a) 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 đĩa lọc sinh học[24].
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.
- 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[7].
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 25
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.
- Nhược điểm của hệ thống: chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị và vận hành caọ
b) Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods- còn gọi là bể metan
Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật kị 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 caọ Tuy nhiên hệ thống này lại có ưu điểm là có thể giải phóng nitơ, giảm gây ô nhiễm NO3-(nitơrat) cho nước mặt và nước ngầm[37].
c) Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên
* 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[23].
* Hồ sinh học bao gồm các loại hồ: - Hồ hiếu khí tự nhiên (Aerobic pond):
+ Độ sâu từ 0,2-0,4m, diện tích đất rất lớn, chi phí vận hành gần như bằng 0.
+ Tải lượng BOD : 250 kg- 300 kg/ngày cho một diện tích hồ rộng 1 hạ + Nước thải được đưa vào và thoát ra theo đường chéo của hồ sẽ tăng hiệu suất xử lý hơn.
- Hồ kỵ khí (Anaerobic pond-Metan pond): độ sâu nước 2,4 -3,6 m, thời gian lưu nước từ 2-5 ngàỵ Diện tích nhỏ hơn chỉ khoảng 10-20% diện tích hồ hiếu khí.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 26
+ Nhiệt độ tối ưu: 30-350C + pH : 6,5-7,5
+ Thời gian tối ưu là 5 ngày
- 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 ngàỵ Các phản ứng phân huỷ kị khí xảy ra ở lớp dưới đáy và quá trình ổn định hiếu khí xảy ra ở lớp trên.
+ Nhiệt độ tối ưu: >15oC
+ Tải lượng BOD : 100-150 kg /ha/ngày + Có thể xử lý được 50-60% BOD
+ Ưu điểm của hệ thống này : chi phí vận hành bằng 0.
+ Nhược điểm: 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 mùị
Một hệ thống hồ sinh học có ít nhất là 3 hồ và được xắp xếp như sau : Hồ hiếu khí => Hồ hiếu-kị khí => Hồ kị khí
(Aerobic pond) (Facultative pond) (Anaerobic pond) * 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.
d) Các hệ thống đất ngập nước
Do hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển diễn ra ở vùng nước mặn- lợ, vì vậy có thể sử dụng các hệ thống đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường, cụ thể như sau:
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 27
* Hệ thống dựa vào thực vật, động vật thủy sinh: rong câu, cá, ngao, vẹm, hầu…[22].
- 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 CO2, tăng pH, tăng quá trình bay hơi của NH4, tăng lắng đọng của phốtphọ
+ Các động vật thủy sinh bậc 1 như các loại cá ăn thực vật phù du, các động vật đáy như ngao, vẹm, hầu 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 là 50-300 kg/ha/ngàỵ
+ 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 ngàỵ
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[32].
- Ưu điểm của hệ thống này là : 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. * Hệ thống rừng ngập mặn (RNM)[38]
- 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.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 28
- 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.
Như vậy, có rất nhiều phươ ng pháp sinh học có thể sử dụng để xử lý ô nhiễm môi trườ ng 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.
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. Cùng đó rất cần phải điều tra, đánh giá thực trạng môi trường tại khu vực nghiên cứu cụ thể để có giải pháp bảo vệ môi trường phù hợp và hiệu quả.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 29