- HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI CÁ TRÊ VÀNG (Clarias macrocephalus) THÂM CANH BẰNG HỆ THỐNG THỰC VẬT THỦY SINH. - Bèo nhật, bèo tai tượng, bèo tấm, cá trê vàng, hệ thống tuần hoàn. - Nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm ra loài thực vật thủy sinh có khả năng xử lý tốt chất thải trong hệ thống tuần hoàn nuôi trồng thủy sản. - nghiệm gồm 4 nghiệm thức trồng bèo tai tượng (Pistia stratiotes), bèo tấm (Lemna minor), bèo nhật (Limnobium laevigatum) và nghiệm thức đối chứng (không trồng thực vật) thực hiện trong hệ thống tuần hoàn trong 15 ngày. - Cá trê vàng có khối lượng trung bình 60 g/con được nuôi trong hệ thống tuần hoàn với mật độ 70 con/100L và cho ăn thức ăn viên nổi (41% protein). - Kết quả nghiên cứu cho thấy bèo tai tượng xử lý tốt hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải nuôi cá trê vàng trong 10 ngày đầu thí nghiệm. - Bèo tai tượng có khả năng làm giảm 65,83% CO 2 . - Hiện nay, các nước phát triển đã ứng dụng rất thành công hệ thống tuần hoàn trong sản xuất thâm canh trên các đối tượng cá nước ngọt và cá biển (Emmanuelle et al., 2009, Martins et al., 2010). - Việt Nam, hệ thống tuần hoàn được áp dụng phổ biến trong các trại sản xuất giống tôm càng xanh (Nguyễn Thanh Phương và ctv., 2003) và đang được phát triển cho các mô hình ương nuôi cá tra, cá lóc, cá trê vàng (Nho et al., 2012. - lợi ích của hệ thống tuần hoàn gồm: giảm lượng nước tiêu thụ, cho phép nuôi cá quy mô lớn với một lượng nước nhỏ và chất thải ít hoặc không gây ô nhiễm, giúp cho việc quản lý chất thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng, quản lý dịch bệnh tốt hơn (Tal et al., 2009) và kiểm soát ô nhiễm sinh học (không có sự thất thoát cá nuôi ra ngoài tự nhiên (Zohar et al., 2005). - Hoạt động của hệ thống tuần hoàn nuôi thủy sản dựa trên quá trình loại bỏ chất thải rắn ở hệ thống lắng, lọc và loại bỏ chất thải hòa tan ở bể lọc sinh học nhờ quá trình nitrate hóa. - Tuy nhiên, nồng độ nitrate trong hệ thống tuần hoàn đến cuối quá trình nuôi rất cao, lên đến trên 30mg/L ở hệ thống nuôi cá trê vàng có thay nước vào cuối vụ nuôi (Nguyễn Thị Hồng Nho và ctv., 2019). - trong hệ thống tuần hoàn cũng khá cao, trên 8 mg/L trong ương cá tra không thay nước (Nguyễn Thị Hồng Nho, 2013) và trên 5mg/L trong nuôi cá trê vàng có thay nước vào cuối vụ nuôi (Nguyễn Thị Hồng Nho và ctv., 2019). - Thực vật thủy sinh đang là một trong những giải pháp hữu hiệu cho xử lý nước thải, vai trò của chúng trong xử lý nước thải đã được nghiên cứu trong và ngoài nước. - (2007) đã nghiên cứu sử dụng bèo tai tượng (P. - stratiotes) và bèo tai chuột (S. - Mặc dù có nhiều nghiên cứu về các loài thực vật xử lý nước thải trong nuôi trồng thủy sản và chăn nuôi, nhưng những thông tin về hệ thống thực vật xử lý nước thải trong hệ thống tuần hoàn nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam vẫn còn rất hạn chế. - Nghiên cứu này đánh