Xử lý nước thải nuôi tôm ppt

xử lý nước thải nuôi tôm I. TỔNG QUAN. 1. Tình hình nuôi tôm trên thế giới và ở Việt Nam 1.1. Tình hình nuôi tôm trên thế giới Nghề nuôi tôm trên thế giới xuất hiện cách đây nhiều thế kỷ, nhưng nuôi tôm hiện đại mới chỉ bắt đầu vào những năm 1930 sau khi Motosaku Fujinaga công bố công trình nghiên cứu về sản xuất giống nhân tạo loài tôm he Nhật Bản (Penaeus japonicus) [Shigueno K. 1975]. Cùng với sự phát triển của khoa học, qui trình sản xuất tôm bột được hoàn chỉnh vào năm 1964. Sự chủ động được con giống đảm bảo chất lượng giúp cho nghề nuôi tôm phát triển nhanh chóng và bùng nổ vào thập niên 90 [Rosemberry, 1998] . Trên thế giới có hai khu vực nuôi tôm lớn nhất là Tây bán cầu (gồm các nước Châu Mỹ Latinh) và Đông bán cầu (gồm các nước Nam Á và Đông Nam Á).Theo Nguyễn Văn Hảo, 2000 thì năm 1997 ở khu vực Tây bán cầu, Ecuador đạt được 130.000 tấn chiếm 66% tổng sản lượng tôm nuôi của khu vực. Khu vực Đông bán cầu sản lượng tôm nuôi đạt 462.000 tấn chiếm 70% tôm nuôi trên thế giới. Trong đó, Thái Lan là nước đứng đầu, kế đến là Indonesia, Trung Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Việt Nam. Các loài tôm được nuôi nhiều nhất là là tôm chân trắng (Penaeus vannamei), tôm sú (Penaeus monodon), tôm chân trắng Trung Quốc (P. chinensis). Nuôi tôm đem lại lợi nhuận cao đã tạo nên những cơn “sốt tôm” kéo theo đó là các cơn “sốt đất” và “sốt vàng” (Kyung, 1994). Chỉ trong vòng 2 – 3 năm người dân đã chuyển gần như toàn bộ vốn đất của họ sang ao tôm. Nhu cầu thị trường đối với tôm vẫn không ngừng tăng cao trong thời gian qua làm cho tôm có một giá trị hấp dẫn và ngành nuôi tôm thâm canh có đầu ra ổn định. Lợi nhuận hấp dẫn và giá trị xuất khẩu cao của tôm nuôi đã tác động đến chính sách phát triển của một số nước nuôi tôm. Chính điều này đã làm cho nghề nuôi tôm được mở rộng và giá thành sản xuất tôm cũng thấp hơn các nước cạnh tranh rất nhiều. Nghề nuôi tôm ở các nước châu Á tuy phát triển rất mạnh, đạt được kết quả bước đầu, nhưng đã phải sớm đối đầu với vấn đề dịch bệnh và sự suy thoái của môi trường nuôi. Thường các vùng nuôi tôm chỉ cho lợi nhuận cao trong vòng 2 đến 4 năm đầu, sau đó do bệnh dịch bộc phát, môi trường suy thoái, con tôm dễ bị bệnh, bệnh dịch tràn lan gây nhiều thiệt hại to lớn cho người nuôi và làm giảm diện tích, sản lượng tôm nuôi. Nguyên nhân chính của việc giảm năng suất trầm trọng trên được xác định do phát triển nuôi nóng vội, các khu vực nuôi chỉ tập trung vào phát triển diện tích nuôi và tăng sản lượng trong các ao nuôi mà bỏ qua việc xử lý chất thải phát sinh trong quá trình nuôi. Sau một thời kỳ nuôi có hiệu quả, môi trường trong khu nuôi dần bị suy thoái dẫn đến tôm nuôi dễ bị mắc bệnh. Trước tình hình đó các nước đã thực hiện đầu tư nghiên cứu tìm các giải pháp để vực lại nghề nuôi, trong đó tập trung vào vấn đề quản lý và bảo vệ môi trường trong các khu nuôi được chú ý. Trung Quốc phải mất 10 năm để tổ chức lại nghề nuôi, dựa trên điều kiện thực tế của từng tiểu vùng để đưa ra mô hình và quy trình nuôi thích hợp và Trung Quốc đã trở thành nước có sản lượng tôm nuôi lớn nhất trên thế giới. 1.2 Ở Việt Nam Vào thập kỷ 70, ở miền Bắc và miền Nam Việt Nam đều tồn tại hình thức nuôi tôm quảng canh. Theo Ling (1973) và Rabanal (1974), diện tích nuôi tôm ở đồng bằng sông Cửu Long thời kỳ này đạt khoảng 70.000 ha. Ở Miền Bắc, trước năm 1975 có khoảng 15.000 ha nuôi tôm nước lợ. Nghề nuôi tôm Việt Nam thực sự phát triển từ sau năm 1987 và nuôi tôm thương phẩm phát triển mạnh vào những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ trước (Vũ Đỗ Quỳnh, 1989; Phạm Khánh Ly, 1999). Đến giữa thập kỷ 90 (1994 – 1995), phát triển nuôi tôm ở Việt Nam có phần chững lại do gặp phải nạn dịch bệnh tôm. Trong các năm 1996 – 1999, bệnh dịch có giảm nhưng vẫn tiếp tục gây thiệt hại cho người nuôi. Trong những năm gần đây, nuôi tôm ở Việt Nam đã phát triển mạnh và trở thành ngành kinh tế quan trọng, tạo công ăn việc làm, tăng thu nhập cho hàng triệu người dân ven biển và tạo nguồn thu ngoại tệ đáng kể cho đất nước thông qua xuất khẩu. Diện tích nuôi tôm đã tăng từ 250.000 ha năm 2000 lên đến 478.000 ha năm 2001 và 540.000 ha năm 2003. Năm 2002, giá trị xuất khẩu thuỷ sản đạt hơn 2 tỷ USD, trong đó xuất khẩu tôm đông lạnh chiếm 47%, đứng thứ 2 sau xuất khẩu dầu khí. Năm 2004, xuất khẩu thuỷ sản đạt giá trị 2,4 tỷ USD, chiếm 8,9% tổng giá trị xuất khẩu cả nước trong đó tôm đông lạnh chiếm 53% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản. Tuy vậy, nghề nuôi tôm ở Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều thách thức, ảnh hưởng đến tính bền vững của ngành. Đó là các tác động kinh tế, xã hội, môi trường của ngành nuôi tôm và gần đây là các vấn đề về rào cản chất lượng sản phẩm và tranh chấp thương mại giữa các nước xuất khẩu và nhập khẩu. Việc chuyển đổi quá nhanh một diện tích lớn ruộng lúa, ruộng muối năng suất thấp và đất hoang hoá ven biển sang nuôi tôm kéo theo một loạt các vấn đề bất cập về cung ứng vốn đầu tư, giống, kỹ thuật công nghệ, quản lý môi trường, kiểm soát dịch bệnh, quy hoạch và phát triển cơ sở hạ tầng. Nuôi tôm vẫn mang tính tự phát thiếu quy hoạch, chạy theo lợi ích trước mắt. Ngoài một số doanh nghiệp đã tham gia vào ngành nuôi tôm, góp phần đẩy nhanh tiến độ công nghiệp hoá – hiện đại hoá, đem lại những chuyển biến rất đáng kể ở vùng nông thôn ven biển, nuôi tôm ở Việt Nam chủ yếu vẫn do các nông hộ thực hiện ở quy mô sản xuất nhỏ. Hình thức tổ chức nuôi tôm ở Việt Nam vẫn chủ yếu là kinh tế hộ gia đình, có tính chất manh mún, nhỏ lẻ, chưa hình thành mạng lưới tổ chức chặt chẽ để nâng cao hiệu quả sản xuất, quản lý tốt chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả cạnh tranh và duy trì thị trường bền vững. 2. Đặc tính sinh học của tôm Họ tôm Penaenus thuộc bộ Decapoda (10 chân), lớp Crustacea (giáp xác), ngành Arthropoda (Chân khớp) có khoảng 110 loài trong đó khoảng 10 loài được đưa vào nuôi thương phẩm với số lượng lớn. Đối tượng được nuôi chủ lực hiện nay tại Cần Giờ là tôm thẻ chân trắng Penaeus vannamei (Whiteleg shrimp). · Ngành:Arthropoda · Lớp:Crustacea · Bộ:Decapoda · Họ chung: Penaeidea · Họ: Penaeus Fabricius · Giống: Penaeus · Loài:Penaeus vannamei Chúng phân bố chủ yếu ở châu Mỹ La Tinh, Hawaii. Hiện nay được nuôi ở rất nhiều nước trên thế giới như: Đài Loan, Trung Quốc, Indonesia , Malaysia, Việt Nam. Tôm thẻ chân trắng không cần thức ăn có lượng protein cao như tôm sú, 35% protein được coi như là thích hợp hơn cả. Tôm chân trắng lớn rất nhanh trong giai đoạn đầu, mỗi tuần có thể tăng trưởng 3 g với mật độ 100 con/m2 (tại Hawaii) không kém gì tôm sú, sau khi đã đạt được 20 g tôm bắt đầu lớn chậm lại, khoảng 1 g/tuần, tôm cái thường lớn nhanh hơn tôm đực. Đặc trưng của tôm chân trắng là khả năng kháng bệnh khá cao, mức độ kháng chịu tốt với các thay đổi của điều kiện môi trường nuôi, sinh trưởng nhanh, có thể nuôi với mật độ từ 50 – 80 con/m2. Với đặc tính ưu việt này hiện nay tôm chân trắng đang được người dân nước ta nuôi khá phổ biến và đang có xu hướng thay thế tôm sú. 3. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến tôm nuôi 3.1. Hàm lượng oxy hòa tan (DO) Oxy là yếu tố giới hạn đối với sự phát triển của tôm nhưng nó cũng là yếu tố thường xuyên thay đổi. Các nghiên cứu cho thấy tôm có thể sinh sống bình thường ở nồng độ oxy hòa tan lớn hơn 4 mg/l. Khi hàm lượng DO dao động 2 – 3 mg/l tôm lớn chậm và nhỏ hơn 2 mg/l bắt đầu tôm có hiện tượng ngạt hoặc chết. 3.2. pH, độ kiềm pH là yếu tố thường xuyên thay đổi theo thời gian trong ngày. pH từ đạt giá trị trong khoảng 6,5 – 8,8 an toàn cho sự phát triển của tôm, nhưng giá trị tối ưu là 7,5 – 8,5. Độ pH rất quan trọng bởi vì sự thay đổi của nó ảnh hưởng gián tiếp đến đời sống thủy sinh vật do nó làm thay đổi theo các yếu tố chất lượng nước khác. Độ pH thấp sẽ làm giải phóng các kim loại từ đá và các chất lắng đáy trong sông, suối, ao, hồ. Các kim loại này sẽ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tôm, cá và khả năng hấp thu nước qua mang. Tổng kiềm biểu hiện khả năng đệm của nước, hạn chế sự biến đổi quá lớn của pH. Đối với nước nuôi tôm giá trị tổng kiềm được xác định lớn 100 mgCaCO3/l sẽ đảm bảo cho môi trường nước ít biến đổi lớn trong ngày. Độ kiềm thích hợp cho tôm phát triển là từ 90 – 150 mgCaCO3/l. 3.3. Hàm lượng amonia NH3 là dạng khí độc cho tôm cá, nó được hình thành từ quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ như thức ăn dư thừa, phân bón, xác phiêu sinh động