Evaluation of the effectiveness of bighead catfish (Clarias macrocephalus) in recirculation system combined with waste treatment
Main Article Content
Abstract
The objective of the study was to evaluate the bighead catfish (Clarias macrocephalus) efficiency in recirculation aquaculture system (RAS) combined with waste treatment. The experiment was carried out in a recirculating aquaculture system with a volume culture tank of 4 m3 for 4 months. The RAS consists of 4 culture tanks with a volume of 1 m3/tank, 350-L swirl separator, 350-L sump tank and 2m3 moving bed biofilm reactor and a water lettuce tank (surface area 2 m2). Fish with an average weight of 11 grams/fish are cultured with a density of 1,000 fish/m3. The fish were fed twice a day at ad-libitum rate with 41% protein pellet. The results showed that cultured in the RAS with a scale of 4m3, the fish reached 141.0-157.8 g/fish, survival rate 73.74-88.3%, yield 100.7-141.8 kg/m3 and FCR is 1.02-1.29 after 120 days of culture. 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 could reduce 32.5% of TSS, 3.42% of COD, 6.49% of PO43- and the water lettuce tank could reduce 24.7% of TSS, 0.37% of COD, 17, 55% of NO3-, 5.34% of PO43-, 12.82% of TN of the RAS. Water use for 1 kg bighead catfish in RAS is 0.2 m³.
Keywords
Clarias macrocephalus, recirculating aquaculture system (RAS), water lettuce, waste treatment
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
References
Antoniou, P., Hamilton, J., Koopman, B., Jain, R., Holloway, B., Lyberatos, G., & Svoronos, S. A. (1990). Effect of temperature and pH on the effective maximum specific growth rate of nitrifying bacteria. Water Research 24(1), 97-101. https://doi.org/10.1016/0043-1354(90)90070-M
APHA (American Public Health Association), AWWA (American Water Works Association) & WEF (Water Environment Federation). (1995). Standard method for the examination of water and wastewater, 19th ed. Washington DC: Amer Public Health Assn.
Avnimelech, Y. (2007). Feeding with microbial flocs by tilapia in minimal discharge bioflocs technology ponds. Aquaculture 264(1),140‒147. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2006.11.025
Boyd, C. E. (1990). Water Quality for Pond Aquaculture. Alabama: Birmingham Publishing Company.
Boyd, C. E., & Queiroz, J. F. (2001). Nitrogen, phosphorus loads vary by system-USEPA should consider system variables in setting new effluent rules. The Global Aquaculture Advocate, 4(6), 84–86.
Chen, S., Ling, J., & Blancheton, J-P. (2006). Nitrification kinetics of biofilm as affected by water quality factors. Aquaculture Engineering, 34(3), 179-197. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2005.09.004
Coniza, E. B., Catacutan, M. R., & Tan-Fermin, J. D. (2003). Growth and yield of Asian catfish Clarias macrocephalus (Gunther) fed different grow-out diets. The Israeli Journal of Aquaculture – Bamidgeh 55 (1), 53-60. https://doi.org/10.46989/001c.20336
Coniza, E. B., Catacutan, M. R., & Tan-Fermin, J. D. (2008). Growth-out culture of the Asian catfish Clarias macrocephalus (Gunther). Tigbauan, Iloilo, Philippines: Aquaculture Department Southeast Asian Fisheries Development Center.
Crab, R., Avnimelech, Y., Defoirdt, T., Bossier, P., & Verstraete, W. (2007). Nitrogen removal techniques in aquaculture for a sustainable production. Aquaculture 270 (1–4), 1-14. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2007.05.006
De la Torre, J. R., Walker, C. B., Ingalls, A. E., Könneke, M. and Stahl D. A. (2008). Cultivation of a thermophilic ammonia oxidizing archaeon synthesizing crenarchaeol. Environmental Microbiology 10(1), 810–818. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2007.01506.x
De Schryver, P., Crab, R., Defroidt, T., Boon, N., & Verstreate, W. (2008). The basics of bioflocs technology: the added value for aquaculture. Aquaculture, 277(3-4), 125–137. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2008.02.019
Đỗ, T. T. H., & Nguyễn, N. V. T. (2010). Một số vấn đề về sinh lí cá và giáp xác. Thành phố Hồ Chí Minh: Nhà xuất bản Nông Nghiệp.