giá và lựa chọn loài thực vật phổ biến ở Việt Nam có khả năng xử lý tốt NO 3. - và PO 4 3- trong hệ thống tuần hoàn, từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế và vận hành hệ thống tuần hoàn kết hợp nuôi và xử lý chất thải cho cá trê vàng.. - Bố trí thí nghiệm. - Thí nghiệm được thực hiện trong nhà và được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên trong hệ thống tuần hoàn nước với mật độ cá trê vàng là 70 con/100L với 4 nghiệm thức (NT) trồng thực vật khác nhau bao gồm (i) NT1- bèo tai tượng (Pistia stratiotes), (ii) NT2 - bèo tấm (Lemna minor), (iii) NT3 - bèo nhật (Limnobium laevigatum) và (iv) NT4 - đối chứng (không trồng thực vật), mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần và thời gian thí nghiệm là 15 ngày. - Cấu phần của hệ thống tuần hoàn bao gồm bể nuôi có thể tích 100 L, bể lắng 30 L, bể chứa 70 L và bể lọc sinh học giá thể chuyển động 70 L. - Hệ thống trồng thực vật gồm 3 máng nhựa (35x40x20 cm) được nối với nhau và nối với hệ thống tuần hoàn nuôi cá trê. - Nước đầu vào của hệ thống trồng thực vật được dẫn từ bể lọc sinh học và nước đầu ra được đưa đến bể nuôi (Hình 1).. - Thực vật được trồng hết diện tích của cả 3 máng trồng thực vật cho mỗi nghiệm thức. - Thí nghiệm được bố trí hệ thống đèn led chiếu sáng vào ban ngày để bổ sung ánh sáng cho thực vật phát triển (hệ thống thí nghiệm đạt lux vào buổi sáng lux vào buổi trưa và lux vào buổi chiều. - Hệ thống thực vật xử lý nước thải trong hệ thống tuần hoàn Các loài thực vật nghiên cứu được chọn là loại. - TN và TP được thu 5 ngày/lần ở đầu ra của hệ thống trồng thực vật. - Trong quá trình thí nghiệm, việc theo dõi và loại bỏ thực vật bị chết ra khỏi hệ thống máng trồng thực vật được thực hiện thường xuyên.. - Hệ thống nuôi được sục khí liên tục nên hàm lượng oxy hòa tan luôn được duy trì >. - pH và độ kiềm tăng đến ngày thứ 10 ở các NT trồng thực vật. - Hàm lượng N–. - Trong quá trình thí nghiệm, pH ở NT bèo tai tượng là cao nhất và thấp nhất ở NT đối chứng, dao động từ pH giữa các NT ở các ngày thu mẫu khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05).. - Trong quá trình thí nghiệm, pH và độ kiềm ở NT bèo tai tượng và bèo nhật tăng từ ngày 1 đến ngày 10 của thí nghiệm (Hình 2). - Điều này có thể là do ở các NT trồng thực vật, quá trình quang hợp của thực vật làm tăng pH, tăng độ kiềm và giảm nồng độ CO 2. - Nguyên nhân là do trong hệ thống tuần hoàn, vi khuẩn nitrate hóa sử dụng các ion kiềm để chuyển hóa NH 4 + thành NO 3 - làm độ kiềm và pH giảm (Timmons &. - Hình 2 cũng cho thấy pH và độ kiềm ở ngày thứ 15 của NT bèo tai tượng và bèo tấm giảm, trong khi pH và độ kiềm ở NT bèo nhật lại tăng. - Nguyên nhân là do sau ngày thí nghiệm thứ 10, bèo tai tượng và bèo tấm bắt đầu có dấu hiệu tàn, nhưng bèo nhật vẫn còn phát triển tốt đến ngày thứ 15. - Biến động pH (a) và độ kiềm (b) trong hệ thống thí nghiệm Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy