Đang tải... (xem toàn văn)
Việt nam là nước nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản là một trong những ngành quan trọng đóng góp lớn vào thu nhập quốc dân. Nhờ địa hình và nguồn nước thuận lợi cho việc nuôi trồng thủy sản, đồng bằng sông Cửu Long là một trong những khu vực trọng điểm của cả nước. Đặc biệt là nghề nuôi tôm đã phát triển mạnh mẽ trong những thập niên qua. Bên cạnh việc diện tích nuôi tăng nhanh thì vấn đề khó khăn gặp phải là nước thải của ao nuôi sau khi thu hoạch tôm. Vì trong nước thải ao nuôi tôm có hàm lượng ô nhiễm cao( COD, N – amonia, N tổng, P tổng, vi khuẩn gây bệnh) với lượng ô nhiễm này khi được sử dụng cho vụ mùa sau sẽ ảnh hưởng đến năng suất của vụ sau và gây ô nhiễm môi trường càng nghiêm trọng hơn. Để khắc phục vấn đề trên thì nước thải ao nuôi tôm phải được xử lý trước khi thải ra sông ngòi. Trong nghiên cứu này, mô hình đất ngập nước (ĐNN) kiến tạo kết hợp diệt khuẩn bằng nano bạc được nghiên cứu để xử lý nước thải ao nuôi tôm. Mô hình ĐNN thì được xây dựng với kích thước 1,2 x 0,3 x 0,4 m, trên mô hình được trồng sậy với mật độ 25 câym2. Sau khi sậy được hai tháng tuổi thì bắt đầu xử lý nước thải tổng hợp thì cho kết quả xử lý cao. Từ những kết quả đó chúng tôi tiến hành xử lý nước thải ao nuôi tôm thật thì hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm khá cao. Nước thải sau khi được xử lý bằng mô hình ĐNN tiếp tục được diệt khuẩn bằng nano bạc, trong nghiên cứu này Ag NPs được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học với tác nhân khử là natri citrat. Kết quả tổng hợp được kiểm tra bằng UV – Vis, XRD, TEM, DLS, ICPMS. Nước thải sau khi được xử lý bằng mô hình ĐNN và diệt khuẩn bằng nano bạc thì đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường và tái sử dụng cho các vụ nuôi tôm sau.
TÓM TẮT Việt nam nước nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản ngành quan trọng đóng góp lớn vào thu nhập quốc dân Nhờ địa hình nguồn nước thuận lợi cho việc nuôi trồng thủy sản, đồng sông Cửu Long khu vực trọng điểm nước Đặc biệt nghề nuôi tôm phát triển mạnh mẽ thập niên qua Bên cạnh việc diện tích nuôi tăng nhanh vấn đề khó khăn gặp phải nước thải ao nuôi sau thu hoạch tôm Vì nước thải ao nuôi tôm có hàm lượng ô nhiễm cao( COD, N – amonia, N- tổng, P- tổng, vi khuẩn gây bệnh) với lượng ô nhiễm sử dụng cho vụ mùa sau ảnh hưởng đến suất vụ sau gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Để khắc phục vấn đề nước thải ao nuôi tôm phải xử lý trước thải sông ngòi Trong nghiên cứu này, mô hình đất ngập nước (ĐNN) kiến tạo kết hợp diệt khuẩn nano bạc nghiên cứu để xử lý nước thải ao nuôi tôm Mô hình ĐNN xây dựng với kích thước 1,2 x 0,3 x 0,4 m, mô hình trồng sậy với mật độ 25 cây/m2 Sau sậy hai tháng tuổi bắt đầu xử lý nước thải tổng hợp cho kết xử lý cao Từ kết tiến hành xử lý nước thải ao nuôi tôm thật hiệu xử lý chất ô nhiễm cao Nước thải sau xử lý mô hình ĐNN tiếp tục diệt khuẩn nano bạc, nghiên cứu Ag NPs tổng hợp phương pháp khử hóa học với tác nhân khử natri citrat Kết tổng hợp kiểm tra UV – Vis, XRD, TEM, DLS, ICP/MS Nước thải sau xử lý mô hình ĐNN diệt khuẩn nano bạc đạt tiêu chuẩn thải môi trường tái sử dụng cho vụ nuôi tôm sau LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất kết