Nghiên cứu công nghệ xử lý và tuần hoàn nước thải chăn nuôi sử dụng kết hợp mô hình đất ngập nước kiến tạo và mô hình aquaponics

Kết quả của đề tài sẽ góp phần giải quyết hiệu quả bàitoán về môi trường và kinh tế: vừa bảo vệ chất lượng nguồn nước, làm tănghiệu quả sử dụng đồng thời giảm chi phí xử lý nước thải chă

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS DƯ NGỌC THÀNH

THÁI NGUYÊN - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi Các số liệu,kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được aicông bố trong bất kì công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận vănnày đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõnguồn gốc./

Tác giả luận văn

Lưu Thị Cúc

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp

đỡ tạo điều kiện thuận lợi nhất, những ý kiến đóng góp và những lời chỉ bảoquý báu của tập thể và cá nhân trong và ngoài trường đại học Nông Lâm TháiNguyên Đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc TS Dư Ngọc Thành làngười trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu đề tài

và hoàn thành luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của

Ủy ban nhân dân thành phố Lào Cai, Công ty TNHH Giải pháp Kỹ thuật vàTruyền thông môi trường và các cơ quan ban ngành khác có liên quan tạo điềukiện cho tôi thu thập số liệu, những thông tin cần thiết để thực hiện luận vănnày

Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới sự giúp đỡ tậntình, quý báu đó!

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Lưu Thị Cúc

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 3

3 Ý nghĩa của đề tài 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Các khái niệm cơ bản 4

1.2 Tổng quan về nước thải chăn nuôi 4

1.2.1 Khái niệm về ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi 4

1.2.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi 5

1.2.3 Thành phần tính chất nước thải chăn nuôi 5

1.2.4 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn 7

1.2.5 Thực trạng xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay ở Việt Nam 8

1.3 Tổng quan về đất ngập nước kiến tạo 10

1.3.1 Khái niệm đất ngập nước kiến tạo 10

1.3.2 Các loại hình đất ngập nước nhân tạo 11

1.3.3 Cấu tạo của đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm hay bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm (SSF) 13

1.4 Tổng quan về Aquaponics 14

1.4.1 Khái niệm về Aquaponics 14

1.4.2 Đặc trưng cơ bản của Aquaponics 14

1.4.3 Cấu tạo và cơ chế hoạt động của mô hình Aquaponics 16

1.4.4 Lợi ích sử dụng Aquaponics 16

1.5 Cơ sở khoa học của nghiên cứu 17

1.5.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài 17

1.5.2 Các nghiên cứu ở trong nước 24

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 29

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 29

2.3 Nội dung nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi 29

2.4 Phương pháp nghiên cứu 30

2.4.1 Phương pháp thiết kế mô hình thí nghiệm 30

2.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 34

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích 35

2.4.4 Phương pháp tổng hợp và so sánh 37

2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 37

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 39

3.1 Điều kiện tự nhiên, thời tiết - khí hậu khu vực nghiên cứu 39

3.1.1 Vị trí địa lý 39

3.1.2 Thời tiết - Khí hậu 39

3.1.3 Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, thời tiết - khí hậu đến nghiên cứu 40

3.2 Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình nghiên cứu với các công thức thí nghiệm khác nhau 42

3.2.1 Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào 42

3.2.2 Đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý của các công thức thí nghiệm 44

3.2.3 So sánh hiệu quả xử lý nước thải của các công thức thí nghiệm 51

3.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế và đề xuất giải pháp 55

3.3.1 Tính toán tổng thu của từng công thức 55

3.4.2 Tính toán tổng chi phí đầu tư của từng công thức 57

3.4.3 Hạch toán hiệu quả kinh tế của các công thức thí nghiệm 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

1 Kết luận 60

2 Kiến nghị 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC 65

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóaCOD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học

CV Coefficient of variation Hệ số biến động

ĐNNKT Đất ngập nước kiến tạo

DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan

LSD Least significant difference Sai khác nhỏ nhất

QCVN National Technical Regulation

on industrial wastewater

Qui chuẩn Việt Nam

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS Total Suspended Solids Hàm lượng chất rắn lơ lửngT-N Total Nitrogen Tổng đạm

T-P Total phosphorus Tổng lân

TNMT Resources - Environment Tài nguyên - Môi trường

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Thành phần hóa học nước thải của lợn [15] 6

Bảng 1.2 Tính chất nước thải chăn nuôi lợn [15] 6

Bảng 1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hoá học của nước thải chăn nuôi sau công trình khí sinh học Biogas [8] 9

Bảng 2.1 Các loại vật liệu lọc sử dụng trong mô hình thí nghiệm 30

Bảng 2.2 Hệ thực vật được sử dụng trong mô hình thí nghiệm 30

Bảng 2.3 Hệ động vật sử dụng trong mô hình Aquaponics 30

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp phân tích 36

Bảng 3.1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa – sinh học của nước thải đầu vào 42

Bảng 3.2 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu Vật lý của nước thải đầu vào

43 Bảng 3.3 Khả năng xử lý BOD5 trong nước thải của các công thức thí nghiệm 44

Bảng 3.4 Khả năng xử lý COD trong nước thải của các công thức thí nghiệm 45

Bảng 3.5 Khả năng xử lý T-P trong nước thải của các công thức thí nghiệm 46

Bảng 3.6 Khả năng xử lý T-N trong nước thải của các công thức thí nghiệm 47

Bảng 3.7 Khả năng xử lý Coliform trong nước thải của các công thức thí nghiệm 48

Bảng 3.8 Khả năng xử lý TSS trong nước thải của các công thức thí nghiệm

50 Bảng 3.9 Khả năng xử lý EC và pH của các công thức thí nghiệm 50

Bảng 3.10 Khả năng xử lý Màu và mùi nước thải của các công thức thí nghiệm 51

Bảng 3.11 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của thực - động vật trong mô hình nghiên cứu 55