khi kết hợp. - thực vật xử lý nước, độ kiềm và pH trong nước tăng trong 10 ngày đầu mà không cần phải bổ sung NaHCO 3 như ở NT đối chứng. - Độ kiềm của nghiệm thức bèo tai tượng và NT đối chứng ở ngày thứ 10 khác biệt không có ý nghĩa thống kê (P>0,05). - Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ở các NT bèo tấm, bèo tai tượng và bèo nhật có xu hướng tăng theo thời gian thí nghiệm, ngược lại, oxy hòa tan ở NT đối chứng lại giảm theo thời gian thí nghiệm (Hình 3). - Ở ngày thứ 10 của thí nghiệm, oxy hòa tan ở NT bèo tai tượng tăng mạnh hơn các nghiệm thức còn lại, lên đến mg/L (tăng 37,68% so với lúc bố trí thí nghiệm) và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) với 2 NT bèo nhật và NT đối chứng.. - Nguyên nhân là do quá trình quang hợp của thực vật trong các nghiệm thức bèo tấm, bèo tai tượng và bèo nhật cung cấp oxy hòa tan cho hệ thống thí nghiệm.. - Một số nghiên cứu cho thấy thực vật thủy sinh được. - sử dụng như một hệ thống lọc sinh học trong nuôi trồng thủy sản và làm tăng đáng kể lượng oxy trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản (Ferdoushi et al., 2008. - Về mặt cấu tạo, bèo tai tượng có nhiều lá hơn và diện tích lá to hơn nhiều so với bèo nhật và bèo tấm, do đó lượng oxy được cung cấp cho hệ thống thí nghiệm sử dụng bèo tai tượng cũng cao hơn hai nghiệm thức bèo nhật và bèo tấm (trong cùng diện tích bề mặt nước xử lý).. - Ngược lại, oxy hòa tan trong NT đối chứng chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi mức tiêu hao oxy từ quá trình hô hấp của cá nuôi, vi khuẩn nitrate hóa và quá trình phân hủy vật chất hữu cơ trong hệ thống, trong khi khả năng cung cấp oxy chỉ nhờ vào hệ thống sục khí.. - Biến động oxy hòa tan (a) và CO 2 (b) trong hệ thống thí nghiệm Hình 3 cũng cho thấy hàm lượng CO 2 ở NT bèo. - xử lý nước bằng thực vật ở ngày thứ 10 giảm mạnh, đặc biệt là ở NT bèo tai tượng, dao động mg/L (giảm 65,83% so với lúc mới bố trí thí nghiệm). - Nguyên nhân là do thực vật thủy sinh đã sử dụng CO 2 trong quá trình quang hợp. - Hàm lượng COD ở các NT biến động qua các lần thu mẫu phụ thuộc vào sự phát triển của thực vật thủy sinh và sự lắng tụ của các chất hữu cơ trong nước. - Hiệu suất xử lý COD ở các NT trồng thực vật sau 10 ngày cao nhất ở NT bèo tai tượng (34,28%) và thấp nhất là ở NT bèo tấm (10,23%).. - Nguyên nhân là do ở các NT có kết hợp trồng thực vật xử lý nước, các cây thủy sinh lấy carbon dioxide và oxy mà chúng cần từ không khí. - yếm khí, nhiều loài trong số các loài thực vật này vận chuyển oxy đến rễ của chúng cho mục đích trao đổi chất. - Khi rễ của cây nằm trong cột nước, chúng hoạt động như một chất nền sống cho sự tăng trưởng kèm theo của vi khuẩn hiếu khí, chúng sử dụng oxy dư thừa để phân giải các hợp chất hữu cơ hòa tan trong nước, do đó lượng COD thấp hơn ở các NT có trồng thực vật.. - (2002), các loài thực vật thủy sinh bậc cao có thể có tác động đến