CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH học xử lý ô NHIỄM môi TRƯỜNG DO NUÔI TRỒNG THUỶ sản VEN BIỂN

CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC XỬ LÝ Ô
NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NI TRỒNG
THUỶ SẢN VEN BIỂN
I. Ơ nhiễm mơi trường do ni trồng thủy sản (NTTS)
ven biển
Thơng thường có 2 loại hình ơ nhiễm do NTTS ven biển là
ơ nhiễm mơi trường đầm ni và bên ngồi đầm ni:
Ơ nhiễm mơi trường đầm ni bị hình thành trong q trình
ni như các chất thải từ thức ăn và các hoá chất tích tụ ở
đáy đầm ni tạo thành một lớp bùn ô nhiễm.
Thành phần lớp bùn 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 khống và vitamin, vỏ
tơm lột xác,... Lớp bùn này ln 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 tơm. Khí
amonia (NH3) cũng được sinh ra từ q 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).
Ơ nhiễm mơi trường bên ngồi đầm ni được sản sinh từ
nguồn thức ăn, phân bón, thuốc thú y thủy sản, trong q
trình chăn ni thải ra bên ngồi đầm ni.
Các chất ơ nhiễm chủ yếu:
-

Các bon hữu cơ (gồm thức ăn, phân bón v.v)

-

Ni tơ 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 (NT) và tổng
Phôtpho (TP).

II. 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
- Sử dụng hệ động thực vật thủy sinh để hấp thụ các chất
hữu cơ
1. Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật
Có một số lồi 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 ơ nhiễm hữu cơ và vơ cơ có trong chất thải từ
NTTS. Quá trình phân hủy này được gọi là q trình phân
hủy ơxy hóa sinh hóa. Có thể phân phương pháp này thành
hai loại (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 1999) là :


-

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 cơng nghiệp,
phương pháp xử lý yếm khí được sử dụng rộng rãi.
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 q trình chuyển hóa vật chất
trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn.
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 lồi này có thể tiêu


thụ các thực vật phù du và cải thiện điều kiện trầm tích đáy.
Các lồi 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 tốn 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 phơt pho (Jesper Clausen, 2002). Ngồi
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
đông nuôi trồng thủy sản ven biển.
Trong thực tế, để đảm bảo đạt hiệu suất xử lý cao các chất
ơ 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.
III. Các hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường bằng các
phương pháp sinh học.
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 thơng khí sinh học (Aeroten) hoặc các đĩa
lọc sinh học.
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 ni tôm được đưa vào hệ thống xử
lý.
- Tiến hành sục khí làm cho nước được bão hịa ơxy 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.
- 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 khơng 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 sốt vấn
đề mùi một cách dễ dàng. Tuy nhiên, chi phí xây dựng, lắp
đặt thiết bị và vận hành cao.
2. Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic
methods) hay cịn gọi là bể metan.
Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật kỵ khí để phân
huỷ chất ơ nhiễm hữu cơ. Hệ thống này khơng thích hợp
cho xử lý ơ nhiễm mơi trường trong ni 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 ơ nhiễm NO3(nitơrat) cho nước mặt và nước ngầm.
3. Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự
nhiên.

3.1 Hồ sinh học: được gọi là hồ ơxy 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 0,20,4m, 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 khoảng 1 ha.
Nước thải được đưa vào và thoát ra theo đường chéo của hồ
sẽ tăng hiệu suất xử lý hơn.
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 tốn 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 q 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 và 20 -30% TN
ưu điểm của hệ thống này là : chi phí vận hành bằng 0.
Nhược điểm là phải mất một diện tích đất lớn, và nếu nước
thải có hàm lượng ơ nhiễm q cao thì hiệu quả xử lý

khơng triệt để, khó kiểm sốt được mùi.

Một hệ thống hồ sinh học có ít nhất là 3 hồ và được xắp
xếp như sau :
hồ hiếu khí Aerobic pond


hồ hiếu-kị khí - Facultative pond
hồ kỵ khí - Anaerobic pond
Nước thải
d. Hồ thơng khí nhân tạo hay cịn gọi là hồ được sục khí:
Là hồ sinh học được sục khí nhằm thúc đẩy q trình phân
hủy hiếu khí của các vi sinh vật hiếu khí. Tăng hiệu xuất xử
lý và rút ngắn thời gian xử lý.
3.2 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 :
a. Hệ thống dựa vào thực vật, động vật thủy sinh như rong
câu, cá, ngao, vẹm, hàu
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 ơ nhiễm bằng một số q trình sinh học như :
+ Q 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 ơxy hịa tan, giảm CO2, tăng pH, tăng quá
trình bay hơi của NH4, tăng lắng đọng của phốt pho.
+ 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 BOD là 50-300 kg/ngày/ha
- Thời gian lưu nước tuỳ thuộc vào nồng độ chất ơ 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 là : chi phí vận hành gần như
bằng 0, tăng thêm lợi nhuận kinh tế ở các khu ni 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 trị như sau:
- Phần vươn lên khơng 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 hịa 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 ơxy cho sự quang hợp, hấp thụ chất
dinh dưỡng. Phần rễ và đới rễ có tác dụng giúp ổn định và
giảm xói mịn, tạo điều kiện cho q 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 ơ nhiễm
hữu cơ.
V- 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.
Tuy nhiên, việc sử dụng các hồ sinh học và các hệ thống
đất ngập nước vẫn có nhiều ưu thế hơn cả xét cả về phương
diện kinh tế lẫn môi trường, nhất là năng suất nuôi trồng
thủy sản thâm canh của Việt Nam chưa quá cao như một số
nước khác trong khu vực, chất thải ra có nồng độ không
quá cao, nên việc sử dụng các bể aeroten và bể metan trong
giai đoạn hiện nay là quá tốn kém
Trần Thị Thu Ngân - Hợp phần SUMA