Bảng 3.12 Tổng thu của 3 công thức sau 03 tháng chạy mô hình 56

Bảng 3.13 Tổng chi của 3 công thức sau 3 tháng chạy mô hình 58

viiBảng 3.14 So sánh hiệu quả kinh tế của 3 công thức thí nghiệm sau 03

tháng chạy mô hình 58

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Bãi lọc trồng cây dòng chảy mặt 11

Hình 1.2 Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm 12

Hình 1.3 Chu kỳ Nito trong mô hình Aquaponics 15

Hình 1.4 Cấu tạo 1 mô hình Aquaponics điển hình 16

Hình 1.5 Thành phần trái dừa 25

Hình 1.5.a: Lớp vỏ trong 26

Hình 1.5.b: Lớp vỏ trong và gáo dừa 26

Hình 1.5.c: Lớp vỏ trong và ngoài 26

Hình 2.1 Mô hình thí nghiệm 34

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 35

Hình 3.1 Khả năng xử lý BOD5 của các công thức thí nghiệm 45

Hình 3.2 Khả năng xử lý Coliform của các công thức thí nghiệm 49

Hình 3.3: Khả năng xử lý nước thải của các công thức thí nghiệm 53

Kinh tế phát triển, nhu cầu sử dụng nước ngày một tăng và nước thải làmột hệ quả tất yếu Nước thải phát sinh từ mọi hoạt động sống, hoạt động sảnxuất của con người và nếu không có biện pháp quản lý và xử lý kịp thời thì ônhiễm môi trường nước do nước thải chỉ còn là vấn đề thời gian Một trongnhững nguồn nước thải có tải trọng lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyênnước của nước ta hiện nay là: nước thải chăn nuôi [8]

Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, hội nhập nền kinh tế thế giới,các ngành nghề đều được đẩy mạnh phát triển Chăn nuôi cũng vậy: các cơ sởchăn nuôi ngày càng tăng dù là số lượng hay quy mô Phát triển chăn nuôiđem lại hiệu quả kinh tế cao, tuy nhiên bên cạnh những đóng góp về mặt kinh

tế, chăn nuôi cũng bộc lộ nhiều nhược điểm Các trang trại chăn nuôi với mặtbằng hạn hẹp không đảm bảo các điều kiện về vệ sinh thú y và nhất là không

xử lý chất thải trước khi thải ra ngoài môi trường làm cho đất, nước, khôngkhí ở những khu vực xung quanh bị ô nhiễm nặng Tình trạng ô nhiễm môitrường xung quanh các cơ sở chăn nuôi ở Việt Nam đã đến mức báo động.Phần lớn nước thải từ chăn nuôi đều chưa được xử lý hoặc xử lý nhưng khôngđúng quy cách nên vẫn gây ô nhiễm đến môi trường Theo kết quả khảo sátđánh giá các loại mô hình khí sinh học của Viện Khoa học và Công nghệ môitrường, Đại học Bách Khoa năm 2010 cho biết nước thải từ việc chăn nuôimặc dù đã được xử lý bằng hầm biogas, bể yếm khí, hồ phủ màng HDPE, nhưng nước thải đầu ra xả vào nguồn hầu hết đều chưa đạt được qui chuẩn

môi trường (QCVN 40:2011/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nướcthải công nghiệp) Chỉ tính riêng COD, hiệu quả xử lý của các công trình nàyđạt 39 - 82%, vượt 2 - 30 lần, tổng N, tổng P, vi khuẩn gây bệnh đều vượt tiêuchuẩn từ 2 - 6 lần Cùng với các thành phần trên nước thải còn phát sinh cácchất khí như CO2, NH3, H2S, CH4, N2 tạo nên mùi hôi thối trong khu vực nuôiảnh hưởng xấu tới môi trường không khí xung quanh, đặc biệt là ô nhiễmnguồn nước gây bức xúc những người dân.

Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải như: cơ học, lý - hoáhọc, Bãi lọc trồng cây (Constructed wetland) những năm gần đây đã đượcbiết đến trên thế giới như một giải pháp công nghệ xử lý nước thải mức độ

xử lý cấp 2 trong điều kiện tự nhiên, đạt hiệu suất xử lý cao Tuy nhiên, lợiích về kinh tế là không nhiều và cũng chưa được quan tâm nghiên cứu.Ngược lại, Aquaponics là hệ thống canh tác nông nghiệp bền vững với hiệuquả kinh tế cao nhưng đòi hỏi người quản lý phải có trình độ kỹ thuật nhấtđịnh và tương đối khó khăn trong việc bổ sung chất dinh dưỡng (phân bón,các yếu tố vi lượng,…) tối ưu cho sự phát triển của cây trồng cũng như cânbằng T - N trong hệ thống Tồn tại phổ biến nhất của Aquaponics là vấn đề xử

lý nước bể nuôi cá cũng như việc phải bổ sung dinh dưỡng cho phù hợp với

sự phát triển của cây trong mô hình Việc thay nước và bổ sung dung dịchdinh dưỡng cho hệ thống sau một thời gian sử dụng gây tốn kém, khó khăncho vận hành và gây ô nhiễm môi trường [3]