Đoàn, B. N. (2008). “Đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng của mô hình nuôi thâm canh cá trê vàng lai tại xã Giai Xuân, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ”. Luận văn Thạc sĩ ngành Khoa học môi trường, Trường Đại học Cần Thơ, Việt Nam, 2008.
Eding, E.H., van Weerd, J.H. (1999). Grundlagen Aufbau und Management von Kreislaufanlagen. In: Bohl, M. (Ed.), Zucht und Produktion von Süsswasserfischen, second ed., (436–491). DLG–Verlag: Frankfurt, München.
Ekasari, J. (2009). Bioflocs technology: theory and application in intensive aquaculture system. Jurnal Akuakultur Indonesia 8 (2), 117–226. https://doi.org/10.19027/jai.8.117-126
Haug, R. T., & Mc.Carty, P. L. (1972). Nitrification with submerged filters. Journal
Water Pollution Control Federation 44(11), 2086 - 2102.
Haylor, G. S. (1989). The case study for the African catfish, Clarias gariepinus Burchell, 1822, Clariidae: a comparison of the relative merits of Tilapiine fishes, especially Oreochromis niloticus (L.) and C. gariepinus Burchell, for African aquaculture. Aquaculture and Fisheries Management, 20, 279–285.
Junier, P., Molina V., Dorador, C., Hadas, O., Kim, O. K., Junier, T. & Witzel, K. P., & Imhoff, J. F. (2010). Phylogenetic and functional marker genes to study ammonia-oxidizing microorganisms (AOM) in the environment. Applied Microbiology and Biotechnology 85, 425–440. https://doi.org/10.1007/s00253-009-2228-9
Könneke, M., Bernhard, A. E., de la Torre, J. R., Walker, C. B., Waterbury, J. B., & Stahl, D. A. (2005). Isolation of an autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon. Nature, 437, 543-546. https://doi.org/10.1038/nature03911
Kwei Lin, C. (1990). Integrated culture of walking catfish (Clarias macrocephalus) and tilapia (Oreochromis niloticus). Proceeding of the second Asian Fisheries Forum, Tokyo, April 1-2, 1989 (209-212). Phillipines: Asian Fisheries Society, Manila.
Loveless, J. E., & Painter, H. A. (1968). The influence of metal ion concentrations and pH value on the growth of a Nitrosomonas strain isolated from activated sludge. Journal Society for General Microbiology, 52(1), 1-14. https://doi.org/10.1099/00221287-52-1-1
Masser, P. M., Rakocy, J., & Losordo, T. M. (1999). Recirculating aquaculture tank production systems: management of recirculating systems. SRAC Publication 452.
Naylor, S., Brisson, J., Labelle, M. A., Drizo, A., & Comeau, Y. (2003). Treatment of freshwater fish farm effluent using constructed wetlands: the role of plants and substrate. Water Science & Technoly, 48(5), 215-222. https://doi.org/10.2166/wst.2003.0324
Ngô, T. L. (2007). Nuôi trồng một số đối tượng thuỷ hải sản có giá trị kinh tế. Trong: Nguyễn, V.T, Nguyễn, T. H. M, Nguyễn, T. B., Nguyễn, X. L., & Đỗ, V. K.. Bách khoa thuỷ sản, (370-371). Việt Nam: Nhà xuất bản Nông Nghiệp Hà Nội.
Nguyễn, T. H. N, Huỳnh, T. K. H., & Phạm, T. L. (2018). Ảnh hưởng của mật độ nuôi lên chất lượng nước, tăng trưởng và tỉ lệ sống của cá trê vàng (Clarias macrocephalus) trong hệ thống tuần hoàn. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 54(Số chuyên đề: Thủy sản) (1), 108-114. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2018.016
Nguyễn, T. H. N., Trương, Q. P., & Phạm, T. L. (2019). Ảnh hưởng của phương thức cho ăn lên chất lượng nước, sinh trưởng và tỉ lệ sống của cá trê vàng (Clarias macrocephalus). Tạp chí Khoa học – Công nghệ, Trường Đại học Nha Trang, số 4, 88-96.
Nguyễn, T. H. N., Trương, Q. P., & Phạm, T. L. (2020). Cân bằng vật chất dinh dưỡng trong hệ thống tuần hoàn nuôi cá trê vàng (Clarias macrocephalus). Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 56 (Số chuyên đề: Thủy sản) (2), 21-28. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2020.034
Nguyễn, T. H. N., Trương, Q. P., & Phạm, T. L. (2021). Hiệu quả xử lý nước thải nuôi cá trê vàng (Clarias macrocephalus) thâm canh bằng hệ thống thực vật thủy sinh. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 57 (Số chuyên đề: Thủy sản), 1-9. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2021.057.
