ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN   ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG GVHD PGS TS LÊ QUỐC TUẤN SVTH NGUYỄN THỊ TUYẾT HỒNG TP Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2017 i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi Chương 1 MỞ ĐẦU 1 Chương 2 TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2 2 1 Tổng quan về Đồng bằng sông Cửu Long 2 2 2 Tình hình nuôi trồng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN   ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG GVHD: PGS.TS LÊ QUỐC TUẤN SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT HỒNG TP Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2017 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi Chương 1: MỞ ĐẦU Chương 2:TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Tổng quan Đồng sông Cửu Long 2.2 Tình hình ni trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long 2.3 Nguồn gốc, thành phần tác động tới môi trường nước thải nuôi trồng thủy sản 2.3.1 Nguồn gốc phát sinh 2.3.2 Thành phần nước thải nuôi trồng thủy sản 2.3.3 Tác động tới môi trường 2.4 Các biện pháp xử lý 2.4.1 Xử lý nước thải phương pháp học 2.4.2 Xử lý nước thải phương pháp hóa lý 2.4.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học 2.4.3.1 Hệ thống xử lý phương pháp hiếu khí 2.4.3.2 Hệ thống xử lý phương pháp kỵ khí 2.4.3.3 Hệ thống làm nước thải điều kiện tự nhiên Chương 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 10 3.1 Khái niệm công nghệ sinh thái 10 3.2 Mơ hình ni trồng sinh thái 10 3.2.1 Nuôi thủy sản kết hợp với loại thân mềm 10 3.2.2 Nuôi bán thâm canh kết hợp với trồng lúa 11 3.2.2.1 Mơ hình tơm lúa 12 3.2.2.2 Mơ hình cá lúa 13 i 3.2.3 Đưa thực vật thủy sinh vào hệ thống nuôi trồng thủy sản 14 3.2.4 Ưu nhược điểm mơ hình ni trồng sinh thái: 16 3.3 Sử dụng chế phẩm sinh học 16 3.3.1 Thành phần, hình thức, chủng loại chế phẩm sinh học 17 3.3.2 Tác dụng chế phẩm sinh học 17 3.3.3 Một số chế phẩm sinh học dùng nuôi trồng thủy sản 18 3.3.3.1 Probiotic nuôi trồng thủy sản 18 3.3.3.2 Men vi sinh 19 3.3.3.3 Chế phẩm EM nuôi trông thủy sản 20 3.3.4 Ưu, nhược điểm chế phầm sinh học nuôi trồng thủy sản 21 Chương 4: ỨNG DỤNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 22 4.1 Khái niệm phân loại đất ngập nước 22 4.1.1 Khái niệm 22 4.1.2 Phân loại 22 4.2 Một số thực vật dùng hệ thống đất ngập nước 24 4.3 Các yêu cầu phương pháp xử lý nước thải đất ngập nước 25 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng 26 4.4.1 Thủy lực 26 4.4.2 Chất lượng nước đầu vào 26 4.4.3 Tái sử dụng nước nhằm hạn chế xả thải vào nguồn 27 4.5 Thu sinh khối từ thực vật hệ thống nhằm khép kín vịng tuần hoàn vật chất, giảm phát sinh chất thải rắn 27 4.6 Dự trữ dinh dưỡng 27 4.6.1 Sự tích lũy carbon đất từ rễ 28 4.6.2 Cố định chất dinh dưỡng 28 4.6.3 Ảnh hưởng đới rễ 28 4.6.4 Phóng thích oxygen từ rễ 29 4.7 Chi phí hợp lý 29 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 31 5.1 Kết luận 31 ii 5.2 Kiến nghị 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CPSH: Chế phẩm sinh học BĐKH: Biến đổi khí hậu ĐBSCL: Đồng sơng Cửu Long NTTS: Nuôi trồng thủy sản NN&PTNT: Nông nghiệp phát triển nông thôn RNM: Rừng ngập mặn iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Hiện trạng diện tích ni trồng thủy sản tồn quốc giai đoạn 2001 - 2010 Bảng 2.2: Hiện trạng sản lượng nuôi trồng thủy sản toàn quốc giai đoạn 2001 - 2010 Bảng 2.3: Thành phần nước thải nuôi cá Ơ Mơn, Cần thơ Bảng 4.1: Các loài thực vật sử dụng phổ biến để xử lý nước thải hệ thống mô ngập nước 25 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Hoạt động phát sinh nguồn thải gây nhiễm mơi trường nước Hình 2.2: Nông dân xã Lương Thế Trân, huyện Cái Nước xử lý nguồn nước đọng, ô nhiễm đáy ao, chuẩn bị vụ tôm công nghiệp Hình 3.1: Hệ thống xử lý nước thải ao với bể hàu 11 Hình 3.2: Mơ hình ln canh tôm lúa 12 Hình 3.3: Mơ hình canh tác cá lúa 13 Hình 3.4: Mơ hình thí nghiệm đưa thực vật thủy sinh vào ao nuôi 14 Hình 3.5: Mơ hình lý thuyết đưa thực vật thủy sinh vào ao nuôi 14 Hình 3.6: Mơ hình ni tơm rừng ngập mặn Cà Mau 16 Hình 3.7:Quy hoạch nuôi tôm rừng ngập mặn Cà Mau 16 Hình 3.8 Chế phẩm Bio-Probiotic 18 Hình 3.9: Hình ảnh số vi khuẩn men vi sinh 19 Hình 3.10:Chế phẩm EM 20 Hình 3.11: Một số vi khuẩn chế phẩm EM 21 Hình 4.1: Phân loại cơng nghệ đất ngập nước 23 Hình 4.2: Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy theo chiều ngang (vẻ lại theo Vymazal, 1997) 23 Hình 4.3:Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng 24 Hình 4.4: Đất ngập nước dịng chảy ngầm theo phương ngang 26 vi Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long Chương MỞ ĐẦU Việt Nam quốc gia có diện tích đất ngập nước lớn Theo kết thống kê tỉnh thành phố, năm 2010 nước có triệu mặt nước ni trồng thủy sản với tốc độ gia tăng bình quân 4,2%/năm Đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) có diện tích 3,96 triệu ha, chiếm 12% diện tích nước vùng đất ngập nước điển hình với 90% diện tích ngập nước Đây điều kiện thuận lợi cho việc nuôi trồng thủy sản ĐBSCL phát triển nhanh chóng Tuy nhiên, việc ni trồng thủy sản phát triển với tốc độ nhanh nguyên nhân làm gia tăng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Điển hình việc đổ nước chất nuôi trồng thủy sản chưa xử lý sơng, hồ góp phần làm nhiễm mơi trường Vấn đề ô nhiễm môi trường nước nuôi trồng thủy sản dạng chưa xử lý làm thay đổi tính chất hóa lý sinh học nguồn nước Sự có mặt chất độc hại làm phá vỡ cân sinh học tự nhiên kìm hãm trình tự làm nguồn nước Vì biện pháp coi hiệu để bảo vệ nguồn nước hạn chế số lượng nước xả vào nguồn nước giảm thiểu nồng độ ô nhiễm nước thải theo quy định cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả vào nguồn nước Ngồi hai biện pháp nêu việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh thái biện pháp áp dụng nhiều nơi giới Vì vậy, để có góc nhìn khác giải pháp xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản xin thực đề tài “Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long” Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Tổng quan Đồng sông Cửu Long Đồng sông Cửu Long đồng lớn Việt Nam nằm hạ lưu lưu vực sơng Mê Kơng bao gồm 13 tỉnh, với diện tích tự nhiên 4.055.400 ha, dân số 17.390.500 người, có bờ biển từ Đông sang Tây dài 740 km với hải phận biển rộng tên 360.000 km2, phía Tây Bắc giáp Campuchia, phía Đơng Bắc tiếp giáp Vùng