Microsoft Word - Xu ly moi truong NTTS.doc

Bản ghi

1 Trung tâm nghiên cứu, quan trắc, cảnh báo môi trường và phòng ngừa dịch bệnh thuỷ sản khu vực miền bắc Nghiên cứu hiện trạng khai thác, nuôi trồng thuỷ sản ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải KS: Trịnh Ngọc Tuấn Bắc Ninh, 2005

2 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD COD CPSH DO FAO F/M NTTS RBC SS TCCP TCVN TN TP TS Nhu cầu oxy hóa sinh học Nhu cầu oxy hóa hóa học Chế phẩm sinh học Hàm lượng oxy hòa tan Tổ chức lương thực và nông nghiệp của Liên hiệp quốc Tỷ số khối lượng cơ chất trên khối lượng bùn hoạt tính Nuôi trồng thủy sản Đĩa quay sinh học Chất rắn lơ lửng Tiêu chuẩn cho phép Tiêu chuẩn Việt Nam Nitơ tổng Phốtpho tổng Tổng số chất rắn Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải I

3 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT...I MỤC LỤC... II TÓM TẮT...III DANH MỤC CÁC BẢNG... IV DANH MỤC CÁC HÌNH... IV LỜI NÓI ĐẦU TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHAI THÁC, NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN Ở VIỆT NAM Hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở nước ta Tình hình khai thác thủy sản Tình hình nuôi trồng thủy sản Tác động của ngành thủy sản đến môi trường Tác động do khai thác thủy sản Tác động do nuôi trồng thủy sản Các giải pháp bảo vệ môi trường (BVMT) trong ngành thuỷ sản Những giải pháp BVMT trong thời gian qua Những giải pháp đề xuất BVMT CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NGÀNH THUỶ SẢN Ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thuỷ sản Các phương pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trường Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm Các hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường bằng các phương pháp sinh học Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí (Aerobic methods) Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods) Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên [12] PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC Khái niệm chung Phân loại lọc sinh học Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (Lọc nhỏ giọt) Đĩa quay sinh học RBC (Rotating Biological Contactors) Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới quá trình xử lý[13] TÀI LIỆU THAM KHẢO Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải II

4 TÓM TẮT Nghiên cứu này trình bày hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam, nêu lên những thành tựu Ngành Thủy sản đã đạt được trong vài năm trở lại đây. Hàng thủy sản xuất khẩu đóng vai trò quan trọng trong việc tăng thu nhập ngoại tệ mạnh cho đất nước. Trong những năm tới, do nhu cầu mặt hàng thủy sản trên thế giới tăng cao, thị trường được mở rộng thì Ngành khai thác, nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam rất có tiềm năng phát triển. Bên cạnh đó, vấn đề bảo vệ môi trường NTTS cũng rất đáng được quan tâm giải quyết. Nghiên cứu này cũng đã trình bày các biện pháp, đề xuất các giải pháp hạn chế tác động của Ngành khai thác, nuôi trồng thủy sản đến môi trường và ngược lại, phân tích các phương án xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản. Trong các phương pháp xử lý sinh học thì phương pháp lọc sinh học đáp ứng được hầu hết các yêu cầu làm sạch nước thải nuôi trồng thủy sản (nước sau xử lý được tuần hoàn lại để nuôi trồng thủy sản). Việc sử dụng phương pháp lọc sinh học hiếu khí có nhiều ưu thế xét cả về phương diện kinh tế lẫn môi trường, vì quy mô các đầm ao NTTS không lớn, lọc sinh học không cần nhiều diện tích xây dựng hệ thống xử lý nước thải như các hồ sinh học và các hệ thống đất ngập nước, chất thải ra có nồng độ ô nhiễm không quá cao, nên việc sử dụng các bể aeroten và bể mêtan trong giai đoạn hiện nay là quá tốn kém và không hợp lý. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải III

5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của ngành thủy sản đến năm Bảng 2. Chỉ tiêu kế hoạch chủ yếu năm 2005 của ngành thuỷ sản [10]... 5 Bảng 3. Chỉ tiêu kế hoạch thời kỳ của ngành thuỷ sản [10]... 5 Bảng 4. Tính chất vật lý của một số vật liệu dùng cho lọc nhỏ giọt Bảng 5. Phân biệt tải trọng trong bể lọc sinh học nhỏ giọt (các chỉ tiêu thiêt kế) Bảng 6. Sự phụ thuộc công suất oxy hóa vào nhiệt độ không khí Bảng 7. Sự phụ thuộc q o vào BOD Bảng 8. Nồng độ các chất dinh dưỡng cần thiết Bảng 9. Nồng độ giới hạn cho phép của một số các chất trong nước thải vào các công trình làm sạch sinh học C cp (g/m 3 ) DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Sản lượng cá nuôi và khai thác của Việt Nam trong 10 năm qua... 3 Hình 2. Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí Hình 3. Các bước xảy ra trong suốt quá trình xử lý sinh học yếm khí Hình 4. Hồ sinh học hiếu khí (trên) và hiếu khí - kị khí (dưới) Hình 5. Sơ đồ lọc sinh học trong hệ thống xử lý nước thải Hình 6. Thành phần theo chiều ngang của màng sinh học sinh trưởng dính bám Hình 7. Sơ đồ xử lý nước thải bằng bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling filter) Hình 8. Cấu tạo lọc sinh học nhỏ giọt Hình 9. Vật liệu dẻo dời xếp đều đặn Hình 10. Vật liệu lọc bằng các vòng kim loại Hình 11. Vật liệu dẻo xếp cho bể lọc nhỏ giọt Hình 12. Đĩa quay sinh học RBC Hình 13. Sơ đồ làm việc một vài tổ hợp RBC trong hệ thống xử lý nước thải Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải IV

6 LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam là một quốc gia có diện tích đất ngập nước rất lớn. Theo thống kê của Bộ Thuỷ sản (số liệu của Ban chỉ đạo chương trình Nuôi trồng thuỷ sản (NTTS), Bộ Thuỷ sản 2001): tổng diện tích mặt nước sử dụng cho NTTS đến năm 2001 của cả nước là ha (tăng hơn năm 2000 là ha). Trong vài năm gần đây, nhận thấy tầm quan trọng của nghề NTTS, Chính phủ và Bộ Thuỷ sản đã dành sự ủng hộ mạnh mẽ cho phát triển bền vững của NTTS. Một trong số các hỗ trợ đó là tăng cường nguồn kinh phí cho nghiên cứu, phát triển và nâng cấp cơ sở hạ tầng của toàn bộ ngành nuôi trồng. Chính vì thế ngành khai thác và nuôi trồng thủy sản ở nước ta đã có những bước tiến vượt bậc. Ngành thủy sản cùng với ngành dệt may, dầu khí có tốc độ tăng trưởng cao nhất và có đóng góp quan trọng vào tổng kim ngạch xuất khẩu của nước ta, góp phần giải quyết công căn việc làm cho hàng triệu lao động. Bên cạnh đó, việc khai thác quá mức nguồn lợi thủy sản, tăng diện tích nuôi trồng thủy sản, thiếu quy hoạch, sử dụng bừa bãi thuốc, hóa chất, chế phẩm sinh học...làm cho Môi trường ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng. Việc đổ nước và chất thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt chưa qua xử lý ra sông, hồ, biển cũng đã góp phần không nhỏ vào việc làm biến đổi môi trường theo chiều hướng xấu. Như vậy, việc tìm ra giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường, xử lý nước thải Ngành Thủy sản đang là một vấn đề mang tính thời sự, rất cấp bách. Có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải NTTS, mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm, phạm vi ứng dụng khác nhau. Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương pháp xử lý lọc sinh học, phương pháp này có ưu điểm là không có hại đến các động vật thủy sinh, hiệu quả xử lý cao, giá thành rẻ rất phù hợp khi xử lý nước thải Ngành NTTS. Nội dung bao gồm: - Tổng quan về Ngành khai thác, nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam - Đề xuất các biện pháp bảo vệ Môi trường khai thác, nuôi trồng thủy sản - Giới thiệu các phương pháp xử lý ô nhiễm Ngành Thủy sản - Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải Ngành NTTS. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 1

