Đồ án Nghiên cứu mô hình thu hồi dinh dưỡng từ nước thải thủy sản

nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố. TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018 Sinh viên Phạm Thị Xuân Hoa LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài luận văn và kết thúc khóa học, với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới trường Đại học Công nghệ TP.HCM đã tạo điều kiện cho tôi có môi trường học tập tốt trong suốt thời gian tôi học tập, nghiên cứu tại trường. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Trần Văn Thanh đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này. Đồng thời, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy cô ở Viện Khoa học Ứng dụng Hutech, bạn bè đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp lần này. Em xin chân thành cảm ơn! TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018 Sinh viên Phạm Thị Xuân Hoa MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ................................................................................................. 5 1.1 Giới thiệu về ngành nuôi trồng thủy sản ................................................................ 5 1.2 Các vấn đề môi trường nuôi trồng thủy sản ........................................................... 9 1.2.1 Ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí .................................................... 9 1.2.1.1 Môi trường đất .......................................................................................... 9 1.2.1.2 Môi trường nước ....................................................................................... 9 1.2.1.3 Khí thải ................................................................................................... 10 1.2.2 Chất thải trong nuôi trồng thủy hải sản ........................................................ 10 1.3 Các nghiên cứu liên quan đến xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản .................... 11 1.4 Đánh giá chung về tổng quan để xác định vấn đề nghiên cứu ............................. 15 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................... 19 2.1 Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 19 2.1.1 Phương pháp phân loại, hệ thống hóa lý thuyết ............................................... 19 2.1.2 Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu .......................................................... 19 2.1.3 Phương pháp Pilot ............................................................................................ 19 2.1.4 Phương pháp phân tích ..................................................................................... 20 2.2 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 20 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 20 2.2.2 Giới thiệu về cây rau muống ............................................................................ 20 2.2.3 Mô hình thí nghiệm thu hồi dinh dưỡng từ nước thải thủy sản bằng thực vật thủy sinh .................................................................................................................... 22 2.2.3.1 Cấu tạo mô hình ......................................................................................... 22 2.2.3.2 Cách lắp ráp mô hình bằng xốp ................................................................. 25 2.2.3.3 Tính lượng nước cần cung cấp cho cây sau khi có kết quả phân tích mẫu nước ban đầu .......................................................................................................... 27 2.2.3.4 Quy trình vận hành .................................................................................... 