- Trang Chủ
- Ngư nghiệp
- Hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) bằng phương pháp thủy canh rau Cần ống (Oenanthe javanica)
Xem mẫu
- 229
HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI AO NUÔI CÁ TRA (PANGASIANODON
HYPOPHTHALMUS) BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH
RAU CẦN ỐNG (OENANTHE JAVANICA)
SV. Đào Thị Thùy Linh
SV. Võ Hoàng Việt
SV. Huỳnh Văn Thân
ThS. Nguyễn Thị Hải Lý
Tóm tắt. Kết quả nghiên cứu, thủy canh rau Cần ống Oenanthe javanica trong
nước thải ao nuôi Cá tra (Pangasianodon Hypophthalmus) cho thấy rau cần ống
Oenanthe javanica hấp thụ tốt các chất dinh dưỡng trong nước thải ao nuôi cá tra với
hiệu suất trên 80% (NH4+, NO3-, TN, PO43-, TP, COD, TSS). Đặc biệt là khả năng
hấp thụ các hàm lượng NH4+, NO3-, PO43-,…với hiệu suất rất cao (93%; 86,2%;
80%). Nghiệm thức với mật độ 20 cây trên diện tích 0.15 m2 rau cần ống trồng trong
60 (lít) nước ao nuôi cá tra (Pangasianodon Hypophthalmus) là mật độ tốt nhất so với
các mật độ 10 cây, 15 cây của đề tài.
1. Đặt vấn đề
Nuôi cá tra là một trong những ngành nghề phát triển khá mạnh tại vùng Đồng
bằng sông Cửu Long. Trong quá trình nuôi lượng thức ăn thừa và các sản phẩm thải từ
quá trình trao đổi chất của cá tra là một nguồn chất thải chứa hàm lượng dinh dưỡng
cao. Theo Dương Công Chinh, Đồng An Thụy dự đoán đến năm 2020 thì lượng chất
thải từ các ao nuôi cá tra chứa đến 93.240 tấn N, 19.536 tấn P và 651.200 tấn
BOD5[1]. Nếu nước thải ao nuôi cá tra này không được xử lý phù hợp sẽ là vấn đề
đáng lo ngại cho chất lượng môi trường và sức khỏe cộng đồng xung quanh. Xử lý
nước bằng biện sinh học đang được nhiều quốc gia ưu tiên áp dụng vì có khả năng loại
bỏ được các chất ô nhiễm và thân thiện với môi trường.Và rau cần ống là loại thực vật
dể trồng, thích nghi tốt trong môi trường nước, khả năng phát triển nhanh trong môi
trường nước có chứa nhiều chất hửu cơ, sinh sản bằng cách phân nhánh. Do đó, đề tài
“Hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi cá tra (Pangasianodon Hypophthalmus) bằng
phương pháp thủy canh rau Cần Ống (Oenanthe javanica)” được thực hiện với mục
tiêu chính là: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi cá tra (Pangasianodon
Hypophthalmus) của rau cần ống (O. javanica) nhằm ứng dụng trong xử lý nước thải.
2. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Nước thải ao nuôi cá tra với thời gian nuôi là hai tháng vì thời gian này nước
chứa nồng độ ô nhiễm thấp, được thu tại ao nuôi ca tra ở phường 6, thành phố Cao
Lãnh. Thực vật: Rau cần ống được mua ở chợ. Chọn những cây rau tương đồng về
khối lượng (1.2 g), chiều dài 20 cm, số lá và còn đỉnh sinh trưởng.
Hình 1. Rau cần ống sử dụng cho thí nghiệm
- 230
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu
nhiên với 3 nghiệm thức, 3 lần lặp lại với số
lượng rau cần ống được trồng lần lượt là 10 cây,
15 cây, 20 cây trên diện tích 0.15 m2 và nghiệm
thức đối chứng không trồng cây. Các cây rau
được trồng trong các thùng xốp chứa nước thải
ao nuôi cá tra với thể tích là 60 lít nước thải vào
thùng xốp và không thay nước.
Chu kỳ thu nước để phân tích là 3 ngày
một lần, chỉ tiêu sinh trưởng thực vật là.
Bổ sung phương pháp và chu kỳ thu và
phân tích mẫu nước, thu chỉ tiêu chinh trưởng
của thực vật???
2.3. Phương pháp xử lý số liệu
Các số liệu được tính toán và vẽ đồ thị Hình 2. Nghiệm thức thí nghiệm
bằng phần mềm Microsoft Excel 2010.