7 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHAI THÁC, NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN Ở VIỆT NAM 1.1. Hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở nước ta Tình hình khai thác thủy sản Tổng sản lượng khai thác thủy sản trong 10 năm gần đây tăng liên tục với tốc độ bình quân khoảng 9%/năm. Riêng giai đoạn tăng bình quân 10%/năm. Năm 2001 sản lượng khai thác đạt tấn, đến năm 2002 tổng sản lượng khai thác đạt tấn, tăng 2,8% so với năm 2001.[1] Trong giai đoạn số lượng tàu thuyền máy tăng nhanh, ngược lại tàu thủ công giảm dần. Năm 2001, toàn Ngành có tàu thuyền với tổng công suất CV, trong đó số tàu khai thác hải sản xa bờ là chiếc với tổng công suất trên CV, bình quân 166,5 CV/tàu, tăng 109 chiếc so với năm Đến năm 2002, toàn Ngành có tàu thuyền máy với tổng công suất CV, bình quân 49 CV/tàu, trong đó có tàu có công suất 90 CV trở lên, tăng 75 tàu so với năm Điều đó cho thấy hiệu lực quản lý nhà nước về hạn chế đóng mới các loại tàu thuyền nhỏ đã phát huy tác dụng. Sự chuyển đổi cơ cấu từ khai thác gần bờ sang khai thác xa bờ đã và đang diễn ra mạnh mẽ. Tuy nhiên việc đầu tư cho khai thác thủy sản xa bờ chưa đồng bộ, mới chỉ chú trọng đến khâu đóng tàu, còn khâu khác như: dự báo nguồn lợi, hậu cần dịch vụ, tiêu thụ, chế biến, đào tạo nhân lực, tránh trú bão gió chưa được chú ý đúng mức. Nhiều địa phương chỉ có tập quán khai thác gần bờ với những loại nghề truyền thống, ngư dân chưa có kinh nghiệm và kỹ thuật khai thác xa bờ. Tình trạng thiếu thuyền trưởng và thủy thủ khai thác ở nhiều nơi diễn ra trầm trọng, nhất là ở các tỉnh Bắc Bộ và Nam Bộ Tình hình nuôi trồng thủy sản Ở Việt Nam trong thập niêm 90 cũng như ba năm trong thế kỷ 21, sản lượng thủy sản nuôi trồng có tốc độ tăng trưởng rất cao, vượt xa tốc độ tăng trưởng của khai thác (Hình 1). [4] Trong thập niên cuối của thế kỷ trước, Việt Nam đã trở thành một trong Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 2

8 10 nước có sản lượng cá nuôi lớn nhất thế giới, sau Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia, Nhật Bản, Thái Lan, Banglađesh. SL(TẤN) SẢN LƯỢNG THỦY SẢN Khai thác Nuôi tr?ng T?ng NĂM Hình 1. Sản lượng cá nuôi và khai thác của Việt Nam trong 10 năm qua Hoạt động nuôi trồng thủy sản ở nước ta thực sự khởi sắc từ năm 1990 và đến năm thì bùng phát cả về diện tích lẫn đối tượng nuôi.[1] Việc mở rộng diện tích nuôi trồng thủy sản được tiến hành chủ yếu trên các vùng đất ngập nước ven biển, trong các thủy vực nước mặn ven bờ, trên các vùng cát trũng thấp ven biển miền Trung và một phần diện tích từ canh tác nông nghiệp kém hiệu quả đã được chuyển sang nuôi trồng thủy sản. Diện tích nuôi trồng thủy sản năm 2001 là ha trong đó diện tích nuôi nước ngọt là ha, diện tích nuôi mặn, lợ là ha; Năm 2002 là ha trong đó diện tích nuôi nước ngọt là ha, diện tích nuôi măn, lợ là ha. Do thay đổi cơ cấu và đối tượng nuôi trồng thủy sản đã dẫn đến tăng nhanh sản lượng nuôi trồng thủy sản và đóng góp phần đáng kể cho ngành chế biến hải sản xuất khẩu. Sản lượng thủy sản năm 2001 đạt tấn, năm 2002 đạt tấn, tăng 9,47% so với năm Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 3

9 Bảng 1. Các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của ngành thủy sản đến năm 2010 Mục tiêu Đơn vị Năm Tổng sản lượng thủy sản Bao gồm: tấn Nghề cá biển tấn nghề nuôi trồng thủy sản tấn Giá trị xuất khẩu tỷ USD 1,76 3,0 4,5 Xu hướng nuôi đang chuyển từ phương thức nuôi quảng canh sang nuôi bán thâm canh. Nhiều vùng nuôi tập trung theo kiểu thâm canh công nghiệp và sản xuất hàng hóa lớn đã hình thành. Hình thức và đối tượng nuôi cũng khá phong phú, nhưng ở vùng nước lợ chủ yếu là tôm và một số loài nhuyễn thể có giá trị xuất khẩu. Sản phẩm nuôi mặn, lợ đã mang lại giá trị xuất khẩu rất cao cho nền kinh tế quốc dân và thu nhập đáng kể cho người lao động. Hình thức nuôi lồng bè trên biển cũng đang là hướng mở mới cho ngành Thủy sản, với các loài tôm hùm, cá giò, cá mú, cá tráp, trai ngọc Đối với nuôi thủy sản nước ngọt, hình thức nuôi lồng bè và kết hợp với khai thác cá trên sông đang ngày càng phổ biến. Hình thức này đã tận dụng được diện tích mặt nước, tạo được việc làm và tăng thu nhập. Ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung đối tượng nuôi lồng chủ yếu là trắm cỏ với quy mô lồng nuôi khoảng m 3, năng suất kg/lồng. Ở các tỉnh phía Nam đối tượng nuôi chủ yếu là cá basa, cá lóc, cá bống tượng và cá he. Nuôi các đối tượng loài đặc sản có giá trị kinh tế cao như: ba ba, tôm càng xanh, cá sấu, lươn, ếch đang được mở rộng và làm tăng giá trị kinh tế của các mô hình nuôi nước ngọt. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 4

10 Bảng 2. Chỉ tiêu kế hoạch chủ yếu năm 2005 của ngành thuỷ sản [10] Chỉ tiêu Đơn vị tính KH 2005 % so với ước thực hiện A. Tổng sản lượng tấn ,4 Thuỷ sản khai thác + Khai thác biển +Khai thác nội địa Thuỷ sản nuôi trồng ,9 101,5 95,3 118,3 B. Giá trị kim ngạch XK USD ,5 Bảng 3. Chỉ tiêu kế hoạch thời kỳ của ngành thuỷ sản [10] Tốc độ tăng Chỉ tiêu Đơn vị tính KH 2005 %2010/2005 bình quân 5 năm (%) A. Tổng sản lượng tấn ,2 4,24 Thuỷ sản khai thác + Khai thác biển +Khai thác nội địa Thuỷ sản nuôi trồng ,1 102,9 105,3 147,1 0,62 0,57 1,05 9,41 B. Giá trị kim ngạch XK USD ,6 6, Tác động của ngành thủy sản đến môi trường Tác động do khai thác thủy sản Một số vấn đề môi trường nảy sinh trong hoạt động khai thác thủy sản ở nước ta: [1] - Số lượng tàu thuyền càng tăng thì lượng chất thải đổ ra vùng biển càng nhiều (nước thải sinh hoạt, dầu mỡ hết khả năng sử dụng, dầu bị rò rỉ trong quá trình vận hành ). Ước tính mỗi ngư dân một ngày xả ra biển 0,5 kg chất thải rắn và một tàu đánh cá thường có khoảng 4 5 người, lượng tàu neo đậu tại một cảng cá chiếc/ngày nên lượng xả ra biển khoảng chừng kg chất thải/ngày. - Tổng sản lượng khai thác hải sản chung cả nước không ngừng tăng, nhưng hiệu suất khai thác giảm (từ 0,92 xuống 0,48 tấn/cv/năm). Nhiều đối tượng cá nổi nhỏ và Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 5