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ........................... 41 3.1 Kết quả nghiên cứu .................................................................................................. 41 I 3.2 Đánh giá kết quả thí nghiệm .................................................................................... 43 3.3 Áp dụng kết quả mô hình thí nghiệm đề xuất quy trình thiết kế, vận hành hệ thống ao – ruộng rau để thu hồi dinh dưỡng ........................................................................... 49 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH THU HỒI DINH DƯỠNG CHO MỘT TRƯỜNG HỢP ĐIỂN HÌNH .............................................................................................................. 54 4.1 Mô tả đối tượng nghiên cứu điển hình .................................................................... 54 4.2 Áp dụng quy trình đã đề xuất để thiết kế cho hộ điển hình ..................................... 57 4.3 Đánh giá lợi ích kinh tế mô hình ............................................................................. 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 63 II DANH MỤC VIẾT TẮT STT Ký hiệu Giải thích 1 BOD Nhu cầu oxy sinh hóa 2 COD Nhu cầu oxy hóa học 3 CH4 Metan 4 ĐBSCL Đồng bằng Sông Cửu Long 5 H2S Hydro sulfua 6 NH3 Amoniac 7 P04 Phosphat Standard Methods for the Examination of Water and 8 SMEWW Waste Water (Các phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải) 9 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 10 VSV Vi sinh vật III DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sản lượng nuôi trồng và khai thác thủy sản Việt Nam trong 26 năm .............. 6 Hình 2.1: Cây rau muống ................................................................................................. 21 Hình 2.2: Mô hình thí nghiệm .......................................................................................... 22 Hình 2.3: Trại nuôi cá giống Út Khanh tại huyện Bình Chánh ........................................ 24 Hình 2.4: Sơ đồ lắp ráp mô hình ...................................................................................... 26 Hình 2.5: Gieo chồi rau muống và cho nước vào mô hình .............................................. 31 Hình 2.6: Các chai chứa nước thải cho vào và nước thải xả ra có dung tích 500ml ........ 32 Hình 2.7: Cây được 5 ngày tuổi (20-6-2018) ................................................................... 33 Hình 2.8: Cây được 6 ngày tuổi (21-6-2018) ................................................................... 34 Hình 2.9: Cây được 7 ngày tuổi (22-6-2018) ................................................................... 34 Hình 2.10: Cây được 8 ngày tuổi (23-6-2018) ................................................................. 35 Hình 2.11: Cây được 10 ngày tuổi (25-6-2018) ............................................................... 35 Hình 2.12: Cây được 11 ngày tuổi (26-6-2018) ............................................................... 36 Hình 2.13: Cây được 12 ngày tuổi (27-6-2018) ............................................................... 36 Hình 2.14: Cây được 13 ngày tuổi (28-6-2018) ............................................................... 37 Hình 2.15: Cây được 14 ngày tuổi (29-6-2018) ............................................................... 37 Hình 2.16: Cây được 16 ngày tuổi (30-6-2018) ............................................................... 38 Hình 2.17: Cây được 18 ngày tuổi (2-7-2018) ................................................................ 38 Hình 2.18: Cây được 19 ngày tuổi (3-7-2018) ................................................................. 