Chương 4: Các mẫu thiết kế cho hệ thống aquaponics

Thứ hai - 15/05/2017 20:13
Chương này thảo luận về một số mô hình aquaponics. Yếu tố môi trường và vị trí ảnh hưởng đến hệ sinh thái aquaponic nên sẽ quyết định phương án thiết kế. Chúng ta đi vào trình bày các khía cạnh này và giải thích về từng thành phần trong hệ thống.
Phần 4.1 thảo luận về các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn một địa điểm, bao gồm ánh sáng mặt trời, gió, mưa, nhiệt độ trung bình và những yếu tố khác. Phần 4.2 thảo luận về các thành phần của một hệ thống aquaponic, bao gồm bể cá, bơm nước và sục khí, lọc vi sinh, phương pháp trồng cây và hệ thống dẫn nước. Thành phần thủy canh trong aquaponic được thảo luận chi tiết hơn, tập trung vào ba phương pháp phổ biến nhất: Phương pháp sử dụng Lớp giá thể Media bed ; phương pháp sử dụng “Màng dinh dưỡng” NFT ; Và phương pháp Canh tác nước sâu DWC.

4.1 Lựa chọn địa điểm
4.6 So sánh 3 kiểu mô hình trong aquaponic.
 
lop gia the aquaponic

 
Chương này chỉ nhằm giải thích các thành phần cơ bản của các mô hình aquaponic khác nhau. Để biết thêm thông tin về tỷ lệ, kích cỡ, vui lòng xem phụ lục 8 - cung cấp hướng dẫn từng bước để xây dựng một phiên bản quy mô nhỏ của cả ba phương pháp được giải thích trong chương này.

aquaponic viet nam

Mang dinh duong NFT aquaponic

aquaponic NFT

aquaponic DWC

aquaponic DWC 1

4.1 Lựa chọn địa điểm
Đây là yếu tố cần phải xem xét đầu tiên. Phần này chỉ nói về phương pháp xây dựng ngoài trời. Tuy nhiên, vẫn đề cập ngắn gọn về mô hình nhà kính, nhà lưới ở quy mô lớn hơn. Điều quan trọng là hệ thống có thể rất nặng và khó di chuyển nên cân nhắc cho thật kỹ.

4.1.1 Tính ổn định
Chọn một vị trí bằng phẳng trên nền cứng. Một số bộ phận có thể rất nặng và dễ bị lún. Tốt nhất là kê lên một lớp bê tông hoặc gạch block, nếu xây dựng trên đất thì rải một lớp đá, sỏi xung quanh để tránh cỏ dại.

4.1.2 Mưa gió
Gió mạnh, mưa lớn có thể có tác động xấu đến cây, hư hỏng ổ điện, làm loãng nước giàu dinh dưỡng và có thể làm tràn bể. Chúng tôi khuyến cáo hệ thống cần được bảo vệ trong nhà màng hoặc nhà lưới nếu khu vực thường xuyên có mưa lớn.

4.1.3 Tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và bóng mát
Ánh sáng mặt trời rất quan trọng đối với cây trồng, hầu hết các loài thực vật đều phát triển tốt. Tuy nhiên, nếu cường độ sáng quá mạnh, một số loài rau sẫm màu có thể héo rất nhanh, nhẹ hơn thì bị đắng và không ngon. Vì vậy, cần phủ một lớp bạt che hoặc một cấu trúc phủ bóng phù hợp.

Ngược lại nếu không có ánh sáng sẽ làm cây trồng tăng trưởng chậm, nếu bắt buộc phải xây dựng hệ thống ở đây thì chỉ nên trồng các loại cây chịu bóng.

Khi tính toán thiết kế cần để ý mặt trời di chyển từ Đông sang Tây. Vì vậy, chiều dài của hệ thống nên bố trí theo trục Bắc Nam, lúc đó cây trồng nhận được nhiều ánh sáng hơn. Còn nếu muốn nhận được ít ánh sáng hơn thì làm ngược lại.

Không giống với thực vật, cá không cần ánh sáng, sử dụng một lớp lưới dày hoặc dựng một lớp che bóng riêng, điều này hạn chế sự phát triển của tảo, duy trì nhiệt độ ổn định cho bể cá, và ngăn cá nhảy ra ngoài.
 
be ca aquaponic

Ngoài ra cần ngăn lá cây, bụi bẩn, nilon bay vào bể vì chúng sẽ làm thay đổi thành phần hóa học trong nước hoặc gây tắc nghẽn hệ thống bơm.

4.1.4 Tính tiện ích
Khi lựa chọn vị trí cần để ý một số yếu tố như điện, cần có ổ cắm điện cho bơm và sủi ôxy. Nguồn điện cũng cần phải trang bị thêm CB chống giật để giảm thiểu nguy cơ bị điện giật. Ngoài ra cũng cần xem xét về nơi mà nước thải chảy qua, aquaponic thỉnh thoảng cũng cần phải thay nước, như lúc cọ rửa bộ lọc vi sinh hay bể cá. Vì thế, cần tính toán để tận dụng dòng nước thải để tận dụng cho các loại rau xung quanh. Hệ thống cũng cần đặt ở nơi dễ đi lại vì phải theo dõi thường xuyên và cho ăn hàng ngày.

4.1.5 Aquaponics trên sân thượng
Sân thượng là vị trí đặc biệt thích hợp cho aquaponic vì ở đây bằng phẳng, ổn định và thường không được sử dụng. Tuy nhiên, cần phải cân nhắc khả năng chịu lực, có thể phải tham khảo ý kiến của kiến trúc sư hay kỹ sư xây dựng.
 
aquaponic tren noc nha
 
aquaponic quy mo trung binh


4.1.6 Nhà kính và nhà lưới
Nhà kính hoặc nhà lưới có thể không cần thiết với aquaponic quy mô nhỏ, tuy nhiên chúng có thể thích hợp ở những nơi có khí hậu lạnh – kéo dài mùa vụ trồng, hoặc có thể giảm sâu bệnh, cho năng suất cao hơn.