11 cá đáy vùng gần bờ (độ sâu <50 m nước) đã bị khai thác quá giới hạn cho phép: (sản lượng khai thác hàng năm giảm còn 30 40% so với trước năm 1990). Các đối tượng hải sản chưa trưởng thành còn chiếm tỷ lệ cao trong sản lượng khai thác là biểu hiện rõ nhất về sự suy giảm nguồn lợi hải sản. Theo thống kê, sản lượng hàng năm của các đối tượng trên chiếm khoảng từ 30 40% tổng sản lượng khái thác của cả nước. - Có những biểu hiện thay đổi về cấu trúc quần xã thủy sinh vật ở hầu hết các vùng biển, đặc biệt khu vực có độ sâu < 30 m ở Vịnh Bắc Bộ và Đông Tây Nam Bộ; < m ở ven biển miền Trung. Mật độ quần thể các loài thủy sản có giá trị khai thác thương mại giảm đáng kể, có những loài nhiều năm không gặp như cá Đường, cá Gộc, kể cả Ba thú ở vùng biển Đông Tây Nam Bộ, các loài thuộc nhóm thú biển như cá Heo ở biển ven biển miền Trung. Mùa vụ và khu vực hải sản tập trung có những thay đổi đáng kể. Sự phân biệt mùa vụ (vụ Bắc, vụ Nam) xuất hiện không còn rõ như những năm Các đàn cá nổi nhỏ có kích thước trung bình xuất hiện thưa và xa bờ. Trong vòng 10 năm ( ) đã giảm tới trên 30% trữ lượng cá đáy. - Hiện tượng vi phạm các quy định của nhà nước trong khai thác thủy sản vẫn xảy ra thường xuyên ở nhiều nơi. Đáng kể là vùng ánh sáng đèn có cường độ quá lớn, xung điện, chất độc, chất nổ, lưới cào kiểu tàu bay để đánh bắt cá; khai thác vào mùa vụ cấm, không tuân thủ đúng quy định về mắt lưới và loại nghề cho phép dẫn đến tình trạng nguồn lợi thủy sản bị giảm sút, một số loài hải sản quý hiếm có nguy cơ bị cạn kiệt và tuyệt chủng, giảm tính đa dạng sinh học. Nguy hiểm hơn, còn biểu hiện rộng khắp và chưa có khả năng ngăn chặn hành động tàn phá môi trường sống tự nhiên và khai thác các loài thủy sinh vật thuộc danh mục cấm (như san hô, rùa biển, cỏ biển ). Hiện tượng đánh bắt cá rạn sống bằng hóa chất độc xianua (NaCN) trên các rạn đá, rạn san hô tại vùng biển Việt Nam đã xuất hiện nhiều, gậy nên sự đe dọa đối với các rạn san hô. Đến nay đã có khoảng 85 loài có mức độ nguy cấp khác nhau, trong đó có nhiều loài vẫn đang là đối tượng bị tập trung khai thác như các loài giáp xác, nhuyễn thể, một số loài cá rạn san hô, cụ thể: Đang bị đe dọa tuyệt chủng (mức độ E) có 17 loài Có thể bị đe dọa tuyệt chủng (mức độ độ V) có 20 loài Hiếm, có thể suy cấp (mức độ R) có 39 loài Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 6

12 Bị đe dọa (mức độ T) có 9 loài. - Đối với các loài thủy sản nước ngọt, việc khai thác quá mức (khai thác cá chưa trưởng thành, cá bố mẹ trong mùa sinh sản cả trên đường di cư và tại bãi đẻ), làm mất đi đường di cư sinh sản tự nhiên, mất đi một số bãi đẻ và khu vực kiếm mồi của tôm, cá. Các số liệu cho thấy, vùng đồng bằng sông Hồng, sản lượng thủy sản khai thác được từ nguồn lợi tự nhiên hàng năm chỉ bằng 10 15% so với thời kỳ trước Ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, chỉ còn khoảng 40 50% so với thời kỳ trước năm Tác động do nuôi trồng thủy sản Một số vấn đề môi trường nảy sinh trong hoạt động nuôi trồng thủy sản ở nước ta: - Do thiếu quy hoạch, nuôi trồng thủy sản (NTTS) ven biển phát triển khá tự phát và ồ ạt, quy mô và phương thức nuôi cũng rất đa dạng, chủ yếu vẫn là quảng canh, tăng cường mở rộng diện tích. Cho nên đã phá hủy phần lớn các nơi cư trú của các loài ở vùng ven biển, thu hẹp không gian vùng ven biển và đẩy môi trường vào tình trạng khắc nghiệt hơn về mặt sinh thái, tăng rủi ro bệnh dịch cho vật nuôi do thiếu các yếu tố có vai trò điều hòa và điều chỉnh môi trường. - Nuôi trồng thủy sản ven biển tăng nhanh dẫn đến nguồn giống tự nhiên của một số loài cá giống kinh tế cư trú ở các rạn san hô bị đối tượng nuôi lồng bè khai thác cạn kiệt. Điều này làm ảnh hưởng đến chức năng duy trì nguồn lợi tự nhiên của các hệ sinh thái đặc hữu và ảnh hưởng tới khả năng khai thác hải sản tự nhiên của vùng biển. - Việc thiết kế, xây dựng đầm ao NTTS ở vùng cửa sông ven biển dẫn đến những thay đổi về nơi sinh sống của quần xã sinh vật, độ muối, lắng đọng trầm tích và sói lở bờ biển. Một số hoạt động của nghề NTTS không dựa trên các căn cứ khoa học đã tác động xấu đến nguồn giống thiên nhiên (cá, tôm hùm, cua), làm giảm sức sản xuất tự nhiên và mất tính đa dạng sinh học. - Tại một số khu vực nuôi tôm, cá tập trung (trong đó có nuôi trên cát), do việc xả thải các chất hữu cơ phú dưỡng, chất độc vi sinh vật (cả mầm bệnh) và các chất sinh hoạt bừa bãi làm cho môi trường suy thoái, bùng nổ dịch bệnh (bệnh tôm năm ) và gây thiệt hại đáng kể về kinh tế cũng như về điều kiện môi trường sinh thái. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 7

