Mô hình xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp bằng tảo tetraselmis sp. và nhuyễn thể hai mảnh vỏ quy mô pilot (mô hình xử lý nước thải )

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP BẰNG TẢO TETRASELMIS SP.. VÀ NHUYỄN THỂ HAI MẢNH VỎ QUI MÔ PILOT TẠI CẦN GIỜ THUỘC ĐỀ TÀ

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO MÔ HÌNH

XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP

BẰNG TẢO TETRASELMIS SP VÀ NHUYỄN THỂ

HAI MẢNH VỎ QUI MÔ PILOT TẠI CẦN GIỜ

THUỘC ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM CÔNG

NGHIỆP BẰNG TẢO TETRASELMIS SP VÀ NHUYỄN THỂ HAI MẢNH VỎ QUI MÔ PILOT ”

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI : ThS DƯƠNG THỊ THÀNH

THÁNG 8 NĂM 2012

BK

TP HCM

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO MÔ HÌNH

XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP

BẰNG TẢO TETRASELMIS SP VÀ NHUYỄN THỂ

HAI MẢNH VỎ QUI MÔ PILOT TẠI CẦN GIỜ

THUỘC ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP BẰNG TẢO TETRASELMIS SP VÀ NHUYỄN THỂ HAI MẢNH VỎ QUI MÔ PILOT ”

MỤC LỤC

1.TÓM TẮT MÔ HÌNH 3

2 ĐẶT VẤN ĐỀ 3

3 NỘI DUNG MÔ HÌNH 4

3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 4

3.2 Nội dung thực hiện 7

3.3 Mô tả qui trình 7

3.3.1 Chuẩn bị ao xử lý 7

3.3.2 Chuẩn bị tảo Tetraselmis sp 8

3.3.3 Thả giống sò huyết, vọp và vọp cửa sông 9

3.3.4 Qui trình xử lý 9

4 KẾT QUẢ MÔ HÌNH 11

4.1 Môi trường nước trong ao xử lý ao đối chứng 11

4.1.1 Biến đổi giá trị pH 11

4.1.2 Độ trong 12

4.1.3 Oxy hoà tan 12

4.1.4 Hiệu quả xử lý N-NH4 13

4.1.5 Hiệu quả xử lý P-PO4 14

4.1.6 Hiệu quả xử lý BOD3 15

4.1.7 Độ kiềm 16

4.2 Thành phần và sinh vật lượng động, thực vật phù du 16

4.2.1 Thành phần và sinh vật lượng thực vật phù du 16

4.2.2 Biến động động vật phù du 18

4.3 Các yếu tố hóa học bùn đáy ao xử lý 20

5 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ 20

6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I 6.1 Kết luận i

6.2 Kiến nghị i

1.TÓM TẮT MÔ HÌNH

1 Tên mô hình Mô hình xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp bằng tảo

Tetraselmis sp và nhuyễn thể hai mảnh vỏ

2 Cơ quan quản lý Sở khoa học và công nghệ TP HCM

3 Đơn vị thực hiện

mô hình Khoa Môi trường trường Đại học Bách Khoa TP HCM

5 Địa điểm xã An Thới Đông, xã Lý nhơn huyện Cần Giờ Tp HCM

7 Phương pháp

Điều tra khảo sát chọn hộ đảm bảo thực hiện mô hình

Theo dõi, đánh giá chất lượng nước trong quá trình xử lý, xác định sinh khối tảo, khả tăng tăng trưởng của nhuyễn thể (sò huyết và vọp cửa sông)

2 ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam, với 3.260 km bờ biển là tiềm năng to lớn cho việc phát triển nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt phát triển nghề nuôi tôm nước mặn Trong vài năm trở lại đây, diện tích nuôi trồng thủy sản đã tăng nhanh trong cả nước Theo thống kê của bộ nông nghiệp

