LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC MỘT SỐ VI SINH VẬT PHÂN HỦY PROTEIN VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN

Nguồn nước thải, thải ra từ việc nuôi trồng và chế biến gây ô nhiễm môi trường rất lớn: chủ yếu là các chất hữu cơ có nguồn gốc từ động vật thuỷ sản, ma trong đó protein chiếm tỉ lệ khá

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA MỖI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

000

KHOA LUAN TOT NGHIEP

MOT SO VI SINH VAT PHAN HUY

PROTEIN VA UNG DUNG TRONG

XU LY NUOC THAI THUY SAN

Chuyén nganh: Cong nghé Sinh hoc

Mi sé nganh_ : C73

GVGD: Th:S Trinh Thi Lan Anh

SVTH : Nguyễn Duy Trình

LỚP :07CSH MSSV : 207111061

KHOA MT & CNSH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

HQ VA TEN: NGUYEN DUY TRINH

MSSV: 207111061

NGÀNH: Công nghệ Sinh học

LỚP: 07CSH

1 Đầu đề khóa luận tốt nghiệp:

“Một số vỉ sinh vật phân hủy protein và ứng dụng trong xử lý nước thãi thủy sản”

2 Nhiệm vụ:

— Định hướng tên đề tài tốt nghiệp

— Tìm kiếm thông tin và đọc tài liệu tham khảo có liên quan đến các vi sinh vật có khả năng xử lý protein và ứng dụng trong xử lý nước thải thùy sản

— Xây dựng đề cương chỉ tiết cho đề tài tốt nghiệp đã chọn

—_ Thu thập thông tin, tổng hợp, phân tích, so sánh và trình bày khóa luận

3 Ngày giao khóa luận tốt nghiệp: 05 - 04 — 2010

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28 - 06 - 2010

5 Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn

Th.S Trịnh Thị Lan Anh Toàn bộ khóa luận

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn

Ngày 07 tháng 07 năm 2010

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

PHAN DANH CHO KHOA, BO MON

Người duyệt (chấm sơ bộ):

DOM VỊ: . - 5S S+cSSsskeeerrerszrrrzez

Ngày bảo vỆ: -cc<c+sscessses

Điểm tổng kết: . . 2- 5s +sec<+

CHUONG 1: TONG QUAN VE NGANH KHAI THAC, NUOI TRONG VA CHE BIEN THUY SAN O

VIỆT NAM -2222 222 errrrrrerroreee 3

1.1 Hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở nước ta 3

1.1.1 Tình hình khai thác thủy sắẳn - 5S SSSsSSnssiereesee 4

1.1.2 Tình hình nuôi trồng thủy sản và tác động của nó tới môi

ÍTƯỜNØ G1 SH TT ng 00 094 5

1.1.2.1 Tình hình nuôi trồng thủy sản . - 5- 5s +scszezxd 5

1.1.2.2 Tác động của nó tới môi trƯỜng - - - «<1 sssss 5

1.2 Tình hình chế biến thủy sản - 2 s=+z©xe+rxe£rxerrxrrrxeee 8

1.3 Tình hình xử lý nước thải của các xí nghiệp, nhà máy,

CŨN ÍY Q Q GQ HH n vn 9 1.4 Hiện trạng và vẫn đề đặt ra đối với môi trường 10

In 0 10

1.4.2 Vẫn đề đặt ra - - ST tTnv E11 crrrrkerrrerree 11

CHUONG 2: TONG QUAN VE NUOC THAI

¡102.90 12

2.1 Tổng quan về nước thải thủy sản . -2 25-©ce+ccecseở 12 2.1.1.Các chỉ số sinh học trong nước thải nghành thủy sản 12

“A1nn n 12

"An 6 12

2.1.1.3 Các chất rắn -ccc++rxrtrrrrrrirtrrtrrrrrrrrrrrrrrirrrrrrrrried 12

"nen e6 12 2.1.1.5 Chỉ số BOD(Biochemical Oxygen Demand) - 13 2.1.1.6 Chỉ số COB(Chemical Oxygen Demand|) - - 5-5 se: 14 2.1.1.7 Chỉ số oxy hoà tan DO (Dissolved Oxygen ) - 14

