Phương pháp xử lý nước thải ao nuôi thủy sản

Để xử lý nguồn chất thải từ nuôi tôm cá thâm canh các nhà khoa học đã nghiên cứu các biện pháp để xử lý nhằm làm giảm nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.

Một số biện pháp xử lý được áp dụng như vật lý (lắng, lọc, siphon, sử dụng tia cực tím,…), hóa học (xử lý bằng phương pháp Purolite tốc độ cao, sử dụng ozon, các biện pháp kết tủa, kết bông,…), và sinh học (sử dụng chế phẩm sinh học - probiotics, tận dụng bùn thải và nước thải cho sản xuất nông nghiệp, xử lý bằng phương pháp hiếu khí, kị khí; xử lý bằng hệ thực vật như sử dụng tảo, thực vật thượng đẳng thủy sinh sống trôi nổi hay các biện pháp hồ sinh học, hồ sục khí,...) (Pilly, 1992). 

Phương pháp xử lý cơ học (vật lý)

Được dùng loại bỏ các tạp chất không tan, bao gồm vô cơ lẫn hữu cơ trong nước thải. Phương pháp này thường được ứng dụng ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý và nguyên vật liệu sử dụng là vật chắn, sử dụng hệ thống lắng và hệ thống lọc cơ học.

- Sử dụng vật chắn: Để loại bỏ những vật chất hữu cơ thô, rắn trước các công đoạn xử lý tiếp theo.

- Sử dụng hệ thống lắng: Thường được sử dụng để tách các vật chất lơ lửng. Nguyên tắc dựa trên sự khác nhau về trọng lượng của các hạt vật chất lơ lửng. Quá trình này có thể loại bỏ 90-99% lượng cặn chứa trong nước (Nguyễn Quang Hưng và ctv., 2015).

- Sử dụng hệ thống lọc: Thường sử dụng để loại bỏ chất cặn lơ lửng còn sót lại trong nước sau công đoạn lắng, và những vật chất hữu cơ nhỏ đang trong công đoạn phân huỷ. Hệ thống lọc này ít được quan tâm sử dụng trong nuôi tôm sú thương phẩm ở quy mô sản xuất lớn.

Phương pháp xử lý hóa lý

Cơ chế của phương pháp hóa lý: Đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tập chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại. Phương pháp này dựa trên cơ sở của quá trình hấp thụ, keo tụ, tách ly, trao đổi ion, bay hơi hay cô đặc để loại bỏ vật chất vô cơ và hữu cơ trong cả nước cấp và nước thải. Trong nuôi tôm quá trình hấp thụ ít được ứng dụng. Thường để làm sạch các hợp chất hoà tan nhưng ít bị phân huỷ sau khi xử lý cơ học hoặc sinh học (Nguyễn Quang Hưng và ctv., 2015).

Phương pháp xử lý hóa học

Sử dụng một số hoá chất đưa vào môi trường nước thải, những hoá chất này có thể tham gia oxy hoá, quá trình khử vật chất ô nhiễm hoặc trung hoà tạo chất kết tủa hoặc tham gia cơ chế phân hủy. Phương pháp oxy hoá thường được sử dụng nhiều hơn, bởi vì các hoá chất có khả năng oxy hoá rất phổ biến trên thị trường. Trong quá trình oxy hoá, các chất gây ô nhiễm sẽ chuyển thành những chất ít ô nhiễm hơn và tách ra khỏi nước.

Tuy nhiên, quá trình này thường tốn một lượng lớn hóa chất và khó định lượng liều lượng sử dụng và không phù hợp xu hướng phát triển ứng dụng công nghệ xanh trong tương lai. Do đó chỉ sử dụng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm trong nước thải không thể tách bằng phương pháp khác.

Một trong những biện pháp hóa học được đánh giá cao hiện nay là phương pháp Purolite tốc độ cao trong xử lý nước thải thủy sản. Phương pháp xử lý cao phân tử xử lý các chất ô nhiễm lơ lửng hay hòa tan trong nước sau khi được xử lý bằng các hóa chất sẽ lắng xuống đáy và được loại ra ngoài.