Mục đích của nhà kính là cho phép ánh sáng mặt trời (bức xạ mặt trời) đi vào và giữ lại để tăng nhiệt độ bên trong. Nhà kính cũng dùng để bảo vệ khỏi gió, mưa to, cách ly sâu bệnh bên ngoài.
aquaponic trong nha kinh
Tuy nhiên, những lợi ích này phải cân bằng với những hạn chế của nhà kính. Chi phí bỏ ra ban đầu khá cao và chi phí vận hành do cần quạt đối lưu để ngăn ngừa tình trạng quá nóng hoặc ẩm ướt.

4.2 Các thành phần cần thiết của aquaponic
Tất cả các hệ thống aquaponic đều có những điểm chung đó là: Bể cá, bộ lọc cơ, bộ lọc vi sinh và giá thể trồng cây. Tất cả đều phải dùng điện để tuần hoàn nước và sục khí.

4.2.1 Bể cá
Bể cá là một thành phần quan trọng trong aquaponic, chiếm khoảng 20% chi phí của cả hệ thống. Một số khía cạnh cần xem xét khi chọn bể cá, bao gồm hình dạng, vật liệu và màu sắc.

Hình dạng
Loại bể cá được khuyên dùng là bể tròn, đáy phẳng. Hình dạng tròn cho phép nước chảy vòng quanh và đưa chất thải rắn vào tâm bể. Bồn hình vuông vẫn hoàn toàn có thể chấp nhận được nhưng hơi khó khăn để loại bỏ chất thải rắn. Hình dạng bể cá ảnh hưởng lớn đến khả năng tuần hoàn nước. Loại bể cá được thiết kế nghệ thuật với nhiều đường cong dễ tạo ra các điểm chết – nơi nước không thể lưu thông. Những điểm này có thể ứ đọng chất thải và gây nguy hiểm cho cá.

Vật liệu
Khuyến khích sử dụng vật liệu nhựa hoặc sợi thủy tinh vì giá rẻ, có độ bền cao và dễ lắp đặt. Tuy nhiên cũng cần phải là loại nhựa có thể chống tia UV vì aquaponic thường lắp đặt ngoài trời. Tốt nhất là sử dụng nhựa LDPE vì độ bền cao và an toàn, đây cũng là loại nhựa phổ biến nhất cho mục đích dân dụng.

Bể xi măng cũng là một lựa chọn chấp nhận được, ngoài ra có thể tận dụng thùng nhựa cũ cho chi phí rẻ hơn, nhưng cần đảm bảo thùng trước đây không được dùng để đựng hóa chất độc hại. Một số loại dung môi có thể ngấm sâu và không thể rửa sạch.
 
thung nhua be ca aquaponic


Màu sắc
Các màu sáng như màu trắng được khuyên dùng vì chúng dễ dàng cho phép quan sát hành vi của cá và lượng chất thải ở đáy bể. Màu trắng cũng phản xạ ánh sáng tốt hơn – giữ nước mát hơn.

Mái che
Tất cả bể cá nên được che lại, điều này giúp hạn chế tảo phát triển, hạn chế cá nhảy ra ngoài (Nguyên nhân do cá mới được bổ sung hoặc chất lượng nước kém), ngăn lá cây và buị bay vào, ngăn mèo và chim tấn công. Sử dụng lưới che nắng nông nghiệp giảm 80-90% ánh sáng – gắn vào khung gỗ để dễ mở ra đóng vào.

Đảm bảo nguồn nước.
Đừng để cá chết vì không có nước. Đảm bảo hệ thống được thiết kế tốt, bơm cần kê lên cao một chút tránh trường hợp nước bị rút sạch.

4.2.2 Lọc - cơ học và sinh học
Lọc cơ
Lọc cơ là bộ phận tách và loại bỏ chất thải rắn và chất thải từ bể cá, nhằm đảm bảo sức khoẻ của hệ thống. Chất thải có thể làm tắc nghẽn ống dẫn nước. Hơn nữa vi khuẩn kỵ khí phân hủy tạo ra khí độc cho cá.
 
loc co aquaponic

Có một số cách thiết kế lọc cơ, cách đơn giản nhất là để ở giữa bể cá và khay trồng rau. Tuy nhiên với hệ thống lớn, bộ lọc được thiết kế phức tạp hơn bao gồm bể lắng, bể lọc hướng tâm, lọc cát, lọc vách. Trong bài viết này chỉ đề cập đến bộ lọc phù hợp với aquaponic quy mô nhỏ.
 
loc co

Nước khi di chuyển chậm sẽ mang được ít hạt hơn khi nước chảy nhanh. Chúng ta sử dụng nguyên lý này để thiết kế. Tăng tốc trước khi vào bộ lọc sau đó giảm tốc độ trong bộ lọc để các hạt lắng xuống.
 
loc co aquaponic 2
Đối với dạng lọc hướng tâm, chuyển động tròn của nước làm cho chất thải rắn đọng vào giữa đáy, chỉ cần lắp một vòi nước ở đây là có thể vệ sinh dễ dàng, việc khoáng hóa lượng chất thải rắn này sẽ nói ở phần sau.