Xử lý và tái sử dụng nước thải sau xử lý đang là một hướng đi mới đầytriển vọng, đảm bảo cho sự phát triển bền vững của tương lai, đã được triểnkhai nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới Câu hỏi đặt ra ở đây là: “Làm thếnào để kết hợp được hiệu quả về mặt môi trường và hiệu quả kinh tế trên cùngmột hệ thống xử lý nước thải, cụ thể ở đây là nước thải chăn nuôi, đồng thờiđảm bảo tái sử dụng hiệu quả nước sau xử lý?” Xuất phát từ trăn trở đó, tôi

tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ xử lý và tuần hoàn nước

thải chăn nuôi sử dụng kết hợp mô hình đất ngập nước kiến tạo và mô hình Aquaponics” Kết quả của đề tài sẽ góp phần giải quyết hiệu quả bài

toán về môi trường và kinh tế: vừa bảo vệ chất lượng nguồn nước, làm tănghiệu quả sử dụng đồng thời giảm chi phí xử lý nước thải chăn nuôi, bảo vệsức khỏe người lao động, rất thích hợp với điều kiện của Việt Nam; vừa cungcấp lợi ích thiệt thực về kinh tế thông qua lượng sinh khối thu được từ môhình Aquaponics

2 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá hiệu quả kinh tế và đề xuất giải pháp

3 Ý nghĩa của đề tài

3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học

- Vận dụng và phát huy những kiến thức đã học vào nghiên cứu

- Nâng cao kiến thức, kĩ năng bố trí thí nghiệm và phân tích các chỉtiêu nghiên cứu, rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ cho các nghiêncứu sau này

- Nâng cao khả năng tự học, tự nghiên cứu và tra cứu tài liệu

- Bổ sung tư liệu cho học tập

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đưa ra 1 đi hướng mới trong công nghệ xử lý môi trường: kết hợp xử

lý và tuần hoàn nước thải, kết hợp việc đảm bảo lợi ích về môi trường (đấtngập nước kiến tạo) và lợi ích kinh tế (Aquaponics)

- Xử lý được nước thải chăn nuôi, bảo vệ môi trường

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Các khái niệm cơ bản

* Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày

29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố

tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đờisống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”

* Ô nhiễm môi trường nước: Là sự thay đổi thành phần và chất lượng

nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêuchuẩn cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật.Nước trong tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: Nước ngầm,nước ở các sông hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí, Nước bị ô nhiễmnghĩa là thành phần của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gâyhại cho con người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên Nước ô nhiễmthường là khó khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu

* Nước thải chăn nuôi: Nước thải chăn nuôi là một loại nước thải rất

đặc trưng và có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao do có chứa hàm lượngcao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây bệnh [8]

1.2 Tổng quan về nước thải chăn nuôi

1.2.1 Khái niệm về ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi

Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi là: sự thay đổi bất lợi môi trườngkhông khí, môi trường đất và môi trường nước hoàn toàn hay đại bộ phận dohoạt động chăn nuôi các hoạt động nuôi trồng thủy sản do con người tạo nên.Những hoạt động này tác dụng trực tiếp, gián tiếp đến sự thay đổi về mặtnăng lượng, mức độ bức xạ, thành phần hóa học, tính chất vật lý, Nhữngthay đổi đó tác động có hại đến con người và sinh vật trên trái đất [15]

1.2.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi

Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động chănnuôi chủ yếu được gây ra do nước thải trong khi rửa chuồng, nước tiểu lợn

Ô nhiễm chất thải rắn do phân, thức ăn thừa của lợn vương vãi ra nềnchuồng mà không được thu gom kịp thời Các chất này là các chất dễ phânhủy sinh học: carbonhydrate, protein, chất béo dẫn đến các vi sinh vật phânhủy làm phát tán mùi hôi thối ra môi trường Đây là các chất gây ô nhiễmnặng nhất và thường thấy ở các trang trại chăn nuôi tập trung [15]

1.2.3 Thành phần tính chất nước thải chăn nuôi

- Các chất hữu cơ và vô cơ: Trong nước thải chăn nuôi hợp chất hữu cơchiếm 70 - 80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon vàcác dẫn xuất của chúng có trong phân, thức ăn thừa Hầu hết các chất hữu cơ

dễ phân hủy, các chất vô cơ chiếm 20 - 30% gồm cát, đất, muối, ure,ammonium, muối chlorua, SO42-, [8]

Trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí sẽcho các sản phẩm CO2, H2O, NO2-, NO3- Còn trong quá trình kị khí là CH4,

N2, NH3, H2S,

- N và P: Với điều kiện chăn nuôi bằng thức ăn công nghiệp như hiệnnay, sử dụng phổ biến thức ăn đậm đặc, với hàm lượng N và P cao, do vậy vậtnuôi bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu một lượng đạm cao Trong nướcthải chăn nuôi lợn thường chứa hàm lượng N và P rất cao Hàm lượng N-tổngtrong nước thải chăn nuôi 571 - 1026 mg/l photpho từ 39 - 94 mg/l

- Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi khuẩn nhưSalmonella, Shigella, Proteus, Arizona Trứng giun sán trong nước thải vớinhững loại điển hình là Fasiola hepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski,

có thể gây bệnh cho người và gia súc [8]

- Thành phần hóa học nước tiểu lợn

Bảng 1.1 Thành phần hóa học nước thải của lợn [15]

Tính chất của nước thải chăn nuôi lợn: Nhìn chung nước thải chăn nuôikhông chứa các chất độc hại như nước thải của các ngành công nghiệp khácnhưng chứa nhiều ấu trùng, vi trùng, trứng giun sán: Điển hình là nhóm vitrùng đường ruột với các genus như E.Coli, Salmonella, Shigella, Proteus,Arizona Trứng giun sán trong nước thải với những loại điển hình là Fasiolahepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski, có thể phát triển đến giai đoạngây nhiễm sau 6 - 28 ngày ở nhiệt độ và khí hậu nước ta và có thể tồn tạiđược 2 - 5 tháng Nhiều loại mầm bệnh có khả năng xâm nhập vào mạchnước ngầm như B.anthracis, Salmonella, E.Coli, [8]