39 IV Hình 2.19: Cây được 20 ngày tuổi (4-7-2018) ................................................................. 39 Hình 2.20: Cây được 23 ngày tuổi (8-7-2018) ................................................................. 40 Hình 3.1: Nông dân xã Nhị Bình, huyện Hóc Môn thu hoạch rau muống được trồng theo quy trình VietGap ............................................................................................................. 46 Hình 4.1: Vị trí hộ nuôi cá lóc Phạm Văn Minh .............................................................. 54 Hình 4.2: Mương nước và nơi xả thải của nhà vệ sinh – ao lắng trồng rau muống ......... 55 Hình 4.3: Bao bì đựng thuốc, thức ăn cho cá ................................................................... 56 Hình 4.4: Mương dẫn nước và ống dẫn nước ................................................................... 56 Hình 4.5: Nước thải sinh hoạt đổ ra đất tự thấm .............................................................. 57 Hình 4.6: Cân bằng vật chất và năng lượng 01 vụ của 01 ao nuôi diện tích 1000m2 ...... 58 V DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Kết quả sản xuất thủy sản năm 2017 .............................................................. 7 Bảng 1.2: Điểm giống nhau và khác nhau giữa hệ thống Aquaponics và mô hình nghiên cứu ................................................................................................................................... 16 Bảng 1.3: Ưu và nhược điểm của mô hình nghiên cứu, hệ thống Aquaponics và phương pháp thủy canh .................................................................................................................. 16 Bảng 3.1: Kết quả phân tích mẫu nước thải thủy sản đầu vào ......................................... 41 Bảng 3.2: Kết quả phân tích mẫu nước thải thủy sản đầu ra ............................................ 41 Bảng 3.3: Kết quả phân tích mẫu rau muống xay ............................................................ 42 Bảng 3.4: Tỷ lệ % chệnh lệch nồng độ đầu vào và đầu ra của các chỉ tiêu ..................... 44 Bảng 3.5: % Tỷ lệ thất thoát của các chất dinh dưỡng ..................................................... 45 Bảng 3.6: Hiệu suất xử lý của mô hình thu hồi dinh dưỡng từ nước thải thủy sản và mô hình xử lý nước thải bằng cây lục bình ............................................................................ 48 Bảng 4.1: Lượng nước cần cung cấp cho khu đất trồng rau 1ha ...................................... 59 DANH MỤC ĐỒ THỊ Biểu đồ 2.1: Lượng nước tưới cung cấp cho cây trong 30 ngày ...................................... 29 VI DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 3.1: Quy trình thiết kế của mô hình đề xuất ........................................................... 52 Sơ đồ 3.2: Quy trình vận hành của mô hình đề xuất ........................................................ 53 VII LỜI MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Xử lý nước thải ô nhiễm là một trong những vấn đề cấp bách của Việt Nam hiện nay. Đặc biệt, nước ta là một đất nước có nền kinh tế chủ yếu là nông nghiệp. Việc xử lý cũng như là tái sử dụng nước thải sau hoạt động nông nghiệp cần được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng vào đời sống thực tế để góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tránh lãng phí nguồn tài nguyên nước. Nuôi trồng thủy sản từ lâu được biết đến như là một ngành mũi nhọn của đất nước, nó không chỉ mang đến lợi ích kinh tế mà còn tạo công ăn việc làm cho người dân. Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích mang đến thì ngành nghề này cũng còn nhiều hạn chế. Một trong số đó là vấn đề về xử lý nước thải thủy sản mà không làm ô nhiễm môi trường cũng như không quá tốn kém và phù hợp với đa số người nuôi thủy sản. Đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề xử lý nước thải thủy sản nhưng bài nghiên cứu này sẽ đưa ra một hướng đi hoàn toàn khác và chú trọng hơn về khả năng áp dụng thực tế cho người nuôi. Từ đó người nuôi sẽ có nhiều lựa chọn hơn trong việc tìm kiếm công nghệ xử lý nước thải nuôi thủy sản phù hợp với điều kiện kinh tế của họ. 2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nước thải từ quá trình nuôi trồng thủy sản là một nguồn nước chứa nhiều chất dinh dưỡng. Tuy vậy, nguồn nước này vẫn bị thải bỏ ra ngoài môi trường rất lãng phí. Vì vậy, nghiên cứu mô hình thu hồi dinh dưỡng từ nước thải nuôi trồng thủy sản là hết sức cần thiết và đưa vào ứng dụng trong thực tế để góp phần làm giảm ô nhiễm, tránh lãng phí nguồn tài nguyên nước mà còn mang giá trị về lợi ích kinh tế. 3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Một số nghiên cứu về xử lý nước thải: ✓ So sánh quá trình hấp thụ dinh dưỡng của rau muống và cải bẹ xanh từ sản phẩm chất dinh dưỡng của cá trê phi trong hệ thống tuần hoàn aquaponic. 1 ✓ Hoa rau muống bắt nguồn từ tầng đất và quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm lên trên bề mặt rễ của rau muống kết hợp với bình phản ứng quang học để xử lý hiệu quả nước thải dệt. ✓ Cải thiện chất lượng nước thải nuôi trồng thủy sản bằng rau muống nước (Ipomoea Aquatica Forsskal) trồng trên mặt sông và đánh giá lợi ích sinh thái trong khu nông nghiệp sinh thái ✓ Đánh giá khả năng xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản của lớp đệm ngập nước ✓ Xử lý nước thải ao nuôi cá nước ngọt bằng đất ngập nước kiến tạo. Những nghiên cứu này là nghiên cứu về việc xử lý nước thải đơn thuần bằng các công nghệ kỹ thuật phức tạp, tốn kém chi phí và không gia tăng giá trị kinh tế. Tuy nhiên, mô hình nghiên cứu thu hồi thu dinh dưỡng từ nước thải thủy sản vừa xử lý nước vừa gia tăng giá trị kinh tế. 4. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI a. Mục tiêu tổng quát ✓ Xây dựng mô hình thu hồi dinh dưỡng từ nước thải nuôi trồng thủy sản. ✓ Đánh giá hiệu quả của mô hình thu hồi dinh dưỡng từ nước thải nuôi thủy sản. ✓ Ứng dụng mô hình vào thực tế. b. Mục tiêu cụ thể ✓ Tìm hiểu về ngành nuôi thủy sản ở Việt Nam. ✓ Tìm hiểu về đặc tính của nước thải nuôi thủy sản. ✓ Đề xuất tính toán, thiết kế mô hình thu hồi dinh dưỡng từ nước thải nuôi thủy sản. ✓ Xây dựng mô hình nghiên cứu thu hồi dinh dưỡng từ nước thải nuôi thủy sản. ✓ Đề xuất mô hình thực tế cho một trường hợp điển hình. 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ✓ Nghiên cứu về nước thải nuôi trồng thủy sản. ✓ Nghiên cứu các giải pháp thu hồi chất dinh dưỡng từ nước thải nuôi trồng thủy sản. ✓ Nghiên cứu xây dựng mô hình thu hồi dinh dưỡng từ nước thải nuôi trồng thủy sản. 2 ✓ Nghiên cứu phạm vi ứng dụng mô hình trong thực tế. 6. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các hộ dân, các vùng có ngành nuôi trồng thủy sản với quy mô đa dạng. Một trong những địa điểm được đề xuất để thực hiện mô hình thực tế là hộ nuôi cá lóc Phạm Văn Minh. Địa chỉ: Ấp Bình Phú 1, xã Bình Hòa, Huyện Châu Thành, tỉnh An Giang. 