Đề tài Nghiên cứu hiện trạng khai thác, nuôi trồng thuỷ sản ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải

cấm các hành vi sử dụng chất nổ, xung điện, chất độc để khai thác thuỷ sản. Chỉ thị 07/2002/CT – TTG ngày 25/2/2002 về tăng cường quản lý việc sử dụng thuốc kháng sinh, hoá chất trong sản xuất kinh doanh thực phẩm có nguồn gốc từ động vật, trong đó có động vật thuỷ sản[1] Tuy nhiên, các văn bản quy phạm pháp luật về BVMT của ngành đã ban hành còn chưa toàn diện, thiếu nhiều văn bản quy phạm riêng cho từng lĩnh vực sản xuất, chưa có các quy định về quản lý các khu bảo tồn biển, các khu bảo tồn thiên nhiên trong các thuỷ vực nôi địa, cũng như bảo tồn và bảo vệ các hệ sinh thái quan trọng đối với thuỷ sản như rạn san hô, thảm cỏ biển, rừng ngập mặn. Phân công, phân cấp quản lý, khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản chưa có đủ các quy định và thiếu rõ ràng, ảnh hưởng đến quá trình thực thi pháp luật. - Tuyên truyền, giáo dục việc chấp hành pháp luật Truyền đạt các văn bản quy phạm pháp luật về BVMT đến những người có trách nhiệm và cộng đồng dân cư. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 9 Tuyên truyền trên các phương tiện thông tin đại chúng như báo, đài. - Tổ chức các hoạt động giám sát Cho đến nay, cùng với Cục Bảo vệ nguồn lợi thủy sản, cả nước đã có gần 40 Chi cục và trên 70 tàu kiểm ngư làm nhiệm vụ BVMT thủy sản. Các tổ chức này đã góp phần quan trọng bảo vệ nguồn lợi và môi trường thủy sản, ngăn chặn nhiều vụ sử dụng chất nổ, xung điện, thuốc độc khai thác thủy sản ở các ngư trường trọng điểm của cả nước. Tuy nhiên, hiện tượng vi phạm pháp luật về vấn đề này vẫn còn xảy ra thường xuyên. - Hoạt động nghiên cứu khoa học Để phục vụ cho nuôi trồng thủy sản, công tác nghiên cứu môi trường cũng đã được tiến hành nhiều đề tài ở các vùng khác nhau. Các đề tài tập trung vào việc xác định chất lượng môi trường nuôi, nguyên nhân và mức độ gây ô nhiễm môi trường do hoạt động nuôi trồng thủy sản gây ra và đề xuất biện pháp giảm thiểu, khắc phục tình trạng dịch bệnh thủy sản nuôi. Tuy nhiên, công tác điều tra nguồn lợi thủy sản không thường xuyên, còn thiếu các thông tin cập nhật, các tư liệu khoa học làm cơ sở cho việc quy hoạch, xây dựng cơ chế chính sách về BVMT và phát triển nguồn lợi thủy sản . 1.3.2. Những giải pháp đề xuất BVMT - Lập quy hoạch bảo vệ và phục hồi nguồn lợi thủy sản dài hạn và ngắn hạn cho cả nước, cho từng vùng lãnh thổ và các vực nước quan trọng [3] - Điều tra, nghiên cứu đánh giá hiện trạng môi trường thủy sản một cách đầy đủ, chính xác, chi tiết, từ đó đề ra các biện pháp phòng ngừa và xử lý hợp lý. - Đẩy mạnh việc đào tạo, tuyên truyền, giáo dục cho mọi tầng lớp nhân dân đặc biệt đối với ngư dân và các cơ quan liên quan về nhiệm vụ bảo vệ tốt nguồn lợi thủy sản. - Có kế hoạch phục hồi các loài thủy sinh vật quý hiếm, xây dựng và bảo vệ các Vườn Quốc Gia, các khu Bảo tồn thiên nhiên. - Đối với các ngành khác gây ô nhiễm môi trường nuôi trồng thủy sản, phải có các quy định xử phạt nghiêm khắc, phải xử lý chất thải trước khi xả vào môi trường NTTS. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 10 - Ngành nông nghiệp phải hạn chế sử dụng thuốc từ sâu, phân bón hóa học, thuốc diệt cỏ; ngành lâm nghiệp phải đẩy mạnh trồng rừng, chống phá rừng, sói mòn; ngành công nghiệp hóa chất, xây dựng, năng lượng phải xử lý chất thải trước khi thải ra môi trường, các lưu vực nước tự nhiên. - Đối với nước thải ra sau khi thu hoạch thủy sản phải có hệ thống xử lý nước thải đạt được các tiêu chuẩn môi trường, nước sau xử lý phải được tuần hoàn tái sử dụng NTTS để tránh gây lãng phí nước, cạn kiệt nguồn nước mặt, nước ngầm. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 11 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NGÀNH THUỶ SẢN 2.1. Ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thuỷ sản Tác động của các hoạt động kinh tế và xã hội đến ngành thuỷ sản: Hiện nay, môi trường đô thị bị ô nhiễm do các chất thải rắn, lỏng, khí, chưa bị thu gom và xử lý kịp thời. Mặt khác tỷ lệ dân số tăng nhanh và các khu công nghiệp, chế biến dịch vụ cũng đang phát triển mạnh. Hiện nay, khoảng 90% cơ sở sản xuất chưa xử lý nước thải của mình mặc dù đã có luật môi trường. Môi trường nông thôn đã bị suy thoái và đang bị ô nhiễm do các điều kiện vệ sinh, sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu, cơ sở hạ tầng yếu kém, hoá chất đã theo hệ thống kênh mương thuỷ lợi tiêu thoát ra các song và có thể theo dòng chảy tới vùng khác, gây nguy hại cho môi trường thuỷ sản. Sự bón phân mất cân đối, sử dụng chất thải, phân tươi mất vệ sinh gây ô nhiễm môi trường nước và lây lan dịch bệnh cho ngưòi và vật nuôi, kể cả thuỷ sinh vật. Hoạt động giao thông và du lịch cũng là những vấn đề ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường ven biển trong đó chủ yếu nguồn phế thải sinh hoạt và dư lượng dầu, tập trung vào mùa hè trùng với mùa nuôi trồng thuỷ sản nước lợ, nước mặn. [2] Nước thải sinh hoạt, công nghiệp xả trực tiếp vào kênh mương, sông hồ là nguồn nước cung cấp cho nuôi trồng thuỷ sản và nơi sinh sống của các thuỷ sinh vật. Kết quả điều tra nghiên cứu những năm gần đây của Viện nghiên cứu nuôi trồng thuỷ sản 1 cho thấy hàm lượng BOD, COD, NO2... trong nước của những thuỷ vực đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép đối với đời sống thuỷ sinh vật. Năm 2001 hàm lượng của một số kim loại nặng trong các nguồn nước cung cấp cho NTTS ở Hải Phòng, Quảng Ninh, Nghệ An (báo cáo kết quả nhiệm vụ quan trắc cảnh báo môi trường dịch bệnh của các thuỷ vực ngọt, lợ phục vụ ngành thuỷ sản phía Bắc Việt Nam) đều cao hơn so với TCVN 6774 – 2000. [2] Hiện nay, có rất nhiều loại sản phẩm thuốc, hoá chất và chế phẩm sinh học (CPSH) được dùng rộng rãi trong nuôi trồng thuỷ sản (NTTS) trên thế giới. Hoá chất được dùng trong NTTS trên thế giới thường ở các dạng sau: thuốc diệt nấm (antifoulants), thuốc khử trùng (disinfectants), thuốc diệt tảo (algicides), thuốc trừ cỏ (herbicides), thuốc trừ sâu (pesticides), thuốc diệt ký sinh trùng (parasiticides) và thuốc diệt khuẩn Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 12 (antibacterials) và chất kháng sinh được sử dụng đáng kể trong NTTS hoặc để chữa các bệnh lây nhiễm hoặc phòng bệnh đã nêu trên. [8] Những hoá chất trên có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khoẻ động vật thuỷ sản nếu như sử dụng đúng, nhưng khi lạm dụng dẫn đến những hậu quả khôn lường, gây rủi do cho người lao động, tồn dư các chất độc trong sản phẩm thuỷ sản gây hại cho người tiêu dùng, làm giảm giá trị thương phẩm và còn tạo các chủng vi khuẩn kháng thuốc làm giảm hiệu quả trong điều trị bệnh. Thành phần lớp bùn trong các đầm, ao NTTS chủ yếu là các chất hữu cơ như prôtêin, lipids, axit béo với công thức chung CH3(CH2)nCOOH , photpholipids, Sterol - vitamin D3, các hoocmon, carbohydrate, chất khoáng và vitamin, vỏ tôm lột xác,... Lớp bùn này luôn ở trong tình trạng ngập nước, yếm khí, các vi sinh vật yếm khí phát triển mạnh, phân huỷ các hợp chất trên tạo thành các sản phẩm là hydrosulphua (H2S), Amonia (NH3), khí metan (CH4),... rất có hại cho thuỷ sinh vật, ví dụ nồng độ 1,3 ppm của H2S có thể gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết tôm. Khí amonia (NH3) cũng được sinh ra từ quá trình phân huỷ yếm khí thức ăn tồn dư gây độc trực tiếp cho tôm, làm ảnh hưởng đến độ pH của nước và kìm hãm sự phát triển của thực vật phù du (Hassanai Kongkeo,1990). [12] Tóm lại, các chất ô nhiễm chủ yếu trong nước thải NTTS bao gồm: - Các bon hữu cơ (gồm thức ăn, phân bón, chế phẩm sinh học...) - Nitơ được phân huỷ từ các prôtêin - Phốt pho phân huỷ từ các prôtêin Nồng độ các chất ô nhiễm trên được biểu thị bởi một số chỉ tiêu chung như chỉ tiêu nhu cầu ôxy hoá sinh - BOD (Biochemical Oxygen Demand), tổng Nitơ (TN) và tổng Phôtpho (TP). 2.2. Các phương pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trường Có rất nhiều phương pháp sinh học đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là các chất thải hữu cơ. Tiêu biểu là việc sử dụng hệ sinh vật để phân hủy hoặc hấp thụ/hấp phụ các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ từ chất thải sản xuất và sinh hoạt. Có thể nêu lên một số phương pháp sau : - Sử dụng hệ vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong chất thải Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 13 - Sử dụng hệ động thực vật thủy sinh để hấp thụ các chất hữu cơ 2.2.1. 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 và 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 NTTS. Quá trình phân hủy này được gọi là quá trình phân hủy ôxy hóa sinh hóa. Có thể phân phương pháp này thành hai loại: [14] - Phương pháp hiếu khí: là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Ðể đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục cho chúng và duy trì ở nhiệt độ khoảng 20 - 40oC - Phương pháp yếm khí : là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí. Trong xử lý nước thải công nghiệp, phương pháp xử lý yếm khí được sử dụng rộng rãi. Lấy ví dụ hiệu quả xử lý nước nuôi tôm của vi khuẩn lam Spirulina platensis. Chuntapa Benjamas và ctv đã tiến hành thả vi khuẩn lam Spirulina platensis trong bể nuôi tôm hùm để kiểm soát chất lượng nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng nitơ vô cơ (NH4, NO2, NO3) được xử lý khá hiệu quả. Khi số lượng vi khuẩn này tăng có nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước thì sẽ được vớt ra khỏi bể (kích thước vi khuẩn lam khá lớn). [16] 2.2.2. 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. [12] Thông thường người ta sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ và phốt pho, cácbon 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 1 - động vật ăn thực vật. Ðiển hình của các động vật bậc 1 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 nghiên cứu của Jones và ctv (2001), (2002) cho thấy loài sò đá Sydney (Saccotrea commercialis) có khả năng làm giảm đáng kể hàm lượng các chất lơ lửng, mùn bã hữu cơ, Nitơ tổng số, Phospho tổng số, Chlorophyll-a, vi khuẩn tổng số trong nước thải từ các ao nuôi tôm Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 14 thâm canh. Hàm lượng chất rắn lơ lửng có thể giảm được 49%, số lượng vi khuẩn giảm 58%, Nitor tổng số giảm đến 80% và photpho tổng số giảm 67%, Chlorophyll – a giảm được 8%. [18] 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). 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, 1ha RNM mỗi năm tăng trưởng 56 tấn sinh khối và có thể hấp thụ được 219 kg nitơ, 20 kg phôt pho (Jesper Clausen, 2002). 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 động nuôi trồng thủy sản ven biển. Ngoài ra, những nghiên cứu về việc sử dụng RNM như hệ thống lọc sinh học để xử lý nước thải các ao nuôi tôm đã và đang thí nghiệm ở vùng biển Caribbean của Colombia cũng cho hiệu quả xử lý tốt. Dominique Gautier và các cộng sự đã nghiên cứu việc sử dụng rừng ngập mặn diện tích 120 ha như một hệ thống lọc sinh học để cung cấp nước cho 282 ha ao nuôi tôm. Sau 3 tháng nghiên cứu, ông nhận thấy nồng độ chất lơ lửng trong rừng ngập mặn giảm rõ rệt.Tuy nhiên hàm lượng Nitơ vô cơ và photpho vô cơ không giảm mà có xu hướng tăng lên do sự có mặt của những loài chim biển. Thêm vào đó, có sự giảm đáng kể lượng oxy hoà tan và pH trong hệ thống lọc sinh học.[19] 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. 2.3. Các hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường bằng các phương pháp sinh học. 2.3.1. 