Bảng 1.2 Tính chất nước thải chăn nuôi lợn [15]

8 Dầu mỡ mg/l 5 - 58

1.2.4 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn

* Phương pháp hóa lý: Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu

cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằngphương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả khôngcao Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Các chất keo tụthường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn, kết hợp với polyme trợkeo tụ để tăng quá trình keo tụ

Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) tại trại chăn nuôi lợn2/9 phương pháp keo tụ có thể tách được 80 - 90 % hàm lượng chất lơ lửng cótrong nước thải chăn nuôi lợn Tuy nhiên chi phí xử lý cao Áp dụng phươngpháp này để xử lý nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế

Ngoài ra tuyển nổi cũng là một phương pháp để tách các hạt có khảnăng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên, tuy nhiên chi phíđầu tư, vận hành cho phương pháp này cao cũng không hiệu quả về mặt kinhtế

* Phương pháp xử lý sinh học: Phương pháp này dựa trên sự hoạt

động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ Các vi sinhvật sử dụng các chất hữu cơ và các chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạonăng lượng Tùy theo từng nhóm vi khuẩn mà sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí

mà người ta thiết kế các công trình khác nhau và phụ thuộc vào khả năng tàichính, diện tích đất mà người ta có thể sử dụng hồ sinh học hay các bể nhântạo để xử lý

* Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học:

- Xử lý theo phương pháp hiếu khí:

+ Bể aeroten thông thường;

+ Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn;

+ Bể aeroten mở rộng;

+ Mương oxy hóa;

+ Bể hoạt động gián đoạn (SBR);

+ Vùng đất ngập nước (bãi lọc ngầm trồng cây - Constructed Wetland)

1.2.5 Thực trạng xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay ở Việt Nam

Phương pháp được áp dụng chủ yếu trong các trang trại chăn nuôi hiệnnay là bể biogas và nó đã cho thấy hiệu quả rõ rệt Tuy nhiên, phần nước thảisau biogas lại chưa được quan tâm nhiều, qua quá trình xử lý biogas ban đầu

về thành phần các chất thải đã giảm đi nhiều nhưng chưa thật sự triệt để: nóvẫn còn mang nhiều mầm bệnh và các chất hữu cơ, phần nước này được xảthẳng ra sông, ngòi, ao, hồ, gây ô nhiễm môi trường

Việc sử dụng hầm biogas để xử lý nước thải chăn nuôi lợn đã làmgiảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm Trung bình, COD giảm 84,7%, BOD5

giảm

76,3%, SS giảm 86,1%, VSS giảm 85,4%, TKN giảm 11,8%, T-P giảm 7,0%

và Fecal coliform giảm 51,2% Tuy nhiên, nồng độ các chất ô nhiễm trongnước thải đầu ra vẫn còn khá cao, vượt tiêu chuẩn cho phép (QCVN24:2009/BTNMT, cột B, TCN 678 - 2006) Đặc biệt đáng quan tâm là nồng

độ các chất dinh dưỡng ở các mẫu này rất cao, tiềm ẩn nguy cơ gây phú dưỡngkhi xả thải vào các vực nước mặt [8]

Bảng 1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hoá học của nước thải

chăn nuôi sau công trình khí sinh học Biogas [8]

- T-P là 76.24 mg/l trong đó TCCP là 6 mg/l, như vậy vượt TCCP 12.7 lần.

- TDS là 4259 ppm, đây cũng là hàm lượng khá cao so với nguồn nước mặt

Nguồn nước thải sau biogas vẫn có mùi hôi và màu xám đen đặc trưng;

độ dẫn diện EC trong nước rất cao (8518 mS/m) chứng tỏ trong nước thảichứa một lượng lớn các hợp chất hữu cơ và vô cơ bởi đây là những thành phầnchứa các anion và cation có khả năng dẫn điện tốt trong nước Chỉ có duy nhấtchỉ tiêu pH nằm trong TCCP theo QCVN 40-2011/BTNMT với pH là 7.96

Từ tất cả các phân tích trên, ta thấy rằng nước thải sau biogas tuy đãđược xử lý bậc 1 nhưng vẫn còn nồng độ khá cao các chất ô nhiễm, chưa đạtQCVN 40/2011 Do đó cần phải có biện pháp xử lý cấp 2 để giảm bớt các chất

ô nhiễm trước khi xả ra môi trường

1.3 Tổng quan về đất ngập nước kiến tạo

1.3.1 Khái niệm đất ngập nước kiến tạo

Đất ngập nước kiến tạo (ĐNNKT) hay đất ngập nước nhân tạo là:“Hệ thống được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngập nước nhưng việc xử

lý nước thải hiệu quả hơn, giảm diện tích và đặc biệt có thể quản lý được quá trình vận hành ở mức đơn giản” [1]

ĐNNKT gần đây đã được biết đến trên thế giới như một giải pháp côngnghệ mới, xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên với hiệu suất cao, chi phíthấp và ổn định, ngày càng được áp dụng rộng rãi Ở Việt Nam, công nghệtrên thực chất còn rất mới

ĐNNKT dùng để xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên Với cácthông số làm việc khác nhau, đất ngập nước kiến tạođược sử dụng rộng rãitrong xử lý nhiều loại nước thải Khác với bãi đất ngập nước tự nhiên, thường

là nơi tiếp nhận nước thải sau khi xử lý, với chất lượng đã đạt yêu cầu theotiêu chuẩn và chúng chỉ làm nhiệm vụ xử lý bậc cao hơn, ĐNNKT là mộtthành phần trong hệ thống các công trình xử lý nước thải sau bể tự hoại haysau xử lý bậc hai [1]

1.3.2 Các loại hình đất ngập nước nhân tạo

Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo cơ bản theo hình thức chảy:

Loại dòng chảy tự do trên mặt đất (Free surface flow) và loại chạy ngầm trong đất (Subsurface slow).

