Đang tải... (xem toàn văn)
MỞ ĐẦU1CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN31.1. Nguồn gốc, đặc trưng của nước thải nuôi trồng thủy sản31.2. Tổng quan về Aquaponics41.2.1. Lịch sử phát triển.41.2.2. Một số mô hình Aquaponics phổ biến51.3. Thành phần và nguyên tắc hoạt động của hệ Aquaponics81.3.1. Thành phần của hệ Aquaponics81.3.2. Nguyên tắc hoạt động của hệ Aquaponics101.3.3. Khả năng xử lý chất thải của thực vật trong hệ Aquaponics131.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý chất thải trong hệ Aquaponics16CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU172.1. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu172.2. Phương pháp nghiên cứu172.2.1. Phương pháp khảo sát thực tế172.2.2. Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu172.2.3. Phương pháp xây dựng mô hình172.2.4. Phương pháp đo nhanh172.2.5. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm182.3. Thiết kế hệ Aquaponics182.3.1. Bể cá192.3.2. Bể trồng cây212.3.3. Bể lọc272.3.4. Bể điều hòa282.4. Vận hành mô hình292.5. Kế hoạch lấy mẫu302.6. Mô hình Aquaponics so sánh30CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU323.1. Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình nghiên cứu323.1.1. Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào323.1.2. Đánh giá chất lượng nước thải sau khi xử lý333.1.2.1. Diễn biến giá trị pH trong mô hình333.1.2.2. Diễn biến nồng độ NH4+NH3 trong mô hình353.1.2.3. Diễn biến nồng độ DO trong mô hình383.1.2.4. Diễn biến nồng độ TDS trong mô hình403.1.3. So sánh hiệu quả xử lý nước thải với các công trình đã có trước đó423.1.4. So sánh sự phát triển của cây cà chua trong hệ Aquaponics443.2. Điều kiện thời tiết – khí hậu khu vực nghiên cứu443.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế463.3.1. Tính toán chi phí463.3.2. Tính toán tổng chi phí đầu tư463.3.3. Hạch toán hiệu quả kinh tế47
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Đánh giá hiệu xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản hệ Aquaponics Giảng viên hướng dẫn: Th.S MẠC DUY HƯNG K.S NGUYỄN THỊ THU PHƯƠNG Sinh viên thực : LÊ THỊ HỒNG THÊM MSSV : K125520320069 Lớp : K48KTM.01 Khóa : 2012 – 2017 Thái Nguyên, tháng năm 2017 Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp nói chung thầy cô giáo khoa Xây dựng Môi trường, môn Kỹ thuật Mơi trường nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt khóa học Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn giảng viên hướng dẫn - Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn Thị Thu Phương tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy cô, em khơng ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập tinh thần làm việc, thái độ làm việc nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học tập công tác sau Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ q trình học tập, nghiên cứu hồn thành đồ án tốt nghiệp Do trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp em tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp q thầy để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Sau cùng, em xin kính chúc q thầy ln dồi sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng năm 2017 Sinh viên thực Lê Thị Hồng Thêm GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Nguồn gốc, đặc trưng nước thải nuôi trồng thủy sản 1.2 Tổng quan Aquaponics 1.2.1 Lịch sử phát triển 1.2.2 Một số mơ hình Aquaponics phổ biến 1.3 Thành phần nguyên tắc hoạt động hệ Aquaponics 1.3.1 Thành phần hệ Aquaponics 1.3.2 Nguyên tắc hoạt động hệ Aquaponics 10 1.3.3 Khả xử lý chất thải thực vật hệ Aquaponics 13 1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý chất thải hệ Aquaponics 16 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17 2.1 Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu 17 2.2 Phương pháp nghiên cứu 17 2.2.1 Phương pháp khảo sát thực tế 17 2.2.2 Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu 17 2.2.3 Phương pháp xây dựng mơ hình 17 2.2.4 Phương pháp đo nhanh 17 2.2.5 Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 18 2.3 Thiết kế hệ Aquaponics 18 2.3.1 Bể cá 19 2.3.2 Bể trồng 21 2.3.3 Bể lọc 27 2.3.4 Bể điều hòa 28 2.4 Vận hành mơ hình 29 2.5 Kế hoạch lấy mẫu 30 2.6 Mơ hình Aquaponics so sánh 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32 3.1 Hiệu xử lý nước thải mơ hình nghiên cứu 32 3.1.1 Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào 32 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp 3.1.2 Đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý 33 3.1.2.1 Diễn biến giá trị pH mơ hình 33 3.1.2.2 Diễn biến nồng độ NH4+/NH3 mơ hình 35 3.1.2.3 Diễn biến nồng độ DO mơ hình 38 3.1.2.4 Diễn biến nồng độ TDS mơ hình 40 3.1.3 So sánh hiệu xử lý nước thải với cơng trình có trước 42 3.1.4 So sánh phát triển cà chua hệ Aquaponics 44 3.2 Điều kiện thời tiết – khí hậu khu vực nghiên cứu 44 3.3 Đánh giá hiệu kinh tế 46 3.3.1 Tính tốn chi phí 46 3.3.2 Tính tốn tổng chi phí đầu tư 46 3.3.3 Hạch toán hiệu kinh tế 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 Kết luận 49 Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần bùn thải nuôi tôm công nghiệp Bảng 1.2: Thành phần bùn thải đáy ao nuôi cá tra Bảng 1.3: Thành phần nước thải nuôi tôm công nghiệp Bảng 2.1: Các thiết bị đo nhanh 18 Bảng 2.2: Bảng phân phối tỉ lệ thức ăn cho cá 20 Bảng 2.3: Các thông số thiết kế bể cá 21 Bảng 2.4: Các thông số thiết kế bể trồng 27 Bảng 2.5: Các thông số thiết kế bể lọc 28 Bảng 2.6: Các thơng số thiết kế bể điều hịa 29 Bảng 2.7: Bảng thiết bị phụ trợ 29 Bảng 3.1: Kết phân tích số tiêu hóa - lý nước thải đầu vào 32 Bảng 3.2: Bảng so sánh tiêu hóa lý mơ hình với mơ hình có 42 Bảng 3.3: Tốc độ sinh trưởng, phát triển cá rau mơ hình nghiên cứu 46 Bảng 3.4: Lợi ích kinh tế sau tháng chạy mơ hình 46 Bảng 3.5: Chi phí đầu tư cho mơ hình 47 Bảng 3.6: Hiệu kinh tế mơ hình 47 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mơ hình tưới ngập – xả cạn Hình 1.2: Mơ hình nước cạn Hình 1.3: Mơ hình nước sâu Hình 1.4: Mơ hình nuôi cá kết hợp với trồng rau (Aquaponics) 10 Hình 1.5: Nguyên tắc hoạt động hệ Aquaponics 11 Hình 1.6: Chu trình chuyển hóa Nitơ hệ Aquaponics 12 Hình 2.1: Mơ hình bố trí cơng trình xử lý hệ Aquaponics 19 Hình 2.2: Thùng xốp ni cá 19 Hình 2.3: Cá rơ phi đơn tính 20 Hình 2.4: Thức ăn cho cá 21 Hình 2.5: Khay nhựa trồng 22 Hình 2.6: Sỏi nhẹ trồng 23 Hình 2.7: Bản thiết kế siphon 23 Hình 2.8: Siphon 24 Hình 2.9: Nguyên tắc hoạt động cảm biến điện cực 25 Hình 2.10: Bộ điều khiển trung tâm 26 Hình 2.11: Rau muống nước 26 Hình 2.12: Bơng lọc nước thủy sản 28 Hình 2.13: Mơ hình Aquaponics Bác Mai Sương – Hà Nội 31 Hình 3.1: Đồ thị thể thay đổi giá trị pH qua công trình xử lý sau ba ngày vận hành hệ thống 33 Hình 3.2: Đồ thị thể diễn biến giá trị pH qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau 20 ngày vận hành hệ thống 34 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ NH4+/NH3 qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau ba ngày vận hành hệ thống 35 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ NH4+/NH3 trung bình qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau 20 ngày vận hành mơ hình 36 Hình 3.5: Đồ thị thể hiệu xử lý NH4+/NH3 trung bình qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm 37 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ DO qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau ba ngày vận hành mơ hình 38 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ DO trung bình qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau 20 ngày vận hành mơ hình 39 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ TDS qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau ba ngày vận hành hệ thống 40 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ TDS trung bình qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau 20 ngày vận hành hệt hống 41 Hình 3.10: Đồ thị thể hiệu xử lý TDS trung bình qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm 42 Hình 3.11: Đồ thị so sánh hiệu xử lý NH4+/NH3 mơ hình thí nghiệm mơ hình nghiên cứu trước 43 Hình 3.12: Cà chua trồng hệ Aquaponics 44 Hình 3.13: Cà chua trồng đất 44 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC VIẾT TẮT Tên đầy đủ STT Từ viết tắt NTTS SS BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học TDS Chất rắn hịa tan COD Nhu cầu oxy hóa hóa học QCVN BTNMT DO Oxy hòa tan NH3 Amoniac 10 NH4+ Amoni GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương Nuôi trồng thủy sản Chất rắn lơ lửng Quy chuẩn Việt Nam Bộ tài nguyên môi trường SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Một không gian với vườn rau xanh mướt, cá tung tăng bơi lội điều ước ao người sống hối ngày Đặc biệt người dân thành phố, nơi mà diện tích đất sử dụng hạn hẹp, vườn rau - ao cá thành phố câu chuyện ước mơ Mặt khác, an toàn vệ sinh thực phẩm vấn đề nhức nhối xã hội Việc thực phẩm thủy sản, rau củ có chứa chất cấm, chất bảo vệ thực vật không rõ nguồn ngốc lưu hành nhiều nơi, đặc biệt thành phố lớn như: Hà Nội, Hồ Chí Minh gây tâm lý hoang mang, lo lắng cho người tiêu dùng Nhiều người tìm đến cửa hàng rau, thịt sạch, an tồn, thực phẩm có truy xuất nguồn gốc rõ ràng Tuy nhiên, cửa hàng khơng phải đâu có người tiêu dùng khơng phải có điều kiện để thường xun đến cửa hàng Do đó, để có thực phẩm nhiều gia đình tự sản xuất phần thực phẩm sử dụng hàng ngày nhiều cách khác như: trồng rau thùng xốp, trồng rau thủy canh, nuôi gà vịt, … Tuy nhiên chưa hoàn toàn đáp ứng nhu cầu thực phẩm gia đình Hiện nay, Việt Nam áp dụng số mơ hình trồng rau gia đình như: mơ hình khí canh, mơ hình thủy canh, mơ hình trồng rau - ni cá Tuy nhiên, mơ hình quy mơ cịn nhỏ chưa đánh giá tồn diện có mơ hình Aquaponics Aquaponics công nghệ phù hợp với nơi có đất trồng khan thiếu nguồn nước Đây trường hợp Việt Nam, nơi mà nguồn nước dần trở nên khan hiếm, bị tích trữ hồ với mục tiêu làm thủy điện Sử dụng hệ thống Aquaponics khắc phục khó khăn nguồn nước diễn nhiều địa phương, vùng trung du miền núi Có thể thấy vùng cao, vận hành hệ thống Aquaponics tiết kiệm (khơng sử dụng phân bón), thuận lợi nhờ dịng chảy từ nguồn nước mưa, nước suối, từ nguồn sỏi đá có sẵn sử dụng lượng điện lượng thiên nhiên (gió, mặt trời…) mở hội cho sản xuất rau mà cho nghề cá địa phương nghèo nơi Vì vậy, với mong muốn đáp ứng nhu cầu cấp thiết đặc biệt tìm hiểu, vận dụng kiến thức thân hệ thống Aquaponics lĩnh vực xử lý nước thải nói chung, xử lý nước thải ni trồng thủy sản nói riêng kết hợp với kết nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu khả GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp 3.1.2.4 Diễn biến nồng độ TDS mơ hình Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ TDS qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau ba ngày vận hành hệ thống Từ đồ thị hình 3.8 thể thay đổi nồng độ TDS qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau ba ngày vận hành thấy, nồng độ TDS có xu hướng giảm xuống qua cơng trình xử lý Ở đầu vào hệ thống, nồng độ TDS 264 mg/l, sau qua bể lọc nồng độ TDS (242 mg/l) giảm xuống 1,1 lần so với ban đầu, sau qua bể điều hòa nồng độ TDS 212 mg/l giảm 1,2 lần so với đầu vào Nồng độ TDS giảm mạnh sau bể trồng (114 mg/l) giảm 2,3 lần so với đầu vào hệ thống Tổng chất rắn hòa tan TDS tổ hợp tất chất vô hữu chứa chất lỏng dạng lơ lửng phân tử, ion hóa hay vi hạt Qua cơng trình xử lý, TDS cung cấp chất khoáng dinh dưỡng để vi sinh vật trì sống Đặc biệt bể trồng cây, TDS nguồn khoáng chất chủ yếu vi sinh vật, vi sinh vật sử dụng nguồn khoáng chất để sinh trưởng phát triển Do nồng độ TDS giảm nhiều GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 40 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ TDS trung bình qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm sau 20 ngày vận hành hệt hống Nhìn chung kết đo nồng độ TDS cơng trình xử lý biểu diễn đồ thị 3.9 tương đối ổn định giảm qua cơng trình xử lý, giảm mạnh sau bể trồng Nồng độ TDS trung bình đầu vào hệ thống 243 mg/l, sau bể lọc nồng độ (212 mg/l) giảm xuống 1,14 lần so với đầu vào, sau bể điều hòa (188 mg/l) giảm 1,29 lần so với đầu vào sau bể trồng nồng độ TDS trung bình 112 mg/l giảm 2,17 lần so với đầu vào Có thể thấy, sau mơ hình vào hoạt động lượng nước bể cá tuần hoàn liên tục dẫn đến nồng độ TDS giảm dần Vì vậy, nồng độ TDS sau 20 ngày vận hành mơ hình thấp nồng độ TDS sau ba ngày vận hành mơ hình GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 41 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp Hình 3.10: Đồ thị thể hiệu xử lý TDS trung bình qua cơng trình xử lý mơ hình thí nghiệm Từ đồ thị hình 3.8 hình 3.9 cho thấy, nồng độ TDS mơ hình giảm qua cơng trình xử lý nên hiệu xử lý qua cơng trình xử lý mơ hình tăng lên Sau ba ngày vận hành mơ hình nồng độ TDS giảm từ 264 mg/l xuống 114 mg/l sau bể trồng cây, so với đầu vào giảm 2,3 lần, hiệu xử lý sau bể trồng 56,8% Sau 20 ngày vận hành mơ hình, nồng độ TDS trung bình giảm từ 243 mg/l xuống 112 mg/l, giảm 2,2 lần so với nồng độ đầu vào hệ thống, hiệu xử lý sau bể trồng 54,0% Như vậy, hiệu xử lý mơ hình thí nghiệm tăng lên qua cơng trình xử lý 3.1.3 So sánh hiệu xử lý nước thải với công trình có trước Bảng 3.2: Bảng so sánh tiêu hóa lý mơ hình với mơ hình có Chỉ tiêu Đơn vị Mơ hình Licamele, Lovatelli Mơ hình thí Jacson David cộng (2017) nghiệm 2009 [35] 2014 [26] Nhiệt độ ᵒC 26 25,7 18 - 30 26,5 pH 6,9 6,8 6-7 7,5 DO mgO2/l 4,8 6,76 >5 6,5 + NH4 /NH3 mg/l 0,5 50 0,9 TDS ppm 112 216 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 42 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp Từ bảng 3.2 cho thấy, kết mơ hình thực nghiệm có chênh lệch không nhiều so với kết cơng trình nghiên cứu có trước Các tiêu chất lượng nước như: nhiệt độ, pH, DO, TDS nằm khoảng cho phép, phù hợp với sinh trưởng phát triển cá rau Riêng tiêu NH4+/NH3 mơ hình Licamele, Jacson David (2009) cao nhiều so với mơ hình thực nghiệm mà tác giả nghiên cứu Ở mơ hình Licamele Jacson David có mật độ cá ni nhiều (75 con/m3) nước thải bể cá không qua cơng trình xử lý khác ngồi bể trồng Vì hàm lượng NH4+/NH3 bể cá Licamele Jacson David xử lý hết trước nước quay trở lại bể cá Ở mơ hình Hà Nội khơng có bể lọc bể điều hòa nên nồng độ NH4+/NH3 nồng độ TDS cao mơ hình nghiên cứu Hình 3.11: Đồ thị so sánh hiệu xử lý NH4+/NH3 mơ hình thí nghiệm mơ hình nghiên cứu trước Từ đồ thị cho thấy, hiệu suất xử lý mơ hình thí nghiệm tác giả lớn hiệu suất xử lý số mơ hình có trước Hiệu suất xử lý mơ hình 77,3% cao nghiên cứu Wilsenach (65%) 12,3% cao nghiên cứu Wilson