7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ✓ Phương pháp chuyên gia : Tìm hiểu bản chất các phương pháp cũng như những nhận định của chuyên gia để tìm ra một giải pháp tối ưu để giải quyết vấn đề. ✓ Phương pháp phòng thí nghiệm : Dùng các phương pháp phòng thí nghiệm để phân tích mẫu nước với các chỉ tiêu, phân tích khả năng thu hồi dinh dưỡng từ nước thải của đối tượng nghiên cứu của mô hình nghiên cứu. ✓ Phương pháp so sánh : So sánh kết quả phân tích với các kết quả phân tích đã có trước để so sánh hiệu quả xử lý. ✓ Phương pháp phân tích và thu nhập dữ liệu : Thu nhập các dữ liệu từ các nguồn khác nhau , phân tích và lựa chọn thông tin cần thiết để sử dụng . ✓ Phương pháp quan sát khoa học: quan sát đối tượng trong khoảng thời gian nghiên cứu và thu thập các thông tin đã quan sát được. 8. DỰ KIẾN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Xây dựng được mô hình nghiên cứu thu hồi dinh dưỡng từ nước thải nuôi thủy sản và mô hình có khả năng áp dụng cho các hộ dân hoặc các vùng nuôi trồng thủy sản. Bên cạnh đó nghiên cứu còn mang đến lợi ich kinh tế thiết thực cho người nuôi và giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường. 9. BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI Đồ án có cấu trúc gồm 3 phần với nội dung chính gồm 4 chương: LỜI MỞ ĐẦU 3 Đề cập đến đặt vấn đề cho đề tài và các mục tiêu nghiên cứu, nội dung và phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn khi thực hiện đề tài Tốt nghiệp. PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu về ngành nuôi trồng thủy sản 1.2 Các vấn đề môi trường nuôi trồng thủy sản 1.3 Các nghiên cứu liên quan đến xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản 1.4 Đánh giá chung về tổng quan để xác định vấn đề nghiên cứu CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ NGHIÊN CỨU 3.1 Kết quả nghiên cứu 3.2 Đánh giá nghiên cứu CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH THU HỒI DINH DƯỠNG CHO MỘT TRƯỜNG HỢP ĐIỂN HÌNH 4.1 Mô tả đối tượng nghiên cứu điển hình 4.2 Áp dụng mô hình đã đề xuất để thiết kế cho hộ điển hình 4.3 Đánh giá lợi ích kinh tế mô hình KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu về ngành nuôi trồng thủy sản Thuỷ sản là một ngành hoạt động kinh tế nằm trong tổng thể kinh tế – xã hội của loài người. Thuỷ sản đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm cho nhân loại. Bên cạnh đó nó còn là một ngành kinh tế tạo cơ hội công ăn việc làm cho con người, đặc biệt là ở vùng nông thôn và vùng ven biển. Nhu cầu thuỷ sản cho nhân loại ngày càng tăng trong khi nguồn lợi của các tài nguyên này lại có giới hạn và đã bị khai thác quá mức, vì vậy ngành nuôi trồng thuỷ sản phát triển để bù đắp vào những thiếu hụt đó. Ngày nay nuôi trồng thuỷ sản đã cung cấp được khoảng 27% tổng sản lượng thuỷ sản thế giới, nhưng chiếm tới gần 30% sản lượng dùng làm thực phẩm. Đối tượng nuôi trồng rất phong phú gồm đủ các chủng loại: cá, nhuyễn thể giáp xát, rong tảo và một số loài khác[1]. Nuôi trồng thuỷ sản có quy mô rất khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện của từng nước: từ quy mô nhỏ gia đình gắn liền với hệ thống canh tác tổng hợp đến những trang trại nuôi chuyên công nghiệp hoá có quy mô lớn. ❖ Nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam Trong hơn 15 năm qua, nuôi trồng thuỷ sản đã phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam và hiện nay Việt Nam là một trong những quốc gia sản xuất thuỷ sản lớn nhất trên thế giới. Ngành nuôi trồng thủy sản trở thành một phần quan trọng trong nền kinh tế quốc gia và đã giúp cải thiện đời sống cho người nông dân, đặc biệt là tại đồng bằng sông Cửu Long, nơi tập trung hầu hết các hoạt động nuôi trồng thuỷ sản. Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07% năm. Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77% năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước[2]. 