Đơng Nam Bộ, phía Đơng giáp biển Đơng, phía Nam giáp Thái Bình Dương phía Tây giáp vịnh Thái Lan Đây vùng đất ngập nước điển hình có chế độ ngập lũ theo mùa mưa, ngập mặn ven biển theo thủy triều với 90% diện tích đất tự nhiên Đây lợi tự nhiên phát triển kinh tế biển, khai khác nuôi trồng thủy sản phục vụ cho nhu cầu sản xuất, tiêu dùng nước xuất 2.2 Tình hình ni trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long Đồng sông Cửu Long vùng hạ lưu cuối sông Mê Kông, với tổng diện tích gần triệu đất tự nhiên Hàng năm, vùng đồng thấp phẳng nhận 450 tỷ m3 nước từ sông Mê Kông đổ về, lượng mưa xấp xỉ 2000mm/năm, lượng nước ngầm phong phú hệ thống kênh rạch chằng chịt Đặc điểm tạo nên vùng ĐBSCL mang tính chất vùng đất ngập nước rộng lớn thuận lợi để phát triển thủy sản Bảng 2.1: Hiện trạng diện tích ni trồng thủy sản tồn quốc giai đoạn 2001 - 2010 ĐVT: Ha Vùng 2001 2005 2007 2008 2009 Đồng sông Hồng 85.600 107.800 117.200 121.200 124.900 2010 127.571 Trung du miền núi phía Bắc 20.900 31.100 36.200 37.900 40.000 44.640 Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long Bắc trung Bộ duyên hải miền Trung 54.800 73.600 78.900 77.900 79.600 80.529 Tây Nguyên 5.700 8.300 9.300 10.700 11.100 19.150 Đông nam Bộ 41.500 51.800 53.400 52.700 51.500 54.680 546.800 679.900 723.800 752.206 737.600 769.048 Đồng sông Cửu Long Tổng cộng 755.300 952.500 1.018.800 1.052.66 1.044.700 1.095.618 (Nguồn: Tổng cục Thống kê, Sở NN&PTNT tỉnh năm 2010) Bảng 2.2: Hiện trạng sản lượng nuôi trồng thủy sản toàn quốc giai đoạn 2001 - 2010 Đvt: Tấn Vùng 2001 2003 2005 2007 2009 2010 Đồng sông Hồng 131.950 180.666 234.267 304.200 363.384 392.277 20.953 29.487 37.005 55.374 78.913 duyên hải miền Trung 59.323 84.810 114.422 141.245 174.238 201.961 Trung du miền núi phía Bắc 48.849 Bắc trung Bộ Tây Nguyên 8.012 10.958 11.344 13.017 16.122 18.864 Đông nam Bộ 45.259 62.376 78.138 89.412 91.308 104.943 Đồng sông Cửu Long 444.394 634.798 1.002.805 1.526.557 1.869.484 1.945.930 Tổng cộng 709.891 1.003.095 1.477.981 2.123.280 2.569.910 2.742.888 (Nguồn: Tổng cục Thống kê, Sở NN&PTNT tỉnh 2010) Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long - Trực tiếp hấp thụ phân hủy vật chất hữu chất độc nước cải thiện chất lượng nước - Thay đổi trình trao đổi chất vi khuẩn và/ kích thích hệ miễn dịch vật chủ Việc sử dụng chế phẩm sinh học nhằm hạn chế tối đa khả sử dụng kháng sinh việc phòng trị bệnh thủy sản khuynh hướng nhằm tránh khả tạo dòng vi khuẩn kháng thuốc ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi người Tuy nhiên, hiệu việc sử dụng chế phẩm sinh học phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tính dịng vi khuẩn chế phẩm yếu tố quan trọng Hiện nay, hiệu sử dụng probiotics khẳng định trường hợp sử dụng điều kiện mơi trường kiểm sốt tốt (phịng thí nghiệm, trại sản xuất giống trại nuôi nhà) Trường hợp ao ni ngồi trời, điều kiện mơi trường biến động lớn hiệu sử dụng probiotics chưa chứng minh cách rõ ràng 3.3.3.2 Men vi sinh Tác dụng men vi sinh: Các lợi ích mang lại sử dụng men vi sinh gồm hay nhiều điểm sau đây: - Làm ổn định chất lượng nước đáy ao nuôi tôm, cá - Nâng cao sức khoẻ sức đề kháng tôm, cá - Giảm thiểu ô nhiễm môi trường ao nuôi