Sử sụng phần mềm SPSS, kiểm định Ducan với mức ý nghĩa thống kê 5% để so
sánh sai khác trung bình giữa các nghiệm thức. Phép thử T- test để đánh giá sự khác
biệt về nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau khi xử lý ở mức ý nghĩa 5%.
3. Kết quả thảo luận
3.1. Diễn biến các chỉ tiêu hóa lý theo gian
3.1.1. Diễn biến chỉ tiêu pH theo thời gian
Hình 4. Diễn biến chỉ tiêu pH giữa các đợt ở các nghiệm thức
- 231
Chỉ tiêu pH tại các lần thu mẫu của đầu vào dao động trong khoảng 7,2 đến 7,5,
đầu ra dao động trong khoảng 7,8 – 8,6. Cao nhất là ở NT2-27 ngày, thấp nhất là ở
NT1-9 ngày. Giá trị pH ở các nghiệm thức đều nằm trong giới hạn cho phép về chất
lượng nước nuôi cá tra (7 - 9) và chất lượng nước thải từ ao nuôi cá tra sau khi xử lý (5
- 9) của cột A TT 44/2010-BNNPTNT.
Nhìn chung trong cùng một thời gian thì giá trị pH ở đầu vào luôn thấp hơn ở
đầu ra của các nghiệm thức. Tuy nhiên, trong 27 ngày thí nghiệm giá trị pH đều đạt so
với cột A thông tư 44/2010/TT-BNNPTNT.
3.1.2. Diễn biến chỉ tiêu DO theo thời gian
Hình 5. Diễn biến chỉ tiêu DO giữa các đợt ở các nghiệm thức
Tại các thời điểm thu mẫu, DO trung bình của đầu ra dao động trong khoảng
4,40 – 9,72 mg/L, có thể thấy rằng nồng độ vật chất hữu cơ sau khi qua các nghiệm
thức không quá cao. Giá trị DO đầu ra thấp nhất là 4,40 mg/l nhưng vẫn đạt ở mức tối
ưu (>3 mg/L) của chất lượng nước nuôi cá tra và đạt tiêu chẩn về nước thải ao nuôi cá
tra sau khi xử lý (>2 mg/L) của cột A TT 44/2010 – BTNMT.
Khác với nghiệm thức ĐC ở nghiệm thức NT1, NT2, NT3 có DO cao hơn là do
các thùng được trồng rau cần ống với vai trò của hệ thực vật là cung cấp diện tích bề
mặt để các vi sinh vật bám vào tạo thành các màng biofilm. Ngoài ra nó còn giúp cho
quá trình lọc và hấp phụ các thành phần của nước thải, đưa oxy vào nước và khống chế
sự phát triển của tảo bởi việc che sáng.
- 232
3.1.3. Diễn biến chỉ tiêu COD theo thời gian
Hình 6. Diễn biến chỉ tiêu COD giữa các đợt ở các nghiệm thức
Trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm, COD có xu hướng giảm dần theo
thời gian trừ thời điểm 15 ngày, cao nhất là 64,4 mg/l (NT1-6 ngày), thấp nhất là 17,0
mg/l (NT3-12 ngày).
Hiệu quả xử lý COD trong thí nghiệm của các nghiệm thức ĐC; NT1; NT2;
NT3 theo thứ tự là 66,8%; 70,9%; 71,4%; 85,2%. Nhìn chung, sau khi qua các nghiệm
thức, giá trị COD trong nước thải có xu hướng giảm dần trừ thời điểm 15 ngày nhưng
vẫn thấp hơn giá trị quy định tại QCVN 40/2011 BTNMT. Giá trị COD ở các nghiệm
thức ở thời điểm 15 ngày có tăng so với thời điểm 12 ngày có thể là do sự chết đi của
các bộ phận như: rể, lá của rau cần ống nên phóng thích các chất hữu cơ trở lại môi
trường sau thời gian tích luỹ ở dạng sinh khối sinh vật nên giá trị COD tăng lên.
- 233
3.1.4. Diễn biến chỉ tiêu TSS theo thời gian
Hình 7. Diễn biến chỉ tiêu TSS giữa các đợt ở các nghiệm thức
Hàm lượng TSS trong 9 ngày đầu có xu hướng giảm bởi quá trình lắng, nhưng
sau 12, 15, 18 ngày TSS tăng lên khoảng 6,7% so với thời điểm 9 ngày, do một phần
rễ và lá của rau cần ống bị già rụng, phân hủy trong nước làm hàm lượng TSS tăng lên.