Lọc vi sinh
Lọc vi sinh là quá trình chuyển đổi amoniac thành nitrat bằng vi khuẩn. Phần lớn chất thải của cá không thể lọc được bằng bộ lọc cơ vì chất thải được hòa tan trực tiếp trong nước, và kích thước của các hạt này quá nhỏ để có thể được loại bỏ bằng máy móc. Trong aquaponic, máy lọc vi sinh là một thành phần tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển. Tuy nhiên, đối với hệ thống Media bed thì lọc vi sinh là không cần thiết vì bản thân giá thể như sỏi hoặc đất nung là môi trường hoàn hảo cho vi khuẩn.
 
bo loc vi sinh aquaponic

Bộ lọc vi sinh được thiết kế để chứa các hạt có diện tích bề mặt lớn trong môi trường nước giàu ôxy. Lắp đặt giữa bộ lọc cơ và khay trồng cây, thể tích tối thiểu phải bằng 1/6 thể tích bể cá.
 
hat loc vi sinh aquaponic

Giá thể vi sinh được thiết kế lý tưởng, có diện tích bề mặt lớn thường dùng là hạt kaldnes. Ngoài ra cũng có thể dùng nắp chai nhựa hoặc xốp… nhưng phải chắc chắn là có diện tích bề mặt lớn và dễ rửa.
 
bo loc vi sinh aquaponic 1

Một thành phần khác cần thiết cho bộ lọc vi sinh là ôxy. Sử dụng sục khí đặt dưới đáy để đảm bảo vi khuẩn có nồng độ ôxy hòa tan (DO) cao và ổn định. Sục khí cũng giúp phá vỡ chất thải rắn hoặc các chất lơ lửng.

Khoáng hóa
Chất thải rắn trong aquaponic có hàm lượng dinh dưỡng cao, tuy nhiên xử lý loại chất thải này khác với cách xử lý trong lọc vi sinh.
 
bo loc phu

Chất thải rắn ở trong hệ thống càng lâu thì khả năng khoáng hóa càng lớn và để lại nhiều chất dinh dưỡng hơn. Đổi lại, làm tăng nguy cơ tắc ống dẫn nước, khử ôxy, khử nitơ. Một số hệ thống lớn cố tình để chất thải rắn trong bộ lọc cơ lâu hơn, tuy nhiên phương pháp này không thực tế với mô hình aquaponic NFT và DWC quy mô nhỏ.
 
he thong loc trong aquaponic
Bộ lọc cơ kết nối với bộ lọc vi sinh
he thong loc trong aquaponic 1
Hình ảnh thực tế của 2 bộ lọc

Nếu bạn có ý định khoáng hóa lượng chất thải này, thì tốt nhất là để trong một thùng riêng và sục khí đầy đủ. Sau một khoảng thời gian, chất thải rắn sẽ được chuyển hóa bởi vi khuẩn dị dưỡng. Có thể đổ nước trong bộ lọc này vào hệ thống và đổ chất thải còn lại vào đất.

Nếu nhà có vườn cây thì không nhất thiết phải khoáng hóa mà có thể dùng như là một loại phân bón rất tốt.

4.2.3 Khay trồng rau trong hệ thống: Lớp giá thể, NFT, DWC.
Có 3 mẫu thiết kế được thảo luận trong bộ tài liệu này đó là: 
- Sử dụng giá thể - như hạt đất nung
- Sử dụng màng dinh dưỡng (NFT) – trồng rau trên ống PVC
- Canh tác nước sâu (DWC) – sử dụng bè xốp làm giá thể.
Tất cả đều có kiểu dáng khác nhau. Xem Mục 4.3-4.6 để biết thêm chi tiết.
 
rau trong aquaponic


4.2.4 Dòng nước
Dòng nước giống như mạch máu trong aquaponic, chảy từ bể cá qua lọc cơ, lọc vi sinh, đến khay rau. Nếu dòng chảy đột nhiên bị dừng, tác động nhanh nhất là sẽ làm giảm ôxy trong nước và tích tụ chất thải trong bể cá.

Hướng dẫn chung cho bể cá mật độ dày là cho nước tuần hoàn 2 lần/giờ. Ví dụ với một hệ aquaponic có tổng lượng nước là 1000 lít thì tốc độ và lưu lượng dòng nước là 2000 lít/giờ. Vì vậy, nước được xoay vòng 2 lần mỗi giờ. Tuy nhiên với mật độ cá thấp thì chỉ cần xoay vòng 1 lần mỗi giờ, tức là 1000 lít/giờ với hệ thống trên.

4.2.5 Sục khí
Với quy mô bể cá khoảng 1000 lít, đề nghị sử dụng 2 đường cấp khí, một cho bể cá và một cho bộ lọc vi sinh.

Venturi siphons
Venturi là một kỹ thuật để tăng ôxy hòa tan trong aquaponics. Kỹ thuật này đặc biệt có giá trị trong mô hình DWC. Nói một cách đơn giản, Venturi sử dụng một nguyên lý để hút khí từ bên ngoài với chi phí cực thấp.
 
tu che veturi siphon


4.2.6 Bể chứa (Sump tank)
Bể chứa nằm ở nơi thấp nhất trong hệ thống vì nước chảy từ cao đến thấp. Đây thường là nơi đặt bơm chìm. Thể tích khoảng 1/4 hoặc 1/3 so với bể cá. Ngoài ra bể chứa cũng cần phải đủ lớn để chứa được hết nước trong khay rau (xem Phần 4.3).

Bể chứa (Sump tank) chủ yếu được sử dụng trong mô hình Media bed; Tuy nhiên, đối với mô hình DWC cũng có thể được sử dụng như là một bể bơm. Với hệ thống có bể cá dưới 200 lít thì không cần thiết, nhưng với hệ thống lớn rất có ích khi có bể chứa.

Phương pháp tối ưu nhất của hệ thống bơm là đặt bơm chìm trong bể chứa. Điều này cho phép mực nước trong bể cá ổn định ngay cả khi nước bị rò rỉ ở đường ống hay ở khay rau. Tất cả lượng nước bị thiếu hụt đều có thể thấy từ bể chứa, phần 9.2 sẽ thảo luận về cách để đảm bảo mực nước được an toàn.