thực vật, chất bài tiết của tôm… tăng lên trong ao nuôi ngày càng cao vào cuối vụ, tạo điều kiện cho khí độc hành thành và phát sinh. Trong các ao nuôi tôm có tới 85% lượng Nitrogen trong phân tôm chuyển sang dạng Amoni. Đối với tôm sú ngưỡng thích hợp là nhỏ hơn 0,03 mg/l và hàm lượng lớn hơn 0,1 mg/l có thể gây chết. 3.4. Độ mặn Các loài tôm sú và tôm chân trắng là loài rộng muối có thể thích nghi với độ muối từ 5 – 45‰. Giới hạn cực thuận độ mặn của tôm trong khoảng 20 – 25‰. Trong môi trường nuôi có độ muối thấp tôm thường phát triển nhanh, sức đề kháng giảm. Ngược lại trong môi trường nuôi có độ muối cao tôm chậm lớn nhưng cơ thể chắc và sức đề kháng tăng. 3.5. Nitrite và nitrate Nitrite: là chất rất độc đối với cá nhưng ít độc hơn đối với tôm. Nitrite gây độc chính yếu là tạo thành chất methemoglobin và giảm sự chuyển oxygen tới tế bào. Những hiểu biết về ảnh hưởng của NO2- đến sự phát triển của tôm không được biết nhiều, theo khuyến cáo của các nhà khoa học ngưỡng an toàn được áp dụng là 0,1 mg/l. Các kết quả thử nghiệm của Chen 1988 thấy rằng LC50 (96 giờ) đối với ấu trùng tôm sú là 13,6 mg/l và tôm sú trọng lượng 5 g là 171 mg/l. Ngưỡng được ghi nhận an toàn đối với tôm sú là nhỏ hơn 1 mg/l. Nitrate: Độc tính của nitrate đối với tôm không cao. Tôm vẫn có thể sống trong môi tường nước có hàm lượng nitrate lên đến 200mg/l. Tuy nhiên, theo khuyến cáo của các nhà khoa học hàm lượng nitrate trong môi trường nuôi nên thấp hơn 60 mg/l. Như vậy, mặc dù con tôm có môi trường sinh thái khá rộng tuy nhiên nó cũng đòi hỏi có môi trường nuôi khá sạch, các biến động môi trường nuôi đều có thể tác động tiêu cực đến hoạt động sinh trưởng và phát triển của con tôm đặc biệt tôm nuôi với mật độ dầy trong các ao nuôi tôm công nghiệp. 4. Các vấn đề phát sinh từ quá trình nuôi tôm công nghiệp 4.1. Nuôi tôm và những nguy hại do ô nhiễm Không chỉ tại Việt Nam mà ngay cả tại nhiều nước trong khu vực Đông Nam Á như Philippine, Đài Loan, Thái Lan, Indonesia hoạt động nuôi tôm đã tạo ra một sự chuyển đổi hiệu quả và đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho nông dân. Tuy nhiên, một nghiên cứu của Tổ chức Phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP) về hoạt động nuôi tôm tại các nước ven Thái Bình Dương đã đưa ra một cảnh báo về sự suy giảm của ngành này trong khu vực. Sự suy giảm của ngành công nghiệp nuôi tôm xuất phát từ những nguyên nhân sau: · Mức độ tăng trưởng chậm của thị trường tiêu thụ. · Hệ số chuyển đổi thức ăn của tôm thấp. · Sự xuất hiện và có chiều hướng tăng lên của một số bệnh dịch lây lan trong môi trường. · Mực nước ngầm trong khu vực bị hạ thấp do bơm nước ngọt quá mức. · Môi trường bị xuống cấp trong các khu vực nuôi tôm công nghiệp. · Chi phí thức ăn cao so với hiệu quả nuôi tôm. · Biến động giá tôm trên thị trường. · Chất lượng trại nuôi con giống kém. · Chất lượng thức ăn và nguồn nước kém. · Thiếu sự hỗ trợ kỹ thuật cho nông dân. Những vấn đề xuất hiện và ngăn cản sự phát triển của hoạt động nuôi tôm bao gồm bùng phát bệnh dịch do virus, sự xuống cấp của môi trường, triệt phá rừng ngập mặn, thiếu hụt các trại nuôi tôm giống có chất lượng. Ngoài ra, việc thay đổi môi trường tự nhiên ven biển đã làm xuất hiện những lo ngại liên quan tới chất lượng nước và đất, sự cân bằng môi trường. Càng tăng cường hoạt động nuôi thâm canh thì nhu cầu quản lý môi trường nuôi càng cần thiết. Mức độ hủy hoại môi trường nuôi bên trong ao nuôi và bên ngoài xuất phát từ : mật độ nuôi quá cao, sử dụng nhiều thức ăn chế biến sẵn, các ao bố trí quá dày đặc, tăng chu kì thay nước, không có ao xử lý trước khi đưa vào nuôi… 4.2. Chất thải từ hoạt động nuôi tôm Thức ăn thừa, phân tôm và quá trình chuyển hoá dinh dưỡng là nguồn gốc chủ yếu của các chất gây ô nhiễm ở các trại nuôi tôm quản lý kém. Kết quả quan sát đã cho thấy rằng trong hệ thống thâm canh tôm thì chỉ có 15 – 20% thức ăn được dùng vào phát triển mô động vật, có tới 15% tổng lượng thức ăn hao hụt do không ăn hết và thất thoát, chỉ có 40 – 45% là được sử dụng trong quá trình chuyển hoá dinh dưỡng, duy trì hoạt động sống và lột vỏ. Ô nhiễm nitơ chiếm tỷ lệ lớn (30 – 40%) từ thức ăn thừa. Người ta ước lượng rằng, có khoảng 63 – 78% nitơ và 76 – 80% phospho cho tôm ăn bị thất