5 Trong khi đó, trước sự cạn kiệt dần của nguồn thủy sản tự nhiên và trình độ của hoạt động khai thác đánh bắt chưa được cải thiện, sản lượng thủy sản từ hoạt động khai thác tăng khá thấp trong các năm qua, với mức tăng bình quân 6,42% năm[2]. Hình 1.1: Sản lượng nuôi trồng và khai thác thủy sản Việt Nam trong 26 năm[2] ➢ Sản xuất thủy sản năm 2017 Theo báo cáo của Tổng cục Thủy sản, cả năm 2017, tổng sản lượng thủy sản đạt hơn 7,28 triệu tấn, tăng 5,6% so với năm 2016, bao gồm sản lượng thủy sản khai thác đạt gần 3,42 triệu tấn, tăng 5,7%; sản lượng thủy sản nuôi trồng trên 3,86 triệu tấn, tăng 5,5%, diện tích nuôi trồng 1,1 triệu ha. Tỷ trọng sản lượng nuôi trồng chiếm 53% tổng sản lượng (năm 2016 là 54,2%)[2]. 6 Bảng 1.1: Kết quả sản xuất thủy sản năm 2017[2] Kết quả sản xuất thủy sản năm 2017 Đơn vị tính: Sản lượng (1.000 tấn), Diện tích: (1.000 ha), Số lượng tàu thuyền (1.000 chiếc), Số lượng người (1.000 người), Giá trị kim ngạch (triệu USD), GTSX (tỷ đồng) So sánh (%) Kế hoạch Thực hiện Ước thực TT Chỉ tiêu Với Với năm năm 2017 2016 hiện 2017 KH 2016 Giá trị sản I 105% 200.902 212.985 106,0 xuất Thủy sản khai 78.630 83.482 106,2 thác Thủy sản nuôi 122.272 129.503 105,9 trồng Tổng sản II 7.000 6.895 7.279 104,0 105,6 lượng Sản lượng 1 3.300 3.237 3.421 103,7 105,7 khai thác SL khai thác 3.047 3.221 105,7 hải sản SL khai thác 190 200 105,3 nội địa Sản lượng 2 3.700 3.658 3.858 104,3 105,5 nuôi Tôm nước lợ 675 657,2 683,4 101,2 104,0 - Tôm sú 265 263,8 256,4 96,8 97,2 - Tôm CT 410 393,4 427,0 104,1 108,5 7 Kết quả sản xuất thủy sản năm 2017 Đơn vị tính: Sản lượng (1.000 tấn), Diện tích: (1.000 ha), Số lượng tàu thuyền (1.000 chiếc), Số lượng người (1.000 người), Giá trị kim ngạch (triệu USD), GTSX (tỷ đồng) So sánh (%) Kế hoạch Thực hiện Ước thực TT Chỉ tiêu Với Với năm năm 2017 2016 hiện 2017 KH 2016 Cá tra 1200 1.187 1.250 104,2 105,3 Diện tích III 1.071 1.103 103.1 nuôi Tôm nước lợ 700 694,6 721,1 103,0 103,8 - Tôm sú 600 600,4 622,4 103,7 103,7 - Tôm CT 100 94,2 98,7 98,7 104,7 Cá tra 5,00 5,05 5,227 104,5 103,5 Nguồn: Tổng cục Thủy sản ➢ Các vùng hoạt động thủy sản mạnh trong nước Hoạt động sản xuất, xuất khẩu thủy sản của Việt Nam nằm rải rác dọc đất nước với sự đa dạng về chủng loại thủy sản, nhưng có thể phân ra thành 5 vùng xuất khẩu lớn: ✓ Vùng Bắc Trung Bộ, duyên hải miền Trung: nuôi trồng thủy sản nước mặn lợ, đặc biệt phát huy thế mạnh nuôi biển, tập trung vào một số đối tượng chủ yếu như: tôm các loại, sò huyết, bào ngư, cá song, cá giò, cá hồng...[2] ✓ Vùng ven biển Nam Trung Bộ: nuôi trồng thủy sản trên các loại mặt nước mặn lợ, với một số đối tượng chủ yếu như: cá rô phi, tôm các loại... [2] ✓ Vùng Đông Nam Bộ: Bao gồm 4 tỉnh là Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa – Vũng Tàu và TP.HCM, chủ yếu nuôi các loài thủy sản nước ngọt hồ chứa và thủy sản nước lợ như cá song, cá giò, cá rô phi, tôm các loại....[2] 8 ✓ Vùng ven biển ĐBSCL: gồm các tỉnh nằm ven biển của Đồng Bằng Sông Cửu Long như Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên GiangĐây là khu vực hoạt động thủy sản sôi động, hoạt động nuôi trồng thủy sản trên tất cả các loại mặt nước, đặc biệt là nuôi tôm, cá tra - ba sa, sò huyết, nghêu và một số loài cá biển[2]. ✓ Các tỉnh nội vùng: Bao gồm những tỉnh nằm sâu trong đất liền nhưng có hệ thống sông rạch khá dày đặc như Hà Nội, Bình Dương, Cần Thơ, Hậu Giang, Đồng Tháp, An Giang, thuận lợi cho nuôi trồng các loài thủy sản nước ngọt như: cá tra - basa, cá rô phi, cá chép[2] 1.2 Các vấn đề môi trường nuôi trồng thủy sản 1.2.1 Ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí 1.2.1.1 Môi trường đất Một trong những vùng có khả năng bị ô nhiễm do ảnh hưởng của môi trường đất trong quá trình nuôi trồng thủy sản là ĐBSCL. Đây là vùng tập trung nhiều các loại đất phèn tiềm tàng (pyrite FeS2) và phèn hoạt động (jarosite (K/Na.Fe3/Al3(SO4)2(OH)6)[3]. Khi bị đào đắp ao nuôi thủy sản, đào kinh rạch cấp và thoát nước, vệ sinh ao nuôi sau mùa thu hoạch đã làm cho tầng phèn tiềm ẩn bị tác động bởi quá trình ôxy hóa sẽ diễn ra và quá trình lan truyền phèn rất mãnh liệt làm giảm độ pH trong môi trường nước, gây ô nhiễm môi trường và dịch bệnh tôm, cá trong nuôi trồng. 