4.2.7 Đường ống
Tất cả các hệ thống aquaponic đều yêu cầu phải sử dụng ống PVC, các phụ kiện như co nối, keo dán ống, băng keo non. Ngoài ra cần một số dụng cụ chung như búa, máy khoan, cưa tay, cưa điện, kìm, tua vít… Phụ lục 8 sẽ đưa một danh sách đầy đủ các phụ kiện và dụng cụ cần thiết.

he thong bom

4.2.8 Bộ dụng cụ test nước
Một số bộ dụng cụ khá kinh tế và dễ sử dụng, có thể mua ở cửa hàng cá cảnh hoặc mua trực tuyến, có thể kiểm tra nồng độ amoniac, nitrit, nitrat, pH, và cả sinh vật phù du.

4.3 Hệ thống aquaponic sử dụng lớp giá thể (Media Bed)
Xem sơ đồ thiết kế
Đây là thiết kế phổ biến nhất với mô hình aquaponic quy mô nhỏ. Thiết kế này có chi phí ban đầu tương đối thấp và tương đối đơn giản. Giá thể trồng cây trong khay rau có tác dụng như là bộ lọc vi sinh và lọc cơ, do đó không cần bộ phận lọc riêng cho hệ này.

Tuy nhiên, thiết kế này trở nên đắt đỏ khi xây dựng ở quy mô lớn. Giá thể có thể bị tắc khi mật độ cá quá lớn, mất nước do bốc hơi nhanh, và khay rau có thể quá nặng.

4.3.1 Dòng nước
Nước chảy từ bể cá xuống, qua một bộ lọc cơ đơn giản, đến các khay rau, đi xuống bể chứa, và cuối cùng được bơm lại bể cá – hoàn tất một chu kỳ. Nước trong khay rau có thể thiết kế để ngập – rút liên tục bằng cách sử dụng siphon, điều này làm tăng ôxy cho rễ và thúc đẩy vi khuẩn nitrat hóa phát triển. Ngoài ra có thể thiết kế để nước vào một bên và chảy ra một bên, hoặc sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt.
 
lop gia the aquaponic


4.3.2 Xây dựng một hệ thống Lớp giá thể (Media bed)
Vật liệu
Khay rau có thể được làm từ nhựa, sợi thủy tinh, hoặc khung gỗ được lót một lớp bạt HDPE. Hầu hết các mô hình được làm từ nhựa, tuy nhiên có thể lựa chọn bất cứ loại vật liệu nào đảm bảo được yêu cầu sau:
  • Đủ khả năng chịu được nước và giá thể bên trong
  • Chịu được thời tiết khắc nghiệt
  • Vật liệu an toàn cho cá, rau và vi khuẩn.
  • Dễ dàng kết nối với hệ thống dẫn nước.
  • Có thể đặt gần các bộ phận khác của aquaponic.
Sỏi núi lửa
Sỏi núi lửa có diện tích bề mặt khoảng 300m2/m3

Hình dạng
Kích thước chuẩn của khay rau là hình chữ nhật có chiều rộng 1m và chiều dài từ 1 - 3m. Nếu khay quá dài có thể làm chất rắn tích tụ tại điểm hút nước, tạo điều kiện cho vi khuẩn kỵ khí phát triển. Còn nếu quá rộng thì khó thu hoạch.

Độ sâu
Nếu trồng các loại cây lớn như cà chua, đậu bắp, bắp cải thì khay rau phải có chiều sâu là 30cm. Còn các loại rau ăn lá nhỏ hơn thì chỉ cần sâu 15 – 20cm. Độ sâu của khay rau khá quan trọng vì nếu không đủ thì cây dễ bị thiếu dinh dưỡng.

4.3.3 Lựa chọn giá thể
Giá thể cần có diện tích bề mặt phù hợp, có thể thông hơi và thấm được nước để cây thở được và tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển.

Giá thể phải trơ, không bụi, không độc, và có độ pH trung tính sao cho không ảnh hưởng đến chất lượng nước. Điều quan trọng là phải rửa kỹ trước khi sử dụng vì các hạt nhỏ có thể gây hại cho mang cá.

Các tiêu chí cụ thể của giá thể là:
  • Diện tích bề mặt lớn, có các lỗ nhỏ cho vi khuẩn phát triển.
  • PH trung tính, trơ và không độc hại
  • Có khả năng thoát nước tốt
  • Vật liệu giá rẻ và có sẵn
  • Trọng lượng nhẹ càng tốt.
Một số loại giá thể thường được sử dụng
Đá vôi
Đá vôi là một loại giá thể không được khuyến khích nhưng được sử dụng khá phổ biến. Loại đá này có diện tích bề mặt thấp (150 – 200m2/m3), rất nặng và không trơ do thành phần CaCO3 tan trong nước – nguyên nhân làm tăng pH.

Tuy nhiên, một lượng nhỏ có thể bổ sung để cân bằng axit trong quá trình nitrat hóa của vi khuẩn.

Sỏi nhẹ, hạt đất nung.
Những viên sỏi này tròn, diện tích bề mặt lớn (250 – 300m2/m3) và rất nhẹ, phù hợp với aquaponic trên sân thượng, tuy nhiên giá khá đắt. Kích cỡ phù hợp cho aquaponic là đường kính từ 8 – 20mm. Loại hạt này khi lắp đặt trên sân thượng còn có một lợi ích khác là cách nhiệt - cho ngôi nhà mát hơn vào mùa nóng và ấm hơn vào mùa lạnh.