thoát vào môi trường. Nitơ dưới dạng protein được tôm hấp thu và bài tiết dưới dạng ammoniac. Tổng khối lượng nitơ và phospho sản sinh trên 1 ha trại nuôi tôm bán thâm canh có sản lượng 2 tấn, tương ứng khoảng 113 kg và 43 kg. Ðương nhiên, trong hệ thống nuôi thâm canh thì khối lượng này tăng gấp từ 7 – 31 lần. Lượng chất thải sinh ra có liên quan với công nghệ sản xuất thức ăn và hệ thống nuôi tôm. Nitơ và photpho là những nguyên tố chủ yếu trong chất thải bắt nguồn từ thức ăn. Việc cho thức ăn quá nhiều, tính chất nguồn nước không ổn định, thức ăn dễ tan, thức ăn khó hấp thu và khả năng duy trì nitơ… là những yếu tố liên quan với nước thải có chứa nhiều nitơ và phospho. Các nguồn khác của chất thải hữu cơ là mảnh vụn thực vật phù du hoặc tảo dạng sợi (lab-lab) và chất lắng đọng hoặc chất hữu cơ hoà tan, huyền phù… là do nước lấy vào mang theo. Chất thải nuôi thuỷ sản còn có chứa một ít dư lượng của các chất kháng sinh, dược phẩm, thuốc trị liệu và kích thích tố. Nước thải mang theo một lượng lớn hợp chất nitơ, phospho và các chất dinh dưỡng khác, gây nên sự siêu dinh dưỡng và rộng dinh dưỡng, kèm theo sự tăng sức sản xuất ban đầu và nở rộ của vi khuẩn. Sự có mặt của các hợp chất carbonic và chất hữu cơ sẽ làm giảm ôxy hoà tan và tăng BOD, COD, sulfit hydrrogen, ammoniac và hàm lượng methan trong vực nước tự nhiên. Một vấn đề khác do việc nuôi tôm gây nên đó là sự làm lắng đọng bùn ở các vùng lân cận, như rừng ngập mặn và ở những nơi nước tù. Phần lớn sản phẩm dư thừa trong nuôi tôm đã tích tụ dưới đáy ao. Đây chính là nguồn gây nguy hại cho con tôm và cho hoạt động nuôi tôm. Lớp bùn đáy ao này rất độc, thiếu ôxy và chứa nhiều chất gây hại như ammonia, nitrite, hydrogen sulfide. Con tôm luôn có xu hướng tránh khỏi vùng này và tập trung vào những khu vực sạch sẽ hơn. Do việc tập trung vào một vùng sẽ làm giảm bớt diện tích cho ăn, cũng như tăng tính cạnh tranh trong khi ăn. Nếu như toàn bộ đáy ao bị dơ bẩn thì con tôm bị bắt buộc phải sống trong môi trường ô nhiễm. Lớp bùn dơ bẩn còn tác động lên nước trong ao nuôi làm giảm chất lượng nước. Chất lượng nước và chất lượng đáy ao bị nhiễm bẩn sẽ tác động trực tiếp tới con tôm. Con tôm luôn bị căng thẳng, thể hiện qua việc kém ăn, mức tăng trưởng giảm và dễ bị mắc bệnh do vi khuẩn như Vibriosis và dẫn đến việc tôm chết hàng loạt. Phần lớn các bệnh của con tôm đều có nguồn gốc từ môi trường mà chúng sinh sống. Môi trường bên ngoài trại nuôi tôm, chất thải dơ bẩn thường không được quản lý tốt sẽ làm ảnh hưởng tới hệ sinh thái ven biển. Điều này không chỉ tác động lên môi trường đất mà còn lên các giá trị tài nguyên ven biển, bao gồm cả các trại nuôi tôm. Việc tái sử dụng ao bị ô nhiễm hay đổ đống ra môi trường xung quanh sẽ tạo điều kiện làm cho nguồn nước ô nhiễm và tác động lên các hoạt động ven biển. Sự tích tụ chất hữu cơ nặng đến cuối vụ nuôi cũng đã gây nên sự tự ô nhiễm chính trong ao, làm ảnh hưởng ngược lại đối với tôm do thiếu ôxy và tắc nghẽn mang tôm. Bệnh tăng lên, gây sức ép đối với ký chủ. Sự rò rỉ nước thải cũng như nước ao nuôi làm mặn hoá đất nông nghiệp quanh vùng và nước ngầm (sinh hoạt, ăn uống). II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM 1. Các phương pháp sinh học xử lý nước thải nuôi tôm Có rất nhiều phương pháp sinh học đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt là nước thải nuôi tôm chứa nhiều các chất hữu cơ. Trong xử lý sinh học bao gồm 2 hướng chính là sử dụng hệ vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải và sử dụng hệ động thực vật thủy sinh để hấp thụ các chất hữu cơ. 1.1. 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 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 nước thải thủy sản. Quá trình phân hủy này được gọi là quá trình phân hủy ôxy hóa sinh hóa. Một số chế phẩm vi sinh thường dùng để cải thiện môi trường nước ao nuôi tôm, cá như Super VS, BRF-2 quakit… Thành phần sinh học của chế phẩm này gồm nhiều chủng loại vi sinh, tập hợp các thành phần men ngoại bào của quá trình sinh trưởng vi sinh; các enzyme ngoại bào tổng hợp; các chất dinh dưỡng sinh học và khoáng chất kích hoạt sinh trưởng ban đầu và xúc tác hoạt tính. Chúng có khả năng tiêu thụ các chất hữu cơ phát sinh trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vật nuôi trong ao hồ. Hay nói cách khác, chúng có tác dụng phân giải chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan từ phân tôm, các thức ăn thức ăn thừa tích tụ đáy ao nuôi, tạo được sự ổn định, duy trì chất lượng nước và cả màu nước trong ao hồ. Mặt khác chế phẩm này còn giúp giảm thiểu được các vi sinh vật gây bệnh như Vibrio, aeromonas, E.coli…, làm tăng thêm lượng oxy hòa tan trong môi trường nước ao nuôi và giảm thiểu lượng amoniac. 