Từ thời điểm 18 ngày đến 27 ngày thì hàm lượng TSS có xu hướng giảm lại do
quá trình lắng tiếp tục diễn ra.
Hiệu quả xử lý hàm lượng ở các nghiệm thức lần lượt là 97,5%, 98,4%, 98,9%.
Ta thấy NT3 có hiệu quả xử lý TSS cao hơn NT1 và NT2 trừ thời điểm 15 ngày vì
NT3 có số lượng rau cần ống trồng nhiều hơn hai nghiệm thức còn lại.
3.1.5. Diễn biến chỉ tiêu tổng Phospho theo thời gian
Hình 8. Diễn biến chỉ tiêu TP giữa các đợt ở các nghiệm thức
Trong 27 ngày thí nghiệm nhận thấy rằng tổng P trong nước dao động trong
khoảng 0,13 (NT3-27 ngày) - 0,75 mg/l (ĐC-21 ngày).
Đối với ĐC thì tổng Phospho củng giảm như các nghiệm thức khác nhưng sự
giảm đó tương đối nhiều và có ý nghĩa về mặt thống kê (p
- 234
Nhưng sau một thời gian thì nghiệm thức ĐC hàm lượng tổng Phospho vẫn
tăng lên như các nghiệm thức khác có thể là do sự chết đi của tảo. Nên lượng sinh khối
chết đi và phân hủy ra trả lại Phospho trong môi trường nước nên hàm lượng tổng
Phospho tăng trở lại.
Kết quả tính toán cho thấy hiệu xuất xử lý của rau cần ống đối với tổng P khá
cao từ 89,8% (ĐC)-96,3% (NT3) ngoại trừ nghiệm thức ĐC có tổng P sau 21 ngày cao
hơn so với các thời điểm còn lại điều này cho thấy ĐC đang có dấu hiệu ô nhiễm lại.
Do hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải cao dẫn đến tổng P cao, tuy nhiên sau 27
ngày thí nghiệm thấy rằng hiệu xuất xử lý tổng P của rau cần ống rất mạnh, rau cần
ống đã hấp thu lân để cung cấp cho quá trình phát triển sinh khối làm cho tổng P giảm.
3.1.6. Diễn biến chỉ tiêu PO43- theo thời gian
Hình 9. Diễn biến chỉ tiêu PO43- giữa các đợt ở các nghiệm thức
Hàm lượng PO43- ban đầu là 0,98 mg/l. Sau thời gian bố trí thí nghiệm thì
nghiệm thức 3 xử lý giảm còn 0,17 mg/l. (Hình 9). Nghiệm thức 3 có hiệu quả xử lý
tốt hơn nghiệm thức 1, 2. Ở thùng đối chứng hàm lượng PO43- giảm còn 0,81 mg/l.
Nồng độ PO43- sau 27 ngày thí nghiệm có sự tăng giảm liên tục vào dao động
trong khoảng 0,17 (NT3-27 ngày)-0,85 mg/l (ĐC-24 ngày).
So với giá trị nồng độ PO43- đầu vào (0,98 mg/l) nghiệm thức ĐC ở 24 ngày
không khác biệt (p>0,05), còn đối với nghiệm thức còn lai đều khác biệt thống kê
(p
- 235
3.1.7. Diễn biến chỉ tiêu tổng Nitơ theo thời gian
Hình 10. Diễn biến chỉ tiêu TN giữa các đợt ở các nghiệm thức
Sau 27 ngày thí nghiệm cho thấy các nghiệm thức có xu hướng giảm dần theo
thời gian, đặc biệt ở thời điểm đầu vào với sau (9 ngày) thì giảm rất mạnh. Điến thời
điểm (ngày thứ 12), có biến chuyển biến tăng mạnh nhưng vẫn thấp hơn đầu rất nhiều
so với đầu vào, đến (ngày thứ 27) thì giảm mạnh. Nhìn chung thì thấy nghiệm thức 3
(NT3) có khả năng xử lý tốt nhất so với các nghiệm thức còn lại là nghiệm thức 1
(NT1), nghiệm thức 2 (NT2) và cả nghiệm thức đối chứng (ĐC).