Bên cạnh đó còn có phương pháp cho đào một mương đất và một hố thu bùn. Chiều dài mương dẫn lớn hơn 12 m và được lót bạt hoặc nylon. Ba loại hóa chất dùng cho xử lý nước được bố trí theo hệ thống mương dẫn, nước từ ao nuôi được bơm lên mương dẫn đi qua các loại hóa chất được bố trí. Sau khoảng 5 phút, cặn bã ô nhiễm lắng xuống đáy và đi qua hố thu bùn. Nước đã được xử lý theo mương dẫn trở lại vào ao đang xử lý, cứ thế liên tục đến khi nước trong ao nuôi trong trở lại. Nước sau khi xử lý có pH 7,3, hàm lượng TSS, BOD5, NH3, tổng lân (TP) tương ứng là 15 mg/L, 7 mg/L, 0,15 mg/L và 0,13 mg/L. Kết quả kiểm tra của Trung tâm ứng dụng và chuyển giao khoa học công nghệ An Giang cho thấy nước xử lý đạt các yêu cầu cơ bản của nước loại A theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945:2005 (Mai Thị Thanh Giang, 2008).

Ngoài ra, phương pháp sử dụng khí ozon để lọc nước và xử lý nước thải đã được áp dụng từ cách đây hơn 100 năm (lần đầu tiên là vào năm 1893 ở Oudshoorn, Hà Lan). Trong nuôi trồng thủy sản, ozon là chất oxy hóa cực mạnh, được sử dụng để làm sạch nước, oxy hóa nitrit và các hợp chất hữu cơ hòa tan khó phân hủy, cũng như loại bỏ các chất rắn. Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu không đánh giá cao việc áp dụng ozon để xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản nước lợ, mặn, vì khi ở trong môi trường này, ozon sẽ sinh ra các hợp chất độc hại, gây ảnh hưởng đến sức khỏe các loài thủy sản nuôi (Summerfelt, 2003).

Phương pháp xử lý sinh học

Đây là phương pháp sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật trong nước để phân hủy các chất gây ô nhiễm hữu cơ trong nước. Những vi sinh vật này sử dụng một số hợp chất hữu cơ, chất khoáng và muối dinh dưỡng làm nguồn thức ăn và tạo ra năng lượng cho chúng phát triển. Phương pháp này thường được sử dụng để loại bỏ các hợp chất hữu cơ hoà tan hoặc chất phân tán nhỏ, keo, hợp chất lắng tụ trên nền đáy, sản phẩm cuối cùng của phương pháp sinh học là CO2, nước, nito, ion sulfat,... Tuỳ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật, quá trình sinh học có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc yếm khí. 

- Quá trình sinh học hiếu khí: Là quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hoà tan bởi các vi sinh vật hiếu khí.

- Quá trình sinh học kỵ khí: Là quá trình phân hủy các chất hữu cơ và vô cơ trong điều kiện không có oxy hoà tan bởi các vi sinh vật kỵ khí.

- Quá trình sinh học tự nhiên: Là tổ hợp của các quá trình hoá lý và sinh hoá xảy ra tự nhiên trong đất và nước bởi sự hiện diện của oxy hoà tan và động thực vật trong đất và nước. Đây cũng có thể xem là quá trình tự làm sạch tự nhiên.

Nước thải trong ao nuôi thâm canh. Hình Huỳnh Như

Mặc dù việc xử lý nước thải trước khi nuôi tôm cực kỳ quan trọng nhưng hiện nay người nuôi vẫn chưa đầu tư hệ thống ao lắng lọc nước trong nuôi tôm. Hầu hết cấp nước trực tiếp vào ao nuôi thủy sản và chỉ có màng lọc ngăn tạp chất. Việc này ẩn chứa nhiều rủi ro nếu chất lượng nước cấp không tốt.

Một số biện pháp xử lý nước thải trong nuôi tôm

Dùng chế phẩm sinh học:

Trong các thủy vực, vi sinh vật nói chung và vi khuẩn nói riêng đóng một vai trò quan trọng trong việc chu chuyển vật chất như phân hủy các chất hữu cơ, chuyển đổi các hợp chất vô cơ từ dạng này sang dạng khác. Mặc dù hệ vi sinh vật tồn tại tự nhiên trong các thủy vực, chúng không thể phân hủy nhanh chóng một lượng lớn các chất thải dinh dưỡng dư thừa từ các ao nuôi tôm thâm canh.