tình trạng oxy hóa của các trầm tích trong đất ngập nước kiến tạo bằng cách giải phóng oxy từ rễ và thân rễ của chúng vào trong vùng rễ và do đó giúp tăng sự phân hủy hiếu khí. - Hàm lượng COD cao nhất là ở các NT trồng thực vật là mg/L, vẫn còn thấp so với tiêu chuẩn chất lượng nước thải công nghiệp của Bộ Tài nguyên và Môi trường (QCVN 40:2011/. - Biến động COD (a) và TSS (b) trong hệ thống thí nghiệm Hình 4 cũng cho thấy hàm lượng TSS tăng dần. - theo thời gian thí nghiệm và có giá trị cao nhất ở NT đối chứng mg/L) nhưng giảm dần từ ngày 1 đến ngày 10 ở NT bèo tai tượng. - Nguyên nhân là do thực vật có khả năng lọc các chất thải qua vùng rễ (Rhizofiltration), các chất ô nhiễm sẽ được hấp phụ trên bề mặt rễ hoặc kết tủa với tác dụng của các dịch tiết ra từ rễ cây (the Interstate Technology and Regulatory Council, 2009). - Đồng thời chất thải rắn cũng được loại bỏ với các loài thực vật nổi có hệ thống rễ rộng lớn (Dinges 1982. - Do vậy hàm lượng TSS giảm ở các NT có trồng thực vật và giảm nhiều nhất ở NT bèo tai tượng. - Hàm lượng TAN của các NT có kết hợp trồng thực vật thấp hơn nghiệm thức đối chứng sau 10 ngày thí nghiệm, TAN thấp nhất là ở NT bèo tai tượng và cao nhất ở NT đối chứng (Hình 5) và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p>0,05). - Nguyên nhân là do thực vật thủy sinh có thể hấp thu đạm ở dạng vô cơ như N-NH 4 + (Cao et al., 2004. - Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2014), thực vật thủy sinh có khả năng loại bỏ các loại chất thải hòa tan trong thủy vực. - Ở các NT có trồng thực vật, hiệu suất xử lý TAN sau 10 ngày thí nghiệm cao nhất ở NT bèo tai tượng (40,70. - (2011), hệ thống rễ cây là nơi hấp thu chất dinh dưỡng, khả năng hấp thu chất dinh dưỡng tương quan với diện tích bề mặt rễ và rễ cây cũng là môi trường sống. - Do bèo tai tượng có hệ rễ phát triển và diện tích bề mặt cao hơn nhiều so với bèo nhật và bèo tấm nên hiệu suất xử lý TAN của bèo tai tượng cũng cao hơn.. - Biến động TAN (a) và NO2 (b) trong hệ thống thí nghiệm Hàm lượng N–NO 2 - ở các NT có trồng thực vật. - Nguyên nhân là do từ ngày 1 đến ngày 10, các loài thực vật thí nghiệm phát triển tốt, làm tăng độ kiềm, pH và Oxy trong hệ thống thí nghiệm, do đó hoạt động của các nhóm vi khuẩn nitrate hóa trong hệ thống tốt hơn. - Sau ngày 10 đến ngày 15 của thí nghiệm, các nhóm bèo bắt đầu chết dần trong hệ thống thí nghiệm, đặc biệt là bèo tai tượng. - (1999), hàm lượng N–NO 2 - trong hệ thống tuần hoàn nên <. - Hàm lượng N–NO 3 - có xu hướng giảm từ ngày 1 đến ngày 10 của các NT trồng thực vật và tăng ở NT. - Nguyên nhân cũng là do ở các NT trồng thực vật thủy sinh thì các loài thực vật này cũng có thể hấp thu một số đạm ở dạng vô cơ như N-NH 4 + và N-NO 3. - Ngược lại, ở NT đối chứng, quá trình chuyển hóa của các nhóm vi khuẩn nitrate hóa trong hệ thống lọc sinh học làm cho nồng độ N-NO 3. - ngày càng tăng theo thời gian thí nghiệm. - Nồng