1.2.1.2 Môi trường nước Nước thải nuôi tôm có chứa một lượng lớn nito, photpho và các chất dinh dưỡng khác. Do đó xảy ra hiện tượng dư thừa chất dinh dưỡng, chất dinh dưỡng dư thừa tồn đọng quá lâu sẽ sinh ra vi khuẩn và gây ô nhiễm nguồn nước nuôi. Ngoài ra, sự có mặt các hợp chất carbonic và chất hữu cơ sẽ làm giảm oxy hòa tan và tăng BOD, COD, sulfit hydrogen, ammoniac và hàm lượng methan trong nước. 9 Nước thải nuôi tôm công nghiệp có hàm lượng các chất hữu cơ (BOD5 12 - 35mg/l, COD 20 - 50mg/l), các chất dinh dưỡng (photpho, nitơ), chất rắn lơ lửng (12 - 70mg/l), ammoniac (0,5-1mg/l), coliforms (2,5.102-3.104MNP/100ml)[3]. Nước thải nuôi cá gây ô nhiễm chủ yếu do nguồn chất hữu cơ có trong nguồn thức ăn nuôi cá bị dư thừa. Trên thực tế thì có khoảng 17% thức ăn được cá hấp thu và khoảng 83% phần còn lại bị hòa tan vào môi trường nước trở thành các chất hữu cơ phân hủy cộng với phân và các loại rác thải khác đọng lại dưới ao nuôi gây ra ô nhiễm[3]. Do vậy nên COD, BOD, N và các VSV có chỉ số gây bệnh cao. Nếu nước thải này thải ra môi trường sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa hay hiện tượng tảo nở hoa. Trong đó: Nước thải nuôi cá trê có thành phần BOD5 56mg/l, COD 118mg/l, tổng N 11,50 mg/l, tổng P 5,02 mg/l. Nước thải nuôi cá tra có thành phần BOD5 50mg/l, COD 112mg/l, tổng N 4,81 mg/l, tổng P 2,17 mg/l[3]. 1.2.1.3 Khí thải Các nguồn nước thải nuôi cá, nuôi tôm lâu ngày không được xử lý sẽ gây ra mùi hôi, gây ô nhiễm môi trường không khí. Ngoài ra các nguồn khí thải từ máy phát điện, máy cung cấp oxy trong quá trình nuôi cũng chứa các khí độc hại như CO, CO2, NO2, SO2 làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. 1.2.2 Chất thải trong nuôi trồng thủy hải sản Bùn thải trong quá trình nuôi trồng thủy sản (nuôi tôm công nghiệp, nuôi tôm thâm canh, nuôi cá tra công nghiệp, nuôi cá trê) chứa các nguồn thức ăn dư thừa thối rữa bị phân hủy, các hóa chất và thuốc kháng sinh, các loại khoáng chất Diatomit, Dolomit, lưu 2+ 3+ 3+ 2- huỳnh lắng đọng, các chất độc hại có trong đất phèn Fe , Fe , Al , SO4 [3]. Lớp bùn này trong tình trạng ngập nước yếm khí tạo thành các sản phẩm phân hủy độc hại như H2S, NH3, CH4, Mecaptan[3]thải ra trong quá trình vệ sinh và nạo vét ao nuôi tác động xấu đến môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến chất lượng thủy sản nuôi trồng. Trong đó thành phần bùn thải nuôi tôm công nghiệp có chứa khoảng 29,5%, Si 27.842mg/kg, Ca 13.256 mg/kg, K 5.642 mg/kg, Fe 11.210 mg/kg, H2S 8,3mg/kg, N- 10 NH3 36,1mg/kg, N-NO3 0,3mg/kg, N-NO2 0,1mg/kg, PO4 1,8mg/kg, bùn thải đáy ao nuôi cá tra có thành phần pH 4,37-5,39, TOC 1,56-1,89%, tích tụ khoảng 24% nitơ và 24% phốt pho, trong bùn đáy ao nuôi tổng N 0,131-0,186%, tổng P 0,124-0,181% là nguồn gây ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng cần phải được xử lý triệt để[3]. 