Tên đề tài: “Cơ sở khoa học của các biện pháp xử lý chất thải nuôi cá trê vàng, Clarias macrocephalus Günther, 1864,  trong hệ thống tuần hoàn”.

Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Nho, Khóa: 2016

Chuyên ngành: Nuôi trồng thủy sản; Mã số: 62620110. Nhóm ngành: Nông-Lâm-Ngư nghiệp

Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Phạm Thanh Liêm - Trường Đại học Cần Thơ

1. 1. Tóm tắt nội dung luận án

          Nuôi trồng thủy sản là ngành kinh tế quan trọng ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Tốc độ tăng trưởng của ngành NTTS đã dẫn đến sự tích tụ nhanh chóng của thức ăn dư thừa, hợp chất chuyển hóa và độc hại dẫn đến sự xuất hiện của dịch bệnh hoặc cá chết và các vấn đề ô nhiễm môi trường. Luận án này nghiên cứu các thông số cơ sở cho việc xây dựng và vận hành mô hình nuôi cá trê vàng (Clarias macrocephalus) kết hợp thực vật thủy sinh xử lý chất thải, nhằm mục tiêu giảm sử dụng tài nguyên nước, giảm phát thải ra môi trường và nâng cao sản lượng cá trên cùng một đơn vị sản xuất thông qua việc tăng năng suất nuôi, xây dựng và phát triển nuôi trồng thủy sản bền vững.

          Kết quả nghiên cứu các thông số cơ sở cho việc xây dựng mô hình RAS nuôi cá trê vàng kết hợp thực vật thủy sinh xử lý chất thải cho thấy sức tải của RAS và biến động hàm lượng chất thải trong RAS tốt nhất ở mật độ 1.000 con/m³ và cho ăn 2 lần/ngày, với tăng trưởng tương đối là 2,56 %/ngày, tỉ lệ sống đạt 70-83%, năng suất 66,75-97,39kg/m³ và hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR) là 1,2. Các yếu tố môi trường nước trong thí nghiệm có biến động theo thời gian nuôi và mật độ nuôi, tuy nhiên vẫn nằm trong giới hạn thích hợp cho cá nuôi. Trong tổng lượng thức ăn cung cấp, cá tích lũy 28,43% vật chất khô (DM) và 34,98% nitơ (N); chất thải dạng không hòa tan là 18,44% DM và 23,65% N; 15,55% DM và 37,29% N được thải ở dạng hòa tan. Phần còn lại được tích lũy trong sinh khối vi khuẩn và thất thoát do rò rỉ, bay hơi. Để sản xuất 1 kg cá, cần cung cấp 919,67 g DM (chứa 57,21 g N). Trong đó, cá tích lũy 258,70 g DM  (chứa 20,54 g N); lượng chất thải là 660,97 g DM (chứa 36,66 g N).

          Bèo tai tượng (Pistia stratiotes) xử lý tốt hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải nuôi cá trê vàng trong 10 ngày đầu thí nghiệm (so với bèo tấm_ Lemna minor và bèo nhật_ Limnobium laevigatum). Bèo tai tượng có khả năng làm giảm 65,83% CO₂; 34,28% COD; 40,70% TAN; 46,70% N-NO₃^- 24,56 % P-PO₄^3-; và 9,16% TP và làm tăng 37,68% oxy hòa tan trong nước thải so với nồng độ ban đầu. Để đảm bảo chất lượng nước thải từ 4 m³ thể tích bể nuôi cá trê vàng trong RAS theo các quy chuẩn nước thải của Bộ Tài nguyên và Môi trường thì diện tích bèo tai tượng cần thiết là trong khoảng 1,30-2,23 m².