Nồng độ TN thay đổi theo các nghiệm thức với nhau, thì thấy nghiệm thức 3
(NT3) xử lý tốt nhất hơn các nghiệm thức còn lại. Sau (9 ngày) thì ta thấy hiệu xuất xử
lý của nghiệm thức đối chứng (ĐC) là 77,.7%, nghiệm thức 1 (NT1) là 82.55%,
nghiệm thức 2 và 3 là 88.46%. Ở thời điểm (27 ngày) thì hiệu xuất xử lý TN của các
nghiệm thức ĐC, NT1, NT2, NT3 lần lượt là 74.86%; 87.36%; 87.77%; 90,1%.
Sự giảm đó có thể là do sự hấp thụ của tảo trong nước và phát triển nên dẩn đến
lượng tổng Nitơ giảm và khi bố trí thí nghiệm thì củng bố trí điều kiện giống như điều
kiện của các nghiệm thức khác nên việc ngăn ánh sáng mặt trời là không tuyệt đối nên
việc tảo phát triển là không thể tránh khỏi, nhưng sự giảm đó vẫn thấp hơn các nghiệm
thức còn lại.
Trong thí nghiệm thì giai đoạn đầu nồng độ TN giảm nhưng một thời gian sau
lại tăng lên do hiện tượng tái ô nhiễm từ quá trình trả lại môi trường của thực vật, do
tảo phát triển cùng với thực vật, chết đi tạo nên củng góp phần tăng TN cho nước, sinh
khối già của thực vật phân hủy ra như: lá; rể…
- 236
3.1.8. Diễn biến chỉ tiêu NH4+ theo thời gian
Hình 11. Diễn biến chỉ tiêu NH4+ giữa các đợt ở các nghiệm thức
Sau 27 ngày thí nghiệm, thì thấy nồng độ NH4+ giảm theo thời gian đến thời
điểm thấp nhất là vào ngày thứ 15, đến ngày thứ 18 thì tăng lại cho đến ngày thứ 27 thì
giảm mạnh và giá trị NH4+ còn thấp hơn ngày thứ 15. Ở ngày thứ 27 nghiệm thức 3 có
khả năng xử lý tốt nhất, vì nồng độ giảm mạnh hơn các nghiệm thức và sự khác biết đó
ý nghĩa về mặt thống kê.
Thấy nghiệm thức 3 (NT3) có khả năng xử lý tốt nhất, độ khác biệt đó có ý
nghĩa về mặt thống kê. Hiệu xuất xử lý của các nghiệm thức (ĐC; NT1; NT2; NT3)
đối so với đầu vào lần lượt là 83.38%; 91,84%; 90.59%; 96.23%.
Nồng độ NH4+ trong các nghiệm thức giảm so với đầu vào có thể là do Cần ống
hấp thụ để chuyển hóa thành sinh khối và có thể bị ảnh hưởng do sự sinh trưởng và
phát triển của tảo dẫn đến việc giảm nồng độ NH4+ trong nước. Ngoài ra, nồng độ
NH4+ giảm còn có thể đã được vi sinh vật chuyển hóa thành các dạng nitrite, nitrate
hoặc có thể mất đi do bay hơi ở dạng NH3.
3.1.9. Diễn biến chỉ tiêu NO3- theo thời gian
Hình 12. Diễn biến chỉ tiêu NO3- giữa các đợt ở các nghiệm thức
- 237
Sau 27 ngày thí nghiệm, thì thấy nồng độ NO3- thấy giảm mạnh, sự giảm đó có
ý nghĩa về mặt thống kê. Trong đó nghiệm thức 3 (NT3) có khả năng xử lý tốt nhất, so
với các nghiệm thức còn lại ĐC; NT1; NT2.
Khi so sánh nồng độ của NO3- giữa các nghiệm thức với nhau, vào thời điểm
ngày thứ 27 giá trị NO3- của các nghiệm thức ĐC; NT1; NT2; NT3 lần lượt là 8.91
mg/l; 6.39 mg/l; 5.45 mg/l; 2.16 mg/l. Thấy nghiệm thức 3 (NT3) có khả năng xử lý
tốt nhất, độ khác biệt đó có ý nghĩa về mặt thống kê. Hiệu xuất xử lý của các nghiệm
thức (ĐC; NT1; NT2; NT3) đối so với đầu vào lần lượt là 43.99%; 59.83%; 65.74%;
86.42%.