1.3.2.1 Đất ngập nước có dòng chảy bề mặt (Surface flow wetland - SFW) hay bãi lọc trồng cây ngập nước

Hệ thống này mô phỏng một đầm lầy hay đất ngập nước trong điềukiện tự nhiên Dưới đáy bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặcrải một lớp vải nhựa chống thấm Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu phùhợp cho sự phát triển của thực vật có thân nhô lên khỏi mặt nước Dòng nướcthải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc Hình dạng bãi lọc này thường làkênh dài hẹp, vận tốc dòng chảy chậm, thân cây trồng nhô lên trong bãi lọc lànhững điều kiện cần thiết để tạo nên chế độ thuỷ kiểu dòng chảy đẩy (plug-flow) [1]

Hình 1.1 Bãi lọc trồng cây dòng chảy mặt

1.3.2.2 Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm hay đất ngập nước dòng chảy dưới

bề mặt đất ngập nước (Subsurface flow wetland)

Hệ thống này chỉ mới xuất hiện gần đây và được biết đến với các têngọi khác nhau như lọc ngầm trồng cây (Vegetated submerged bed - VBS), hệ

thống xử lý với vùng rễ (Root zone system), bể lọc với vật liệu sỏi trồng sậy

(Rock reed filter) hay bể lọc vi sinh và vật liệu (Microbial rock filter) Cấu tạocủa bãi lọc ngầm trồng cây về cơ bản cũng gồm các thành phần tương tự nhưbãi lọc trồng cây ngập nước nhưng nước thải chảy ngầm trong phần lọc củabãi lọc Lớp lọc, nơi thực vật phát triển trên đó, thường gồm có đất, cát, sỏi,

đá dăm và được xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc.Dòng chảy có thể có dạng chảy từ dưới lên, từ trên xuống dưới hoặc chảytheo phương nằm ngang Dòng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dòngchảy ngang Hầu hết các hệ thống được thiết kế với độ dốc 1% hoặc hơn [15]Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với

bề mặt của các hạt vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc.Vùng ngập nước thường thiếu oxy, nhưng thực vật của bãi lọc có thể vậnchuyển một lượng oxy đáng kể tới hệ thống rễ tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh

rễ và vùng rễ, cũng có một vùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giápgiữa đất và không khí

Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang có khả năng xử lý chất hữu cơ

và rắn lơ lửng tốt, nhưng khả năng xử lý các chất dinh dưỡng lại thấp, do điềukiện thiếu oxy, kị khí trong các bãi lọc không cho phép nitrat hoá amoni nênkhả nãng xử lý nitơ bị hạn chế Xử lý phốtpho cũng bị hạn chế do các vật liệulọc được sử dụng (sỏi, đá dăm) có khả năng hấp phụ kém [1]

Hình 1.2 Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm

Loại này bao gồm cả các loại bãi lọc có dòng chảy nằm ngang hay dòngchảy thẳng đứng từ dưới lên, từ trên xuống.

Dòng chảy dưới bề mặt vùng đất ngập nước (SSF) là: Vùng đất ngậpnước của SSF được xây dựng với vật liệu xốp (ví dụ: đất, cát, sỏi) như là mộtchất nền cho tăng trưởng của thực vật bắt nguồn từ vùng đất ngập nước Cácvùng đất ngập nước của SSF được thiết kế để nước chảy theo chiều nganghoặc theo chiều dọc thông qua các bề mặt và dưới bề mặt mặt đất Các loàithực vật được trồng phổ biến nhất trong bãi lọc là Cỏ nến, Sậy, Cói, Bấc,Lách, oxy cung cấp cho bề mặt và cho phép sinh học tăng trưởng tích lũy vềnguồn gốc của nó Vi khuẩn và nấm có lợi sống trong chất nền như màng sinhhọc gắn liền với các hạt chất nền Dòng chảy được duy trì bởi đáy và độ dốchoặc một cấu trúc điều chỉnh cho phép mực nước được hạ xuống ở cuối nền.Loại này ít tốn kém và tạo sự điều hòa nhiệt độ khu vực cao hơn loại chảyngầm, nhưng hiệu quả xử lý kém hơn, tốn diện tích đất nhiều hơn và có thểphải giải quyết thêm vấn đề muỗi và côn trùng phát triển [15]

1.3.3 Cấu tạo của đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm hay bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm (SSF)

- Cấu tạo: Về cơ bản cũng tương tự như bãi lọc trồng cây ngập nước,

nhưng nước thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc Lớp lọc, nơi thực vậtphát triển trên đó thường có đất, cát, sỏi và đá, được xếp thứ tự từ trên xuốngdưới, giữ độ xốp của lớp lọc [1]

- Loại này bao gồm cả các loại bãi lọc có dòng chảy nằm ngang (HF)hay dòng chảy thẳng đứng (VF) từ dưới lên, từ trên xuống

- Lớp vật liệu bảo đảm sự sinh trưởng cho thực vật bao gồm đất, cát,sỏi, đá, được xếp theo thứ tự đó từ trên xuống nhằm tạo độ xốp tốt hơn Kiểudòng chảy của nước thải có thể là hướng lên trên, hướng xuống dưới, ngang;kiểu dòng chảy ngang là phổ biến nhất Hầu hết các SSF được thiết kế với độ

dốc 1% hay hơn một chút [4]