Nguyễn, T. H. N., Trương, Q. P., & Phạm, T. L. (2022). Khả năng xử lý nước của bèo tai tượng (Pistia stratiotes) trong hệ thống tuần hoàn nuôi cá trê vàng. Tạp chí Khoa học & Công nghệ Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Huế, 6(1), 2769-2778. https://doi.org/10.46826/huaf-jasat.v6n1y2022.826
Peteri, A., Horvath, L., Radich, F., & Pupanne, B. F. (1989). Breeding of African catfish (Clarias gariepinus). Halaszat, 82, 86-91.
Phạm, H. T. (2014). Hiện trạng nuôi cá trê lai (Clarias macrocephalus x Clarias gariepinus) và thực nghiệm nuôi cá trê vàng (C.macrocephalus Gunther, 1864) trong ao đất ở tỉnh Vĩnh Long. Luận văn tốt nghiệp cao học ngành Nuôi trồng thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ, Việt Nam.
Srithong, C., Musig, Y., Areechon, N., & Taparhudee, W. (2015). Water Quality and Growth Performance of Hybrid Catfish (Clarias macrocephalus x C. gariepinus) Comparisons in Two Type of Water Recirculating System and a Water Exchange System. Journal of Fisheries and Environment, 39(3), 57–69. Retrieved from https://li01.tci-thaijo.org/index.php/JFE/article/view/80523
Tal, Y., Schreier, H. J., Sowers, K. R., Stubblefield, J. D., Place, A. R., & Zohar, Y. (2009). Environmentally sustainable land-based marine aquaculture. Aquaculture, 286(1-2), 28-35. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2008.08.043
Water Pollution Control Federation. (1983). Nutrient control. Manual of practice No. FD-7. Washington, D.C.
Yakubu, A. F., Nwogu, N. A, Nwogu, N. A., Olaji, E. D., Ajiboye, O. O., Apochi, J. O., Adams, T. E., Obule, E. E., & Eke, M. (2014). A comparative study on growth performance and survival rate of Clarias gariepinus Burchell, 1822 and Heterobranchus longifilis Valenciesnnes, 1840 under water recirculation system. Agriculture, Forestry and Fisheries, 3(1), 30-33. https://doi.org/10.11648/j.aff.20140301.16
Zidni, I., Herawati, T., Liviawaty, E. (2013). Pengaruh padat tebar terhadap pertumbuhan benih lele sangkuriang Clarias gariepinus dalam sistem akuaponik. Jurnal Perikanan Kelautan, 4(4), 315-324.
Zohar, Y., Tal, Y., Schreier, H. J., Steven, C., Stubblefield, J., & Place, A. (2005). Commercially feasible urban recirculated aquaculture: addressing the marine sector. In: Costa-Pierce, B. (Ed.), Urban Aquaculture. Cambridge, MA: CABI Publishing.
APHA (American Public Health Association), AWWA (American Water Works Association) & WEF (Water Environment Federation). (1995). Standard method for the examination of water and wastewater, 19th ed. Washington DC: Amer Public Health Assn.
Avnimelech, Y. (2007). Feeding with microbial flocs by tilapia in minimal discharge bioflocs technology ponds. Aquaculture 264(1),140‒147. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2006.11.025
Boyd, C. E. (1990). Water Quality for Pond Aquaculture. Alabama: Birmingham Publishing Company.
Boyd, C. E., & Queiroz, J. F. (2001). Nitrogen, phosphorus loads vary by system-USEPA should consider system variables in setting new effluent rules. The Global Aquaculture Advocate, 4(6), 84–86.
Chen, S., Ling, J., & Blancheton, J-P. (2006). Nitrification kinetics of biofilm as affected by water quality factors. Aquaculture Engineering, 34(3), 179-197. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2005.09.004
Coniza, E. B., Catacutan, M. R., & Tan-Fermin, J. D. (2003). Growth and yield of Asian catfish Clarias macrocephalus (Gunther) fed different grow-out diets. The Israeli Journal of Aquaculture – Bamidgeh 55 (1), 53-60. https://doi.org/10.46989/001c.20336
Coniza, E. B., Catacutan, M. R., & Tan-Fermin, J. D. (2008). Growth-out culture of the Asian catfish Clarias macrocephalus (Gunther). Tigbauan, Iloilo, Philippines: Aquaculture Department Southeast Asian Fisheries Development Center.