13 - Lạm dụng nước ngầm để nuôi tôm trên cát, không tuân thủ luật tài nguyên nước đang là hiện tượng khá phổ biến ở vùng cát ven biển miền Trung. Hậu quả lâu dài sẽ làm cạn kiệt nguồn nước ngọt và nước ngầm, ô nhiễm biển và nước ngầm, gây mặn hóa đất và nước ngầm, thu hẹp diện tích rừng phòng hộ, làm tăng hoạt động cát bay và bão cát Các giải pháp bảo vệ môi trường (BVMT) trong ngành thuỷ sản Những giải pháp BVMT trong thời gian qua Trong thời gian qua ngành thuỷ sản đã thực hiện được những giải pháp sau: - Xây dựng các văn bản quy phạm pháp luật Pháp lệnh Bảo vệ và Phát triển nguồn lợi thuỷ sản (1989) và Luật Thuỷ sản (đang trình). Nhiều Nghị định và Chỉ thị của Chính phủ để điều chỉnh từng vấn đề cụ thể của nhiệm vụ BVMT thuỷ sản đã được ban hành: Nghị định 195 HĐBT ngày 2/6/1990 về thi hành Pháp lệnh Bảo vệ và Phát triển nguồn lợi thuỷ sản; Nghị định 89/2001/NĐ CP ngày 16/11/2001 điều chỉnh về giống vật nuôi thuỷ sản, về thức ăn nuôi thuỷ sản, về điều kiện kinh doanh các ngành nghề thuỷ sản trong đó có nôi dung về BVMT thuỷ sản; Chỉ thị 01/1998/CT TTG của Thủ tướng Chính phủ ngày 2/1/1998 về nghiêm cấm các hành vi sử dụng chất nổ, xung điện, chất độc để khai thác thuỷ sản. Chỉ thị 07/2002/CT TTG ngày 25/2/2002 về tăng cường quản lý việc sử dụng thuốc kháng sinh, hoá chất trong sản xuất kinh doanh thực phẩm có nguồn gốc từ động vật, trong đó có động vật thuỷ sản[1] Tuy nhiên, các văn bản quy phạm pháp luật về BVMT của ngành đã ban hành còn chưa toàn diện, thiếu nhiều văn bản quy phạm riêng cho từng lĩnh vực sản xuất, chưa có các quy định về quản lý các khu bảo tồn biển, các khu bảo tồn thiên nhiên trong các thuỷ vực nôi địa, cũng như bảo tồn và bảo vệ các hệ sinh thái quan trọng đối với thuỷ sản như rạn san hô, thảm cỏ biển, rừng ngập mặn. Phân công, phân cấp quản lý, khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản chưa có đủ các quy định và thiếu rõ ràng, ảnh hưởng đến quá trình thực thi pháp luật. - Tuyên truyền, giáo dục việc chấp hành pháp luật Truyền đạt các văn bản quy phạm pháp luật về BVMT đến những người có trách nhiệm và cộng đồng dân cư. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 8

14 Tuyên truyền trên các phương tiện thông tin đại chúng như báo, đài. - Tổ chức các hoạt động giám sát Cho đến nay, cùng với Cục Bảo vệ nguồn lợi thủy sản, cả nước đã có gần 40 Chi cục và trên 70 tàu kiểm ngư làm nhiệm vụ BVMT thủy sản. Các tổ chức này đã góp phần quan trọng bảo vệ nguồn lợi và môi trường thủy sản, ngăn chặn nhiều vụ sử dụng chất nổ, xung điện, thuốc độc khai thác thủy sản ở các ngư trường trọng điểm của cả nước. Tuy nhiên, hiện tượng vi phạm pháp luật về vấn đề này vẫn còn xảy ra thường xuyên. - Hoạt động nghiên cứu khoa học Để phục vụ cho nuôi trồng thủy sản, công tác nghiên cứu môi trường cũng đã được tiến hành nhiều đề tài ở các vùng khác nhau. Các đề tài tập trung vào việc xác định chất lượng môi trường nuôi, nguyên nhân và mức độ gây ô nhiễm môi trường do hoạt động nuôi trồng thủy sản gây ra và đề xuất biện pháp giảm thiểu, khắc phục tình trạng dịch bệnh thủy sản nuôi. Tuy nhiên, công tác điều tra nguồn lợi thủy sản không thường xuyên, còn thiếu các thông tin cập nhật, các tư liệu khoa học làm cơ sở cho việc quy hoạch, xây dựng cơ chế chính sách về BVMT và phát triển nguồn lợi thủy sản Những giải pháp đề xuất BVMT - Lập quy hoạch bảo vệ và phục hồi nguồn lợi thủy sản dài hạn và ngắn hạn cho cả nước, cho từng vùng lãnh thổ và các vực nước quan trọng [3] - Điều tra, nghiên cứu đánh giá hiện trạng môi trường thủy sản một cách đầy đủ, chính xác, chi tiết, từ đó đề ra các biện pháp phòng ngừa và xử lý hợp lý. - Đẩy mạnh việc đào tạo, tuyên truyền, giáo dục cho mọi tầng lớp nhân dân đặc biệt đối với ngư dân và các cơ quan liên quan về nhiệm vụ bảo vệ tốt nguồn lợi thủy sản. - Có kế hoạch phục hồi các loài thủy sinh vật quý hiếm, xây dựng và bảo vệ các Vườn Quốc Gia, các khu Bảo tồn thiên nhiên. - Đối với các ngành khác gây ô nhiễm môi trường nuôi trồng thủy sản, phải có các quy định xử phạt nghiêm khắc, phải xử lý chất thải trước khi xả vào môi trường NTTS. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 9

15 - Ngành nông nghiệp phải hạn chế sử dụng thuốc từ sâu, phân bón hóa học, thuốc diệt cỏ; ngành lâm nghiệp phải đẩy mạnh trồng rừng, chống phá rừng, sói mòn; ngành công nghiệp hóa chất, xây dựng, năng lượng phải xử lý chất thải trước khi thải ra môi trường, các lưu vực nước tự nhiên. - Đối với nước thải ra sau khi thu hoạch thủy sản phải có hệ thống xử lý nước thải đạt được các tiêu chuẩn môi trường, nước sau xử lý phải được tuần hoàn tái sử dụng NTTS để tránh gây lãng phí nước, cạn kiệt nguồn nước mặt, nước ngầm. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 10

16 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NGÀNH THUỶ SẢN 2.1. Ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thuỷ sản Tác động của các hoạt động kinh tế và xã hội đến ngành thuỷ sản: Hiện nay, môi trường đô thị bị ô nhiễm do các chất thải rắn, lỏng, khí, chưa bị thu gom và xử lý kịp thời. Mặt khác tỷ lệ dân số tăng nhanh và các khu công nghiệp, chế biến dịch vụ cũng đang phát triển mạnh. Hiện nay, khoảng 90% cơ sở sản xuất chưa xử lý nước thải của mình mặc dù đã có luật môi trường. Môi trường nông thôn đã bị suy thoái và đang bị ô nhiễm do các điều kiện vệ sinh, sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu, cơ sở hạ tầng yếu kém, hoá chất đã theo hệ thống kênh mương thuỷ lợi tiêu thoát ra các song và có thể theo dòng chảy tới vùng khác, gây nguy hại cho môi trường thuỷ sản. Sự bón phân mất cân đối, sử dụng chất thải, phân tươi mất vệ sinh gây ô nhiễm môi trường nước và lây lan dịch bệnh cho ngưòi và vật nuôi, kể cả thuỷ sinh vật. Hoạt động giao thông và du lịch cũng là những vấn đề ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường ven biển trong đó chủ yếu nguồn phế thải sinh hoạt và dư lượng dầu, tập trung vào mùa hè trùng với mùa nuôi trồng thuỷ sản nước lợ, nước mặn. [2] Nước thải sinh hoạt, công nghiệp xả trực tiếp vào kênh mương, sông hồ là nguồn nước cung cấp cho nuôi trồng thuỷ sản và nơi sinh sống của các thuỷ sinh vật. Kết quả điều tra nghiên cứu những năm gần đây của Viện nghiên cứu nuôi trồng thuỷ sản 1 cho thấy hàm lượng BOD, COD, NO 2... trong nước của những thuỷ vực đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép đối với đời sống thuỷ sinh vật. Năm 2001 hàm lượng của một số kim loại nặng trong các nguồn nước cung cấp cho NTTS ở Hải Phòng, Quảng Ninh, Nghệ An (báo cáo kết quả nhiệm vụ quan trắc cảnh báo môi trường dịch bệnh của các thuỷ vực ngọt, lợ phục vụ ngành thuỷ sản phía Bắc Việt Nam) đều cao hơn so với TCVN [2] Hiện nay, có rất nhiều loại sản phẩm thuốc, hoá chất và chế phẩm sinh học (CPSH) được dùng rộng rãi trong nuôi trồng thuỷ sản (NTTS) trên thế giới. Hoá chất được dùng trong NTTS trên thế giới thường ở các dạng sau: thuốc diệt nấm (antifoulants), thuốc khử trùng (disinfectants), thuốc diệt tảo (algicides), thuốc trừ cỏ (herbicides), thuốc trừ sâu (pesticides), thuốc diệt ký sinh trùng (parasiticides) và thuốc diệt khuẩn Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 11