và phát triển nông thôn, năm 2010 diện tích nuôi tôm nước lợ là 639.115 ha đạt sản lượng gần 470.000 tấn, trong đó tôm sú 613.718 ha, sản lượng gần 333.200 tấn, tôm chân trắng 25.397 ha sản lượng 136.700 tấn Chính sự phát triển ồ ạt này đã dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng như: môi trường nước bị suy thoái do phát triển mô hình nuôi thâm canh tôm quá mức đã thải ra một lượng lớn các chất hữu cơ vượt quá sức tải của môi trường, dịch bệnh xảy ra trên diện rộng và dai dẳng Theo thống kê của 8 tỉnh ĐBSCL, đến tháng 7/2011 có 66.593 ha (64.758 ha tôm sú và 1.835 ha tôm thẻ chân trắng) bị thiệt hại, tăng gấp 2,3 lần so với cùng thời điểm năm 2010; trong đó, tỉnh Sóc Trăng có diện tích nuôi tôm thiệt hại nhiều nhất trên 20.514 ha, Bạc Liêu 13.536 ha, Kiên Giang 11.252 ha, Cà Mau 9.933 ha, Trà Vinh 7.628 ha, Long An 2.072 ha Các nghiên cứu cho thấy trong hệ thống thâm canh tôm chỉ có 15 - 20% thức ăn được dùng để phát triển mô động vật phần còn lại thất thoát như thức ăn dư thừa, sự bài tiết của tôm ra môi trường [Boyd (1998)] Chất dinh dưỡng nitơ và photpho là 2 nhân tố tác động mạnh đến môi trường nước trong

ao nuôi tôm Theo công bố của nhiều nghiên cứu cho rằng có khoảng 63 - 78% nitơ và 76

- 80% photpho cho tôm ăn bị thất thóat vào môi trường Nước thải nuôi tôm mang theo

sẽ làm giảm ôxy hoà tan và tăng nồng độ các chất COD, BOD, sulfit hydrogen và amoniac trong nước gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái bao gồm cả các ao tôm

Như vậy phát triển diện tích nuôi tôm chỉ là điều kiện cần và sẽ không bền vững nếu không kết hợp với kiểm soát môi trường Một trong những hướng giải quyết được đặt ra cho vấn đề kiểm soát môi trường là xử lý nước thải Nước thải nuôi tôm giàu dinh dưỡng, lưu lượng lớn, thải theo chu kì giải pháp xử lý theo công nghệ hồ sinh học đã được triển

khai ở nhiều nước trên thế giới và trong nước Sử dụng tảo Tetraselmis sp và nhuyễn thể

hai mảnh vỏ để xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp đã đạt kết quả tốt qui mô phòng thí nghiệm

Cần giờ là huyện ven biển của TP HCM, năm 2001, thành phố chỉ đạo phải thay đổi mục đích sử dụng đất nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho các hộ sản xuất nhờ vào nguồn tài nguyên đất đai Quyết định 61/2006/QĐ-UBND ngày 14/4/2006 về chuyển đổi đất lúa năng suất thấp sang nuôi tôm giai đoạn 2006-2010 Các hộ nuôi tôm ở huyện Cần Giờ khi chuyển đổi đất từ trồng lúa sang nuôi tôm, đã tăng được thu nhập, cải thiện được đời sống Những năm đầu hiệu quả kinh tế thu được từ tôm rất lớn, bình quân 1 ha tôm người dân có thể lãi đến hàng trăm triệu đồng Nhưng từ năm 2004, các hộ này gặp khó khăn trong quá trình nuôi tôm là tôm không lớn, thời gian nuôi kéo dài hoặc dịch bệnh, nguyên nhân dẫn đến kết quả do môi trường đã bị ô nhiễm

Được sự hỗ trợ của sở khoa học và công nghệ TP HCM nhóm nghiên cứu trường Đại học Bách khoa TP.HCM đã triển khai mô hình xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp

bằng tảo Tetraselmis sp và nhuyễn thể hai mảnh tại xã An Thới Đông, xã Lý nhơn huyện Cần Giờ Tp HCM Thời gian 8/2009 -7/2010 với mục đích sử dụng tảo Tetraselmis sp có

khả năng phát triển trong nước thải nuôi tôm, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao, để xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng Các hoạt động sinh học trong hồ

xử lý nước thải có tảo Tetraselmis sp lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải

nuôi tôm chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp Nhuyễn thể nuôi trong hồ thu hồi sinh khối tảo làm thức ăn tăng trọng lượng Việc phối

hợp tảo Tetraselmis sp và nhuyễn thể hai mảnh xử lý nước thải nuôi tôm đã tận dụng triệt