Ngoài ra có một số loại giá thể khác như nắp chai nhựa hoặc xơ dừa có giá khá rẻ nhưng ít được sử dụng do diện tích bề mặt thấp (nắp chai 50-100m2/m3) hoặc có diện tích bề mặt cao nhưng tuổi thọ ngắn (xơ dừa).
 
gia the cho aquaponic


Tỷ lệ nước và giá thể trong khay rau
Tùy thuộc vào loại giá thể mà thể tích của nó sẽ chiếm khoảng 30 – 60% thể tích của khay rau. Tỷ lệ này cũng quyết định kích cỡ của bể chứa (sump tank) bởi vì thể tích bể chứa phải lớn hơn thể tích nước trong khay rau.

Ví dụ với một khay rau 1000 lít (dài 2m, rộng 2m, cao 0.25m), giá thể sẽ chiếm 300 – 600 lít, suy ra nước chiếm 700 - 400 lít. Bể chứa phải chứa được hết lượng nước này, có nghĩa là thể tích vào khoảng 700 lít (70% thể tích khay rau).

4.3.4 Lọc cơ học và vi sinh
Không giống như hệ thống NFT và DWC, giá thể trong khay rau có khả năng khoáng hóa và lọc rất hiệu quả, cả cơ học lẫn vi sinh. Tuy nhiên nếu mật độ thả cá quá cao (>15 kg/m3), chất thải cá có thể làm tắc các lỗ nhỏ của giá thể và tạo điều kiện cho vi khuẩn kỵ khí phát triển rất nguy hiểm.

Lọc cơ học
Khay rau hoạt động giống như một bộ lọc cơ. Khả năng lọc phụ thuộc vào kích cỡ của giá thể, hạt càng nhỏ thì khả năng lọc càng cao do mật độ cao hơn và giữ được nhiều chất rắn hơn.

Tuy nhiên với mật độ cá cao (15kg/m3), cần có thêm bộ lọc phụ để giảm bớt lượng chất thải, đơn giản có thể dùng một miếng vải đặt dưới vòi nước, hoặc dùng một cái xô nhỏ 3 – 5 lít đục lỗ và để miếng vải vào.

Lọc vi sinh
Khả năng lọc vi sinh của giá thể như hạt đất nung là rất lớn. Tuy nhiên vẫn phụ thuộc vào nhiệt độ và chất lượng nước.

Khoáng hóa
Theo thời gian, chất thải rắn qua quá trình vật lý và sinh học bị phá vỡ thành các phân tử đơn giản và ion mà cây có thể dễ dàng hấp thụ. Nhưng nếu thấy bùn tích tụ trong khay rau thì có nghĩa là quá trình khoáng hóa không đầy đủ. Trong trường hợp này có thể phải thêm bộ lọc cơ nữa. Quá trình này đã được mô tả chi tiết trong Phần 4.2.2 hoặc xem thêm Chương 5.

4.3.5 Ba tầng trong khay rau
Mỗi tầng chứa một nhóm vi khuẩn, nấm, vi sinh vật, giun, côn trùng và giáp xác.
 
he thong ngap rut dinh ky flood and drain


Tầng khô
2-5 cm trên cùng là tầng khô, hoạt động như một hàng rào ánh sáng, ngăn không cho ánh sáng dọi vào nước có thể dẫn đến sự phát triển của tảo, nấm và vi khuẩn có hại ở gốc cây, có thể gây ra thối gốc và các bệnh khác. Một lý do khác để có một tầng khô là để giảm thiểu bốc hơi. Hơn nữa, vi khuẩn có lợi nhạy cảm với ánh sáng trực tiếp.

Tầng trung gian
Đây là khu vực xảy ra quá trình ngập – rút định kỳ, cao khoảng 10 - 20cm. Hầu hết các vi khuẩn có ích, các hoạt động sinh học hoạt động trong vùng này. Người ta thường bổ sung trùn đất, trùn quế để phá vỡ chất thải rắn từ cá hoặc lá chết, rễ chết.

Tầng ướt
Tầng này từ đáy lên 3 - 5cm, quá trình khoáng hóa xảy ra rất mạnh do vi khuẩn dị dưỡng phá vỡ chất rắn thành các phân tử hoặc ion cây có thể hấp thu được.

4.3.6 Làm ẩm giá thể
Có nhiều cách khác nhau để cấp nước cho rau. Cách đơn giản nhất là cấp nước liên tục mà không cần phải dùng siphon. Các chuyên gia cho rằng phương pháp này có hiệu quả tương đương với các phương pháp phức tạp khác.

Một phương pháp cũng rất được ưa chuộng là dùng siphon cho ngập và rút định kỳ. Mực nước thay đổi liên tục đảm bảo cây trồng có cả dinh dưỡng và ôxy. Thông thường, toàn bộ nước được xoay vòng 2 lần/giờ, nhưng cũng có một số hệ thống vẫn hoạt động tốt với chu kỳ 3 – 4 lần/ngày

Bell siphon
Đây là một dạng siphon khá tinh xảo. Nước được bơm liên tục vào khay trồng, khi đạt đến độ cao mong muốn, bell siphon tự động xả đến gần đáy rồi dừng lại. Nước cứ thế ngập và xả gọi là quá trình ngập và rút định kỳ (flood and drain).
 
bell siphon trong aquaponic


Cấu tạo của bell siphon
Xem sơ đồ thiết kế
Bell siphon có 3 bộ phận chính, kích thước phụ thuộc vào thể tích khay rau và tốc độ cấp nước. Ví dụ dưới đây được thiết kế cho khay rộng từ 1 – 3 m2, sâu 30cm, lưu lượng nước 200 – 500 lít/giờ. Thông tin chi tiết hơn xem phụ lục 8.