- Nước thải chảy qua các vùng lọc, sẽ được làm sạch nhờ tiếp xúc với

bề mặt của chất liệu lọc, rễ thực vật Vùng ngầm thường thiếu oxy, nhưngthực vật có thể vận chuyển lượng oxy dư thừa tới phần rễ, bằng cách đó tạo ranhững tiểu vùng vi sinh vật hiếu khí ngay cạnh các rễ và thực vật thân rễ Còn

có một lớp ôxy mỏng trong lớp đất gần lớp tiếp xúc với không khí

Bãi lọc ngầm được ứng dụng để xử lý nhiều loại nước thải như: nướcthải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải sau bể tự hoại Ở nhiều nướctrên thế giới đã nghiên cứu thành công bãi lọc ngầm để xử lý nước xám(Nước xám là nước thải sản xuất từ bồn rửa, bồn tắm, hoặc quần áo rửa, nókhông bao gồm nước nhà vệ sinh, trong đó có các tác nhân gây bệnh và vikhuẩn nhiều hơn nữa)

Nước thải đi qua vùng đất ngập nước từ từ và làm sạch nước ra khỏi hệthống xử lý Nước thải được chuyển vào hệ thống xử lý theo một đường ống

và chảy trong lòng vật liệu lọc của hệ thống nằm bên dưới bề mặt đất

1.4 Tổng quan về Aquaponics

1.4.1 Khái niệm về Aquaponics

Thuật ngữ Aquaponics là sự kết hợp của từ Aquaculture (nuôi trồngthủy sản) và Hydroponics (thủy canh) Aquaponics là một hệ thống canhtác mới đầy tiềm năng trong tương lai ở Việt Nam và trên thế giới.Aquaponics dựa trên các hệ thống sản xuất như chúng ta đã biết trong tựnhiên Aquaponics là sự kết hợp của cả hai hệ thống: nuôi trồng thủy sản vàthủy canh [4]

1.4.2 Đặc trưng cơ bản của Aquaponics

Hệ thống thủy canh đòi hỏi người quản lý phải có trình độ kỹ thuật nhấtđịnh và tương đối khó khăn trong việc bổ sung chất dinh dưỡng (phân bón,các yếu tố vi lượng,…) tối ưu cho sự phát triển của cây trồng Nước trong hệthống thủy canh cần phải được thay định kỳ và sau đó phải bổ sung dinhdưỡng cho phù hợp với sự phát triển của cây Điều này gây tốn kém, khó

khăn cho vận hành hệ thống và gây ô nhiễm môi trường.

Nuôi trồng thủy sản tập trung vào việc tối đa hóa sự tăng trưởng của cátrong bể hoặc ao nuôi Cá nuôi trong bể thường có mật độ khá cao, khoảng10kg/100 lít nước và cần phải thay nước khoảng 20-50% mỗi ngày Điều nàygây tốn kém trong vận hành và gây ô nhiễm môi trường khi mà nước thảitrong bể cá chứa một lượng cao amonia và chất thải rắn từ cá.

Aquaponics là sự kết hợp của cả hai hệ thống: nuôi trồng thủy sản vàthủy canh Sự kết hợp này mang lại lợi ích thiết thực và tính độc đáo củaAquaponics Đây là một hệ thống tuần hoàn khép kín hoàn hảo Aquaponicshiện được chứng nhận hữu cơ ở nhiều nước [4]

Hình 1.3 Chu kỳ Nito trong mô hình Aquaponics

Một yếu tố vô hình và giữ vai trò cực kỳ quan trong trong hệ thốngAquaponics là các vi sinh vật Người sử dụng không cần phải bổ sung vikhuẩn cho hệ thống Aquaponics, tự nó sẽ phát triển và giúp bạn vận hành hệthống ổn định Các vi khuẩn sẽ phát triển mạnh trong các bể cạn trồng cây(growbed) và giúp chuyển hóa các chất thải từ bể nuôi cá thành dạng dinhdưỡng phù hợp cho cây trồng phát triển

Có hai loại vi khuẩn khác nhau tham gia vào quá trình chuyển hóachất thải từ cá thành chất dinh dưỡng cho cây trồng là Nitrosomonas sẽ

chuyển hóa amonia thành nitrit Nitrit sau đó sẽ được chuyển hóa thànhnitrate nhờ vi khuẩn Nitrobacter, các loài thực vật sau đó có thể tiê u thụnitrate để phát triển [13]

1.4.3 Cấu tạo và cơ chế hoạt động của mô hình Aquaponics

Hình 1.4 Cấu tạo 1 mô hình Aquaponics điển hình

* Chú thích:

(1): Ao thủy sinh (Bể cá)(2): Dòng nước trong ao (3): Máy bơm nước(4): Hệ thống dẫn nước tuần hoàn(5): Hệ thống dẫn trong khay thủy canh(6): Khay trồng thực vật thủy canh (Bể cạn trồng cây)

* Cơ chế hoạt động:

Nước giàu dinh dưỡng từ bể cá được bơm qua bể cạn trồng cây(growbed) Thay vì sử dụng đất để trồng cây như kiểu canh tác truyền thống,

ta có thể sử dụng hạt nhựa, sỏi hoặc các giá thể khác Nước, chất thải rắn từ

bể cá sẽ chảy qua lớp hạt nhựa hoặc sỏi và trở về bể cá Khi đó, chất thải rắn

sẽ được giữ lại trên bể cạn trồng cây và chất dinh dưỡng sẽ được cây trồnghấp thu [17]

1.4.4 Lợi ích sử dụng Aquaponics

- Rau cũ hoàn toàn tươi và có hương vị tự nhiên nhất;

- Hoàn toàn ″hữu cơ″ và được sản xuất trong hệ thống do bạn quản lý;

- Không chứa thuốc trừ sâu, diệt cỏ hoặc phân bón độc hại;

- Tiết kiệm nguồn nước so với sản xuất truyền thống;

- Tốc độ tăng trưởng và sản lượng cao;

- Không cần đất để trồng cây;