17 (antibacterials) và chất kháng sinh được sử dụng đáng kể trong NTTS hoặc để chữa các bệnh lây nhiễm hoặc phòng bệnh đã nêu trên. [8] Những hoá chất trên có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khoẻ động vật thuỷ sản nếu như sử dụng đúng, nhưng khi lạm dụng dẫn đến những hậu quả khôn lường, gây rủi do cho người lao động, tồn dư các chất độc trong sản phẩm thuỷ sản gây hại cho người tiêu dùng, làm giảm giá trị thương phẩm và còn tạo các chủng vi khuẩn kháng thuốc làm giảm hiệu quả trong điều trị bệnh. Thành phần lớp bùn trong các đầm, ao NTTS chủ yếu là các chất hữu cơ như prôtêin, lipids, axit béo với công thức chung CH 3 (CH 2 ) n COOH, photpholipids, Sterol - vitamin D3, các hoocmon, carbohydrate, chất khoáng và vitamin, vỏ tôm lột xác,... Lớp bùn này luôn ở trong tình trạng ngập nước, yếm khí, các vi sinh vật yếm khí phát triển mạnh, phân huỷ các hợp chất trên tạo thành các sản phẩm là hydrosulphua (H 2 S), Amonia (NH 3 ), khí metan (CH 4 ),... rất có hại cho thuỷ sinh vật, ví dụ nồng độ 1,3 ppm của H 2 S có thể gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết tôm. Khí amonia (NH 3 ) cũng được sinh ra từ quá trình phân huỷ yếm khí thức ăn tồn dư gây độc trực tiếp cho tôm, làm ảnh hưởng đến độ ph của nước và kìm hãm sự phát triển của thực vật phù du (Hassanai Kongkeo,1990). [12] Tóm lại, các chất ô nhiễm chủ yếu trong nước thải NTTS bao gồm: - Các bon hữu cơ (gồm thức ăn, phân bón, chế phẩm sinh học...) - Nitơ được phân huỷ từ các prôtêin - Phốt pho phân huỷ từ các prôtêin Nồng độ các chất ô nhiễm trên được biểu thị bởi một số chỉ tiêu chung như chỉ tiêu nhu cầu ôxy hoá sinh - BOD (Biochemical Oxygen Demand), tổng Nitơ (TN) và tổng Phôtpho (TP) Các phương pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trường Có rất nhiều phương pháp sinh học đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là các chất thải hữu cơ. Tiêu biểu là việc sử dụng hệ sinh vật để phân hủy hoặc hấp thụ/hấp phụ các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ từ chất thải sản xuất và sinh hoạt. Có thể nêu lên một số phương pháp sau : - Sử dụng hệ vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong chất thải Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 12

18 - Sử dụng hệ động thực vật thủy sinh để hấp thụ các chất hữu cơ Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật Có một số loài vi sinh vật có khả năng sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, sinh trưởng và nhờ vậy sinh khối của chúng tăng lên. Các vi sinh vật này được sử dụng để phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ có trong chất thải từ NTTS. Quá trình phân hủy này được gọi là quá trình phân hủy ôxy hóa sinh hóa. Có thể phân phương pháp này thành hai loại: [14] - Phương pháp hiếu khí: là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Ðể đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục cho chúng và duy trì ở nhiệt độ khoảng o C - Phương pháp yếm khí : là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí. Trong xử lý nước thải công nghiệp, phương pháp xử lý yếm khí được sử dụng rộng rãi. Lấy ví dụ hiệu quả xử lý nước nuôi tôm của vi khuẩn lam Spirulina platensis. Chuntapa Benjamas và ctv đã tiến hành thả vi khuẩn lam Spirulina platensis trong bể nuôi tôm hùm để kiểm soát chất lượng nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng nitơ vô cơ (NH 4, NO 2, NO 3 ) được xử lý khá hiệu quả. Khi số lượng vi khuẩn này tăng có nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước thì sẽ được vớt ra khỏi bể (kích thước vi khuẩn lam khá lớn). [16] Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm Bản chất của việc sử dụng hệ động, thực vật để loại bỏ các chất ô nhiễm dựa trên cơ sở quá trình chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn. [12] Thông thường người ta sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ và phốt pho, cácbon để tổng hợp các chất hữu cơ làm tăng sinh khối (sinh vật tự dưỡng), đó là tảo hay thực vật phù du, rong câu và các loài thực vật ngập mặn khác. Kế tiếp trong chuỗi thức ăn là các động vật bậc 1 - động vật ăn thực vật. Ðiển hình của các động vật bậc 1 ở vùng nước ven biển là các loại ngao, vẹm, hàu các loài này có thể tiêu thụ các thực vật phù du và cải thiện điều kiện trầm tích đáy. Các nghiên cứu của Jones và ctv (2001), (2002) cho thấy loài sò đá Sydney (Saccotrea commercialis) có khả năng làm giảm đáng kể hàm lượng các chất lơ lửng, mùn bã hữu cơ, Nitơ tổng số, Phospho tổng số, Chlorophyll-a, vi khuẩn tổng số trong nước thải từ các ao nuôi tôm Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 13

19 thâm canh. Hàm lượng chất rắn lơ lửng có thể giảm được 49%, số lượng vi khuẩn giảm 58%, Nitor tổng số giảm đến 80% và photpho tổng số giảm 67%, Chlorophyll a giảm được 8%. [18] Các loài cá ăn thực vật phù du và mùn bã hữu cơ như cá măng, cá đối cũng được thử nghiệm sử dụng ở các kênh thoát nước thải (Micheal J. Phillips, 1995). Rừng ngập mặn (RNM) là một hệ sinh thái ở vùng đất ngập nước rất phổ biến ở ven biển Việt Nam. Có thể sử dụng RNM như một bể lọc sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ từ chất thải đô thị, công nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Theo tính toán lý thuyết, ở điều kiện Việt Nam, 1ha RNM mỗi năm tăng trưởng 56 tấn sinh khối và có thể hấp thụ được 219 kg nitơ, 20 kg phôt pho (Jesper Clausen, 2002). Ngoài ra, RNM với bộ rễ có cấu tạo đặc biệt là nơi bẫy các trầm tích có chứa các kim loại nặng, các hóa chất bảo vệ thực vật. Thực vật ngập mặn cùng với toàn bộ hệ sinh thái trong RNM là một bể lọc sinh học đối với các chất thải từ hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển. Ngoài ra, những nghiên cứu về việc sử dụng RNM như hệ thống lọc sinh học để xử lý nước thải các ao nuôi tôm đã và đang thí nghiệm ở vùng biển Caribbean của Colombia cũng cho hiệu quả xử lý tốt. Dominique Gautier và các cộng sự đã nghiên cứu việc sử dụng rừng ngập mặn diện tích 120 ha như một hệ thống lọc sinh học để cung cấp nước cho 282 ha ao nuôi tôm. Sau 3 tháng nghiên cứu, ông nhận thấy nồng độ chất lơ lửng trong rừng ngập mặn giảm rõ rệt.tuy nhiên hàm lượng Nitơ vô cơ và photpho vô cơ không giảm mà có xu hướng tăng lên do sự có mặt của những loài chim biển. Thêm vào đó, có sự giảm đáng kể lượng oxy hoà tan và ph trong hệ thống lọc sinh học.[19] Trong thực tế, để đảm bảo đạt hiệu suất xử lý cao các chất ô nhiễm với chi phí vận hành tối thiểu, người ta thường sử dụng kết hợp nhiều phương pháp, kết hợp nhiều hệ thống và các tác nhân khác nhau. Tùy theo hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải và điều kiện cụ thể của từng khu vực Các hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường bằng các phương pháp sinh học Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí (Aerobic methods) Tác nhân tham gia vào hệ thống xử lý này bao gồm các vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm và một số vi sinh bậc thấp. Các dụng cụ thường là bể thông khí sinh học (Aeroten) hoặc các bể lọc sinh học. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 14