Lennard (75%) 2,3% [26, 28, 35] Tuy nhiên, hiệu suất xử lý mơ hình lại thấp nhiều so với nghiên cứu Janan (99,98%), nghiên cứu nồng độ NH4+/NH3 loại bỏ gần hoàn toàn, điều cho thấy phù hợp tỉ lệ cá mơ hình nghiên cứu Janan hợp lý GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 43 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp 3.1.4 So sánh phát triển cà chua hệ Aquaponics Do hạn chế thời gian, nghiên cứu điễn vòng tháng cà chua chưa thể hoa, tạo Tác giả tiến hành so sánh phát triển cà chua trồng phương pháp Aquaponics cà chua trồng phương pháp thổ canh để thấy khác biệt phương pháp Hình 3.13: Cà chua trồng đất Hình 3.12: Cà chua trồng hệ Aquaponics Với cùng điều kiện nhiệt độ điều kiện chăn sóc, cà chua trồng hệ Aquaponics (Hình 3.12) có phát triển vượt trội hẳn cà chua trồng đất (Hình 3.13) Khi trồng hệ Aquaponics, cà chua phát triển nhanh hơn, thân vươn cao có màu xanh đậm so với trồng 3.2 Điều kiện thời tiết – khí hậu khu vực nghiên cứu Thái Nguyên tỉnh nằm vùng khí hậu cận nhiệt đới ẩm, nhiệt độ trung bình 25,0 °C; chênh lệch tháng nóng (tháng 6: 28,9 °C) với tháng lạnh GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 44 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp (tháng 1: 15,2 °C) 13,7 °C Tại thành phố Thái Nguyên, nhiệt độ cao thấp ghi nhận 41,5 °C 3,0 °C Tổng số nắng năm dao động từ 1.300 đến 1.750 phân phối tương đối cho tháng năm Khí hậu Thái Nguyên chia làm mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng đến tháng 10 mùa khô từ tháng 10 đến tháng Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.000 đến 2.500 mm; cao vào tháng thấp vào tháng Nhìn chung khí hậu tỉnh Thái Nguyên thuận lợi cho phát triển ngành nông, lâm nghiệp [12] Hiệu xử lý nước thải mô hình nghiên cứu phụ thuộc vào phát triển loại động – thực vật lựa chọn Sự sinh trường phát triển loài phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời tiết – khí hậu đặc biệt yếu tố nhiệt độ Từ tháng 4/2017, nghiên cứu bắt đầu lựa chọn chăm sóc loại mơ hình Nhiệt độ dao động từ 18 - 38ᵒC Cụ thể thể biểu đồ sau: Hình 3.14: Biểu đồ biến động nhiệt độ theo thời gian nghiên cứu Từ biểu đồ ta thấy nhiệt độ khoảng thời gian thực nghiên cứu dao động khoảng 21ᵒC - 28ᵒC, nhiệt độ trung bình trình nghiên cứu 25ᵒC, biến động nhiệt độ ngày không đáng kể Từ kết nhiệt độ thực nghiệm cho thấy, nhiệt độ thời điểm thực nghiên cứu phù hợp với sinh trưởng phát triển cá GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 45 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp 3.3 Đánh giá hiệu kinh tế 3.3.1 Tính tốn chi phí Bảng 3.3: Tốc độ sinh trưởng, phát triển cá rau mơ hình nghiên cứu Đối tượng Diện tích/Thể Khối lượng Khối lượng nghiên cứu tích ban đầu (g) sau thu hoạch (g) Rau muống 0,22 m2 200 500 92,30 Cá rô phi 160 lít 150 600 98,63 Tỷ lệ sống (%) Hiệu kinh tế mơ hình tính tháng 4/2017, thu hoạch tổng thể vào tháng 5/2017 Từ tổng thu sinh khối, suất giá trị kinh tế theo thang giá tiêu dùng hành xác định với mức giá rau muống 15.000/kg cá rơ phi 50.000/kg Lợi ích kinh tế thể bảng 3.4: Bảng 3.4: Lợi ích kinh tế sau tháng chạy mơ hình Rau Tổng rau (g) Thu (VNĐ) 500 8.000 Cá Tổng cá (g) Thu (VNĐ) Tổng thu nhập (VNĐ) 600 30.000 38.000 3.3.2 Tính tốn tổng chi phí đầu tư Tổng chi phí đầu tư tính bằng: chi phí xây dựng mơ hình chi phí trì mơ hình Chí phí trì mơ hình tính tổng chi phí tiền điện tiền thức ăn bổ sung cho cá cần thiết Ghi chép thực nghiệm ta có: Chi phí xây dựng mơ hình: bao gồm chi phí trả cho việc mua thùng xốp, khay nhựa trồng cây, xô nhựa, sỏi nhẹ, giống cá giống Chi phí trì mơ hình: Để trì hoạt động ổn định, mơ hình sử dụng