để lượng thức ăn dư thừa trong nước thải nuôi tôm tăng thêm lợi nhuận đồng thời hạn chế tác động tiêu cực ô nhiễm nguồn nước, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển nghề nuôi tôm bền vững

3 NỘI DUNG MÔ HÌNH

3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện

Mô hình được triển khai trong ba vụ:

 Đối tượng nuôi: Tôm chân trắng (Litopenaeus vannamei, tên gọi trước đây Penaeus

vannamei) với mật độ nuôi là 60con/m2

 Thời gian thực hiện vào: Mùa khô, thả tôm từ ngày 1 tháng 3 và thu hoạch ngày 4 tháng

6 năm 2009

 Diện tích ao xử lý: 1.149 m2 Tiến hành thả 46 kg sò huyết loại 1.500 – 2.000 con/kg vào ao xử lý ngày 24/2/2009 với mật độ khoảng 70 con/m2 Thời gian xử lý: từ ngày 5 tháng 06 năm 2009 đến ngày 16 tháng 6 năm 2009

b Vụ nuôi tôm 2 và 3:

Sau vụ nuôi tôm anh Nguyễn Trung Hòa không tiếp tục nuôi, đồng thời vào đầu tháng 8 năm 2009 lượng mưa nhiều, môi trường nước bị ngọt hóa, sò huyết trong ao nuôi bị chết do độ mặn môi trường xuống thấp Được sự phối hợp phòng nông nghiệp huyện Cần Giờ đã tiến hành tổ chức khảo sát vùng nuôi tôm và lựa chọn địa điểm và nhuyễn thể phù hợp với địa phương Kết quả vụ 2,3 triển khai mô hình tại trại nuôi tôm công nghiệp anh Võ Văn Bình ấp Lý Hòa Hiệp xã Lý nhơn huyện Cần Giờ Tp HCM Nhuyễn thể xử lý phối hợp với tảo là Vọp cửa sông Đây là đối tượng có thể sống trong môi trường mặn nhưng cũng có thể sống trong môi trường nước ngọt hoàn toàn (vị trí khu nuôi xem hình 3.3)

 Quy mô khu nuôi: Diện tích ao nuôi là 3.026 m2,

 Đối tượng nuôi là tôm chân trắng (Litopenaeus vannamei)

 Thời gian thực hiện:

- Mùa mưa (vụ 2): thả tôm từ ngày 5 tháng 10 năm 2009 (17/8/2009 âm lịch) và thu hoạch ngày 31 tháng 12 năm 2009 với mật độ 60 con/m2

- Mùa khô (vụ 3): Tôm nuôi được thả vào ngày 7 tháng 2 năm 2010 và thu hoạch ngày 8 tháng 5 năm 2010 với mật độ 80 con/m2

 Diện tích ao xử lý: 1.663 m2

đã tiến hành thả 517 kg vọp Vọp (Geloina coasans) ngày

25 tháng 11 năm 2009

- Thời gian thực hiện xử lý nước thải ao tôm mùa mưa (vụ 2) từ ngày 2 tháng 1 năm

2010 và kết thúc vào ngày 15 tháng 1 năm 2010

- Thời gian thực hiện xử lý nước thải ao tôm mùa khô (vụ 3) từ ngày 10 tháng 5 năm

2010 đến ngày 23 tháng 5 năm 2010

Tóm tắt thời gian thực hiện mô hình trình bày trong bảng 3.1

Bảng 3.1: Tóm tắt thời gian thực hiện thí nghiệm xử lý

1 Thời gian xử lý 5/6/ 2009

16/6/2009

2/1/2010 15/1/ 2010

10/5/2010 23/5/2010

2 Ngày bổ sung tảo Tetraselmis sp V=

500l

10/2/2009, 4/6/2009

Hình 3.3: Bố trí diện tích ao nuôi và ao xử lý mô hình 2,3

Hình 3.4: Thả vọp vào ao xử lý mô hình 2 và mô hình 3

3.2 Nội dung thực hiện

1 Đánh giá hiệu quả xử lý nước của ao xử lý và ao đối chứng theo thời gian : 0, 8, 11, 24,

Ao nuôi: DT 3026 m2 thả tôm ngày Đợt 1: 5/10/2009 TH:31/12/2009 Đợt 2: 7/2/2010 TH: 8/5/2010