1.2. 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. Thông thường người ta sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ và phospho, carbon 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 một – động vật ăn thực vật. Ðiển hình của các động vật bậc một 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 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). 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. Có rất nhiều phương pháp sinh học có thể sử dụng để xử lý ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thuỷ sản ven biển, mỗi phương pháp đều có những ưu và khuyết điểm riêng, xong sử dụng các hồ sinh học và các hệ thống đất ngập nước vẫn có ưu thế hơn cả xét về phương diện kinh tế lẫn môi trường, nhất là quy mô nuôi chưa cao, hệ thống nuôi còn nhỏ lẻ chủ yếu mang tính chất nông hộ chu kỳ thải từ 3 – 15 ngày/lần. 1.3. Hồ sinh học Bao gồm một chuỗi từ 3 đến 5 hồ, nước thải được làm sạch bằng quá trình tự nhiên thông qua các tác nhân là tảo và vi khuẩn. Mối quan hệ giữa vi sinh vật, thực vật trong hồ sinh học là mối quan hệ thông qua oxy và thông qua các chất dinh dưỡng cơ bản. Trong hồ luôn diễn ra các quá trình như quang hợp, khuếch tán oxy vào nước. Nhưng quá trình quang hợp chỉ xảy ra trong điều kiện có ánh sáng, ánh sáng chiếu vào nước phụ thuộc vào hai yếu tố cơ bản là chiều sâu của nước và sự tồn tại hàm lượng chất hữu cơ lơ lửng nhiều hay ít. Mô hình này có thể áp dụng cho những nơi có diện tích đất lớn, để xử lý nước thải trong nuôi tôm sẽ cho hiệu quả về môi trường và kinh tế. 1.4. Các hệ thống đất ngập nước Hoạt động nuôi trồng thuỷ sản ven biển diễn ra ở vùng nước mặn – lợ nên có thể sử dụng các hệ thống đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường đặc biệt là các khu vực rừng ngập mặn. 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, 1 ha RNM mỗi năm tăng trưởng 56 tấn sinh khối và có thể hấp thụ được 21 kg nitơ, 20 kg phospho (Jesper Clausen, 2002). Theo Robertson and Phillips, 1995 để xử lý cho 1 ha nuôi tôm công nghiệp thì cần một diện tích rừng ngập mặn tối thiểu là 22 ha [15]. Rừng ngập mặn có thể hấp thụ được một lượng lớn chất hữu cơ từ hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển. Khu hệ thực vật ở hệ thống này có vai trò như sau: - Làm giảm ánh sáng chiếu xuống mặt nước, giảm quá trình quang hợp, hạn chế sự phát triển của 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. - Phần ngập dưới nước có tác dụng cung cấp bề mặt cho vi khuẩn bám dính, cung cấp oxy cho quang hợp, hấp thụ chất dinh dưỡng. Phần rễ có tác dụng giúp ổn định và giảm xói mòn, tạo điều kiện cho quá trình lắng đọng bùn và tạo trầm tích. - Bên cạnh đó, hệ động thực vật trong hệ sinh thái rừng ngập mặn như hàu, vẹm, cua, cá cũng là tác nhân loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ. 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 đông nuôi trồng thủy sản ven biển.Trong nuôi tôm phát triển bền vững, hình thức này được khuyến khích phát triển, nhằm bảo vệ môi trường nước và hệ thống rừng ngập mặn. 2. Các mô hình sinh học xử lý nước thải nuôi tôm đã được ứng dụng trên thế giới và Việt Nam Tại các nước phát triển, xử lý chất thải sau khi nuôi thủy sản đã được quan tâm nghiên cứu và triển khai áp dụng trong thực tiễn. Các biện pháp xử lý được nghiên cứu áp dụng và tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau bao gồm các biện pháp hóa lý, sinh học… Với đặc tính của nước thải từ nuôi tôm chất ô nhiễm chủ yếu là chất hữu cơ nên biện pháp sinh học được xem như là hướng tiên phong trong xử lý nước thải nuôi tôm và có nhiều ứng dụng cho kết quả rất khả quan. Ngày nay với tính bất ổn của các nguồn nước cấp, các biện pháp xử lý và tái tuần hoàn nước cũng đã được nghiên cứu. Các biện pháp nghiên