máy bơm công suất 5W Bơm nước 20 phút nghỉ 20 phút, ngày bơm hoạt động 12 Vậy tổng lượng điện tiêu thụ là: × 12 = 60 W/ngày = 1800 W/tháng = 1,8 KW/tháng Tổng tiền điện tháng chạy mô hình là: 1,8 × 1.484 × = 2671 (VNĐ/tháng) GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 46 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp (Tính theo hướng dẫn cách tính hóa đơn tiền điện hộ sử dụng điện sinh hoạt – theo Thông tư số 16/2014/TT – BCT ngày 29/5/2014 Quyết định số 2256/QĐ – BCT ngày 12/03/2015 Bộ Công Thương) Bảng 3.5: Chi phí đầu tư cho mơ hình Chi tiết Đơn vị Thùng xốp Máy bơm Thùng nhựa trồng Cây giống Cá giống Xô nhựa Sỏi nhẹ Tiền điện Thức ăn cho cá Tổng Loại chi phí Xây dựng mơ hình Duy trì mơ hình Đơn giá cái Số lượng 1 gốc kg KW Lọ 73 13 1.8 27.4 1.540 20.00 6.250 1.484 10.000 40.000 50.000 32.000 Tổng chi (VNĐ) 40.000 50.000 32.000 2.000 20.000 40.000 50.000 2.671 10.000 246.671 3.3.3 Hạch tốn hiệu kinh tế Ta có bảng tổng hợp sau: Bảng 3.6: Hiệu kinh tế mơ hình Tổng thu (VNĐ) 38.000 Tổng chi phí xây dựng mơ hình (VNĐ) 234.000 Chi phí trì mơ hình (VNĐ) 12.671 Từ bảng 3.5, bảng 3.6 bảng 3.7 ta thấy: tổng số vốn đầu tư cho mơ hình Aquaponics thử nghiệm 246.671 VNĐ bao gồn có chi phí cố định để xây dựng mơ hình 234.000 VNĐ chi phí trì mơ hình tháng 12.671 VNĐ Vậy thấy, lợi ích kinh tế mơ hình sau tháng thấp nhiều so với tổng chi phí đầu tư Tuy nhiên, tổng thu mơ hình tỷ lệ thuận với thời gian, sau tháng lợi nhuận khơng tính phí cố định mà mơ hình thu là: Lợi nhuận sau tháng = Tổng thu – Chi phí trì mơ hình = 25.329 VNĐ/tháng Sau tháng vận hành mơ hình, hệ rễ rau muống phát triển hoàn thiện nên thời gian thu hoạc rút ngắn Cụ thể sau năm ngày rau muống GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 47 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp thu hoạch lần tháng thu hoạch rau lần Vậy tổng thu nhập tháng vận hành mơ hình là: 8.000 × + 30.00 – 12.671 = 65.239 (VNĐ) Sau tháng vận hành mơ hình, số lượng rau cá thu hoạch chưa thể sử dụng nên bỏ tổng thu nhập sau tháng Như vậy, lợi ích kinh tế mơ hình tính từ tháng thứ hai vận hành mơ hình Thời gian hồn vốn = Tổng chi phí xây dựng mơ hình / Lợi nhuận sau tháng = 234.000 : 65.329 = (tháng) Như vậy, sau tháng vận hành mơ hình số vốn bỏ để đầu tư cho mơ hình hồn trả Nếu cá rau phát triển tốt thời gian rút ngắn lại Vật liệu để làm mơ hình phổ biến thị trường nên dễ tìn kiếm nguồn cung cấp Số tiền đầu tư cao số tiền thu được, nhiên với mơ hình Aquaponics cần đầu tư lần sử dụng lâu dài, từ lợi nhuận thu từ mơ hình tăng lên GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 48 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu mà tác giả đưa thấy mơ hình Aquaponics vừa giải đươc vấn đề cung cấp nguồn thực phẩm cho tiêu dùng vừa đảm bảo chất lượng nguồn nước sử dụng Hiệu xử lý nước thải mơ hình phụ thuộc trực tiếp vào khả sinh trưởng, phát triển cây, đặc biệt rễ thơng qua q trình trao đổi chất, hô hấp hấp thụ Việc lựa chọn, chăm sóc hệ thực vật xử lý nước thải mơ hình ý từ đầu Các cá lựa chọn nên giống địa, đặc biệt phù hợp với điều kiện thời tiết – khí hậu địa phương, có sức đề kháng tốt, sinh trưởng phát triển thuận lợi điều kiện biến đổi môi trường Sau tháng vận hành mơ hình (từ ngày 23/4/2017 – ngày 22/5/2017), kết nghiên cứu cho thấy: Các thành phần có nước thải nuôi cá rô phi như: NH4+/NH3, TDS hệ thống xử lý tốt, có khả đem lại hiệu kinh tế cao Từ thấy, mơ hình áp dụng vào thực tiễn sản xuất nông nghiệp Xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản việc sử dụng mơ hình Aquaponics đem lại hiệu môi trường, vừa nguồn thu kinh tế đáng kể cho gia