- Không cần diện tích lớn, đặc biệt là ở các đô thị;

- Cá tươi, sạch và đặc biệt không chứa kháng sinh hay chất độc hại;

- Tiết kiệm chi phí mua thực phẩm cho gia đình

1.5 Cơ sở khoa học của nghiên cứu

1.5.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài

1.5.1.1 Các nghiên cứu nước ngoài về đất ngập nước kiến tạo

Trên thế giới đất ngập nước kiến tạo được sử dụng như một giải pháphữu hiệu để xử lý nước thải phân tán như sinh hoạt, chăn nuôi, công sở, bệnhviện trong tự nhiên thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp

và ổn định đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môitrường Các nghiên cứu khác tại Đức, Thái Lan, Thụy Sỹ, Bồ Đào Nha còncho thấy đất ngập nước kiến tạocó thể loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong nướcthải sinh hoạt và nước thải đô thị, xử lý phân bùn bể phốt và xử lý nước thảicông nghiệp, nước rò rỉ bãi rác, Không những thế, thực vật nước từ đất ngậpnước kiến tạo còn có thể được chế biến, sử dụng để thức ăn cho gia súc, phânbón cho đất, làm bột giấy, làm nguyên liệu cho sản xuất đồ thủ công mỹ nghệ

và là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường

Năm 1991, đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm xử lý nước thảisinh hoạt đầu tiên đã được xây dựng ở Na Uy Ngày nay, tại những vùng nôngthôn ở Na Uy, phương pháp này đã trở nên rất phổ biến để xử lý nước thảisinh hoạt, nhờ các bãi lọc vận hành với hiệu suất cao thậm chí cả vào mùađông và yêu cầu bảo dưỡng thấp Có thể xây dựng bãi lọc trong bất kỳ điều

kiện nào về vị trí Mô hình quy mô nhỏ được áp dụng phổ biến ở Na Uy là hệthống bao gồm bể tự hoại, tiếp đó là bể lọc sinh học hiếu khí dòng chảy thẳngđứng và một bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang [20]

Tại Đan Mạch, hướng dẫn chính thức mới gần đây về xử lý tại chỗnước thải sinh hoạt đã được Bộ Môi trường Đan Mạch công bố, áp dụng bắtbuộc đối với các nhà riêng ở nông thôn Trong hướng dẫn này, người ta đãđưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạthiệu suất loại bỏ BOD tới 95% và nitrat hóa đạt 90% Hệ thống này bao gồm

cả quá trình kết tủa hóa học để tách Phốtpho trong bể phản ứng - lắng, chophép loại bỏ 90% Photpho [23]

Các nghiên cứu ở Hoa Kỳ đã tập trung vào vùng đất than bùn, đầm lầy,cây bách mái vòm và sợi, đuôi mèo, lau sậy, bấc, sậy, và cây có liên quan ởđất ngập nước thiết lập Vùng đất ngập nước được xây dựng là một trong hai

hệ thống mặt nước (FWS) với nước nông độ sâu hoặc hệ thống dòng chảydưới bề mặt (SFS) với nước chảy ngang qua bãi cát, sỏi [21]

Theo các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới như: Tabak vànnk (1981); Bouwer và McCarthy (1983); Gersberg et al (1984); Reed et al(1988); Wildemann&Laudon (1989); Dunbabin&Browmer (1992); Reed vàBrown (1992); Sapkota và Bavor (1994); Polprasert và Dan (1994), Reed vànnk (1998), … cho thấy cơ chế loại bỏ các chất thải cơ bản của đất ngập nướckiến tạo như sau:

+ Lắng, lọc, hấp phụ SS, P, KLN và chất hữu cơ đã bị hấp phụ

+ Màng VSV trong vùng rễ, lớp lọc: phân huỷ dị dưỡng các chất hữu cơ.+ Trong vùng hiếu khí: Phân huỷ sinh học chất hữu cơ, Nitrat hoá, kếttủa hydroxit sắt và mangan

+ Trong vùng kỵ khí khử nitrat, kết tủa và lắng muối sunphit với các kim loại

+ Diệt trùng bằng hệ thống: lọc, hấp phụ, cạnh tranh, bức xạ nhiệt độ, pH.

+ Thực vật trong XLNT bằng đất ngập nước kiến tạogiúp tạo vùng rễ,

lỗ xốp, vận chuyển oxy, hấp thụ chất dinh dưỡng, KLN,

1.5.1.2 Các nghiên cứu nước ngoài về Aquaponics

Các nghiên cứu của Rakocy, James E.; Bailey, Donald S.; Shultz, R.Charlie; Thoman, Eric S (2013) cho thấy:

a) Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống AquaponicsOxy hòa tan: cũng như con người, cá cần oxy để sống Do đó, bạn phảichú ý đển việc đảm bảo hàm lượng oxy thích hợp cho tôm cá phát triển Hàmlượng oxy hòa tan thường thấp vào lúc sang sớm và phụ thuộc vào nhiều yếu

tó khác như mật độ tôm cá trong hệ thống, nhiệt độ nước, độ mặn,… Nên có

bộ dụng cụ kiểm tra hàm lượng oxy hàng ngày để đảm bảo điều kiện tốt nhấtcho cá tôm phát triển

Nhiệt dộ nước: Nhiệt độ nước rất quan trong trong hệ thống Nhiệt độcao quá sẽ làm cá tôm bị sốc và có thể chết, nó cũng ảnh hưởng đến sự pháttriển của cây trồng Ngược lại, khi nhiệt độ xuống thấp cũng gây hại cho tôm

cá và cây trồng trong hệ thống aquaponics của bạn Nên theo dõi nhiệt độthường xuyên và có biện pháp giữ ổn định nhiệt độ cho hệ thống aquaponicscủa bạn

pH: pH cũng là một yếu tố quan trọng cần quan tâm theo dõi trong hệthống của bạn Giá trị pH thường thấp vào ban đêm và sang sớm Bạn nên giữ

pH ổn định trong khoảng > 7 là tố nhất

Dinh dưỡng trong nước: Cả dinh dưỡng dạng NO3/NH4 (macronutrients) và vi lượng (micro nutrients) đều cần thiết cho cây trồng trong hệthống aquaponics Phần lớn nguồn dinh dưỡng này đến từ chất thải của cá vàmột phần hòa tan từ thức ăn của cá Trong một số trường hợp (thường là do

chất lượng thức ăn của cá tôm kém) cần thiết phải bổ sung thêm một sốnguyên tố vi lượng cần thiết cho cây trồng.