cứu nuôi tuần hoàn nước (Recirculating Aquaculture Systems – RAS) với phương thức tiếp cận chủ yếu sử dụng các đối tượng sinh học có sẵn trong điều kiện tự nhiên tại các vùng nuôi và tái sử dụng nguồn nước sau khi xử lý cho nuôi. Phương thức này hiện đang được xem là công nghệ nuôi trồng thuỷ sản tiên tiến, nó phù hợp ở những nơi khó khăn về đất và nước, những nơi có chất lượng nước kém. 2.1. Xử lý nước thải nuôi tôm và tuần hoàn tại Thái Lan Darooncho (1991) khi trồng rong biển (seaweed) trong nước thải nuôi tôm tại 2 tỉnh Chanthaburi và Songkhala –Thái Lan cho thấy lượng amoni và BOD bị hấp thu bởi rong biển là 100% và 39% sau 24 giờ. Tại Thái Lan đã sử dụng biện pháp xử lý nước thải sau khi nuôi tôm bằng các đối tượng sinh học là sò (Crassostreasp.), rong câu (Gracillaria sp.) sau đó qua lọc cát và cấp lại cho ao nuôi. 2.2. Xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp bằng nhuyễn thể tại Trung Quốc Xiongfei, 2005 cùng các cộng sự đã nghiên cứu xây dựng khu nuôi tôm công nghiệp sử dụng nhuyễn thể hai vỏ để xử lý nước thải sau khi nuôi. Tỷ lệ về diện tích tương ứng ao tôm: ao nhuyễn thể: khu vực chứa nước dự trữ là 1: 0,8: 0,4. Nước thải từ ao nuôi tôm được bơm ra kênh dẫn đến hệ thống các ao nuôi nhuyễn thể và nước cuối hệ thống ao nhuyễn thể sẽ được lấy để cấp cho các ao nuôi. Hiệu quả của hệ thống này đạt được là 40 – 83,6% P- PO4; 45 – 89% TSS; 22 – 24% N-NO3; 19 – 64% TAN và tiền lãi từ thu nhuyễn thể cũng bằng tiền lãi từ thu hoạch tôm. 2.3. Mô hình nuôi tôm bền vững tại Phú Yên Dự án “Góp phần ngăn ngừa ô nhiễm môi trường vùng ven biển Phú Yên thông qua mô hình xử lý nước thải ao nuôi tôm” trong Chương trình tài trợ các dự án nhỏ tại Việt Nam của Quỹ môi trường toàn cầu đã mang lại hiệu quả cho người nuôi tôm tại vùng nuôi huyện Đông Hòa, Sông Cầu (Phú Yên) ngay từ vụ nuôi đầu năm 2010. Mô hình 1: Trang trại có ao xử lý nước thải riêng biệt: Nước thải từ ao nuôi tôm, xiphông (bơm) vào ao xử lý ( ao nuôi cá rô phi và trồng rong). Sau khi xử lý, nước được cấp lại cho ao nuôi tôm. Tôm khi thả nuôi được 45 ngày tiến hành xiphông đáy ao cho vào ao nuôi cá rô phi, cá sẽ xử lý các chất hữu cơ lơ lửng có trong nước làm cho nước sạch lần 1. Sau 7 ngày nước từ ao cá được chuyển sang ao rong sẽ được rong hấp thụ các chất vi lượng làm cho nước sạch lần 2 để cung cấp cho ao nuôi tôm. Đây là quy trình nuôi hạn chế sử dụng hóa chất và thuốc thú y thủy sản và khép kín nguồn nước. Mô hình 2: Ao nuôi có sử dụng cá rô phi trực tiếp: Cắm các giai rô phi trực tiếp trong các ao nuôi tôm. Các chất hữu cơ lơ lửng của thức ăn tôm dư thừa sẽ được quạt nước đẩy vào giai làm thức ăn cho cá rô phi. Ngoài ra chính lượng phân thải từ cá rô phi là mô hình thuận lợi cho sự phát triển và một số loài vi sinh vật có lợi cho tôm phát triển. Kết quả ban đầu khá tốt: mô hình 1 (7,3 ha) sau khi thả nuôi khoảng 90 ngày đã cho thu hoạch. Tiền lãi trung bình trên 100 triệu đồng/ha. Đặc biệt hộ ông Huỳnh Duyên làm theo mô hình 1 với 0,4 ha nuôi tôm, 0,3 ha cá và rong sau 85 ngày thả nuôi đã thu lãi 70 triệu đồng. Hộ ông Nguyễn Tịnh 0,5 ha nuôi tôm và 0,3 ha cá, rong; sau 91 ngày thả nuôi đã thu lãi trên 80 triệu đồng. Điều quan trọng hơn là chất thải nuôi tôm được xử lý và cung cấp lại cho ao nuôi tôm, giảm ô nhiểm môi trường xung quanh, góp phần bảo vệ môi trường vùng nuôi. Tại Thái Lan, theo kết quả điều tra của dự án PD/A CRSP năm 2002, việc nuôi kết hợp tôm nước lợ với cá rô phi đang trở nên phổ biến trong vài năm gần đây (Yang Yi & K. Fitzsimmons, 2002). Các hình thức nuôi kết hợp gồm: nuôi cá rô phi trực tiếp trong ao tôm, nuôi cá rô phi trong lồng hay đăng quầng lưới trong ao tôm, nuôi cá rô phi trong ao lắng – chứa nước cấp cho ao nuôi tôm, hình thức nuôi tôm luân canh với cá rô phi sau khi dịch bệnh xảy ra. Lý do mà người nuôi tôm áp dụng các mô hình này là nhằm cải thiện chất lượng nước, giảm chất thải, hạn chế dịch bệnh cho tôm nuôi và giảm sử dụng thuốc, hoá chất. Khi so sánh hiệu quả kinh tế, mô hình nuôi tôm kết hợp với cá rô phi cho kết quả cao hơn nuôi tôm đơn và cũng cao hơn nuôi luân canh tôm và cá rô phi. Mô hình nuôi tôm kết hợp cá rô phi đã được nuôi ở Thái Lan và Philipine, đem lại hiệu quả kinh tế cao, thu nhập ổn định, cá rô phi ăn thức ăn