20 Hình 2. Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí [17] Quá trình xử lý diễn ra như sau : - Bùn hoạt tính (vi sinh vật ở trạng thái huyền phù) có trong nước thải từ các đầm nuôi tôm được đưa vào hệ thống xử lý. - Tiến hành sục khí làm cho nước được bão hòa ôxy và bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Có thể áp dụng các thiết bị sục khí như : - Sục khí bằng sục đầu khuyếch tán - Sục khí và chất lỏng bằng khuấy cơ học - Sục khí bằng kết hợp giữa khuấy nước bằng cánh quạt tuabin và hệ thống khuyếch tán. - Bể lọc sinh học: là bể phản ứng sinh học trong đó vi sinh vật sinh trưởng và phát triển cố định trên một lớp màng bám trên các giá thể và nước thải được phân bố đều phía trên các giá thể. [6] - Ðĩa lọc sinh học: gồm một loạt các đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau một khoảng nhỏ. Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong hồ/bể chứa nước thải, phần còn lại tiếp xúc với không khí. Các vi khuẩn bám trên đĩa lọc phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước thải. - Ưu điểm của hệ thống: thời gian xử lý diễn ra nhanh hơn, các chất ô nhiễm được phân hủy triệt để, có thể xử lý được một khối lượng lớn nước thải với nồng độ chất ô nhiễm cao, không cần sử dụng nhiều diện tích đất, kiểm soát vấn đề mùi một cách dễ dàng. Tuy nhiên, chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị cao. Theo nghiên cứu của Thomson (2002) về hệ thống lọc sinh học, ông tiến hành thí nghiệm kiểm tra hiệu quả xử lý amonium từ ao nuôi tôm. Ông sử dụng 2 bể : bể không Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 15

21 có màng lọc sinh học và bể có màng lọc sinh học. Kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu quả xử lý amonium và photphat trong bể có màng lọc sinh học là khả quan, màng sinh học còn được làm thức ăn cho tôm nuôi trong bể. [21] Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods) Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất ô nhiễm hữu cơ. Hệ thống này không thích hợp cho xử lý ô nhiễm môi trường trong nuôi trồng thuỷ sản do chi phí xây dựng cao. Tuy nhiên hệ thống này lại có ưu điểm là có thể giải phóng Nitơ, giảm gây ô nhiễm NO - 3 (nitrat) cho nước mặt và nước ngầm. Hình 3. Các bước xảy ra trong suốt quá trình xử lý sinh học yếm khí [17] Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên [12] 1) Hồ sinh học Được gọi là hồ ôxy hóa hay hồ chứa lắng, bao gồm một chuỗi từ 3 đến 5 hồ. Trong hồ, nước thải được làm sạch bằng quá trình tự nhiên thông qua các tác nhân là tảo và vi khuẩn. Hồ sinh học bao gồm các loại hồ: a. Hồ hiếu khí tự nhiên (Aerobic pond) : độ sâu từ 0,2-0,4 m, diện tích đất rất lớn, chi phí vận hành gần như bằng 0. Tải lượng BOD 5 : 250 kg- 300 kg/ngày cho một diện tích hồ rộng khoảng 1 ha. Nước thải được đưa vào và thoát ra theo đường chéo của hồ sẽ tăng hiệu suất xử lý hơn. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 16

22 b. Hồ kỵ khí (Anaerobic pond- Metan pond): độ sâu nước 2,4-3,6 m, thời gian lưu nước từ 2-5 ngày. Diện tích nhỏ hơn chỉ khoảng 10-20% diện tích hồ hiếu khí. Nhiệt độ tối ưu: o C ph : 6,5-7,5 Thời gian tối ưu là 5 ngày c. Hồ hiếu - kị khí (Facultative pond): độ sâu từ 0,7-1,8 m Thời gian lưu nước có thể tính toán được, phụ thuộc vào hiệu suất xử lý (nồng độ chất ô nhiễm đầu vào và đầu ra), dao động từ 5 đến 30 ngày. Các phản ứng phân huỷ kỵ khí xảy ra ở lớp dưới đáy và quá trình ổn định hiếu khí xảy ra ở lớp trên. Nhiệt độ tối ưu: >15 o C Tải lượng BOD 5 : kg /ha/ngày Có thể xử lý được 50-60% BOD và 20-30% TN Ưu điểm của hệ thống này: chi phí vận hành bằng 0. Nhược điểm là phải mất một diện tích đất lớn, và nếu nước thải có hàm lượng ô nhiễm quá cao thì hiệu quả xử lý không triệt để, khó kiểm soát được mùi. Một hệ thống hồ sinh học có ít nhất là 3 hồ và được xắp xếp như sau : Nước thải hồ kỵ khí - Anaerobic pond hồ hiếu-kị khí - Facultative pond hồ hiếu khí Aerobic pond d. Hồ thông khí nhân tạo hay còn gọi là hồ được sục khí: Là hồ sinh học được sục khí nhằm thúc đẩy quá trình phân hủy hiếu khí của các vi sinh vật hiếu khí, tăng hiệu xuất xử lý và rút ngắn thời gian xử lý. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 17

23 Hình 4. Hồ sinh học hiếu khí (trên) và hiếu khí - kị khí (dưới) [17] 2) Các hệ thống đất ngập nước Nếu hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển diễn ra ở vùng nước mặn - lợ, có thể sử dụng các hệ thống đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường, cụ thể như sau : a. Hệ thống dựa vào thực vật, động vật thủy sinh như rong câu, cá, ngao, vẹm Hệ thống này thường là một vùng ngập nước có độ sâu 0,9-1,5 m cùng với hệ sinh vật thủy sinh. Có thể xử lý các chất ô nhiễm bằng một số quá trình sinh học như : Quá trình phân hủy hiếu - kỵ khí của các vi sinh vật Quá trình quang hợp của các thực vật dưới nước là rong câu, tảo làm tăng ôxy hòa tan, giảm CO 2, tăng ph, tăng quá trình bay hơi của NH 4, tăng lắng đọng của phốt pho. Các động vật thủy sinh bậc 1 như các loại cá ăn thực vật phù du, các động vật đáy như ngao, vẹm, hàu ăn thực vật phù du và các chất mùn bã hữu cơ. * Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống này là: - Nước thải có hàm lượng BOD 5 là kg/ngày/ha Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 18