Ống hút: Đâm xuyên qua khay rau
Chuông: Đậy kín nắp và ở dưới có lỗ nhỏ để hút nước.
Lọc rác: Khoan hoặc cắt các lỗ nhỏ xung quanh để nước chảy vào. Nhiệm vụ của lọc rác là bảo vệ siphon, ngăn sỏi và rác chạy vào.

4.4 Hệ thống aquaponic màng dinh dưỡng NFT
Xem sơ đồ thiết kế
NFT là phương pháp trồng rau trên ống đục lỗ, lắp theo chiều ngang. Nước được bơm liên tục vào ống để cung cấp dinh dưỡng cho rễ cây.
 
Mang dinh duong NFT aquaponic


Mô hình NFT rất phù hợp với nhà ở đô thị có không gian theo chiều dọc, và được ứng dụng vào mục đích thương mại do hệ thống này tiết kiệm nước hơn, rẻ hơn khi xây dựng trên quy mô lớn.

Cả NFT và DWC đều yêu cầu thêm bộ lọc riêng, khác với mô hình Media bed.

4.4.1 Dòng nước
Nước từ bể cá chảy xuống bộ lọc cơ, qua bộ lọc vi sinh. Từ bộ lọc vi sinh, nước được bơm qua một van chữ T, 80% chảy ngược vào bể cá, 20% còn lại chảy qua ống PVC cung cấp dinh dưỡng cho rau, sau đó chảy trở về bộ lọc vi sinh, kết thúc một chu kỳ.

4.4.2 Lọc cơ học và vi sinh
Khác với mô hình Media bed, mô hình NFT cần có bộ lọc cơ và lọc vi sinh riêng. Như đã nói ở phần 4.3, có rất nhiều loại lọc cơ nhưng loại thường sử dụng nhất là lọc hướng tâm. Với bộ lọc vi sinh thì giá thể chủ yếu là các loại hạt lọc kaldnes, lưới nilon, hoặc nắp chai và được sục khí liên tục.

4.4.3 Xây dựng một hệ thống NFT
Một trong những ưu điểm của NFT là các ống PVC để trồng cây có thể bố trí theo nhiều kiểu, thích hợp với nhiều không gian khác nhau như trên tường, rào, ban công.
 
NFT


Kích thước ống
Với các loại rau lớn thì nên chọn ống phi 110mm, còn các loại rau nhỏ hơn thì chọn ống phi 75mm. Tuy nhiên với mô hình quy mô nhỏ thì nên dùng ống phi 110 vì có thể trồng được nhiều loại rau hơn. Ống hình vuông là tốt nhất nhưng ống PVC hình tròn vẫn chấp nhận được.

Khi trồng cần để ý các cây lớn hoặc cây có nhiều rễ có thể làm tắc ống như cà chua, bạc hà.
ly nhua cho aquaponic


Chiều dài ống để trồng rau từ 1 – 12m, nếu dài hơn thì cây trồng ở đoạn cuối có thể thiếu chất dinh dưỡng. Sử dụng ống PVC được bọc cách nhiệt hoặc dùng ống hình chữ nhật màu trắng 10x7cm, độ dốc vào khoảng 1 cm/m. Khoan lỗ có đường kính từ 7-10cm, cách nhau tối thiểu 21cm để cây có đủ ánh sáng.

Cây được trồng trong ly nhựa đục nhiều lỗ ở đáy, giá thể là hạt đất nung. Cần lưu ý cây non khi mới trồng có bộ rễ ngắn và cần phải cắm rễ sâu hơn để rễ có thể lấy nước bên dưới.

4.5 Hệ thống aquaponic canh tác nước sâu DWC
Xem sơ đồ thiết kế
Đây là mô hình rất phổ biến với mục đích thương mại có quy mô lớn. Tuy nhiên không thích hợp với mô hình quy mô nhỏ do phức tạp và thiếu vật liệu.
 
aquaponic DWC


4.5.1 Dòng nước
Dòng nước trong DWC khá giống với mô hình NFT, nước từ bể cá chảy xuống bộ lọc cơ, qua bộ lọc vi sinh. Từ bộ lọc vi sinh, nước được bơm qua một van chữ T, 80% chảy ngược vào bể cá, 20% còn lại chảy qua khay rau, sau đó chảy trở về bộ lọc vi sinh, kết thúc một chu kỳ.
 
mo hinh aquaponic dwc quy mo lon


Điểm khác biệt lớn nhất so với NFT là nước trong khay rau ở DWC rất dồi dào nên rễ có thể tiếp cận được nhiều chất dinh dưỡng hơn.

Tốc độ dòng chảy trong DWC cũng rất thấp, mỗi khay rau có 1-4 giờ để giữ nước, ví dụ như khay có thể tích 500 lít thì trong 1-4 giờ cần phải bơm vào và đẩy ra 500lít.

4.5.2 Lọc cơ học và vi sinh
Giống như hệ thống NFT xem phần 4.4.2
 
mo hinh aquaponic ket hop


4.5.3 Khay rau trong hệ DWC
Chiều dài của khay rau không phải là vấn đề trong DWC. Do lượng nước dồi dào để cung cấp dinh dưỡng cho cây nên khay có thể dài hàng chục mét (tạo thành các con kênh), và phải sục ôxy để rễ cây dễ thở hơn. Chiều rộng tùy vào kích thước của tấm bạt HDPE (loại bạt chuyên dụng để giữ nước). Tuy nhiên, chiều rộng càng hẹp thì dòng chảy càng mạnh, không gây ứ đọng, dinh dưỡng trong nước được phân bố đều hơn. Chiều sâu đề nghị là 30cm.