Do đó, việc đưa các vi sinh vật có lợi như vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men vào trong ao nuôi nhằm phân giải lượng lớn thức ăn dư thừa cũng như các chất thải trong ao nuôi đã và đang được nhiều nhà nghiên cứu cũng như các cơ sở nuôi quan tâm. Trong thực tế, có rất nhiều các chế phẩm sinh học đã và đang được sử dụng trong nuôi tôm nước lợ ở Việt Nam (Bộ NN&PTNT, 2013).

Sử dụng công nghệ biofloc (BFT):

Công nghệ biofloc được Giáo sư Yoram Avnimelech khởi xướng ở Israel và do Robins McIntosh thực hiện đầu tiên trong nuôi tôm thương phẩm ở Belize, Indonesia.

Hệ thống biofloc được phát triển để nâng cao khả năng kiểm soát môi trường trong nuôi trồng thủy sản. Thông thường, nuôi tôm với mật độ cao cần phải có một hệ thống xử lý chất thải. Hệ thống biofloc cho phép các chất thải hữu cơ và quần thể vi sinh vật tồn tại trong ao nuôi. Thông qua quá trình xáo trộn nước và sụt khí để duy trì sự hiện diện của các hạt floc, chất lượng nước được đảm bảo.

Công nghệ BFT là giải pháp giải quyết 2 vấn đề:

(1) Loại bỏ các chất dinh dưỡng chuyển hóa vào sinh khối vi khuẩn dị dưỡng xử lý nước ao nuôi.

(2) Sử dụng Biofloc làm thức ăn bổ sung tại chỗ cho đối tượng nuôi. Do đó, BFT làm giảm chi phí thức ăn và được coi là giải pháp để phát triển bền vững ngành nuôi trồng thủy sản quy mô công nghiệp. Chất lượng dinh dưỡng của biofloc rất tốt cho tôm cá nuôi, nhưng chúng rất biến động. Hàm lượng protein khô trong biofloc chiếm khoảng 25-50%, phần lớn nằm trong khoảng 30-45%. Chất béo chiếm từ 0.5-15%, thông thường nằm trong khoảng 1-5%. Chất lượng dinh dưỡng của biofloc khô rất tốt, nhiều thử nghiệm cho thấy có thể thay thế đến 30% protein trong thức ăn tôm (Triệu Tuấn, 2017).

Nuôi kết hợp với các đối tượng khác:

Việc sử dụng một số loài động vật thân mềm hai mảnh vỏ, rong biển, một số loài cá có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng dư thừa từ các ao nuôi tôm thâm canh đã và đang được chú ý ở nhiều nơi trên thế giới bởi kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy phương pháp này rất hiệu quả trong việc cải thiện môi trường ao nuôi.

Các nghiên cứu sử dụng các loài hai mảnh vỏ như sò đá Sydney (Saccotrea commercialis), vọp (Geloina coaxans) và hàu (Crassostrea sp.) cho thấy có khả năng làm giảm đáng kể hàm lượng TSS, mùn bã hữu cơ, TN, TP, chlorophyll-a, vi khuẩn tổng số trong nước thải từ các ao nuôi tôm thâm canh.

Những nghiên cứu về sử dụng rong biển để hấp thụ các chất dinh dưỡng dư thừa trong nước thải của các ao nuôi tôm cũng cho thấy các loài rong biển như Ulva austrialis, Gracilaria arcuata có khả năng dùng để xử lý nước thải từ các ao nuôi tôm.

Việc sử dụng một số loài cá như cá đối (Mugil cephalus), cá rô phi (Oreochromis niloticus), cá dìa (Siganus lineatus) để hấp thụ các chất dinh dưỡng dư thừa trong nước thải của các ao nuôi tôm cũng được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy các loài cá này có khả năng sinh trưởng trong môi trường nước thải từ các ao nuôi tôm, hấp thụ các chất dinh dưỡng dư thừa tạo nên các sản phẩm phụ cho trang trại

Tóm lại, tùy theo từng mô hình nuôi và điều kiện cụ thể người nuôi thủy sản có thể cân nhắc lựa chọn biện pháp phù hợp để xử lý chất thải trogn nuôi trồng thủy sản.