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 bể lọc sinh học. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 15 Hình 2. Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí [17] 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. [6] - 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. - Ưu điểm của hệ thống: thời gian xử lý diễn ra nhanh hơn, các chất ô 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. Tuy nhiên, chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị cao. Theo nghiên cứu của Thomson (2002) về hệ thống lọc sinh học, ông tiến hành thí nghiệm kiểm tra hiệu quả xử lý amonium từ ao nuôi tôm. Ông sử dụng 2 bể : bể không Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 16 có màng lọc sinh học và bể có màng lọc sinh học. Kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu quả xử lý amonium và photphat trong bể có màng lọc sinh học là khả quan, màng sinh học còn được làm thức ăn cho tôm nuôi trong bể. [21] 2.3.2. Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods) Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật kỵ 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 cao. Tuy nhiên hệ thống này lại có ưu điểm là có thể giải phóng Nitơ, giảm gây ô nhiễm NO3- (nitrat) cho nước mặt và nước ngầm. Hình 3. Các bước xảy ra trong suốt quá trình xử lý sinh học yếm khí [17] 2.3.3. Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên [12] 1) 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. Hồ sinh học bao gồm các loại hồ: a. Hồ hiếu khí tự nhiên (Aerobic pond) : độ sâu từ 0,2-0,4 m, diện tích đất rất lớn, chi phí vận hành gần như bằng 0. Tải lượng BOD5 : 250 kg- 300 kg/ngày cho một diện tích hồ rộng khoảng 1 ha. Nước thải được đưa vào và thoát ra theo đường chéo của hồ sẽ tăng hiệu suất xử lý hơn. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 17 b. Hồ kỵ khí (Anaerobic pond- Metan pond): độ sâu nước 2,4 -3,6 m, thời gian lưu nước từ 2-5 ngày. Diện tích nhỏ hơn chỉ khoảng 10-20% diện tích hồ hiếu khí. Nhiệt độ tối ưu: 30-35oC pH : 6,5-7,5 Thời gian tối ưu là 5 ngày c. 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 ngày. Các phản ứng phân huỷ kỵ 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 BOD5 : 100-150 kg /ha/ngày Có thể xử lý được 50-60% BOD và 20 -30% TN Ưu điểm của hệ thống này: chi phí vận hành bằng 0. Nhược điểm là 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 mùi. Một hệ thống hồ sinh học có ít nhất là 3 hồ và được xắp xếp như sau : d. 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. Nước thải hồ kỵ khí - Anaerobic pond hồ hiếu-kị khí - Facultative pond hồ hiếu khí Aerobic pond Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 18 Hình 4. Hồ sinh học hiếu khí (trên) và hiếu khí - kị khí (dưới) [17] 2) Các hệ thống đất ngập nước Nếu hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển diễn ra ở vùng nước mặn - lợ, có thể sử dụng các hệ thống đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường, cụ thể như sau : a. Hệ thống dựa vào thực vật, động vật thủy sinh như rong câu, cá, ngao, vẹm 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 : ƒ Quá trình phân hủy hiếu - kỵ khí của các vi sinh vật ƒ 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 phốt pho. ƒ Các động vật thủy sinh bậc 1 như các loại cá ăn thực vật phù du, các động vật đáy như ngao, vẹm, hàu 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 BOD5 là 50-300 kg/ngày/ha Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 19 - 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 ngày. 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. * Ưu điểm của hệ thống này: 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. b. Hệ thống rừng ngập mặn RNM. 