Khay nhỏ có thể làm từ thùng nhựa, nhưng ở các hệ thống lớn, người ta xây dựng các con kênh bằng bê tông đã xử lý chống thấm, hoặc xây dựng bằng gỗ - lót thêm một lớp bạt HDPE.
 
phuong phap kratky method


Sục khí cho các khay rau trong DWC là rất cần thiết. Một diện tích từ 2-4 m2 cần một sục khí có lưu lượng 4 lít/phút. Cũng có thể giảm nhu cầu sục khí bằng phương pháp Kratky – tạo ra một lớp không khí cao 3-4 cm giữa gốc cây và mặt nước. Phương pháp này cũng có ưu điểm là hạn chế các bệnh ở gốc và tăng khả năng giải nhiệt – phù hợp với những nơi có khí hậu nóng.

Lưu ý không nuôi các loài cá ăn tạp trong khay rau như cá chép, rô phi. Có thể nuôi một số loài cá nhỏ ăn thịt như cá bảy màu, cá molly… để giảm ấu trùng muỗi trong nước (loăng quăng).

Khi thu hoạch cần loại bỏ toàn bộ rễ chết, lá chết trong nước, bè xốp cũng cần phải làm sạch nhưng không được để khô để tránh làm chết vi khuẩn.
 
aquaponic khong dung bo loc


4.6 So sánh 3 kiểu mô hình trong aquaponic.
Mô hình Media bed
Ưu điểm: 
-    Thiết kế đơn giản, dễ làm.
-    Có thể tận dụng đồ cũ.
-    Có thể trồng các loại cây lớn.
-    Có thể trồng được tất cả các loại cây.
-    Có thể sử dụng nhiều phương pháp tưới khác nhau.
-    Có thể dùng nhiều loại giá thể khác nhau.
-    Nồng độ ôxy trong khay trồng cao nếu dùng siphon
-    Tốn ít điện.
-    Có khả năng khoáng hóa chất thải rắn.
Nhược điểm:
-    Rất nặng, nhất là sử dụng đá làm giá thể.
-    Giá thể có thể rất đắt, hoặc không có.
-    Không phù hợp với quy mô lớn.
-    Nước bị bốc hơi nhanh hơn so với mô hình NFT và DWC.
-    Tốn công xây dựng.
-    Chu kỳ ngập - xả phải tính toán cẩn thận.
-    Giá thể có thể bị tắc nếu cá được thả ở mật độ cao.
-    Nếu phân phối nước không đều, một số nơi có thể thiếu dinh dưỡng.

Mô hình NFT
Ưu Điểm:
-    Chi phí thấp hơn mô hình Lớp giá thể nếu xây dựng trên quy mô lớn.
-    Phù hợp với các loại rau gia vị và rau sống.
-    Tiết kiệm nước.
-    Trọng lượng nhẹ nhất.
-    Thích hợp để trồng trên mái nhà nhất.
-    Dễ thu hoạch.
-    Tốn ít sức lao động.
-    Dễ ứng dụng vào mô hình quy mô lớn.
Nhược điểm:
-    Phương pháp lọc phức tạp hơn.
-    Bắt buộc phải dùng sục khí.
-    Cần phải gieo hạt bên ngoài trước khi đưa vào trồng trong hệ thống.
-    Thể tích nước ít hơn so với các mô hình khác, ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước.
-    Nhiệt độ nước thay đổi nhanh (biên độ cao)
-    Gây áp lực lên cá
-    Ống dẫn nước dễ bị tắc.
-    Hệ thống dễ bị tổn thương nếu mất điện.

Mô hình DWC
Ưu điểm: 
-    Chi phí thấp hơn mô hình Lớp giá thể nếu xây dựng trên quy mô lớn.
-    Lượng nước lớn cho phép nhiệt độ điều hòa hơn.
-    Có thể chịu đựng mất điện trong thời gian dài hơn.
-    Tiết kiệm nước.
-    Phù hợp với quy mô thương mại.
-    Dễ trồng và thu hoạch.
-    Các tấm xốp tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển, làm tăng khả năng lọc vi sinh.
Nhược điểm:
-    Phương pháp lọc phức tạp hơn.
-    Hệ thống rất nặng.
-    Cần ôxy bổ sung trong kênh nước.
-    Các lớp lót nhựa phải an toàn với thực phẩm.
-    Tấm lót HDPE dễ bị rách.
-    Khó trồng các loại cây cao.
-    Lượng nước lớn làm tăng độ ẩm, tăng nguy cơ bị các bệnh về nấm.

Một số vật dụng mua online:
Sỏi nhẹ, hạt đất sét nung
Kệ trồng rau aquaponics mini
Phân bón rong biển
Hạt kaldnes
Bơm Hailea HX-4500 hoặc Atman công suất khoảng 40w
-  Sục khí Atman HP 4000 hoặc HP 8000
Timer nếu công suất lớn cần thêm contactor
Bút đo Ph

Lưu ý bơm và sục khí các loại trên được tính cho bể cá 1000L
Click để đánh giá bài viết
Chương 4: Các mẫu thiết kế cho hệ thống aquaponics
Điểm: 4.4 / 5 trong tổng số 13 đánh giá.

  Ý kiến bạn đọc

  • HUỲNH VĂN NHUẬN

    Chào bạn, xin cảm ơn vì những góp ý của bạn. Xin cho mình hỏi thêm: bạn nói "lưu lượng nước200l/h về lý thuyết là thiếu vì bể cá của bạn là 400l nên cần ít nhất 400l/h hoặc gấp đôi". xin cho hỏi lưu lượng nước được tính là lượng nước luân chuyển qua hệ thống lọc hay qua khay rau? Nếu qua HT lọc thì hơi bị khó vì minh sử dụng thùng lắng cặn nên tốc độ dòng nươc chảy chậm mới lắng cặn được. Còn việc đo nồng độ nitrat bằng dụng cụ gì? mua ở đâu? (mình ở tỉnh lếnh); nếu nitrat tăng thì xử lý sao? cần điều chỉnh thùng vi sinh kg? vì VK sẽ chuyển hóa nitrat thành nitrit cho cây hấp thu. Xin bạn cho mingf số ĐT để tiện việc liên lạc trao đổi. Xin cảm ơn. Chào bạn.