thừa và cặn bẩn trong ao, giữ cho chất lượng nước trong ao luôn ổn định. 2.4. Hệ thống xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp bằng sò huyết tại Đầm Dơi – Cà Mau Khu nuôi tôm công nghiệp gồm 3 ao nuôi với mật độ 25 con/m2. Hệ thống xử lý gồm 1 rãnh lắng bùn, một ao xử lý và một ao chứa. Nước thải từ khu nuôi tôm sẽ được bơm ra ao xử lý có thả sò huyết mật độ 80 con/m2. Hút bùn sẽ dược chuyển qua rãnh lắng bùn sau đó mới chuyển sang ao xử lý. Nước được để trong ao xử lý sau khoảng 15 ngày sẽ chuyển sang ao chứa. Trong ao chứa có thả thêm cá vược và cá rô phi để tăng hiệu quả xử lý. Kết quả sau 4 – 5 ngày đưa nước thải ra ao xử lý hiệu quả xử lý N-NH4+ đạt trên 90%; hiệu suất xử lý BOD3 sau 13 ngày đạt trên 80%. Hàm lượng N-NO2-, N- NO3-, P-PO43- đều đạt dưới tiêu chuẩn cho phép. 2.5. Kết quả nghiên cứu sử dụng rong sụn để xử lý ô nhiễm trong ao nuôi tôm Kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Huyên, Phân viện khoa học vật liệu Nha Trang cho thấy rong sụn có khả năng hấp thụ một lượng muối amôn rất lớn với tốc độ cao. Chỉ sau 24 giờ, hàm lượng amôn trong nước từ 1.070,49 mg/l giảm xuống còn 830,10 mg/l đối với mật độ rong 400 g/m2, tương ứng trên 20%. Ðến ngày thứ 5 thì ở mọi mật độ rong thí nghiệm hàm lượng amôn trong nước giảm đi hơn 80% và nó giữ ở mức đó cho tới khi kết thúc thí nghiệm ngày thứ 10, hàm lượng amôn chỉ còn 10 % so với ngày đầu. Ðối với phosphate, sau 24 giờ rong sụn hấp thụ được từ 30 đến 60%. Trồng rong sụn trong ao sau khi thu hoạch tôm giúp xử lý được chất đáy ao nuôi khỏi bị nhiễm bẩn bởi các chất thải tích luỹ trong quá trình nuôi tôm có hiệu quả cao. Rong sụn có thể giúp cho quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong chất đáy ao nhanh và hấp thụ các sản phẩm phân huỷ với tốc độ cao góp phần tích cực vào việc xử lý, làm vệ sinh ao đìa, không gây ô nhiễm tới vùng xung quanh. Ngoài việc giúp ta xử lý ô nhiễm đáy ao, người nông dân còn có nguồn thu nhập phụ từ rong sụn trong thời kỳ chuyển vụ. Gọi là nguồn thu phụ vì so với lợi nhuận thu từ nuôi tôm cao hơn, song nguồn thu từ trồng rong sụn hiện nay không phải là nhỏ. 3. Ứng dụng nhuyễn thể hai vỏ trong xử lý nước thải nuôi tôm 3.1. Các nghiên cứu sử dụng nhuyễn thể để xử lý nước thải nuôi tôm Nhuyễn thể được ghi nhận như là một nhà máy làm sạch nước với tập tính ăn lọc chính vì vậy chất lượng nước có thể được cải thiện. Hoạt động lọc nướccủa sò và vẹm được coi như nhưng cỗ máy lọc sinh học vĩ đại. Theo Nunes và Parsons (1998) một vẹm có thể lọc được từ 2 – 5 lít nước/giờ và một chuỗi vẹm có thể lọc được 90.000 lít nước/ngày. Phần lớn chất hữu cơ được lọc bởi vẹm được tích tụ dưới dạng pseudofeces (phân giả). Khi nuôi với mật độ cao khoảng một nửa lượng phân này sẽ được chuyển thành thức ăn dưới dạng các vẩn cặn. Theo Cole, (1992) khả năng lọc nước của sò (Potamocorbula amurensis) trong thời gian từ 2 – 28 giờ lọc được từ 100 – 580 lít nước/gam trọng lượng (tính theo trọng lượng khô). Theo Ryther và cộng sự (1995), sò có thể loại bỏ Nitrogen và cặn hiệu quả cao hơn vẹm và hiệu quả lọc bỏ Nitrogen và cặn lơ lửng của sò tương ứng là 94 và 48%. Jakob (1993) khi nghiên cứu sử dụng sò (Crassostrea virginica) trong xử lý nước thải phát sinh trong nuôi tôm cho thấy chất thải từ nuôi tôm có thể làm cho sò tăng trưởng nhanh, mức tăng đạt được từ 0,04 g lên 55 g sau 4 tháng. Nghiên cứu của tác giả khẳng định nước thải từ nuôi tôm công nghiệp hay bán công nghiệp có thể cung cấp đủ nhu cầu tăng trưởng nhanh của sò. Do đó việc sử dụng sò không chỉ có tác dụng xử lý nước thải mà còn tăng thu nhập cho người nuôi. Theo Ling và cộng sự (1993), tại Thái Lan người ta đã sử dụng vẹm xạnh (Perna viridis) bám trên các thanh tre và cho vào khu vực nước thải từ các khu vực nuôi tôm ra vịnh Thái Lan. Các nghiên cứu của Tunviali và cộng sự, (1991) cho thấy vẹm xanh có thể giảm amoni và BOD trong nước thải nuôi tôm tương ứng là 67% và 77% sau 24 giờ. Tại Malaysia Enander và cộng sự (1994) đã sử dụng sò (Scappharca imaeguivalvis) và rong biển (Gracilaria spp.) để xử lý nước thải sau khi nuôi tôm tạ tỉnh Kota Bharru cho hiệu quả giảm amoni, tổng N, tổng P tương ứng là 61 ,72, và 61%. 