2.1.1.8 os 0n 14

2.1.1.9 Chỉ số SS.(Suspendđed Soilid ) - -ssccecevxcerereerxea 15

2.1.1.10 Nhiệt độ nước thải - - - <5 + 1n 9 ng ng ng 15 2.2 Tác hại của các chất ô nhiễm trong nước thải tới môi

084) 800010 15 2.2.1 Tác hại của các chất hữu cơ (chủ yếu là thành phần protein) l5

2.2.2 Tác hại của các chất lơ lửng + 2s sseExxeeerxreersrxreereced 15

2.2.3 Tác hại của dầu mỡ - ¿-s x2xt#EE+EkEExevrxerreerxrsreerreee 16 2.3 Khả năng øây ô nhiễm và sự cần thiết xử lý nước thải

nghành nuôi trồng và chế biến thủy sắn 16 2.3.1 Khả năng gây ô nhiễm nước thải nghành nuôi trồng thủy sản 1ó

2.3.2 Kha nang gây ô nhiễm chế biến thủy sản .- - 5-5 <2 18

CHUONG 3: TONG QUAN VE PROTEIN TRONG

NƯỚC THÁI THỦY SẢN - eevsvvvvrrrrrrrr 20

3.1 Câu tạo, tính chất và vai trò của rotein sec cxscse¿ 20

3.1.1 Câu £ạ0 - - - 6-3311 1111 1411131111111 141111111111 1 ke, 20 3.1.1.1 Cấu trúc bậc I của prof€in - + s+s+xz+x£xerkeeererkrrsrsceee 20 3.1.1.2 Cấu trúc bậc II của protein ¿- + s- + sex reeeererkersrsreee 21 3.1.1.3 Cầu trúc bậc III của profein + 2-5 se xeeeEererrrsceee 21 3.1.1.4 Cấu trúc bậc IV của profein + s- sex Eeexerrkersreceee 21

3.1.2 Tính chất của profein - - 2- «sex svEeEevxreersrersereeed 22 3.1.3 Vai trò của profeÏn HH ng HH ngờ 23

° NH9 ii án 23 S0) 2/004: 23

SN ©9i ái 23

3.1.3.4 Chức năng vận chuyÊn ¿- - s+s£x++x£keEx+kExeEkvkerrkrrrereee 23

3.1.3.5 Chitc nang vain 00a 23 3.1.3.6 Chức năng dự trữ và dinh dưỡng . . - 55555 < «<< ssss+ 23

3.1.3.7 Chức năng điều hoà . 5S EE+EEESESEEeEEEEEEerkrrsrerree 23

3.1.3.8 Chức năng cung cấp năng lượng - - 2 <csccs+eezscsered 24 3.2 Nguồn gốc của protein trong nước thải thủy sản 24 3.3 Sự cần thiết phải xử lý protein trong nước thải thủy sản 25 3.3.1 Cơ chế phân hủy profen 2-2 s©s+Ex+xeEerEreererkersreceee 25 3.3.2 Vòng tuần hoàn của các chất có trong thành phân của

08072) 25 3.3.2.1 Vòng tuần hoàn của carbon - 2 s+csxs+evzxrkresrereerered 25 3.3.2.2 Vòng tuần hoàn của nitrogen 5 s+csxsce+xsrkresrereerered 27

3.3.2.3 Vòng tuần hoàn của lưu huỳnh . ¿- 2 ss+szk+sstezeerered 28

3.3.2.4 Vòng tuần hoàn của phosphore - s6 szxevsvxeesvered 28 3.3.3 Enzyme phân hủy cần cho quá trình phân hủy protein 29

3.3.3.1 Cấu tẠO -c tt 11111 29

3.3.3.2 Cơ chế hoạt động thủy phân protein của enzyme proftease 31 3.3.3.3 Chức năng sinh học của protease v1 sinh vật - - 31

CHƯƠNG 4: VI SINH VAT PHAN GIAI PROTEIN

TRONG NƯỚC THÁI THỦY SẢN 33

4.1 Vai trò của vỉ sinh vật trong xử lý nước thải .- 33 4.2 Các phương pháp xử lý nước thải .- 5-2-5 S<<<<<sssces 34 4.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện

0")0/11)/): 8001011057 34 s4.2.2 Xứ lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện công nghệ "¬ ¬ S2 999665988569656056666864960809% 34