độ NO 3 - ở các NT bèo tai tượng, bèo tấm và bèo nhật ở ngày thứ 10 khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05) và khác biệt có ý nghĩa thống kê với NT đối chứng (p<0,05). - Hiệu suất loại bỏ N-NO 3 - ở các NT trồng thực vật lần lượt là 46,70% ở NT bèo tai tượng, 45,02% ở NT bèo tấm và 32,19% ở NT bèo nhật sau 10 ngày thí nghiệm. - Việc loại bỏ nitrate trong RAS chủ yếu được thực hiện bởi các thực vật thủy sinh. - Lloyd (1980) cho thấy rằng các thực vật thủy sinh có hiệu quả cao trong việc loại bỏ nitrate khỏi nước nuôi trồng thủy sản. - (2015), nitrate trong thủy vực được loại bỏ thông qua quá trình đồng hóa của thực vật thủy sinh.. - Biến động N-NO 3 - (a) và TN (b) trong hệ thống thí nghiệm. - Hình 6 cũng cho thấy hàm lượng TN của các NT bèo tai tượng, bèo tấm và bèo nhật thấp hơn NT đối chứng. - TN của NT bèo tai tượng, bèo tấm và bèo nhật có xu hướng giảm dần từ ngày 1 đến ngày 10 của thí nghiệm, và thấp nhất ở NT bèo tai tượng mg/L). - Điều này là do các loài thực vật có khả năng hấp thu đạm ở dạng vô cơ và không hấp thu đạm ở dạng hữu cơ nên tổng đạm TN ở các nghiệm thức giảm sau 10 ngày thí nghiệm, nguyên nhân chủ yếu do TAN và NO 3 - được thực vật thủy sinh hấp thu. - Nồng độ P-PO 4 3- và TP ở các NT bèo tai tượng, bèo tấm và bèo nhật giảm thấp vào ngày thứ 10 của thí nghiệm. - Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy sau 10 ngày thí nghiệm, NT bèo tai tượng có khả năng hấp thu 24,56% P- PO 4 3- và 9,16 % TP. - Nguyên nhân là vì phospho trong hệ thống xử lý nước bằng thực vật thủy sinh giảm do được thực vật hấp thụ hoặc kết tủa và hấp phụ vào bùn đáy thủy vực (Hastie, 1992).. - Biến động PO 4 3- (a) và TP (b) trong hệ thống thí nghiệm 4. - Nghiệm thức bổ sung bèo tai tượng (P. - Bèo tai tượng có hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm tốt, đặc biệt là NO 3 - và PO 4 3- (lần lượt là 46,70 % và 24,56 % so với nồng độ ban đầu).. - Bèo tai tượng có khả năng làm tăng đến 37,68% DO, làm giảm 65,83% CO COD, 40,70%. - TAN, và 9,16% TP ở ngày thứ 10 của thí nghiệm.. - Thí nghiệm xác định diện tích bèo tai tượng để xử lý chất thải theo tiêu chuẩn nước thải của bộ tài nguyên và môi trường được đề xuất.. - Ảnh hưởng mật độ nuôi đến chất lượng nước, sinh trưởng, tỷ lệ sống của cá lóc (Channa striata) nuôi trong hệ thống tuần hoàn.. - Cân bằng vật chất dinh dưỡng trong hệ thống tuần hoàn ương cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) (luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Nuôi trồng thủy sản). - Ảnh hưởng của mật độ nuôi lên chất lượng nước, tăng trưởng và tỉ lệ sống của cá trê vàng (Clarias macrocephalus) trong hệ thống tuần hoàn. - Ảnh hưởng của phương thức cho ăn lên chất lượng nước, sinh trưởng và tỉ lệ sống của cá trê vàng (Clarias macrocephalus) nuôi trong hệ thống tuần hoàn. - Xử lý nước thải chăn nuôi bằng bèo tai tượng (pistia stratiotes) và bèo tai chuột (salvinia cucullata)