xung quanh nuôi thuỷ sản gây nên - Nâng cao hiệu sử dụng thức ăn Bacillus sp Nitrosomonas Nitrobacter Hình 3.9: Hình ảnh số vi khuẩn men vi sinh 19 Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long 3.3.3.3 Chế phẩm EM ni trơng thủy sản Nhóm vi sinh vật chế phẩm EM - Nhóm vi khuẩn quang hợp: Rhodopreudomonas - Nhóm vi khuẩn lactobacillus - Nhóm xạ khuẩn: Strepptomyces - Nhóm nấm men: Sacchamyces - Nhóm nấm: Aspergillus Penicillium Hình 3.10:Chế phẩm EM Vai trị nhóm vi sinh vật dược thể chỗ "tiêu thụ" chất hữu phát sinh qúa trình sinh trưởng phát triển vật ni ao hồ Nói cách khác EM có tác dụng phân giải chất hữu hịa tan khơng hồn tan từ uế chất tơm, từ thức ăn thừa tích tụ đáy ao nuôi; tạo ổn định trì chất lượng nước, màu nước ao ni Ngồi gây ức chế vi sinh vật gây bệnh Bản chất sinh – lý hóa EM cịn thể chỗ khơng hoạt động môi trường khô, hoạt động mạnh môi trường nước, gặp nước, Enzym kích hoạt bắt đầu thực phân giải mạnh Chính phân giải tạo chất làm thức ăn cho chủng Rhodopreudomonas, lactobacillus phát triển sinh khối tăng nhanh tạo truyền phân hủy chất thải, chất lơ lửng kết tụ lắng xuống ao, giúp môi trường 20 Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sơng Cửu Long ao ni sạch, qúa trình diễn liên tục theo chu kỳ kép kín, chiều hướng tích cực có lợi cho mơi trường ni Lactobacillus Sacchamyces Hình 3.11: Một số vi khuẩn chế phẩm EM Việc sử dụng chế phẩm sinh học nuôi trồng thủy sản đạt kết cao Một mơ hình ni tơm quảng canh cải tiến – kết hợp thay nước sử dụng vi sinh xã Định Thành – Bạc Liêu thu dược hiệu cao Mơ hình ni tơm Trung tâm Ứng dụng tiến khoa học công nghệ tỉnh phối hợp với Phịng nơng nghiệp phát triển nơng thơn huyện Đơng Hải thực thí điểm xã Định Thành năm 2012 Đến tổng diện tích tham gia dự án 337,2ha Năng suất bình quân sau thu hoạch đạt 275kg/ha/6 tháng, tăng 30 - 50kg so với vụ nuôi năm đầu thực dự án (2012 - 2013), lợi nhuận gần 40 triệu đồng/ha/năm 3.3.4 Ưu, nhược điểm chế phầm sinh học nuôi trồng thủy sản Ưu điểm - Các chủng vi sinh vật có kích thước nhỏ bé gặp điều kiện thuận lợi chúng sinh sản theo cấp số nhân, việc ứng dụng chúng nuôi trồng thủy sản thuận tiện cho hiệu cao - Việc sử dụng chế phẩm sinh học hạn chế việc dùng loại hóa chất ni thủy sản, hạn chế gây ô nhiễm môi trường nước Nhược điểm: - Tác động chậm so với việc dùng hóa chất - Phải tạo điều kiện thuận lợi nhiệt độ, độ ẩm cho chủng vi sinh vật phát triển 21 Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long Chương ỨNG DỤNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 4.1 Khái niệm phân loại đất ngập nước 4.1.1 Khái niệm Đất ngập nước (wetland) hiểu phần đất có chứa nước đất thường xuyên dạng bão hoà cận bão hòa Trong thiên nhiên, đất ngập nước diện vùng trũng thấp cánh đồng lũ, đầm lầy, ao hồ, kênh rạch, ruộng nước, vườn cây, rừng ngập nước mặn nước ngọt, cửa sông tiếp giáp với biển Đất ngập nước tham gia tích cực vào chu trình thủy văn có khả xử lý chất thải qua trình tự làm tác động lý hóa sinh học phức tạp Tuy nhiên, việc xử lý nước thải qua đất ngập nước tự nhiên thường chậm, phải có nhiều diện tích khó kiểm sốt q trình xử lý nên nhà khoa học đề xuất biện pháp xây dựng khu xử lý nước thải qua đất (land