trình bày luận văn thân thực hướng dẫn cô TS Hồ Thị Thanh Vân TS Đinh Thị Nga phòng thí nghiệm hóa học trường đại học Tài Nguyên Và Môi Trường thành phố Hồ Chí Minh Những kết trình bày kết hoàn toàn không chép tác giả Những ý tưởng kết nghiên cứu tác giả khác trích dẫn lại TP HCM, ngày ….tháng 12 năm 2015 Nguyễn Âu Lạc MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH DANH SÁCH BẢNG BIỂU DANH MỤC KÝ HIỆU TỪ VIẾT TẮT ĐBSCL Đồng sông Cửu Long ĐNN Đất ngập nước BOD Biochemical oxygen demand TSS Total suspended solids TDS Total dissolved solids COD Chemical oxygen demand DO Demand oxygen UV - Vis Ultraviolet – visible spectroscopy XRD X- ray diffraction TEM Transmission electron microscopy N Nitơ P Phốt ICP - Ms Inductively Coupled Plasma mass spectrometry DLS Laser Scattering Particle Size Distribution Analyze Ag NPs Silver nanoparticles KPH Không phát PHẦN I: TỔNG QUAN CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NUÔI TÔM 1.1 Tình hình nuôi tôm việt nam Nghề nuôi trồng thủy sản khởi nguồn nước ta từ năm 1970 Hiện nay, nuôi trồng thủy sản ngành kinh tế trọng điểm nước không ngừng gia tăng diện tích, sản lượng thu nhập Tổng sản lượng thủy sản nuôi trồng nước ta năm 2012 3,27 triệu tấn, chiếm 55,2% tổng sản lượng thủy sản, sản lượng tôm 488.000 cá tra 1,24 triệu Đến hết tháng năm 2013, ước tính diện tích nuôi tôm nước đạt 600.000 ha, diện tích nuôi tôm sú 570.000 ha, tôm chân trắng 25.200 Vasep trích dẫn báo cáo Sở Nông nghiệp Phát triển Nông thôn khu vực Đồng sông Cửu Long tháng đầu năm 2014 cho thấy: diện tích nuôi tôm giảm nhiều Bạc Liêu với mức 6,9%, tiếp đến Trà Vinh giảm 4,2% Cà Mau giảm 1,1% Xét diện tích Kiên Giang diện tích tăng đến 1,7% Về sản lượng tôm lại có biến động đáng kể Điển hình Bạc Liêu, sản lượng giảm 19%, tỉnh lại tăng từ 19-63% Đối với tỉnh vùng Đông Nam bộ, tình hình nuôi tôm sú tỉnh Bà Rịa–Vũng Tàu thành phố Hồ Chí Minh chưa có dấu hiệu khả quan, sản lượng tôm sú giảm so với kỳ năm trước Hình 1: Diện tích sản lượng nuôi tôm tháng đầu năm 2014 ĐBSCL Nam Bộ khu vực có diện tích sản lượng nuôi tôm ven biển lớn nước, điển hình tỉnh: Tiền Giang, Bạc Liêu, Cần Thơ, Sóc Trăng… Mặc dù có biến động xét mặt tổng thể hiệu từ việc nuôi tôm mang lại lợi nhuận kinh tế cao, cung cấp nguồn nguyên liệu tôm cho xuất khẩu, giải việc làm cho hàng triệu người lao động nước 1.2 Thực trạng ô nhiễm nguồn nước ao nuôi tôm Việc gia tăng hoạt động nuôi tôm thập niên gần khiến diện tích nuôi tôm toàn cầu mở rộng, công nghệ nuôi trồng thủy sản cải tiến giống, nguồn thức ăn kỹ thuật cho ăn Tuy nhiên, phát triển nhanh lại phát sinh mối nguy hại như: tải lượng nước thải, bùn thải từ trình nuôi tôm ngày cao không xử lý triệt để gây nên vấn đề ô nhiễm môi trường dịch bệnh cho tôm lây nhiễm nguồn bệnh từ tôm nuôi sang loại thủy sản tự nhiên vùng Phần lớn bùn thải sinh thức ăn dư thừa phân tôm thải lắng đọng tích tụ đáy ao Lớp bùn chứa hàm lượng chất hữu chất dinh dưỡng cao dễ bị phân hủy kỵ khí tạo khí độc H2S, NH3 gây hại đến trình sinh trưởng tôm ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Hình 2: Nhiều ao, hồ nuôi tôm xã Mỹ Thắng bỏ hoang môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng Bảng 1: Tình trạng tôm chết ĐBSCL, Nguồn Tổng cục thống kê Năm Tình Trạng 2006 