          Luận án đã xây dựng và vận hành được mô hình nuôi cá trê vàng kết hợp bèo tai tượng xử lý chất thải với qui mô 4 m³ thể tích bể nuôi. Kết quả mô hình nuôi cho thấy cá trê vàng đạt trọng lượng 141,0-157,8 g/con, tỉ lệ sống 73,74-88,3 %, năng suất đạt 100,7-141,8 kg/m³ và FCR là 1,02-1,29 sau 120 ngày nuôi. Tăng trưởng về khối lượng (y: tính bằng gram) của cá theo ngày nuôi (x: tính theo ngày) được thể hiện bằng phương trình y = 1.2397x - 3.4465 (R² = 0.9697) với tốc độ tăng trưởng tương đối 2,05%/ngày. Khi cung cấp 1kg thức ăn (tính trên vật chất khô, chứa 52,2 g N) thì thải ra 19,78% N (chứa 10,32 g N) chất thải rắn và 40,60% N (chứa 21,19 g N) chất thải hòa tan. Bể lọc sinh học xử lý được 32,5% lượng TSS, 3,42% lượng COD, 6,49% lượng PO₄^3- và bể bèo xử lý được 24,7% lượng TSS, 0,37% lượng COD, 17,55 % lượng NO₃^-, 5,34% lượng PO₄^3-, 12,82% lượng TN của hệ thống nuôi. Lượng nước sử dụng để sản xuất 1 kg cá trê vàng trong RAS là 0,2 m³ nước.

2. 2. Những kết quả mới của luận án:

          Kết quả nghiên cứu của luận án đã xây dựng và vận hành được quy trình nuôi cá trê vàng trong RAS kết hợp với hệ thống bèo tai tượng xử lý chất thải với quy mô 4 m³ thể tích bể nuôi. Cá trê vàng được nuôi trong RAS với mật độ 1.000 con/m³, cho ăn 2 lần/ngày trong thời gian 4 tháng đạt năng suất 100,7-141,8 kg/m³, tốc độ tăng trưởng tương đối 2,05%/ngày và FCR là 1,02-1,29. Diện tích bèo tai tượng kết hợp xử lý chất thải trong RAS là 2m².

3. 3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

          Mô hình nuôi cá trê vàng trong RAS kết hợp với hệ thống bèo tai tượng xử lý chất thải là mô hình nuôi có hiệu quả trong việc xây dựng và phát triển nuôi trồng thủy sản bền vững. Mô hình này giúp người nuôi nâng cao được sản lượng cá trên cùng một đơn vị sản xuất, giảm sử dụng tài nguyên nước, giảm phát thải ra môi trường và phù hợp với tình trạng biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn đang xảy ra ở khu vực ĐBSCL hiện nay.

          Tuy nhiên cần có nghiên cứu tiếp theo trong việc xử lý lượng bùn thải từ mô hình RAS nuôi cá trê vàng. Đề xuất nghiên cứu sử dụng bùn thải trong RAS nuôi cá trê vàng và sinh khối bèo tai tượng trong hệ thống xử lý nước thải để làm phân bón (dạng phân hữu cơ ủ compost) cho rau xanh nhằm tái sử dụng nitơ và phosphor và giảm lượng chất thải ra môi trường.

INFORMATION OF THESIS

Thesis title: The scientific basis of the waste treatment methods for bighead catfish, Clarias macrocephalus Günther, 1864, in the recirculating aquaculture system

Field of study:                         Aquaculture             

Code:                                      62620301

Full name of Ph.D student: Nguyen Thi Hong Nho

Scientific supervisor:          Assoc. Prof. Dr. Pham Thanh liem

Educational institution:      Can Tho University

1. Summary

          Aquaculture is an important economic sector in the Mekong Delta. The growth rate of the aquaculture industry has led to the rapid accumulation of excess feed, and metabolic and toxic compounds leading to the occurrence of disease or fish deaths and environmental pollution problems. The Thesis studied the basic parameters for the establishment and operation of the bighead catfish (Clarias macrocephalus) farming model incorporating aquatic plants for waste treatment, aiming to reduce the use of water resources and reduce emissions discharge into the environment and improve fish production per unit of production through increasing farming productivity, building and developing sustainable aquaculture.