24 - Thời gian lưu nước tuỳ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm có trong nước thải có thể từ 3-5 ngày hoặc từ 7-10 ngày. Hợp phần SUMA đã sử dụng hệ thống này để xử lý nước thải cho khu nuôi tôm quảng canh cải tiến và bán thâm canh ở Dự án cộng đồng xã Thạch Bàn huyện Thạch Hà, Hà Tĩnh. * Ưu điểm của hệ thống này: chi phí vận hành gần như bằng 0, tăng thêm lợi nhuận kinh tế ở các khu nuôi thâm canh do có thêm nguồn thu cho người nuôi trồng. * Nhược điểm : phải sử dụng diện tích đất lớn. b. Hệ thống rừng ngập mặn RNM. Hệ thống này dựa vào các loài thực vật rễ ở đáy, thân vươn lên mặt nước (Macrophyte) RNM có thể hấp thụ được một lượng lớn chất hữu cơ từ hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển. Thực vật ở hệ thống này có vai trò như sau: - Phần vươn lên không khí : Làm giảm ánh sáng chiếu xuống mặt nước, giảm quá trình quang hợp, hạn chế sự phát triển của thực vật phù du như tảo Tạo điều kiện điều hòa vi khí hậu, đặc biệt cách nhiệt trong mùa đông, nhiệt độ ở dưới cao sẽ làm tăng nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ. Hấp thụ chất dinh dưỡng hữu cơ. Phần ngập dưới nước có tác dụng cung cấp bề mặt cho vi khuẩn bám dính (biofilm), cung cấp ôxy cho sự quang hợp, hấp thụ chất dinh dưỡng. Phần rễ và đới rễ có tác dụng giúp ổn định và giảm xói mòn, tạo điều kiện cho quá trình lắng đọng bùn và tạo trầm tích. - Ngoài ra, Hệ động vật trong hệ sinh thái rừng ngập mặn như hàu, vẹm, cua, cá cũng là tác nhân loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ. Kết luận Có rất nhiều phương pháp sinh học có thể sử dụng để xử lý ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thủy sản ven biển, mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm riêng, xong việc lựa chọn phương pháp nào cho thích hợp với điều kiện của Việt Nam trên phương diện kinh tế, xã hội và môi trường phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 19

25 Tuy nhiên, việc sử dụng phương pháp lọc sinh học hiếu khí vẫn có nhiều ưu thế hơn cả xét cả về phương diện kinh tế lẫn môi trường, vì quy mô các đầm ao NTTS không lớn, không cần nhiều diện tích xây dựng hệ thống xử lý nước thải như các hồ sinh học và các hệ thống đất ngập nước, chất thải ra có nồng độ ô nhiễm không quá cao, nên việc sử dụng các bể aeroten và bể metan trong giai đoạn hiện nay là quá tốn kém và không hợp lý. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 20

26 3. PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC 3.1. Khái niệm chung Phương pháp lọc sinh học nói chung loài người đã biết từ lâu, song đưa nó thành một biện pháp công nghệ xử lý nước nói chung và nước thải nói riêng mãi đến thế kỷ 19 mới được xác lập. Lọc sinh học lần đầu tiên được áp dụng ở Mỹ năm 1891 và ở Anh năm Khái niệm về lọc sinh học nhỏ giọt được áp dụng từ khi dùng các bể lọc tiếp xúc được chứa đầy các hòn đá bị đập vỡ và cho nước đi qua. Nước chảy qua lọc, tiếp xúc với mọi vật liệu lọc trong khoản thời gian ngắn. [7] Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hoá các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học, là tập thể các vi sinh vật (chủ yếu là các vi khuẩn) hiếu khí, kị khí và kị khí tuỳ tiện. Các vi sinh vật hiếu khí tập trung ở phần lớn ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng dính bám). [20] Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau đó nước thải đã được làm sạch được thu gom xả vào lắng 2. Nước vào lắng 2 có thể kéo theo các mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc sinh học làm việc. Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 quay trở lại làm nước pha loãng cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh học làm việc. Nước thải Lắng 1 (lắng sơ cấp) Bể lọc sinh học Lắng 2 (lắng thứ cấp) Nước sạch Nước tuần hoàn Hình 5. Sơ đồ lọc sinh học trong hệ thống xử lý nước thải Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 21

27 Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hoá bởi quần thể vi sinh vật ở màng sinh học. Màng này thường dày khoảng 0,1 0,4 mm. Các chất hữu cơ trước hết bị phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxy hoà tan sẽ chuyển sang phân huỷ bởi vi sinh vật kị khí. Khi các chất hữu cơ có trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc. Hiện tượng này gọi là "tróc màng". Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện. Hình 6. Thành phần theo chiều ngang của màng sinh học sinh trưởng dính bám 3.2. Phân loại lọc sinh học Người ta phân biệt bể lọc sinh học (Biophin) như sau: [5] 1. Theo mức độ xử lý: Biophin xử lý hoàn toàn và không hoàn toàn. Biophin cao tải có thể xử lý hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, còn Biophin nhỏ giọt dùng để xử lý hoàn toàn. 2. Theo biện pháp làm thoáng, Biophin làm thoáng tự nhiên và Biophin làm thoáng nhân tạo. Trong trường hợp làm thoáng nhân tạo thì bể Biophin thường là aerophin. 3. Theo chế độ làm việc: Biophin làm việc liên tục và Biophin làm việc gián đoạn có tuần hoàn và không tuần hoàn. Nếu nồng độ nhiễm bẩn của nước thải lên bể Biophin không cao lắm và khối lượng đủ để có thể tự làm sạch thì việc tuần hoàn là không cần thiết. Trong trường hợp ngược lại thì tuỳ theo nồng độ của nước thải mà nên hoặc bắt buộc phải tuần hoàn. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 22

28 4. Theo sơ đồ công nghệ: Bể Biophin một bậc hay 2 bậc. Bể Biophin 2 bậc thường được áp dụng khi điều kiện khí hậu không thuận lợi, khi không có điều kiện tăng chiều cao công tác của bể và khi cần nâng cao hiệu suất xử lý. 5. Theo khả năng chuyển tải: Biophin cao tải và Biophin nhỏ giọt (Biophin thông thường). 6. Theo đặc điểm cấu tạo vật liệu lọc: Biophin chất liệu khối và Biophin chất liệu bản. *Biophin chất liệu khối có thể phân biệt: - Biophin nhỏ giọt có kích thước vật liệu lọc mm, chiều cao công tác 1 2 m - Biophin có chiều cao lớn (tháp lọc) có kích thước vật liệu lọc mm, chiều cao công tác 8 16 m. *Biophin chất liệu bản có thể phân biệt: - Biophin với chất liệu lọc dạng rắn: vòng ống hay những cấu tạo khác. Vật liệu có thể là sành, chất dẻo hay kim loại. Tùy thuộc vào vật liệu mà khối lượng lấy trong khoảng kg/m 3, độ rỗng 90 97%, chiều cao làm việc 1-6 m. - Biophin với vật liệu rắn ở dạng đan lưới hay khối đặc được phép từ các tấm hay các bản phẳng. Các khối đặc có thể làm bằng chất dẻo và cũng có thể là fibroximăng. Khối lượng chất dẻo kg/m 3, độ rỗng 90 97%, chiều cao 2 16 m. Khối lượng fibroximăng kg/m 3, độ rỗng 80 90%, chiều cao làm việc 2 6 m. - Biophin vật liệu mềm và rulô (cuộn) làm từ lưới thép, màng chất dẻo hay vải tổng hợp được cố định trên khung hay dưới dạng cuộn. Khối lượng 5 60 kg/m 3, độ rỗng 94 99%, chiều cao cấp phối 3 8 m. Đối với Biophin chất liệu bản cũng cần phải kể đến loại đĩa quay sinh học, là bể chứa đầy nước và có đáy hình lõm. Dọc theo bờ ở chỗ cao hơn mực nước một ít có đặt trục gắn các đĩa bằng chất dẻo, ximăng amiăng hay kim loại với đường kính 0,3 0,6 m, khoảng cách giữa các đĩa mm, tốc độ quay của trục đĩa 1 40 v/ph. Biophin chất liệu mềm và rulô thường chỉ sử dụng khi lưu lượng nước thải đến m 3 /ngày đêm, còn Biophin chất liệu rắn ở dạng khối q < m 3 /ngày đêm, đĩa quay sinh học q < 500 m 3 /ngày đêm. Sau đây xét một vài loại Biophin cơ bản thường sử dụng trong thực tế. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 23