Kiểm soát chất lượng nước: Nên có bộ dụng cụ kiểm tra các yếu tố môitrường cần thiết để kiểm soát chất lượng nước nuôi cá trong hệ thốngaquaponics của bạn Bạn có thể ghi lại sự biến động trong suốt quá trình vậnhành hệ thống để so sánh, đối chiếu và dùng như một tài liệu tham khảo chonhững hệ thống khác mà có thể bạn sẽ phát triển trong tương lai

Nguồn nước sử dụng trong aquaponics: Cũng giống như nước dùngtrong nuôi trồng thủy sản và trồng cây thông thường, nước sử dụng trong hệthống aquaponics phải không chứa hóa chất độc hại, có rất ít hoặc không cóchất rắn lơ lững Nước trong là tốt vì có thể quan sát cá, kiểm soát chất thảidưới đáy bể và xem lượng thức ăn có thể dư thừa trong bể Nếu dùng nướckhử trùng bằng chlorine phải chắc chắn rằng không còn tồn dư chrorine trongnước bằng cách test cẩn thận Vì dư lượng chlorine có thể ảnh hưởng đến cá

và hệ vi khuẩn có lợi trong hệ thống aquaponics

Cả nước ngọt hay mặn lợ đều có thể dùng trong hệ thống aquaponics.Tuy nhiên nước ngọt được dùng phổ biến hơn vì có rất nhiều loại cây trồngchỉ có thể phát triển trong môi trường nước ngọt Nước mặn lợ thường sửdụng rất ít và cũng có ít loài cây có thể trồng trong nước mặn lợ, thườngngười ta trồng rong biển trong hệ thống aquaponics nước mặn lợ [22]

b) Hệ thực - động vật trồng trong Aquaponics

Cây trồng sử dụng trong hệ thống aquaponics: Nuôi cá gì và trồng cây

gì trong hệ thống Aquaponics có lẽ là hai câu hỏi lớn nhất và khó khăn nhấttrong thiết kế và xây dựng hệ thống Aquaponics Hầu như tất cả các loại câytrồng đều có thể thích ứng tốt với Aquaponics Tuy nhiên, sự phát triển củacây trồng trong hệ thống Aquaponics còn phụ thuộc rất nhiều vào việc thiết kế

và vận hành hệ thống Aquaponics của bạn Quan trọng nhất là mật độ cá nuôi

và mật độ cây trồng phải phù hợp và cân bằng Nếu cây trồng phát triển tốt thì

có nghĩa là với mật độ cá đó đủ cung cấp dinh dưỡng cho cây trong hệ thốngAquaponics, ngược lại thì cần phải tăng mật độ cá nuôi lên Vấn đề khí hậuthời tiết cũng rất quan trọng trong việc lựa chọn cây trồng phù hợp [26]

Các loài cá dùng trong hệ thống aquaponics: Có rất nhiều loài cá khácnhau có thể nuôi trong hệ thống Aquaponics, tùy thuộc vào điều kiện khí hậuthời tiết và các vật tư sẵn có Tuy nhiên, phải chú ý rằng cá tôm nuôi trong hệthống bắt buộc phải là loài nước ngọt hoặc nước lợ - tương thích với loạinước và cây trồng bạn sử dụng Nên xác định mục đích của việc phát triểnAquaponics cho gia đình mình để chọn loài cá phù hợp Chẳng hạn như: nuôi

cá để ăn thịt hay chỉ để ngắm để chọn lựa loài cá phù hợp Nên xác định trướckhi xây dựng hệ thống để đảm bảo cá phát triển tốt nhất [26]

Danh sách các loài cá có thể nuôi trong hệ thống Aquaponics: nhóm cá

da trơn (cá trê, cá tra, ); nhóm cá rô phi, điêu hồng; cá tai tượng; nhóm cá rôđồng, cá lóc, cá sặc rằn; nhóm cá chép, một số loài khác là tôm càng xanh,baba, rùa,… Nuôi tôm sẽ khó khăn hơn rất nhiều so với nuôi cá và đòi hỏingười nuôi phải nắm một số kỹ thuật cơ bản nhất định để có thể chăm sóc tômnuôi trong hệ thống của mình

Cách cho cá ăn: Tùy theo loài cá, tôm mà có loại thức ăn phù hợp Nêndùng thức ăn viên công nghiệp (chế biến sẵn) vì tính tiện lợi và để quản lýthức ăn dư thừa Không nên dùng thức ăn tươi sống hay tự chế vì dễ dẫn đến

ô nhiễm nguồn nước và thành phần dinh dưỡng cũng không phù hợp

Mật độ cá nuôi: Đây là một trong những câu hỏi khó khăn và phức tạpnhất trong thực hành xây dựng Aquaponics Mật độ cao hay thấp phụ thuộcrất nhiều vào qui mô và trình độ quản lý hệ thống của người sử dụng Việcnuôi cá với mật độ cao như trong các hệ thống nuôi thâm canh tuần hoàn khác