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. Thực vật ở hệ thống này có vai trò như sau: - Phần vươn lên không khí : ƒ 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 ƒ 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. ƒ 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. Kết luận Có rất nhiều phương pháp sinh học có thể sử dụng để xử lý ô nhiễm môi trường 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. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 20 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, chất thải ra có nồng độ ô nhiễm không quá cao, nên việc sử dụng các bể aeroten và bể metan trong giai đoạn hiện nay là quá tốn kém và không hợp lý. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 21 3. PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC 3.1. Khái niệm chung Phương pháp lọc sinh học nói chung loài người đã biết từ lâu, song đưa nó thành một biện pháp công nghệ xử lý nước nói chung và nước thải nói riêng mãi đến thế kỷ 19 mới được xác lập. Lọc sinh học lần đầu tiên được áp dụng ở Mỹ năm 1891 và ở Anh năm 1893. Khái niệm về lọc sinh học nhỏ giọt được áp dụng từ khi dùng các bể lọc tiếp xúc được chứa đầy các hòn đá bị đập vỡ và cho nước đi qua. Nước chảy qua lọc, tiếp xúc với mọi vật liệu lọc trong khoản thời gian ngắn. [7] Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hoá các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học, là tập thể các vi sinh vật (chủ yếu là các vi khuẩn) hiếu khí, kị khí và kị khí tuỳ tiện. Các vi sinh vật hiếu khí tập trung ở phần lớn ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng dính bám). [20] Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau đó nước thải đã được làm sạch được thu gom xả vào lắng 2. Nước vào lắng 2 có thể kéo theo các mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc sinh học làm việc. Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 quay trở lại làm nước pha loãng cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh học làm việc. Hình 5. Sơ đồ lọc sinh học trong hệ thống xử lý nước thải Nước thải Lắng 1 (lắng sơ cấp) Bể lọc sinh học Lắng 2 (lắng thứ cấp) Nước tuần hoàn Nước sạch Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 22 Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hoá bởi quần thể vi sinh vật ở màng sinh học. Màng này thường dày khoảng 0,1 – 0,4 mm. Các chất hữu cơ trước hết bị phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxy hoà tan sẽ chuyển sang phân huỷ bởi vi sinh vật kị khí. Khi các chất hữu cơ có trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc. Hiện tượng này gọi là "tróc màng". Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện. Hình 6. Thành phần theo chiều ngang của màng sinh học sinh trưởng dính bám 3.2. Phân loại lọc sinh học Người ta phân biệt bể lọc sinh học (Biophin) như sau: [5] 1. Theo mức độ xử lý: Biophin xử lý hoàn toàn và không hoàn toàn. Biophin cao tải có thể xử lý hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, còn Biophin nhỏ giọt dùng để xử lý hoàn toàn. 2. Theo biện pháp làm thoáng, Biophin làm thoáng tự nhiên và Biophin làm thoáng nhân tạo. Trong trường hợp làm thoáng nhân tạo thì bể Biophin thường là aerophin. 3. Theo chế độ làm việc: Biophin làm việc liên tục và Biophin làm việc gián đoạn có tuần hoàn và không tuần hoàn. Nếu nồng độ nhiễm bẩn của nước thải lên bể Biophin không cao lắm và khối lượng đủ để có thể tự làm sạch thì việc tuần hoàn là không cần thiết. Trong trường hợp ngược lại thì tuỳ theo nồng độ của nước thải mà nên hoặc bắt buộc phải tuần hoàn. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 23 4. Theo sơ đồ công nghệ: Bể Biophin một bậc hay 2 bậc. Bể Biophin 2 bậc thường được áp dụng khi điều kiện khí hậu không thuận lợi, khi không có điều kiện tăng chiều cao công tác của bể và khi cần nâng cao hiệu suất xử lý. 5. Theo khả năng chuyển tải: Biophin cao tải và Biophin nhỏ