3.3.2 Chuẩn bị tảo Tetraselmis sp.:

Tảo Tetraselmis sp do phòng Công nghệ Tảo và Sinh học Môi trường, trung tâm Công nghệ sinh học - Đại học Quốc gia Hà Nội cung cấp Cấy tảo Tetraselmis sp trong

môi trường F2 đặc, tiến hành soi, kiểm tra độ sạch của mẫu Sau đó cấy vi tảo vào 6 bình môi trường F2 lỏng thể tích = 250ml, nuôi cấy ở nhiệt độ 25 – 30o

C, ánh sáng yếu (hình 3.5) tiến hành quan sát và so sánh hình thái tảo bằng kính hiển vi Olympus BX51 Tiếp tục

nhân nuôi 500ml tảo Tetraselmis sp bằng môi trường F2 trong 6 bình thể tích 1000ml, sau

14 ngày nuôi mật độ sinh khối tảo đạt 6g/l, hình 3.6

Hình 3.5 : Tảo Tetraselmis sp cấy trên môi

trường thạch Hình 3.6 : Nhân tảo Tetraselmis sp môi trường lỏng phòng thí nghiệm

Sau khi nuôi cấy trên môi trường trong phòng thí nghiệm, tảo Tetraselmis sp nuôi

nhân rộng bằng nước từ ao nuôi tôm trong điều kiện tự nhiên Tảo được nuôi trong các túi nilon có đục lỗ Các túi này có chiều dài khoảng 1,5m, chiều rộng 0,5m và độ dày 0,8mm, túi không màu, nhằm tránh hiện tượng cản ánh sáng mặt trời đối với sự phát triển của tảo

trong môi trường tự nhiên Tỷ lệ cấy tảo 1lít Tetraselmis sp mật độ sinh khối : 6g/l trong 35

lít môi trường nước từ ao tôm hình 3.7

Hình 3.7: Nuôi Tetraselmis sp trong các túi nilon

Kết quả sau 14 ngày nuôi cấy, lượng sinh khối đạt : 5g/l, cấy 70l tảo trong 500l nước

ao tôm hình 3.8

Hình 3.8: Nuôi Tetraselmis sp trong bồn mô hình triển khai tại Cần Giờ

3.3.3 Thả giống sò huyết, vọp và vọp cửa sông

Kiểm tra nhuyễn thể và vọp đảm bảo nguồn giống không bị nhiễm bệnh Quan sát vỏ ngoài hoàn chỉnh Cân trọng lượng trung bình sò huyết : 1750 con/kg, vọp cửa sông trung bình: 24 con/kg Thả nhuyễn thể sò huyết, vọp cửa sông vào buổi sáng mát Quá trình vận chuyển duy trì nhiệt độ không quá 300C, đóng nhuyễn thể trong bao tải có lỗ thưa tạo sự thông thoáng, trong quá trình vận chuyển cần chú ý tưới nước cho nhuyễn thể 2 giờ/lần

3.3.4 Qui trình xử lý

Nước thải cuối vụ tôm bơm một phần sang ao xử lý, phần còn lại trong ao sử dụng để đối chứng Qui trình xử lý như sau :

Hình 3.9 : Qui trình xử lý nước thải

Thuyết minh Qui trình xử lý nước thải từ ao thu hoạch tôm được bơm vào ao tảo và nhuyễn thể Sinh vật trong Ao xử lý bao gồm vi sinh vật, tảo ở dạng lơ lửng và nhuyễn thể

Nước thải ao nuôi tôm

Ao tảo, nhuyễn thể

Khử trùng

Tuần hoàn ao nuôi Môi trường,

tảo Tại ao xử lý các chất rắn lơ lửng được lắng xuống Ammonia trong nước thải là nguồn đạm chính cho tảo tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp Quần thể

vi sinh vật trong ao xử lý tương tự quần thể vi sinh vật trong bể bùn hoạt tính hiếu khí Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ quá trình quang hợp của tảo để phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ Các chất dinh dưỡng và CO2 thải ra từ quá trình phân hủy này lại là nguồn thức ăn cho tảo Mối quan hệ cộng sinh giữa vi sinh vật và tảo ao xử lý được trình bày trong hình dưới đây