Crab, R., Avnimelech, Y., Defoirdt, T., Bossier, P., & Verstraete, W. (2007). Nitrogen removal techniques in aquaculture for a sustainable production. Aquaculture 270 (1–4), 1-14. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2007.05.006
De la Torre, J. R., Walker, C. B., Ingalls, A. E., Könneke, M. and Stahl D. A. (2008). Cultivation of a thermophilic ammonia oxidizing archaeon synthesizing crenarchaeol. Environmental Microbiology 10(1), 810–818. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2007.01506.x
De Schryver, P., Crab, R., Defroidt, T., Boon, N., & Verstreate, W. (2008). The basics of bioflocs technology: the added value for aquaculture. Aquaculture, 277(3-4), 125–137. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2008.02.019
Đỗ, T. T. H., & Nguyễn, N. V. T. (2010). Một số vấn đề về sinh lí cá và giáp xác. Thành phố Hồ Chí Minh: Nhà xuất bản Nông Nghiệp.
Đoàn, B. N. (2008). “Đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng của mô hình nuôi thâm canh cá trê vàng lai tại xã Giai Xuân, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ”. Luận văn Thạc sĩ ngành Khoa học môi trường, Trường Đại học Cần Thơ, Việt Nam, 2008.
Eding, E.H., van Weerd, J.H. (1999). Grundlagen Aufbau und Management von Kreislaufanlagen. In: Bohl, M. (Ed.), Zucht und Produktion von Süsswasserfischen, second ed., (436–491). DLG–Verlag: Frankfurt, München.
Ekasari, J. (2009). Bioflocs technology: theory and application in intensive aquaculture system. Jurnal Akuakultur Indonesia 8 (2), 117–226. https://doi.org/10.19027/jai.8.117-126
Haug, R. T., & Mc.Carty, P. L. (1972). Nitrification with submerged filters. Journal
Water Pollution Control Federation 44(11), 2086 - 2102.
Haylor, G. S. (1989). The case study for the African catfish, Clarias gariepinus Burchell, 1822, Clariidae: a comparison of the relative merits of Tilapiine fishes, especially Oreochromis niloticus (L.) and C. gariepinus Burchell, for African aquaculture. Aquaculture and Fisheries Management, 20, 279–285.
Junier, P., Molina V., Dorador, C., Hadas, O., Kim, O. K., Junier, T. & Witzel, K. P., & Imhoff, J. F. (2010). Phylogenetic and functional marker genes to study ammonia-oxidizing microorganisms (AOM) in the environment. Applied Microbiology and Biotechnology 85, 425–440. https://doi.org/10.1007/s00253-009-2228-9
Könneke, M., Bernhard, A. E., de la Torre, J. R., Walker, C. B., Waterbury, J. B., & Stahl, D. A. (2005). Isolation of an autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon. Nature, 437, 543-546. https://doi.org/10.1038/nature03911
Kwei Lin, C. (1990). Integrated culture of walking catfish (Clarias macrocephalus) and tilapia (Oreochromis niloticus). Proceeding of the second Asian Fisheries Forum, Tokyo, April 1-2, 1989 (209-212). Phillipines: Asian Fisheries Society, Manila.
Loveless, J. E., & Painter, H. A. (1968). The influence of metal ion concentrations and pH value on the growth of a Nitrosomonas strain isolated from activated sludge. Journal Society for General Microbiology, 52(1), 1-14. https://doi.org/10.1099/00221287-52-1-1
Masser, P. M., Rakocy, J., & Losordo, T. M. (1999). Recirculating aquaculture tank production systems: management of recirculating systems. SRAC Publication 452.
Naylor, S., Brisson, J., Labelle, M. A., Drizo, A., & Comeau, Y. (2003). Treatment of freshwater fish farm effluent using constructed wetlands: the role of plants and substrate. Water Science & Technoly, 48(5), 215-222. https://doi.org/10.2166/wst.2003.0324
Ngô, T. L. (2007). Nuôi trồng một số đối tượng thuỷ hải sản có giá trị kinh tế. Trong: Nguyễn, V.T, Nguyễn, T. H. M, Nguyễn, T. B., Nguyễn, X. L., & Đỗ, V. K.. Bách khoa thuỷ sản, (370-371). Việt Nam: Nhà xuất bản Nông Nghiệp Hà Nội.