Các tỉnh Nam Bộ có gần tỷ tôm sú giống bị chết Mức độ thiệt hại, phổ biến địa phương 10% -20% 2008 Tôm chết hàng loạt diễn 100.000ha, mức độ thiệt hại từ 20%-90%, giảm khoảng 60.000 - 70.000 so với năm 2007 2009 Hơn 1.000 diện tích nuôi tôm sú tỉnh bị bệnh chết 2010 Diện tích nuôi tôm có mức độ thiệt hại từ 20 - 80%, khoảng 40.000ha Nước thải nuôi tôm chứa lượng thức ăn sót lại, phân chuyển hoá dinh dưỡng tôm (ước lượng có khoảng 63 – 78 % nitơ 76 – 80 % phốt thức ăn tôm bị thất thoát vào môi trường) Do đó, đặc trưng nước thải nồng độ nitơ phốt cao Nếu nguồn nitơ phốt không xử lý trước thải môi trường hay trước chuẩn bị cho vụ nuôi gây tượng phú dưỡng hóa môi trường nước nguồn tiếp nhận tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật gây hại (Vibrio, Aeromonas, Ecoli, Pseudomonas, Proteus, nhiều loại nấm động vật nguyên sinh) phát triển ao nuôi gây bệnh cho tôm Hình 3: Nước thải từ ao nuôi tôm 1.3 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới nuôi tôm 1.3.1 DO DO lượng oxi hòa tan cần cung cấp cho hoạt động sống tôm số sinh vật nước Tôm phát triển mạnh DO > mg/lít đặc biệt thích hợp với DO = mg/lít Chúng phát triển chậm DO dao động khoảng -3 mg/lít chết DO < mg/lít Do vậy, DO số quan trọng để đánh giá ô nhiễm nguồn nước [1,2] 1.3.2 Độ pH Độ pH quan trọng, thay đổi ảnh hưởng gián tiếp đến đời sống thủy sinh vật Vì pH thay đổi kéo theo thay đổi yếu tố chất lượng nước khác Cụ thể độ pH thấp làm giải phóng kim loại từ đá chất lắng đáy ao, hồ Các kim loại ảnh hưởng đến trình trao đổi chất tôm, cá khả hấp thu nước qua mang Độ pH đạt giá trị khoảng 6,5–8,8 an toàn cho phát triển tôm, giá trị tối ưu 7,5– 8,5 Đối với nước nuôi tôm, giá trị tổng kiềm khoảng 100 mgCaCO 3/l đảm bảo cho môi trường nước biến đổi lớn ngày Độ kiềm thích hợp cho tôm phát triển từ 90 – 150 mg CaCO3/l [3] 1.3.3 Nồng độ muối tổng chất rắn hòa tan TDS Tổng hàm lượng ion hòa tan chứa kg nước nồng độ muối hay độ mặn nước Trong đơn vị 0/00 hay ppt (phần nghìn) kí hiệu để biểu diễn đơn vị đo nồng độ (g/kg) muối hòa tan nước Nồng độ muối thích hợp cho tôm phát triển là: 0- 40‰ (thích hợp 1525‰) Tôm phát triển nhanh sức đề kháng yếu nồng độ muối thấp ngược lại nồng độ muối cao phát triển chậm song sức đề kháng cao 1.3.4 Hàm lượng amonia Amonia (NH3) độc với người với tôm Trong môi trường nước nuôi tôm hình thành từ trình phân huỷ hợp chất hữu phân bón, thức ăn dư thừa, xác phiêu sinh động thực vật, chất tiết tôm… Để đảm bảo môi trường sống tốt cho tôm phải xử lý NH tới ngưỡng thích hợp cho tôm Ví dụ: tôm sú ngưỡng thích hợp nhỏ 0,03 mg/l hàm lượng lớn 0,1 mg/l gây chết [1,4] 1.3.5 Nitrit nitrat Nitrit chất độc có sẵn nguồn nước sinh trình phân hủy chất nước thải Nitrit gây độc tạo thành chất methemoglobin giảm chuyển oxy tới tế bào Với tôm sú ngưỡng ghi nhận an toàn nhỏ mg/l Bên cạnh đó, nitrat gây ảnh hưởng độc tôm Theo khuyến cáo nhà khoa học hàm lượng nitrat môi trường nuôi nên thấp 60 mg/l [1,4] Như để tôm phát triển tốt cần phải đảm bảo yếu tố môi trường nằm ngưỡng hoạt động môi trường sống không bị biến động 10 phụ lục 1: phổ UV - VIS với thời gian phản ứng khác phụ lục 2: phổ XRD mẩu Ag NPs có thời gian phản ứng phụ lục 3: Kết phân bố kích thước hạt mẫu Ag NPs phụ lục 4:Kết phân bố kích thước hạt mẫu Ag