KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐ 71 (12/2020) 124 BÀI BÁO KHOA HỌC MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH Trần Mạnh Hải1, Nguyễn Thanh Tùng1, Vũ Đứ[.]
BÀI BÁO KHOA HỌC MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH Trần Mạnh Hải1, Nguyễn Thanh Tùng1, Vũ Đức Tồn2, Vũ Thị Hiên2 Tóm tắt: Xử lý nước trang trại nuôi tôm siêu thâm canh (STC) quan trọng việc bảo vệ môi trường kiểm sốt an tồn sinh học Kết thử nghiệm xử lý nước thải trình sinh học hiếu khí theo mẻ cho thấy hiệu suất loại bỏ hữu nitơ độ mặn 10‰ sau 24 tương ứng 89% 79,7% Kết khử trùng nước thải sau xử lý dung dịch HHĐH cho thấy, để đạt tiêu chuẩn xả thải lượng clo hoạt tính cần đạt 10 mg/l thời gian tiếp xúc tối thiểu 60 phút Từ khóa: nước thải, ni tơm siêu thâm canh, sinh học hiếu khí, dung dịch hoạt hóa điện hóa ĐẶT VẤN ĐỀ * Nước ta với hệ thống sơng ngịi dày đặc có đường biển dài 3260 km Điều thuận lợi phát triển hoạt động khai thác nuôi trồng thủy sản Sản lượng thủy sản trì tăng trưởng liên tục 17 năm qua với mức tăng bình qn 9,07%/năm (VASEP, 2020) Ni tơm cơng nghiệp có xu hướng tăng nhanh, chẳng hạn Cà Mau, từ 175 nuôi tôm STC năm 2016 tăng lên khoảng 1750 vào cuối năm 2018 (Quách Văn Ấn, 2018) theo kế hoạch, đến năm 2020, tỉnh có từ 5.000 diện tích ni STC Sản lượng vượt trội, tỷ lệ thành công cao yếu tố cho việc diện tích ni tơm STC tăng nhanh Xu hướng phát triển nuôi tôm STC xu hướng chung vùng Đồng Sông Cửu Long nước Dịch bệnh yếu tố ảnh hưởng sâu rộng đến phát triển bền vững ngành tôm, bệnh đốm trắng bệnh đầu vàng hai bệnh xem nguy hiểm cho nghề nuôi tôm sú suốt thời gian từ năm 90 Trong năm gần hội chứng tôm chết sớm - EMS (Early Mortality Syndrome) bắt đầu lan rộng, gây thiệt hại nặng, đặc biệt tôm sú EMS mô tả bệnh lên gây tử vong hàng loạt ngành tôm Trung Quốc (2009), Việt Nam (2010), Malaysia (2011), Thái Lan (2012) gần Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Khoa Hóa Mơi trường, Trường Đại học Thủy lợi 124 Mexico (2014) (Soto-Rodriguez S A., et al, 2015) Nguyên nhân dịch bệnh EMS xác định vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus, vi khuẩn sinh độc tố cực mạnh gây hội chứng hoại tử gan tụy cấp AHPNS (Acute Hepatopancreatic Necrosis Syndrome) cho tôm nuôi (Kondo H., et al, 2015; Han J., et al, 2015) Nó xuất vịng 30 ngày kể từ ngày thả ảnh hưởng đến Tôm thẻ chân trắng Tôm sú (Donald V Lightner et al, 2012) Có hướng lây nhiễm chính: (i) ấu trùng tôm, ấu trùng tôm đánh bắt tự nhiên ấu trùng tôm nuôi trại giống (Pruder G D., 2004; Otoshi C A., et al, 2003) Để giảm mầm bệnh liên quan đến ấu trùng tôm, nhà nghiên cứu phát triển tơm có sức khỏe cao tơm khơng có mầm bệnh; (ii) Hướng thứ hai từ trình trao đổi nước (Cohen J M., et al, 2005) Phương pháp thay nước ao nuôi tôm nước xả nước không đảm bảo ngồi mơi trường tiềm ẩn nguy lây nhiễm bệnh cho hộ ni khác, xử lý tuần hoàn giải pháp tốt (Cohen J M., et al, 2005); (iii) Cuối thông qua thức ăn dư thừa Nồng độ nitơ phốt tăng cao thức ăn dư thừa kích thích tăng trưởng nở hoa thực vật phù du (tảo), gây tượng phú dưỡng (Goldburg R., et al, 1997) Về khía cạnh xử lý tuần hồn nước ni tơm STC, giới có số nghiên cứu xử lý nước tuần hồn tơm giống tơm sú bố mẹ KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) (Millamena O M., 