Nồng độ NO3- trong các nghiệm thức ở ngày thứ 27 thấp hơn rất nhiều so với
đầu vào cho nên chứng tỏa rau Cần ống có khả năng sử dụng NO 3- , Còn trong một
thời gian ở ngày thứ 27 nghiệm thức 3 (NT3) có nồng độ thấp nhất là do số lượng cây
nhiều hơn các nghiệm thức còn lại nên sử dụng nhiều NO3-. Còn thời gian đầu từ thời
điểm ngày thứ 3 đến ngày thứ 9 nồng độ NO 3- giảm đột ngột là do cây hấp thụ tốt ở
thời điểm đó, còn đến thời điểm ngày thứ 12 trở đi nồng tăng trở lại có thể là sự tái ô
nhiễm. Hoặc di chuyển hóa từ tảo.
3.3. Hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi cá tra bằng thủy canh rau cần ống
3.3.1. Nồng độ các chất ô nhiễm sau khi xử lý
Các chất ô nhiễm được rau cần ống hấp thụ nên nồng độ các chất ô nhiễm giảm
so với nồng độ trong nước thải ban đầu. Bảng 3.1 cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm
trước và sau khi xử lý khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5% qua phép thử T
– test. Trong đó đạm amon có hiệu quả xử lý cao nhất vì đây là dạng đạm dễ tiêu, cây
dễ dàng hấp thụ và là nguồn dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây.
Bảng 3.1. Hiệu quả xử lý nước thải của rau cần ống Oenanthe javanica
Chỉ tiêu Trước khi xử lý Sau khi xử lý Hiệu suất (%)
COD 139a 21,333b±0,8 84,7
TN 7,28a 1,16b±0,04 84,1
NH4+ 6,38a 0,45b±0,1 93
NO3- 15,91a 2,19b±0,7 86,2
TP 3,74a 0,28b±0,0003 92,5
PO43- 0,98a 0,15b±0,04 84,7
TSS 0,23a 0,03b±0,0005 86,9
Ghi chú: Các hàng có cùng kí tự theo sau thì không khác biệt có ý nghĩa thống
kê 5% qua phép thử T - test
- 238
Bảng 3.2. Sự sinh trưởng và phát triển của rau cần ống trước và sau thí nghiệm
Rau cần ống Đơn vị Trước thí nghiệm Sau thí nghiệm
Số lá - 2a 9,22b±0,29
Số chồi - 0a 1,56b±0,29
Số lá chồi - 0a 6,22b±1
Chiều dài thân cm 20a 56,7b±0,83
Chiều dài rễ cm 0a 35,3b±0,86
Sinh khối gram 1,02a 2,12b±0,22
Ghi chú: Các hàng có cùng kí tự theo sau thì không khác biệt có ý nghĩa thống
kê 5% qua phép thử T – test
Thân, lá và rễ của rau cần ống bắt đầu tăng trưởng mạnh mẽ vào ngày thứ ba
của thí nghiệm. Chiều dài thân của rau tăng 1,35 cm/ngày và chiều dài của rễ tăng 1,03
cm/ngày. Từ kết quả bảng 3.2 cho thấy sự sinh trưởng và năng suất sinh khối của rau
cần ống trước và sau khi thí nghiệm khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% qua phép thử T
– test. Trong đó nghiệm thức 3 phát triển tốt hơn hai nghiệm thức còn lại. Do nghiệm
thức 3 có mật độ rau trồng thích hợp.
4. Kết luận
Rau cần ống Oenanthe javanica xử lý được nước thải ao nuôi cá tra, với hiệu
suất xử lý các chỉ tiêu từ 80% trở lên, đặc biệt là đạm amon.
Năng suất sinh khối của rau cần ống trước và sau thí nghiệm tăng chứng tỏ có
sự sinh trưởng và phát trong điều kiện nước thải có dinh dưỡng cao.
Hiệu quả xử lý nước thải tốt nhất ở nghiệm thức 3 với số lượng rau cần ống
được trồng là 20 cây.
Tài liệu tham khảo
[1]. Dương Công Chinh, Đồng An Thụy; Phát triển nuôi cá tra ở ĐBSCL và các vấn
đề môi trường cần giải quyết; Trung tâm Nghiên cứu Môi trường và XLN Viện
Khoa học Thủy lợi miền Nam .
[2]. Zhenjiang 2/1/2013, Jiangsu Key Laboratory of Environmental Change and
Ecological Construction, College of Geographical Science, Nanjing Normal
University, Nanjing 21, 09/06/2010, Abstract.
nguon tai.lieu . vn