Trong ao xử lý có nuôi nhuyễn thể (sò hoặc vọp ) để lọc bỏ mùn bã hữu cơ và sinh khối tảo Nước thải xử lý được khử trùng bằng Chlorine nồng độ 0,3-0,5 mg/l trong thời gian 24h Tảo và các vi sinh vật được loại bỏ trước khi thải ra môi trường, nước thải sau xử

lý vụ 2 được tuần hoàn lại ao nuôi cho vụ thứ 3

Thông số cơ bản ao xử lý và ao đối chứng trình bày trong bảng 3.2

Bảng 3.2: Thông số ao thí nghiệm và ao đối chứng

 Diễn biến chất lượng nước trong ao xử lý và ao đối chứng các thông số : pH, COD,

DO, H2S, N-NH4, Coliform, P- PO4, độ trong theo thời gian : 0, 8, 11, 24, 32, 35, 48,

56, 59, 72, 80, 83, 96, 104, 107, 120, 128, 131, 144, 168, 192, 216, 240 giờ Kiểm tra tảo và động vật phù du: vào 13 giờ hàng ngày

 Bùn đáy ao xử lý và ao đối chứng: các thông số pH, tổng mùn, tổng đạm, độ ẩm, sắt trao đổi, Ca-Mg trao đổi, tần suất : 2 lần/10 ngày

 Tốc độ sinh trường sò huyết, vọp định kì

4 KẾT QUẢ MÔ HÌNH

4.1 Môi trường nước trong ao xử lý ao đối chứng

Số liệu kết quả theo dõi chất lượng nước ao xử lý ao đối chứng mô hình trình bày trong phụ lục đính kèm

4.1.1 Biến đổi giá trị pH

Kết quả theo dõi biến động pH trong ba vụ xử lý trình bày hình 4.1 cho thấy giá trị

pH trong ao đối chứng cao hơn so với ao xử lý từ 0,3 đến 1 đơn vị Giá trị pH trung bình

ao xử lý 7,8 và ao đối chứng cao hơn đạt 8,2 Nếu xét riêng rẽ giữa các vụ ao xử lý giá trị

pH trung bình qua 3 vụ lần lượt tương ứng là: 7,5; 8,2; 7;6, trong khi các vụ đối chứng là: 7,9; 8,5; 8,3 Xét giá trị pH cả ba vụ giữa thời điểm đo buổi sáng nhỏ hơn buổi chiều (trung bình ao đối chứng 0,6, ao xử lý 0,35) Nguyên nhân liên quan đến sự phát triển của tảo và nền đáy trong các ao Ao xử lý nhờ sự lọc của sò (mô hình 1) và vọp (mô hình 2, 3)

có tác dụng kiểm soát và kìm hãm sự phát triển của tảo nên không có sự biến động lớn về giá trị pH Ao đối chứng mật độ tảo cao hơn, ban ngày quá trình quang hợp hấp thu CO2

và giải phóng CO32- làm cho pH của nước tăng ban ngày, nhưng ban đêm tảo hô hấp thải nhiều khí CO2 làm cho pH giảm chênh lệch pH ngày đêm cao Phân tích tương quan pH

và mật độ tảo ở ba vụ nuôi có hệ số tương quan thấp r = 0,35 Kết quả kiểm định sự khác biệt pH giữa ao xử lý và ao đối chứng có ý nghĩa với sig < 0,05

5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

ao xử lý sò, vọp đã lọc thức ăn làm giảm mật độ tảo nên độ trong tăng lên

Các kết quả quan sát tại ao xử lý hầu như không xuất hiện váng tảo trôi nổi trong khi tại ao đối chứng lại xuất hiện rất nhiều và đây là nguy cơ làm môi trường nước trong

ao có xu thế xấu đi theo thời gian xử lý

y = 0,094x + 22,811

R 2 = 0,8796

Hình 4.2: Biến động độ trong ba vụ trong các ao

Khi so sánh độ trong giữa các vụ ít có sự khác biệt giữa ba vụ xử lý (sig=0,93), trong

đó vụ 1-2 sig = 0,72, vụ 1-3 sig = 0,95, vụ 2-3 sig= 0,77 như vậy khả năng lọc của sò vụ 1 và vọp vụ 2,3 tương đương nhau

4.1.3 Oxy hoà tan

Hàm lượng oxy hòa tan trung bình ba vụ ở ao đối chứng 8,1mg/l, ao xử lý 6,8mg/l Ao