treatment) Khu gọi khu đất ngập nước kiến tạo (constructed wetland) hay hệ thống mô đất ngập nước, chữ “kiến tạo” hiểu hệ thống thiết kế xây dựng vùng đất ngập nước việc xử lý nước thải hiệu hơn, giảm diện tích đặc biệt quản lý q trình vận hành mức đơn giản Vì đất ngập nước kiến tạo hệ thống kỹ thuật thiết kế nhằm tận dụng sử dụng trình tự nhiên thực vật đất ngập nước, loại đất tập loại vi sinh vật nhằm xử lý nước thải Nó thiết kế nhằm cải tiến nâng cao hiệu xử lý quy trình tương tự xảy đất ngập nước tự nhiên (Theo J.Vymazal / Ecological Engineering 25(2005)) 4.1.2 Phân loại Có kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo theo hình thức chảy: loại chảy mặt (Surface flow wetland) loại chảy ngầm (Sub-surface flow wetland – SSFW) Loại chảy mặt tốn tạo điều hịa nhiệt độ khu vực cao 22 Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sông Cửu Long loại chảy ngầm hiệu xử lý hơn, tốn diện tích đất nhiều phải giải thêm vấn đề muỗi côn trùng phát triển Đất ngập nước kiến tạo kiểu chảy ngầm lại phân hai kiểu chảy: chảy ngang (horizontal flow) chảy thẳng đứng (vertical flow) Việc chọn lựa kiểu hình tùy thuộc vào địa hình lượng máy bơm Đôi người ta phối hợp hai hình thức xử lý Hình 4.1: Phân loại cơng nghệ đất ngập nước Hình 4.2: Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy theo chiều ngang (vẻ lại theo Vymazal, 1997) 23 Ứng dụng công nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sơng Cửu Long Hình 4.3: Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng 4.2 Một số thực vật dùng hệ thống đất ngập nước Vai trò thực vật hệ thống đất ngập nước Có hàng trăm lồi thực vật ngập nước khác (Mũhlberg, 1980) Việc ứng dụng loài thực vật hệ thống mơ đất ngập nước để xử lý nước thải phụ thuộc vào đặc điểm thích nghi chúng trồng vùng đất ngập nước chịu đựng thông số cực hạn khác hóa học đất nước (hoặc nước thải), ví dụ như:  Hàm lượng Oxygen (với mơi trường chủ yếu kỵ khí, có mặt H2S)  Giá trị pH  Thành phần độc tính nước thải (phenol, chất hoạt động bề mặt, thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng, v.v… )  Độ mặn Đa số loài thực vật đầm lầy trồng điều kiện trên, chúng thích ứng điều kiện yếm khí nhiều đất cách tác động đến đường thu nhận khơng khí vào rễ nước Các thí nghiệm thực tế tìm hàng chục lồi khác thích nghi với điều kiện 24 Ứng dụng cơng nghệ sinh thái nuôi trồng thủy sản Đồng sơng Cửu Long Bảng 4.1: Các lồi thực vật sử dụng phổ biến để xử lý nước thải hệ thống mơ ngập nước Lồi Đặc điểm Pharagmite australis (cây Phân bố toàn cầu sậy) Giá trị pH tối ưu: – Ngưỡng chịu đựng độ mặn: < 45g/l Typha latifolia Phân bố toàn cầu Giá trị pH tối ưu: – 10 Ngưỡng chịu đựng độ mặn: < 1g/l Typha angustifolia Phân bố toàn cầu Giá trị pH tối ưu: – 10 Ngưỡng chịu đựng độ mặn: 15 – 30 g/l Scripus sp (cây cỏ nến) Phân bố toàn cầu Giá trị pH tối ưu: – Juncus sp (cây bấc, cói) Phân bố toàn cầu Giá trị pH tối ưu: – 7.5 Ngưỡng chịu đựng độ mặn: – 25 g/l, tùy vào lồi Iris pseudacorus Carex sp (cây cói túi, Phân bố toàn cầu lách) Giá trị pH tối ưu: – 7.5 Ngưỡng chịu đựng độ mặn: < 0.5g/l 4.3 Các yêu cầu phương pháp xử lý nước thải đất ngập nước Nước thải đưa vào cánh đồng ngập nước thường phải đáp ứng: pH 6,5- 8,5; cặn lơ lửng