1.3 Các nghiên cứu liên quan đến xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản ❖ Nghiên cứu 1: So sánh quá trình hấp thụ dinh dưỡng của rau muống và cải bẹ xanh từ sản phẩm chất dinh dưỡng của cá trê phi trong hệ thống tuần hoàn aquaponic[4] Được đăng trên tạp chí “Desalination and Water Treatment”, Tập 57, 2016 – Số phát hành 60. Tác giả: Azizah Endut, Fathurrahman Lananan, Siti Hajar Abdul Hamid, Ahmad Jusoh và Wan Norsani Wan Nik (2016): Cân bằng sự hấp thụ chất dinh dưỡng của rau muống (Ipomoea aquatica) và cải bẹ xanh (Brassica juncea) với sản phẩm dinh dưỡng của cá trê phi / basa (Clarias gariepinus) trong hệ thống tuần hoàn aquaponic, khử muối và xử lý nước. Tóm tắt: Aquaponic là một hệ thống sản xuất thực phẩm bằng cách phối hợp giữa nuôi trồng thủy sản thông thường (nuôi các loại thủy sản như ốc, cá, tôm trong bể) với thủy canh (trồng cây trong nước) trong một môi trường cộng sinh. Hệ thống tuần hoàn aquaponic tạo ra một môi trường lành mạnh cho các loài thủy sản và thực vật, bằng cách loại bỏ các chất chuyển hóa độc hại và các chất ức chế tăng trưởng. Việc các thành phần và lượng chất thải bài tiết được tạo ra bởi các loài thủy sản cũng được chú trọng, đặc biệt trong quá trình thiết kế một hệ thống aquaponic hoàn chỉnh. Do đó, để hệ thống này được vận hành một cách hiệu quả, nó cần được xác định kích thước chính xác để cân bằng giữa trồng cây và nuôi thủy sản. Trong nghiên cứu này, thành phần thực vật đã được phân lập từ hoạt động nuôi cá sao cho việc loại bỏ dinh dưỡng có thể được đánh giá độc lập. Hai loại rau được chọn để đánh giá hiệu quả sự hấp thụ chất dinh dưỡng thực vật để cân bằng sản xuất dinh dưỡng từ nuôi cá là rau muống và cải bẹ xanh. Kết quả cho thấy hiệu suất 11 sử dụng nitơ của rau muống và cải bẹ xanh lần lượt là 66,5 và 59,9%. Ngoài ra, trong hệ thống aquaponic, nước được dùng để trồng rau muống có chất lượng tốt hơn nước dùng để trồng cải bẹ xanh, chủ yếu là do diện tích bề mặt rễ cao hơn. Hiệu suất tăng trưởng của cá trê phi cho thấy tỷ lệ chuyển đổi thức ăn nằm trong khoảng 1,18–1,33. Các kết quả thu được từ nghiên cứu này chỉ ra rằng cả hai loại cây trồng đều có tác động đáng kể đến việc loại bỏ chất dinh dưỡng. ❖ Nghiên cứu 2: Hoa rau muống bắt nguồn từ tầng đất và quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm lên trên bề mặt rễ của rau muống kết hợp với bình phản ứng quang học để xử lý hiệu quả nước thải dệt[5] Được đăng trên tạp chí “Water Research” – Một tạp chí của Hiệp hội nước quốc tế (A Journal of the International Water Association (IWA)), 2016. Tác giả: Rane, N.R., Patil, S.M., Chandanshive, V.V., Kadam, S.K., Khandare, R.V., Jadhav, J.P., Govindwar, S.P., hoa rau muống bắt nguồn từ đất và quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm lên trên bề mặt rễ của rau muống kết hợp với bình phản ứng quang học để xử lý hiệu quả nước thải dệt, Water Research (2016). Tóm tắt: Rau muống, một loài thực vật thủy sinh đã được tìm thấy để làm suy giảm một thuốc nhuộm dệt có độ sulfon cao và diazo Brown 5R lên đến 94% trong vòng 72 giờ ở nồng độ 200 mg/L. Cảm ứng trong các hoạt động của các enzym như azoreductase, lignin peroxidase, laccase, DCIP reductase, tyrosinase, veratryl alcohol oxidase, catalase và superoxide dismutase được quan sát thấy trong mô lá và rễ để đáp ứng với phơi nhiễm Brown 5R. Có sự giảm đáng kể hàm lượng chất diệp lục (25%), chất diệp lục b (17%) và carotenoids (30%) trong lá của cây. Các phân tích quang phổ HPLC (Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao-High Performance Liquid Chromatography), FTIR (Quang phổ chuyển đổi hồng ngoại- Fourrier Transformation InfraRed), UV-vis (Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử - Ultra violet–Visible) và HPTLC (sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao - high performance TLC - HPTLC) đã xác nhận sự biến đổi sinh học và loại bỏ thuốc nhuộm gốc từ dung dịch. Các hoạt động enzyme và phân tích GC-MS (Sắc ký khí ghép 12 khối phổ - Gas Chromatography Mass Spectometry) của các sản phẩm suy thoá