          The study results of the basic parameters for the establishment of the RAS model of raising bighead catfish combined with aquatic plants for waste treatment show that the carrying capacity of the RAS and the fluctuating waste content in the RAS was best at the density of 1,000 fish/m³ and feeding two times/day, with a specific growth rate of 2.56%/day, the survival rate of 70-83%, the yield of 66.75-97.39kg/m³ and feed conversion ratio (FCR) of 1.2. The water parameters of the experiments varied according to culture time, stocking density, and feeding method but were still within limits suitable for bighead catfish. In the total feed supply, retention in fish accounted by 28.43% in dry matter (DM) and 34.98% of nitrogen (N); waste production by fecal loss made up 18.44% of DM and 23.65% of N, and non-fecal loss accounting for 15.55% of DM and 37.29% of N. The remaining was consumed by bacteria and lost by evaporation and seepage. Results also revealed that to produce 1 kg of fish, it was necessary to provide 919.67 g DM containing of 57.21 g N. Of which, nutrient accumulation in fish was 258.70 g DM and 20.54 g N; released in waste production of 660.97 g DM and 36.66 g N.

          Water lettuce (Pistia stratiotes) was the best macrophyte in treating wastewater discharged from the bighead catfish culture system in the first ten days of the experiment (compared with Lemna minor and Limnobium laevigatum). The concentration of CO₂, COD, TAN, N-NO₃^-, P-PO₄^3-, and TP in wastewater reduced by 65.83%, 34.28%, 40.70%, 46.70%, 24.56%, and 9.16%, respectively, while dissolved oxygen increased 37.68% compared to the initial concentration after treatment by Pistia stratiotes. To control waste discharge according to the Ministry of Natural Resources and Environment regulations, the area of water lettuce needed for treating waste produce from 4 m³ culture volume in RAS culture bighead catfish was 1.30-2.30 m².

          The thesis has established and operated a model of raising bighead catfish combined with water lettuce with a scale of 4 m³- culture tank. The results of the farming model showed that the weight of bighead catfish was 141.0-157.8 g/fish, the survival rate was 73.74-88.3 %, the yield was 100.7-141.8 kg/m^3, and FCR was 1.02-1.29 after 120 days of rearing. Growth in weight (y: in grams) of Clarias macrocephalus by day of culture (x: in days) is represented by the equation: y = 1.2397x - 3.4465 (R² = 0.9697) with a special growth rate weight 2.05%/day. In the 1 kg of feed supply (by dry matter, containing 52.2 g N), waste production fecal loss and total suspended solids by made up 19.78% of N (containing 10.32 g N); and non-fecal loss accounting for 40.6% of N (containing 21.19 g N). The moving bed biofilm tank can treat 32.5% of TSS, 3.42% of COD, 6.49% of PO₄^3- and the water lettuce tank can treat 24.7% of TSS, 0.37% of COD, 17, 55% of NO₃^-, 5.34% of PO₄^3-, 12.82% of TN of the RAS. Water use produces 1 kg of bighead catfish in RAS is 0.2 m³.

2. The novel aspects of the thesis

          Research results of the thesis established and operated the process of raising bighead catfish in RAS combined with a waste treatment system with a scale of 4 m³_culture tanks. Bighead catfish reared in RAS with a density of 1,000 fish/m^3, and they were fed twice a day for four months; they yielded 100.7-141.8 kg/m³, a special growth rate of 2.05% /day and FCR of 1.02-1.29. The area of water lettuce for waste treatment in the RAS is 2m².

3. Application prospects and suggestions for further study

          The bighead catfish farming model in RAS and the waste treatment system by water lettuce are effective in building and developing sustainable aquaculture. This model helps farmers increase fish production on the same production unit, reduce water resource use, reduce environmental emissions, and adapt to climate change and saltwater intrusion in the Mekong Delta today.

          However, further research is needed to treat waste solids from the RAS model of raising bighead catfish. Proposal to study the use of waste solids in the RAS farming of bighead catfish and biomass of water lettuce in the wastewater treatment system to make organic fertilizer (in the form of compost) for vegetables to reuse nitrogen and phosphorus and reduce waste to the environment.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)