NPs 1,5 phụ lục 5:Kết phân bố kích thước hạt mẫu Ag NPs phụ lục 6: Ảnh TEM mẫu Ag NPs phụ lục 7: Ảnh TEM mẫu Ag NPs 1,5 phụ lục 8: Ảnh TEM mẫu Ag NPs phụ lục 9:Kết pH STT Chỉ tiêu Giá trị STT Chỉ tiêu Giá trị pH 6.30 20 pH 6.53 pH 6.28 21 pH 6.51 pH 6.26 22 pH 6.50 pH 6.24 23 pH 6.56 pH 6.25 24 pH 6.45 pH 6.27 25 pH 6.55 pH 6.23 26 pH 6.50 pH 6.25 27 pH 6.46 pH 6.49 28 pH 6.51 10 pH 6.40 29 pH 6.45 11 pH 6.25 30 pH 6.54 12 pH 6.31 31 pH 6.53 13 pH 6.37 32 pH 6.56 14 pH 6.45 33 pH 6.60 15 pH 6.35 34 pH 6.55 16 pH 6.55 35 pH 6.49 17 pH 6.48 36 pH 6.53 18 pH 6.50 37 pH 6.54 19 pH 6.44 38 pH 6.50 phụ lục 10:Kết TDS STT tiêu Đơn vị giá trị TDS mg/l 236 TDS mg/l 182 TDS mg/l 168 TDS mg/l 162 TDS mg/l 391 TDS mg/l 261 TDS mg/l 276 TDS mg/l 266 TDS mg/l 6100 10 TDS mg/l 3900 11 TDS mg/l 4200 12 TDS mg/l 4000 13 TDS mg/l 7800 14 TDS mg/l 4500 15 TDS mg/l 4300 16 TDS mg/l 4400 17 TDS mg/l 10600 18 TDS mg/l 5600 19 TDS mg/l 6000 20 TDS mg/l 5700 phụ lục 11:Kết COD STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tiêu COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD COD Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l giá trị 292 10 460 37 40 37 110 11 12 10 143 16 15 15 186 20 21 21 phụ lục 12: Kết P – Tổng STT tiêu Đơn vị giá trị P – Tổng mg/l 8.7 P – Tổng mg/l 0.6 P – Tổng mg/l 0.5 P – Tổng mg/l 0.5 P – Tổng mg/l 15.6 P – Tổng mg/l 1.4 P – Tổng mg/l 1.2 P – Tổng mg/l 1.3 phụ lục 13: Kết N – Tổng STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tiêu N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng N-tổng Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l giá trị 37.80 2.40 1.20 0.80 50.00 1.80 2.20 2.30 11.20 0.61 0.56 0.49 12.20 0.68 0.63 0.55 15.80 1.01 0.93 1.01 phụ lục 14: Kết N – amonia STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tiêu N - amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia N – amonia Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l giá trị 25.00 1.00 0.80 0.70 40.00 1.00 2.00 2.00 10.50 0.43 0.50 0.41 11.70 0.55 0.51 0.50 14.90 0.76 0.81 0.68 phụ lục 15: Kết vi sinh STT tiêu Đơn vị giá trị Coli form tổng MPN/100ml 7500 Coli form tổng MPN/100ml 4300 Coli form tổng MPN/100ml 2900 Coli form tổng MPN/100ml 2300 Coli form tổng MPN/100ml 2300 Coli form tổng MPN/100ml KPH Coli form tổng MPN/100ml 3400 Coli form tổng MPN/100ml 1500 Coli form tổng MPN/100ml 1100 10 Coli form tổng MPN/100ml 700 11 Coli form tổng MPN/100ml 16 12 Coli form tổng MPN/100ml 13 13 Coli form tổng MPN/100ml 2700 14 Coli form tổng MPN/100ml 700 15 Coli form tổng MPN/100ml 300 16 Coli form tổng MPN/100ml 2900 17 Coli form tổng MPN/100ml 11 18 Coli form tổng MPN/100ml KPH ... xử lý nước thải ao nuôi tôm kết hợp trình lắng, trình xử lý ao nuôi hào hấp thụ chất ô nhiễm loại tảo lớn (hình 3.1) Nước thải ao nuôi tôm xử lý qua giai đoạn: - Giai đoạn đầu: nước thải ao nuôi. .. Songsanjinda.P nghiên cứu kết hợp công nghệ sinh học trình tự nhiên để xử lý nước thải ao nuôi tôm tái sử dụng Năm 2004, tác giả kết hợp nhiều mô hình để xử lý nước thải ao nuôi tôm để tái sử... này, nước thải ao nuôi tôm qua hệ thống xử lý liên tục Đầu tiên, chúng vào ao lắng để loại bỏ phần ô nhiễm Sau đó, nước thải bơm qua ao nuôi cá để xử lý sinh học Cuối nước thải bơm vào ao xử lý