3.2. Cơ sở lựa chọn loại nhuyễn thể 2 vỏ để nghiên cứu xử lý nước thải ao nuôi tôm Đặc tính lọc nước và hiệu quả lọc nước của các loài nhuyễn thể 2 vỏ là khá rõ ràng. Xét trong điều kiện tự nhiên, sinh cảnh, ngao (Meretrix meretrix) và nghêu (Meretrix lyrata) điều kiện sống của chúng là cần nền đáy có cấu trúc pha cát, nếu sống trong nền đáy dạng bùn sình sẽ bị chết đặc biệt không phù hợp với điều kiện nuôi nước tĩnh hoàn toàn. Vẹm xanh (Chloromytilus viridis) cần giá thể bám nó cần môi trường nước có độ mặn cao (thường phải lớn hơn 15‰) nên không thể nuôi trong các ao tại các khu vực nuôi tôm công nghiệp nhiều khi độ mặn xuống đến 5‰. Sò huyết (Anadara granosa) là đối tượng được nuôi trong điều kiện nước tĩnh hoàn toàn tại các cấu trúc nền đáy là bùn sình (Tạ Quang Phương, 2004), Nguyễn Khắc Lâm (2004). Quan sát thực tế tại các khu vực nuôi sò cho thấy chúng phát triển bình thường ở môi trường có độ mặn 10‰; thậm chí có khi độ mặn xuống đến 7‰, chúng vẫn sống và phát triển. [...]... mặn, nhưng việc nuôi đối tượng này chưa phổ biến Chủ yếu được khai thác trong tự nhiên do đó nguồn lợi này ngày bị càng cạn kiệt * Công nghệ xử lý nước nuôi tôm của công ty Môi Trường Ngọc Lân những năm qua đã áp dụng công nghệ xử lý nước thải, xử lý nước mặt, xử lý nước cấp cho nước thải nuôi trồng thủy sản rất thành công Ngoài những nghiên cứu chuyên sâu nhằm tận dụng khả năng xử lý của tự nhiên... loài vọp sông (Geloina coaxans) sinh sống chủ yếu ở vùng cao triều thấp nước mặn và nước lợ ven sông rừng ngập mặn * Đặc tính sinh học – Nhiệt độ thích hợp: Vọp sông phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới gió mùa, thích nghi ở nhiệt độ từ 15 – 32ºC Những vùng nước có nhiệt độ nước thấp hơn không thấy có loài vọp này sinh sống – Độ mặn nước thích hợp: Vọp phân bố ở những khu rừng ngập mặn ven biển, nên chúng... Lê Minh Viễn, 2008) Xuất phát từ giá trị kinh tế – xã hội, làm sạch môi trường, chi phí nuôi thấp vì không tốn thức ăn, nên những đối tượng nhuyễn thể 2 mảnh vỏ có hình thức sống vùi tại những bãi triều đáy cát hay đáy bùn như: nghêu, ngao, sò huyết, móng tay, tu hài… đã được nghiên cứu và nuôi phổ biến ở nhiều nước trên thế giới như: Trung Quốc, Indonesia, Đài Loan, Malaysia, Thái Lan, Philippine…... vật Ấn Độ – Tây Thái Bình Dương, phân bố chủ yếu ở vùng cao triều thấp rừng ngập mặn ven sông các nước Đài Loan, Trung Quốc, Việt Nam, Campuchia, Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Phillipine, Nhật bản.( Nie Z.Q, 1991) Họ vọp (Corbiculidae) thường được nhắc đến 5 giống và 10 loài, thích nghi ở vùng nước mặn và nước lợ Đó là các loài: Geloina coaxans (Gmelin, 1791), Geloina erosa (Lightfoot, 1786), Geloina... Arcoidea · Họ (familia): Arcidae · Chi (genus): Anadara · Loài (species): A Granosa (Anadara granosa) Tegillaca granosa phân bố ở vùng triều, hạ triều đến độ sâu 1 – 2 m nước, thường phân bố ở các bãi triều vùng cửa sông, nơi có các nguồn nước ngọt đổ về Ở Việt nam chúng phân bố ở rộng rãi ở tất cả các vùng nhưng nhiều nhất ở các tỉnh từ miền Trung và Nam Bộ, trong các thuỷ vực đầm phá, cửa sông, bãi bồi,... Ngoài những nghiên cứu chuyên sâu nhằm tận dụng khả năng xử lý của tự nhiên chúng tôi còn kết hợp sử dụng công nghệ hiện đại như vi lọc, bùn hoạt tính…nhằm giảm thiểu rủi ro cho nghành công nghiệp nuôi tôm ... micromet, khi trưởng thành sống ngoài tự nhiên chúng sử dụng chủ yếu những phù du thực vật có kích thước lớn hơn, các loài tảo đáy, ấu trùng của những động vật khác, mùn bã hữu cơ và những chất hòa tan trong nước, như các amino-acid, các muối khoáng (đặc biệt là các hợp chất muối can-xi cần thiết cho sự hình thành vỏ) Zainudin và cộng tác viên (2003) (trích bởi Lê Minh Viễn, 2008) đã nghiên cứu thành phần . như nước ao nuôi làm mặn hoá đất nông nghiệp quanh vùng và nước ngầm (sinh hoạt, ăn uống). II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM 1. Các phương pháp sinh học xử lý nước thải nuôi tôm. dụng công nghệ xử lý nước thải, xử lý nước mặt, xử lý nước cấp cho nước thải nuôi trồng thủy sản rất thành công . Ngoài những nghiên cứu chuyên sâu nhằm tận dụng khả năng xử lý của tự nhiên. ao xử lý ( ao nuôi cá rô phi và trồng rong). Sau khi xử lý, nước được cấp lại cho ao nuôi tôm. Tôm khi thả nuôi được 45 ngày tiến hành xiphông đáy ao cho vào ao nuôi cá rô phi, cá sẽ xử lý