đình, trang trại nhỏ - trung bình, nguồn cung cấp thực phẩm sạch, có giá trị cảnh quan cao, tiết kiệm nước hiệu thiết kế chế tuần hồn nước Aquaponics mơ hình “sản xuất lương thực sạch, cân hệ sinh thái, an toàn lương thực bền vững” Kiến nghị - Tiếp tục mở rộng nghiên cứu với quy mô khác với mức nồng độ chất thải khác nhau, mức tải trọng khác nhau, hệ thực vật khác nhau… nhằm đánh giá tồn diện khả xử lý mơ hình, khả thích nghi loại – hiệu kinh tế đem lại - Hướng tới nghiên cứu ứng dụng mơ hình vùng thị ven đô thị: vừa đảm bảo hiệu xử lý, bảo vệ mơi trường, góp phần tạo cảnh quan, tăng thêm thu nhập, đảm bảo nguồn thực phẩm sạch, tươi ngon vùng núi cao thường xuyên thiếu nước chịu hạn GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 49 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lều Thọ Bách, Hệ thống nước thải chi phí thấp, nhà xuất Xây dựng, 2010; [2] Lưu Thị Cúc, Nghiên cứu công nghệ xử lý tuần hồn nước thải chăn ni sử dụng kết hợp mơ hình đất ngập nước kiến tạo mơ hình Aquaponics, Đại học Nơng lâm Thái Nguyên, 2015; [3] Nguyễn Văn Phước, Xử lý nước thải phương pháp sinh học, Viện Môi trường Tài nguyên, ĐHQG Tp.HCM, 2007; [4] Mai Văn Tài cộng sự, Điều tra đánh giá trạng loại thuốc, hóa chất chế phẩm sinh học dùng nuôi trồng thủy sản nhằm đề xuất giải pháp quản lý, 2014; [5] Dương Đức Tiến cộng sự, Xây dựng mơ hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt xã Minh Nơng, Bến Gót, TP Việt Trì, Hội thảo khoa học bãi lọc trồng xử lý nước thải tháng 3/2006, Trường ĐH Xây Dựng; [6] Trần Thị Bích Thảo, Nguyễn Thị Thu Phương, Nghiên cứu xử lý thành phần hữu rác thải sinh hoạt giun quế, Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, 2015; [7] Mai Thế Thắng, Hồ Văn Thắng, Hệ thống bơm nước tự động chung cư, ĐH Công nghiệp Hà Nội, 2014; [8] Nguyễn Lê Tuấn, Nguyễn Huy Phương cộng sự, Tự động hóa hệ thống sản xuất lương thực bền vững Aquaponic, Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hóa, VCCA, 2015; [9] ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, Biên soạn tài liệu điện tử thiết bị tự động hóa Omron, 2007; [10] Đại học Cần Thơ, Quản lý chất lượng nước ao nuôi cá nước ngọt, Nhà xuất Nông nghiệp; [11] Cẩm nang trồng rau an tồn TP Hồ Chí Minh, Trung tâm nghiên cứu KHKT khuyến nông, 2006; [12] Thời tiết Thái Nguyên, Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương, 2017; [13] Tuyển tập báo cáo khoa học nuôi trồng thủy sản, Bộ thủy sản, 2015; [14] Tạp chí Mơi trường, Ơ nhiễm mơi trường ni trồng chế biến thủy sản, số 6/2014; [15] Trương Quốc Phú, Trần Kim Tính, Thành phần hóa học bùn đáy ao ni cá tra, Tạp chí khoa học trường Đại học Cần Thơ, 2012; GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 50 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp [16] Đặng Thị Cẩm Nhung, Xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp, Chuyển giao công nghệ, 2016; [17] Tạp chí thủy sản, 03/01/2015; [18] Tiêu chuẩn Hoa kỳ ASTM, Trung tâm Đo Lường – Viện Công nghệ - Tổng cục Cơng nghiệp Quốc phịng thử nghiệm; [19] Đất nung POPPER, Công ty TNHH thực phẩm Sơn Thá, Q Thủ Đức, Hồ Chí Minh; [20] Bơng lọc nước thủy sản, Công ty TNHH đầu tư phát triển quốc tế Sơn Hà; [21] Alberta, Lethbridge, Aquaponics and Food Safety, 1/2004; [22] Ariel E Turcios and Jutta Papenbrock, Sustainable Treatment of Aquacuture Efluent – What can we Learn from the pát for the Future, Sustainability 6, 2014; [23] Ezekiel Okemwa, Effectiveness of Aquaponic and Hydroponic Gardening to traditional Gardening, 9/2015; [24] Emily Rose Hart, Implementation of Aquaponics in Education: An Assessment of Challenges Solutions and Success, 9/2013; [25] Hendrik Monsees, Jonas Keitel et al, Potential of Aquacultural sludge treatment for Aquaponics: Evalution of Nutrient Mobilization under aerobic and anaerobic condition, Aquacult Environ Interact 9, 2017; [26] Rome, Small – scale aquaponic food production Integrated fish and plant farming Food and agriculture oganization of the united nation, 2014; [27] The Freshwater Institute – Natural Gas Powered, Aquaponic System – Design Manual, The Conservation Fund Freshwater Instute, 9/1997; [28] D Allen Pattillo, Aquaponic System Design and Management, Jowa state University of science and Technology, 2013; [29] Foxit Phantom, Instructions of Aquaponic Calculator, Practium Andros Final, 2015; [30] Foxit Phantom, Aquaponics – the use of aquaculture waste to produce lettuce plants in soilless culture, 4/2007; [31] Wilson Lennard, Aquaponic Fact sheet Series – Fish to plant Rations, 6/2012; [32] Wilson Lennard, Aquaponic Media Bed Sizing Calculator – Metric, 5/2012; [33] Wilson Lennard, Aquaponic Fact sheet Series – Fish Tank shape and Design, 2012; GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 51 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp [34] Aquaponics Research Project, 9/2013; [35] Licamele, Jacson David, Biomass Production and Nutrient Dynamics an Aquaponics System, The University of Arizona, 2009; GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 52 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC CÁC BẢNG BIỂU VỀ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM Bảng 1: Kết đo pH qua ngày lấy mẫu Giá trị pH qua công trình xử lý Ngày lấy mẫu Đầu vào hệ thống 7.50 7.65 7.60 7.70 7.70 7.80 23/4/2017 13/5/2017 15/5/2017 17/5/2017 19/5/2017 21/5/2017 Sau bể lọc Sau bể điều hòa 7.46 7.50 7.46 7.50 7.55 7.49 7.42 7.34 7.25 7.40 7.31 7.30 Sau bể trồng 7.26 7.20 6.75 7.00 7.65 6.80 Bảng 2: Kết nồng độ NH4+/NH3 qua ngày lấy mẫu Ngày lấy mẫu 23/4/2017 13/5/2017 15/5/2017 17/5/2017 19/5/2017 21/5/2017 Nồng độ NH4+/NH3 qua cơng trình xử lý Đầu vào hệ Sau bể trồng Sau bể lọc Sau bể điều hòa thống 1.80 1.53 1.13 0.8 1.35 1.22 0.95 0.47 1.31 1.24 0.85 0.51 1.28 1.22 0.90 0.50 1.30 1.24 0.86 0.53 1.26 1.23 0.94 0.49 Bảng 3: Kết nồng độ DO qua ngày lấy mẫu Ngày lấy mẫu 23/4/2017 13/5/2017 15/5/2017 17/5/2017 19/5/2017 21/5/2017 Nồng độ DO qua cơng trình xử lý Đầu vào hệ Sau bể Sau bể trồng Sau bể điều hòa thống lọc 6.4 6.0 5.5 7.0 7.3 6.9 5.4 6.7 6.8 7.0 5.7 6.4 6.9 6.6 5.2 6.5 7.1 6.8 5.5 6.3 6.9 6.7 5.2 6.6 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 53 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm Đồ án tốt nghiệp Bảng 4: Kết nồng độ TDS qua ngày lấy mẫu Ngày lấy mẫu 23/4/2017 13/5/2017 15/5/2017 17/5/2017 19/5/2017 21/5/2017 Nồng độ TDS qua cơng trình xử lý Đầu vào hệ Sau bể Sau bể điều Sau bể trồng thống lọc hòa 264 242 212 114 244 214 190 113 246 213 187 114 241 211 187 112 242 210 187 110 242 212 189 113 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng K.S Nguyễn T.Thu Phương 54 SVTH: Lê Thị Hồng Thêm ... định vai trò hệ Aquaponics xử lý nước thải ni trồng thủy sản nói chung xử lý nước thải ni trồng cá rơ phi nói riêng 2.2.4 Phương pháp đo nhanh Tiến hành đo nhanh số thông số trường Trong phạm vi... lần so với nồng độ đầu vào hệ thống, hiệu xử lý sau bể trồng 54,0% Như vậy, hiệu xử lý mơ hình thí nghiệm tăng lên qua cơng trình xử lý 3.1.3 So sánh hiệu xử lý nước thải với cơng trình có trước... tiêu nghiên cứu: Khảo sát khả xử lý chất thải nuôi cá rô phi hệ Aquaponics Đối tượng nghiên cứu: nước thải phát sinh từ hoạt động nuôi trồng thủy sản nói chung nước thải chăn ni cá rơ phi nói riêng