1991), tôm hậu ấu trùng (Reid B & Arnold C R., 1992), nuôi tôm thẻ chân trắng STC (Jiang Min, 2012), hướng dẫn FAO EUROFISH hệ thống tuần hoàn nước cho ni cá (có thể áp dụng cho ni tơm, sị, ) (Jacob Bregnballe, 2015) gần nghiên cứu xử lý tuần hồn nước ni tơm thẻ chân trắng nồng độ muối thấp (Suantika G., 2018) Hầu hết kỹ thuật xử lý nước thải chứng minh bị giới hạn hệ thống tương đối nhỏ chưa chứng minh chuyển sang hệ thống quy mơ lớn (Brune D E., 2003) Ở Việt Nam, có số đề tài nghiên cứu như: Nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo thiết bị xử lý nước thải để tái sử dụng trại sản xuất tôm giống (Nguyễn Văn Hà, 2006); Nghiên cứu đề xuất giải pháp, cơng nghệ xử lý cấp nước (mặn, ngọt) chủ động cho khu nuôi tôm thẻ chân trắng tập trung vùng ven biển Bắc Trung Bộ (Hà Văn Thái, 2018) Việc xử lý nước thải phức tạp tính chất nước mặn nước thải việc tái sử dụng nước gây vấn đề nồng độ amoniac nitrit độc hại (Roussos S., et al, 2010) Nhận thức cần thiết phải kiểm soát chặt chẽ nguồn nước (gồm nước cấp nước thải), số địa phương có ngành tơm phát triển quy định chặt chẽ xử lý nước cấp, nước thải như Bạc Liêu, Cà Mau Tuy nhiên, mặt kỹ thuật kiểm sốt nói chung kỹ thuật xử lý nước nói riêng cho nước thải ni tơm STC hạn chế Với lý trên, mục đích báo đánh giá khả xử lý nước thải thay hàng ngày trình vi sinh hiếu khí theo mẻ khả khử khuẩn dung dịch HHĐH PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mẫu nước thí nghiệm Mẫu nước lấy từ trang trại nuôi tôm thẻ chân trắng nước lợ Công ty TNHH Phương Nam, địa chỉ: thôn Bắc Cường, Xã Thái Thượng, Huyện Thái Thụy, Thái Bình 2.2 Xử lý khử trùng nước thải sau xử lý Nước thải thay hàng ngày từ ao nuôi tôm lấy tiến hành xử lý trình sinh học hiếu khí theo mẻ Hệ xử lý làm ống PVC đường kính d = 13,8 cm, cột nhồi vật liệu mang vi sinh sỏi nhẹ keramzit kích thước đến 16 mm Cơng ty Vinatap Việt Nam, thể tích vật liệu mang 14 lít Chủng vi khuẩn cung cấp Viện Vi sinh vật Công nghệ sinh học – Đại học Quốc gia Hà Nội Vi sinh cho thích nghi phát triển nước thải giả (pha muối, đường glucose amoni clorua), hàm lượng chất tính cho lít nước thải nêu Bảng Bảng Hàm lượng chất để pha nước thải giả TT Tên hóa chất NaCl Glucose NH4Cl Hàng tuần tiến hành lấy mẫu đánh giá thông số sau xử lý, hiệu suất xử lý ổn định đưa nước thải thực cho vi sinh thích nghi 24 Sau đó, rút toàn nước hệ để thay nước thải mới, tiến hành lấy mẫu theo thời gian xử lý 0, 2, 4, 8, 16 24 Mẫu sau xử lý khử trùng dung dịch HHĐH với nồng độ chất oxi hóa tính theo clo hoạt tính là: 0, 3, 5, 10 mg/l Dung dịch HHĐH điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl liên tục qua Đơn vị tính mg/l mg/l mg/l Khối lượng 10.000 100 17,5 bình điện phân có cấu tạo đặc biệt, nên xảy phản ứng điện hóa xy hóa khử đặc biệt q trình điện phân nước muối lỗng thiết bị ANKSUPER Các đặc điểm kỹ thuật dung dịch sau: pH 6,5 - 7,5; Thế oxi hóa khử (ORP) > 800mV; Nồng độ chất oxi hóa tính theo clo hoạt tính (FAC): 500 ppm; Tổng lượng khống (TDS) 1000 mg/l 2.3 Phương pháp phân tích Các thơng số phương pháp phân tích tổng hợp bảng sau: KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MƠI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) 125 Bảng Thơng số phương pháp phân tích Stt 10 11 Thông số phân tích pH DO TDS TS COD (KMnO4) Amoni Nitrit Nitrat Tổng nitơ hữu Tổng coliform Tổng Vibrio Phương pháp phân tích Đo nhanh SMEWW 4500-O G SMEWW 2540 C SMEWW 2540 B TCVN 6186:1996 SMEWW 4500-NH3 F SMEWW 4500-NO2- B SMEWW 4500-NO3- B SMEWW 4500-Norg D TCVN 6187-2:1996 TCVN 7905-1:2008 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Quy trình ni tơm xử lý nước Hoạt động ni tơm STC gồm hoạt động sau: (i) cho ăn; (ii) xử lý kiểm soát chất lượng nước ni; (iii) phịng chống bệnh dịch (1) (2) Ao Ao xử lắng lý ↑ ↑ PAC: Ca(OCl)2 : 20 – 30 20 – 30 g/m3 g/m3 (3) Ao sẵn sàng Thiết bị HI 9811-5, Hana EUTECH DO 450, Thermo Scientific HI 9811-5, Hana Cân điện tử số, OHAUS Máy so màu DR3900, HACH Kết khảo sát Viện Công nghệ môi trường số trang trại nuôi tôm siêu thâm canh địa bàn tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu, Kiên Giang, Thái Bình, cho thấy trang trại xử lý nước theo quy trình Hình (4) Ao ni (5) XLNT ↓ ↑ Sục khí để Clo tự (i) Thay hàng ngày từ 10 (i) bổ sung giảm xuống ~ ppm đến 50% tổng lượng nước vi sinh (ii) Xi phông bùn đáy (ii) sục khí (iii) khử trùng Hình 11 Sơ đồ quy trình nuôi tôm xử lý chất thải - Nước đầu vào xử lý theo trình tự: (i) Xử lý sơ (hóa chất PAC – PolyAluminiumChloride, lượng khoảng 20-30 g/m3 ) (ii) Ao xử lý (Sử dụng canxi hypochlorit với lượng 20-30 g/m3) (iii) Ao sẵn sàng (lưu trữ nước sau khử trùng, hàm lượng clo hoạt tính giảm xuống mg/l đưa sang ao nuôi) - Nước ao nuôi kiểm soát cách: (i) hút bùn đáy thay nước hàng ngày, lượng nước thay hàng ngày tăng dần theo tuổi tôm, thường từ 10 đến 30% tổng lượng nước; (ii) bổ sung chế phẩm vi sinh trực tiếp nhằm tăng 126 mật độ vi sinh có lợi, hạn chế phát triển vi khuẩn gây bệnh Các trang trại nuôi sử dụng test nhanh tiêu pH, DO NO2-, NH3, hàm lượng Ca2+, chất hữu hòa tan Khi số NH3 NO2- tăng cao quan sát thấy sức khỏe tơm có vấn đề lượng nước hút đáy tới 50% chí 100% Đáng ý lượng phân tôm thải (chiếm khoảng 70% lượng thức ăn đưa vào) lấy khỏi ao nuôi hàng ngày cách hút bùn đáy chất lượng nước ao nuôi xấu dần theo thời gian, tuổi tôm cao chất lượng nước xấu, lượng tôm chết hàng ngày tăng Điều KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) phù hợp, tơm lớn lượng thức ăn cần nhiều kéo theo lượng chất thải tăng Lượng chất thải chiếm khoảng 70% lượng thức ăn cấp vào Kết khảo sát cho thấy, ao nuôi hút đáy (bằng cách xi phông đáy) bổ sung nước (nước nguồn sau xử lý, lấy từ ao sẵn sàng) hàng ngày với lượng từ 10 đến 50% (trung bình 30%) tùy theo độ tuổi tôm nước ao ni có tượng “xấu dần” theo tuổi tôm - Bảng Bảng Chất lượng nước ao nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng TT Chỉ tiêu NH4+ NH3 NO2BOD5 COD TSS Tổng coliform Tổng Vibrio Đơn vị tính mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l CFU /ml CFU /ml 30 ngày 2,9 0,37 5,2 26 65 40 1,8.105 Kết 40 55 5,1 8,2 0,65 0,87 10,1 12,2 41 65 100 145 65 110 3,1.10 1,1.106 3,0.103 1,5.104 5,9.104 Lượng nước cần thay trường hợp tốt xử lý theo quy trình tuần hoàn nước cách cho chảy dãy ao nối trình tự: ao ni cá (để tận dụng thức ăn thừa phân tôm), ao lắng cặn, ao khử trùng, ao bổ sung khoáng chất đưa trở lại ao ni Một số hộ ni tơm STC có quỹ đất dồi dùng đến 50% diện tích đất để xử lý tiếp thành phần gây ô nhiễm nước thay cho ao lắng cặn Tuy nhiên, 45/2010/TTBNNPTNT (Nước cấp) < 0,3 < 0,35