Nguyễn, T. H. N, Huỳnh, T. K. H., & Phạm, T. L. (2018). Ảnh hưởng của mật độ nuôi lên chất lượng nước, tăng trưởng và tỉ lệ sống của cá trê vàng (Clarias macrocephalus) trong hệ thống tuần hoàn. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 54(Số chuyên đề: Thủy sản) (1), 108-114. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2018.016
Nguyễn, T. H. N., Trương, Q. P., & Phạm, T. L. (2019). Ảnh hưởng của phương thức cho ăn lên chất lượng nước, sinh trưởng và tỉ lệ sống của cá trê vàng (Clarias macrocephalus). Tạp chí Khoa học – Công nghệ, Trường Đại học Nha Trang, số 4, 88-96.
Nguyễn, T. H. N., Trương, Q. P., & Phạm, T. L. (2020). Cân bằng vật chất dinh dưỡng trong hệ thống tuần hoàn nuôi cá trê vàng (Clarias macrocephalus). Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 56 (Số chuyên đề: Thủy sản) (2), 21-28. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2020.034
Nguyễn, T. H. N., Trương, Q. P., & Phạm, T. L. (2021). Hiệu quả xử lý nước thải nuôi cá trê vàng (Clarias macrocephalus) thâm canh bằng hệ thống thực vật thủy sinh. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 57 (Số chuyên đề: Thủy sản), 1-9. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2021.057.
Nguyễn, T. H. N., Trương, Q. P., & Phạm, T. L. (2022). Khả năng xử lý nước của bèo tai tượng (Pistia stratiotes) trong hệ thống tuần hoàn nuôi cá trê vàng. Tạp chí Khoa học & Công nghệ Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Huế, 6(1), 2769-2778. https://doi.org/10.46826/huaf-jasat.v6n1y2022.826
Peteri, A., Horvath, L., Radich, F., & Pupanne, B. F. (1989). Breeding of African catfish (Clarias gariepinus). Halaszat, 82, 86-91.
Phạm, H. T. (2014). Hiện trạng nuôi cá trê lai (Clarias macrocephalus x Clarias gariepinus) và thực nghiệm nuôi cá trê vàng (C.macrocephalus Gunther, 1864) trong ao đất ở tỉnh Vĩnh Long. Luận văn tốt nghiệp cao học ngành Nuôi trồng thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ, Việt Nam.
Srithong, C., Musig, Y., Areechon, N., & Taparhudee, W. (2015). Water Quality and Growth Performance of Hybrid Catfish (Clarias macrocephalus x C. gariepinus) Comparisons in Two Type of Water Recirculating System and a Water Exchange System. Journal of Fisheries and Environment, 39(3), 57–69. Retrieved from https://li01.tci-thaijo.org/index.php/JFE/article/view/80523
Tal, Y., Schreier, H. J., Sowers, K. R., Stubblefield, J. D., Place, A. R., & Zohar, Y. (2009). Environmentally sustainable land-based marine aquaculture. Aquaculture, 286(1-2), 28-35. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2008.08.043
Water Pollution Control Federation. (1983). Nutrient control. Manual of practice No. FD-7. Washington, D.C.
Yakubu, A. F., Nwogu, N. A, Nwogu, N. A., Olaji, E. D., Ajiboye, O. O., Apochi, J. O., Adams, T. E., Obule, E. E., & Eke, M. (2014). A comparative study on growth performance and survival rate of Clarias gariepinus Burchell, 1822 and Heterobranchus longifilis Valenciesnnes, 1840 under water recirculation system. Agriculture, Forestry and Fisheries, 3(1), 30-33. https://doi.org/10.11648/j.aff.20140301.16
Zidni, I., Herawati, T., Liviawaty, E. (2013). Pengaruh padat tebar terhadap pertumbuhan benih lele sangkuriang Clarias gariepinus dalam sistem akuaponik. Jurnal Perikanan Kelautan, 4(4), 315-324.
Zohar, Y., Tal, Y., Schreier, H. J., Steven, C., Stubblefield, J., & Place, A. (2005). Commercially feasible urban recirculated aquaculture: addressing the marine sector. In: Costa-Pierce, B. (Ed.), Urban Aquaculture. Cambridge, MA: CABI Publishing.
Most read articles by the same author(s)
- Thi Hong Nho Nguyen, Water quality variation in the catfish (Pangasianodon hypophthalmus) rearing recirculation system , Dong Thap University Journal of Science: No. 21 (2016): Part B - Natural Sciences