      HUỲNH VĂN NHUẬN   15/12/2017 19:35
    • @HUỲNH VĂN NHUẬN Mình chỉ biết lý thuyết để hoạt động, còn về kinh nghiệm cho hiệu quả thì bạn vào nhóm hôm trước mình chỉ nhé

        Phan Cường   15/12/2017 23:04
    • @HUỲNH VĂN NHUẬN Bạn bơm 200l/h thì lưu lượng ở khay rau hay lọc đều có lưu lượng 200l/h, muốn dòng chảy chậm thì làm ống dẫn lớn hơn

        Phan Cường   15/12/2017 23:00
  • HUỲNH VĂN NHUẬN

    Mình xin nói thêm cho rõ: nước từ bể cá tự động bơm 30ph một lần lên bể chứa khoảng 100L, chảy qua thùng lọc lắng, thùng lọc vi sinh rồi trở về bể cá; như vậy chu kỳ lưu chuyển nước là 200L/giờ. Nước từ thùng vi sinh cứ 45ph tự động bơm lên khay rau khoảng 3ph thì đầy, nước thoát từ khay rau về qua siphon khoảng 15ph thì hết, như vậy khay rau có 30ph ráo nước. Bên cạnh đó, mỗi tuần 2 lần mình vẫn bổ sung men vi sinh bao gồm các loại VK như Nitrosomonas sp, Nitrobacter sp và các chủng Bacillus theo liều hướng dẫn. Theo bạn thì mật độ cá hơi cao, vậy lượng chất thải từ cá sẽ nhiều, nước tưới rau sẽ có nhiều chất bổ dưỡng thì rau phải phát triển tốt; vậy tại sao mình thấy rau mình vẫn cứ còi cọt. Mình tự hỏi có phải do thời gian nước tưới chứa trong khay rau quá ít (15ph) hay kg ? hay do vấn đề khác. Xin bạn tư vấn giúp cho mình nhé. Xin cảm ơn.

      HUỲNH VĂN NHUẬN   15/12/2017 08:33
    • @HUỲNH VĂN NHUẬN Theo mình lọc vi sinh hoạt động tốt do cá không chết, như vậy có 2 nguyên nhân rau còi cọc: trồng quá nhiều rau hoặc lưu lượng nước thiếu, 200l/h về lý thuyết là thiếu vì bể cá của bạn là 400l nên cần ít nhất 400l/h hoặc gấp đôi. Hệ đã hoạt động ổn định nên không cần phải bổ sung men vi sinh. Nếu bạn muốn biết chính xác nguyên nhân thì nên kiểm tra nitrat, nếu nitrat trên khoảng 10mg/l thì có nghĩa là cây không hấp thu đc -> thiếu lưu lượng nước. còn dưới mức đó thì nghĩa là bạn trồng quá nhiều rau so với sl cá. Còn hệ aquaponics của bạn nếu hoạt động thời gian > 6 tháng thì không cần bổ sung men vi sinh nữa mà nên mua thêm bơm hoặc thay bơm.

        Phan Cường   15/12/2017 09:58
  • HUỲNH VĂN NHUẬN

    Xin nói thêm là có khoảng 9 khay rau loại cao 15cm dùng giá thể là đất sét nung và mình nuôi cá trê lai và cá rô phi. Xin cảm ơn.

      HUỲNH VĂN NHUẬN   14/12/2017 22:05
  • HUỲNH VĂN NHUẬN

    Mình đã đọc bài viết của bạn thấy rất hay. Mình có một số thắc mắc sau: Hệ thống Aquaponics mình tự làm, nhưng cũng có đủ các mục như bạn, Bể cá khoảng 400L nuôi khoảng 10kg cá. Nước từ bể cá mình bơm lên bể chứa trên cao, tư đó chảy xuống thùng lắng khoảng 30L, rồi chảy xuống thùng lọc vi sinh (80L với 1Kg hạt Kadlnes + sục khí liên tục) từ đó bơm vào khay rau. Xin cho hỏi vì sao cứ khoảng 10-15 ngày thì nước trong bể vi sinh trông như bị sánh lại với nhiều chất đóng váng làm nghẹt bơm mà rau thì còi cọt không phát triển. Xin bạn cho biết lý do và cách khắc phục. Trân trọng cảm ơn.

      HUỲNH VĂN NHUẬN   14/12/2017 22:00
    • @HUỲNH VĂN NHUẬN Chào bạn, theo mình thấy mật độ cá hơi cao 25kg/m3, tốt nhất là bạn chụp vài tấm hình đưa lên nhóm https://www.facebook.com/groups/vnaquaponics/ để mọi người dễ đoán bệnh.

        Phan Cường   15/12/2017 06:15
  • Trần Nguyên Huân

    ad ơi! có thể chia sẻ vài bài về hệ thống, kỹ thuật khoáng hóa chất thải rắn của aquaponics được k ad?! tks ad!! :D

      Trần Nguyên Huân   04/12/2017 02:21
    • @Trần Nguyên Huân Cách tốt nhất để khoáng hóa chất thải rắn là dùng trùn quế nuôi trong khay đất sét nung trong mô hình mediabed nha bác

        Phan Cường   07/12/2017 04:02
Thăm dò ý kiến

Theo bạn, website cần bổ sung bài viết ở chuyên mục nào

Thống kê
  • Đang truy cập32
  • Máy chủ tìm kiếm6
  • Khách viếng thăm26
  • Hôm nay7,826
  • Tháng hiện tại68,975
  • Tổng lượt truy cập1,946,952
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây