารอนินทรีย์ไนโตรเจนในบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำกลางแจ้ง โดยทำการบ่มเตรียมสภาพไบโอฟล็อคในถังน้ำปริมาตร 50 ลิตร ความเค็ม 30 พีเอสยู ควบคุมค่าอัลคาไลนิตีให้อยู่ในช่วง 80-120 มิลลิกรัมต่อลิตร และค่าออกซิเจนละลายน้ำให้มากกว่า 4 มิลลิกรัมต่อลิตร เติมแป้งมันและอาหารกุ้งบดเป็นประจำเพื่อเป็นแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจน ตามลำดับ โดยใช้อัตราส่วนคาร์บอน:ไนโตรเจน เท่ากับ 16:1 ทำการทดลองเป็นเวลา 70 วัน พบว่าปริมาตรไบโอฟล็อคเพิ่มขึ้นจาก 0.1 เป็น 54 มิลลิลิตรต่อลิตร โดยที่พบแอมโมเนียและไนไตรต์ในช่วง 0.09-0.69 และ 0.03-0.65 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตร ตามลำดับ หลังจากนั้นนำไบโอฟล็อคที่บ่มเตรียมสภาพแล้วมาตรวจวัดอัตราการบำบัดแอมโมเนียในถังน้ำเค็มปริมาตร 5 ลิตร และเติมสารละลายแอมโมเนียคลอไรด์ให้มีความเข้มข้นเท่ากับ 2 มิลลิลิตร-ไนโตรเจนต่อลิตร แบ่งการทดลองเป็น 4 ชุด คือชุดควบคุมที่ไม่เติมไบโอฟล็อค และชุดทดลองที่เติมไบโอฟล็อค 20, 40 และ 80 มิลลิลิตรต่อลิตร พบว่าชุดควบคุมไม่สามารถบำบัดแอมโมเนียได้ ส่วนในชุดทดลองที่มีปริมาตรไบโอฟล็อค 20, 40 และ 80 มิลลิลิตรต่อลิตรนั้น มีอัตราการบำบัดแอมโมเนียเท่ากับ 2.095, 2.930 และ 4.968 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตรต่อวัน ตามลำดับ จึงมีความเป็นไปได้ที่จะนำไบโอฟล็อคไปประยุกต์ใช้เพื่อควบคุมคุณภาพน้ำในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำที่อยู่กลางแจ้งได้เป็นอย่างดี ส่วนที่ 2 ได้สร้างไบโอฟล็อคจาก (1) จุลินทรีย์จากน้ำทะเล และ (2) สาหร่าย Spirulinadp. ร่วมกับจุลินทรย์อื่นๆ ที่อยู่ในน้ำทะเล โดยมีวิธีการบ่มเช่นเดียวกันกับการทดลองส่วนที่ 1 เป็นเวลา 42 วัน พบว่า อัตราการบำบัดแอมโมเนียของไบโอฟล็อคทั้ง 2 ชนิด ไม่แตกต่างกัน และการใช้ปริมาตรไบโอฟล็อคสูง 80 มิลลิลิตรต่อลิตร จะมีอัตราการบำบัดแอมโมเนียดีทีสุด เมื่อนำไบโอฟล็อคไปเติมลงในถังทดลองเลี้ยงกุ้งพบว่าสามารถควบคุมปริมาณของเสียไนโตรเจนได้ แต่พบว่าถังเลี้ยงกุ้งที่เติมไบโอฟล็อคจะมีปริมาณออกซิเจนลดลงอย่างรวดเร็ว หลังจากนั้นในวันสุดท้ายของการเลี้ยงกุ้งได้นำไบโอฟล็อคมาทดสอบอัตราการบำบัดแอมโมเนียและไนไตรต์ พบว่าไบโอฟล็อค 10 มิลลิลิตรต่อลิตร มีอัตราการบำบัดแอมโมเนียดีที่สุด (5.736 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตรต่อวัน) ส่วนการใช้ไบโอฟล็อค 40 มิลลิลิตรต่อลิตร กลับมีอัตราการบำบัดไนไตรต์ดีที่สุดเท่ากับ 17.592 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตรต่อวัน ส่วนที่ 3 ได้ศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาแอมโมเนียออกซิเดชันและปฏิกิริยาไนไตรต์ออกซิเดชันของไบโอฟล็อคที่สร้างจากไดอะตอม Entomoneis sp. ร่วมกับจุลินทรีย์อื่นๆ ที่อยู่ช่วงการบ่ม 70 ถึง 98 วัน โดยเก็บไบโอฟล็อคเป็นประจำทุกสัปดาห์ เพื่อทดสอบอัตราการเกิดปฏิกิริยาด้วยวิธีการเติมสารเคมีจำเพาะในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ คือ allylthiourea (ATU: ammonia oxidation inhibitor) และ sodium chlorate (NaCIO3: nitrite oxidation inhibitor)ตามลำดับ พบว่ามีอัตราการเกิดปฏิกิริยาแอมโมเนียออกซิเดชันลดลงจาก 6.9552 เป็น 0.3120 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตรต่อวัน ตามลำดับ ในขณะที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไนไตร์ออกซิเดชันกลับเพิ่มสูงขึ้นจาก 0.8784 เป็น 1.7064 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตรต่อวัน (ในวันที่ 70 และ 91) ตามลำดับ และหลังจากนั้นในวันที่ 98 ของการทดลอง มีค่าลดลงเหลือ 1.7064 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตรต่อวัน

Biofloc is the aquaculture procedure concerning the formation of suspended microbial floc for water quality control in aquaculture system. This study consists of 3vparts. First part, this study involved biofloc formation using the marine diatom Entomoneic sp. Together with other microorganisms for inorganic nitrogen treatment in outdoor aquaculture pond. Acclimation of biofloc was performed in 50 L of 30 psu seawater. Alkalinity and dissolved oxygen were controlled at 80-120 mg/L and 4 mg O2/L, respectively. Tapioca starch and grind shrimp feed were regularly supplied as carbon and nitrogen sources at the carbon:nitrogen ratio of 16:1. The acclimation period was 70 days. It was found that biofloc volume increased from 0.1 to 54 ml/L while ammonia and nitrite were within the range of 0.09-0.69 and 0.03-0.63 mg-N/L, respectively. Thereafter, evaluation of ammonia removal rete of the pre-acclimated biofloc was perfomed in 5 L seawater tank containing 2 mg-N/L of ammonium chloride. The experiment consisted of control without biofloc and treatments wish 20, 40 and 80 ml/L biofloc concentration. It was found that accumulation of ammonia was detected in control tank. On the other hand, biofloc in treatment tank could eliminate ammonia at 2.095, 2.930 and 4.968 mg-N/Lday, respectively. This illustrates the possibility ofbiofloc for water quality management in outdoor aquaculture ponds. Second part, biofloc formed by (1) microorganisms in seawater coagulated and (2) microorganisms in seawater coagulate with Spirulina was performed. Acclimation of bioflocs Conducted as same as in the first part and incubated for 42 days. Ammonia removal rate of bothbioflocs had no significant. At 80 mL/L of biofloc, it gave the maximum ammonia removal rate. Thereafter, biofloc was applied into the shrimp tanks. The result reveals that biofloc can be maintaining nitrogenous waste (ammonia, nitrite and nitrate) at low concentrations. However, dissolved oxygen contents in those were rapidly decreasing. In the end of experiment, biofloc in shrimp tank were collected for determination of ammonia and nitrite removal rate. Results shown that, with 10 mL/L of biofloc gave the maximum ammonia removal rete at 5.736 mg-N/L/day while at 40 mL/L of biofloc gave the maximum nitrite removal reat at 17.592 mg-N/L/day. Third part, efficiency of ammonia and nitrite treatment of biofloc formation by microorganisms coagulated with diatom Entomoneis was investigated. Acclimation of biofloc was also perfomed as same as the previous experiment. During day 70 and 98, biofloc was collected at weekly intervals for determination of ammonia and nitrite oxidation rates in which specific inhibitor i.e. allythiourea (ATU: ammonia oxidation inhibitor) and sodium chlorate (NaCIO3: nitrite oxidation inhibitor). It was found that the highest ammonia oxidation rate was 6.9552 mg-N/g biofloc/day at day 70 of experiment and following by a decrease to 0.3120 mg-N/g biofloc/day at day 98. Nitrite oxidation rate, on the other hand, was 0.8784 mg-N/g biofloc/day at day 70 then nitrite oxidation rate was increase to the highest rate at 3.6072 mg-N/g biofloc/day at day 91 than it was slightly decreased to 1.7064 mg-N/g biofloc/day at the final day.