29 Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (Lọc nhỏ giọt). Lọc sinh học là một trong những quá trình sinh trưởng dình bám, có ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính lơ lửng và hồ sinh học, trong đó vi sinh vật dính bám và sinh trưởng trên các vật liệu lọc.[17] Lọc nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước. Các vật liệu lọc có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong điều kiện có thể. Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm sạch do vi sinh vật của màng phân huỷ hiếu khí và kỵ khí các chất hữu cơ có trong nước. Các chất hữu cơ phân huỷ hiếu khí sinh ra CO 2 và nước, phân huỷ kị khí sinh ra CH 4 và CO 2 làm tróc màng ra khỏi vật mang, bị nước cuốn theo. Hiện tượng này được lặp đi lặp lai nhiều lần. Kết quả là BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng và bị phân huỷ kị khí cũng như hiếu khí: nước thải được làm sạch. Nước thải trước khi đưa vào xử lý ở lọc phun (nhỏ giọt) cần phải qua xử lý sơ bộ để tránh tắc nghẽn các khe trong vật liệu. Nước sau khi xử lý ở lọc sinh học thường chứa nhiều chất lơ lửng do các mảnh vỡ của màng sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vào lắng 2 và lưu ở đây thời gian thích hợp để lắng cặn. Trong trường hợp này, khác với nước ra ở bể aeroten: nước ra khỏi bể lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn ra từ bể aeroten. Nồng độ bùn cặn ở đây thường nhỏ hơn 5000 mg/l, không xảy ra hiện tượng lắng hạn chế. Tải trọng bề mặt của lắng 2 sau lọc phun vào khoảng m 3 /m 2.ngày. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 24

30 Hình 7. Sơ đồ xử lý nước thải bằng bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling filter) [23] Cấu tạo lọc sinh học nhỏ giọt: Hình 8. Cấu tạo lọc sinh học nhỏ giọt [22] - Vật liệu lọc Vật liệu lọc khá phong phú: từ đá giăm, đá cuội, đá ong, vòng kim loại, vòng gốm, than đá, than cốc, gỗ mảnh, chất dẻo uốn lượn...các loại đá nên chọn các cục có kích thước trung bình mm. Chiều cao lớp đá chọn khoảng 0,4 2,5 4 m, trung Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 25

31 bình là 1,8 2,5 m. Nếu kích thước hạt, cục vật liệu nhỏ sẽ làm độ hở giữa các cục vật liệu gây tắc nghẽn cục bộ, nếu kích thước quá lớn thì diện tích tiếp xúc bị giảm nhiều dẫn đến giảm hiệu xuất xử lý. Bể với vật liệu đá giăm thường có dạng hình tròn. Nước thải được phân phối trên bề mặt lớp vật liệu lọc nhờ một hệ thống giàn quay phun nước thành tia hoặc nhỏ giọt. Các thanh gỗ, đặc biệt là gỗ đỏ ở Mĩ, và các tấm chất dẻo (plastic) lượn sóng hoặc gấp nếp được gấp thành những khối bó chặt được gọi là mô đun vật liệu. Các mô đun này được xếp trên các giá đỡ, khối lượng toàn bộ của vật liệu giảm đi nhiều và làm cho chiều cao lọc có tăng đáng kể. (tới 9 16 m). Những thập niên gần đây, do kĩ thuật chất dẻo có nhiều tiến bộ, nhựa PVC (polyvinylclorit), PP (polypropilen) được làm thành các tấm lượn sóng, gấp nếp, dạng cầu khe hở, dạng vành hoa (plasdek), dạng vách ngăn... có đặc điểm là rất nhẹ. Phần lớn các vật liệu lọc có trên thị trường đáp ứng được các yêu cầu: - Diện tích riêng lớn, thay đổi từ m 2 /m 3. - Chỉ số chân không cao để tránh lắng đọng (thường cao hơn 90%). - Nhẹ, có thể sử dụng ở độ cao lớn (từ 4 10 m hoặc cao hơn). - Có độ bền cơ học đủ lớn. Khi làm việc, vật liệu dính màng sinh học và ngậm nước nặng tới kg/m 3. Để tính toán, giá đỡ thường lấy giá trị an toàn 500 kg/m 3. - Quán tính sinh học cao. - Ổn định hoá học. Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 26

32 Hình 9. Vật liệu dẻo dời xếp đều đặn Hình 10. Vật liệu lọc bằng các vòng kim loại Hình 11. Vật liệu dẻo xếp cho bể lọc nhỏ giọt [22] Bảng 4. Tính chất vật lý của một số vật liệu dùng cho lọc nhỏ giọt Vật liệu Kích thước Khối lượng/đơn vị Diện tích bề Độ thông (inch) thể tích (Ib/ft 3 ) mặt, (ft 2 /ft 3 ) thoáng (%) Đá cuội: - Nhỏ 1 2, Lớn Xỉ lò cao: - nhỏ Lớn Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 27

33 Chất dẻo (tấm): - thông thường 24 x 24 x bề mặt riêng cao 24 x 24 x Gỗ đỏ 48 x 48 x Quả cầu chất dẻo 1 3, Thông khí ở bể lọc sinh học Bể lọc sinh họclàm việc trong điều kiện thoáng khí. Ngoài việc cấp oxy cho vi sinh vật ở màng sinh học hoạt động, thoáng khí còn có tác dụng loại ra khỏi lọc các khí tạo thành do quá trình phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước, như CO 2 và có cả CH 4, H 2 S... Thông khí ở đây có thể bằng cách tự nhiên hay nhân tạo. Thông khí thự nhiên là do sự chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài bể lọc. Nếu nhiệt độ của nước thải lớn hơn nhiệt độ của không khí thì không khí sẽ đi từ cửa thông khí ở thành phía dưới gần đáy bể, qua lớp vật liệu lọc đi lên. Ngược lại, nếu nhiệt độ của nước thải thấp hơn nhiệt độ của không khí thì không khí sẽ xâm nhập qua lớp vật liệu lọc theo nước thải xuống đáy bể. Trường hợp nhiệt độ của nước thải và không khí bằng nhau thì bể lọc không thông khí. Trường hợp này khắc phục bằng thông khí nhân tạo. Trong thông khí nhân tạo, người ta dùng quạt gió thổi vào các khoảng trống ở đáy bể và không khí từ đó đi lên qua các khe hở của lớp vật liệu. Lượng không khí cần thiết cho lọc sinh học tính theo công thức: 3 BOD 20 ( g / m. day) W = 21 W kk : lượng không khí cần thiết (m 3 /m 3 nước thải. day (ngày)) 21 : tỉ lệ % của oxy trong không khí. Qua thực tế xác định được lượng oxy sử dụng trong lọc sinh học và trong các công trình sinh học thường không quá 7 8% lượng oxy cung cấp. Khi nhiệt độ 6 0 C, quá trình oxy hoá chất hữu cơ trong nước thải không xảy ra. - Phân loại lọc phun Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 28