4.2.3 Xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp hoá lý 36 4.2.4 Xứ lý nước thải thủy sản bằng phương phap sinh hoc 36 4.3 Cac vi sinh vat phan giải profein 555 cc<cssseessees 38

Ân Ni n 38 4.3.2 Basillus COTOUS ccccccccccssccccesessssecesssssseeecessuaneeeessseuaueceessssaneceseesaaass 39 ch 8n nee-4 40

XS 6 7/22/0005 s 40 4.3.5 Aspecgillus ƒÏ4VHS Ặ - HH ng HH ke 41 4.3.6 /ÁspergiÏÏHS OF'JZ(€ Ặ Gà 42 ÂÃS J7 cv n6 e:((:(:(:‹/‹33 42 4.3.8 FÍqVoD@CÍ€FÌHIHH .ỎÚ Ặ HH TH He 43 1S ¿22/116 44 4.3.1) MCFOCOCCHS G0 HH 45 A4B.11 CHOSOIIGIUM e 45 4.3.12 BifidODActer ium .ceccccccccccccecessscccceeeeessesssneuececeseesstessnaneneeeeesessenanes 46 4.3.13 Penicillivam CHHICIHDGFẨ Q QQ SG HH ng ng kh 47

“5L v6 mnnne 48 4.3.15 PSCH(ÏOIHOH(S Ú ST nh TH HH TH HH in 49 4.4 Các yếu tô ảnh hưởng đến hoạt động phân giải protein 49

4.4.1 YẾU tỐ OXY . -Ă HS S T1 T1 HE T31 TH TT TH nghi 49

4.4.2 Nồng độ cho phép các chất bẩn hữu cơ - 5-5 5-5 50 4.4.3 Các nguyên tố dinh dưỡng - - 5 5s sxE#ExkeEsvxvererkd 50 4.4.4 Nồng độ cho phép của cdc Chat dO ccc ese tse eseeseseees 51 4.4.5 Ảnh hưởng của pH << s+keEsEEEEeEEtkererkreererkerrersee 52

4.4.6 Anh hwéng ctia nhiét d6 oo ccececsesesescsceesssersecaveesseaeseees 52

4.4.7 Ảnh hướng nồng độ của muối vô cơ - 2-5 + s+s++z+s 5z 52 4.5 Tính ưu việt của enzyme protease vỉ sinh vật 52

CHUONG 5: UNG DUNG VI SINH VAT PHAN GIAI

PROTEIN VAO CAC CONG TRINH XU LY NUOC

THAI THUY SAN oovcccccssscccsssssecsssssessssssssssssssssssssisessssssesssssussssssuessessssees 54

5.1 Công trình có bể lọc sỉnh họcc 2-22 S© x£xeexerkeerxerrk 54 5.1.1 Quy trình xử lý của bề lọc sinh học - 2 +5 2 +<ccsc<¿ 54 5.1.2 Qua trinh xif ly sinh hOC 0 ec eeessececeesssneeeeeesssaneeseesssneeseees 54

5.1.3 Ưu — nhược điỂm 2 + sE+xEESEECkE*ckc tk gExrkrrerereerered 56 5.1.3.0 UU diGm woes cseccessssessescssescesessssesssseessssssessssesseasestssssseseeseans 56 5.1.3.2 Nhe GiGM.i.ecccececsescssescesessescssessessssssesssstesssessesssstssesnssesesseeees 56

5.2 Công trình có bể aerotanIÌk s9 x+vxevxkerxeerxerxeerxere 56 5.2.1 Quy trình xử lý của bể aerotanik - s sssx+s#z£xezsrxexereced 56 ˆÝ/YA\9) 8y 0406) 00:0 56

5.2.3 Ưu — nhược điểm ¿2k ke EkEEt+kEEEk E111 ket, 57 5.2.3.1 ƯU điỂm - 55% St S113 1 131111513515 21511 151115131171 1E 1.111 Eu U 57 5.2.3.2 Nhược điỂm ¿- + ¿St St+zSES39111131131111111131111111 121.11, 58

5.3 Công trình có bể R.BC -2- s<tcExSEASEEEEEEEEEkEErkerkrrrrrrre 58

5.3.1 Quy trình xử lý của bể R.BC . 2 se +scsgErkeesrxreerered 58

5.3.2 Quá trình xử lý sinh học - - - - SG HH ng xen 60

5.3.3 Ưu — nhược điỂm 2 - + EEYxck cv xrkekgrxrkersrereerered 60 5.3.3.1 UU diGm oocieccccsccscsescssescestesescsssscssescesssssstssescesssessnsasersstsnesssesees 60 5.3.3.2 NHUOC GEM cccccssssssssessesssssesessessessssesscssssessesscsessessessesssssasesteess 60

CHUONG 6: KET LUAN VÀ KIÊN NGHHỊ 63

6.1 KẾt luận - 2° + k+SEkESEEEEEEEEEEEEEEE1E11111111111171271211 121112 63 6.2 Kiến nghị - 2s xxx SE E111 0211111110711 122422 64

TAI LIEU THAM KHẢO 22222 22222222222222212122221212126 65

: Tiêu chuẩn Việt Nam : Nhu cầu oxy hóa sinh học : Nhu cầu oxy hóa hóa học : Hàm lượng oxy hòa tan : Chất răn lơ lửng

: Chế phẩm sinh học : Trung tâm hoạt động : Sản lượng

DANH MUC BANG

0 4 16 Bang 3.1 S6 luong xoan a va nép gap B trong chudi don mét s6 protein 21 Bang 4.1 So sánh phương pháp xử ly sinh học trong điều kiện tự nhiên và

điều kiện công nghỆ - 2 + sxeExEeEEErkerxrkrrererrereree 35 Bảng 4.2 So sánh phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên và

điều kiện công nghệ, - + 2 s+s+E+x£EeEEEEEEEEvEeExrkrrrrsrkrrere 37 Bảng 4.3 Một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh protease 38 Bảng 4.4 Nông độ các nguyên tố đa lượng cần thiết - 2s se 50 Bảng 4.5 Nông độ cho phép của một số chất độc đối với tế bào vi sinh vật 51

DANH MỤC HÌNH

9) #*CR

Hình.1 Nước thải thủy sản chưa xử lý được thải trực tiếp ra môi trường

lđỉNv;1x.$0¡14i11 0000020272777 Ở 9 Hình 1.2 Hiện trạng ô nhiễm do nước thải thủy sản chưa qua xử lý 11 Hình 3.1: Các bậc cấu trúc của Protein - + +c+E+E+E+E+EeEeEeerereresererees 20 Hình 3.2 Cơ chế phân hủy profein 2 6 + sặEEặkeExexsrkerereee 25 Hình 3.3 Vòng tuần của Carbon - 2-2 + EEặEzặEeEerkerxreererrsreerereee 26 Hình 3.4 Vòng tuần hoàn của Nitơ . 2 52-52 St ckerrrxrsererred 27 Hình 3.5 Vòng tuần hoàn của lưu huỳnh . 2s s+s+z<+s+rEeesrs+zerxee 28 Hình 3.6 Vòng tuần hoàn của phosphOre Ư- +6 sặSe<ặzặxặexerkee 29 Hình 3.7 Cấu trúc không gian enzyme profẠase - 2 sszsse si 30 Hình 3.8 Cơ chế xúc tắc của ennZy1me 2 < s+zs+k+Ez+kere+eererrsrxerereee 30 Hình 3.9 Cơ chế hoạt động thủy phân protein của enzyme profease 34 Hình 4.1 Sơ đồ quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

trong điều kiện tự nhiên - 2 + 2s z+xặEeE+EeEerErerrsrerees 35

Hình 4.2 Sơ đồ quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

trong điều kiện công nghỆ - 2 26 2E +2 xcEzặxeEzcvees 38 Hinh 4.3 //./47/,/ 0727770000088 38 Hình 4.4 BsiỳỳUS CẠFỂW/S TH HH nen 39 Hitth 4.5 /s.//.42210Ở 40 Hitth SN /2/22/2//7 62s LIEEEEESaaD 41 I0 17/2247) 8/2,.007 41 Hinh 4.8 Aspergillus OV Ze .cccccccsssscccesssccsesssecsssscecessnsecsssaneeseuseesessuessssnees 42 Hitth 4.9 RhIZODUS 00 ccccccccessccsessccessssceesssncecessssecssauseseususeesueseessnusecessesecseanes 43 Hình 4.10 #avoD@CÍẠFỳUTNL - GG SH HS 1 HH ng kg kh 44 l0 80/2227) 2.06 44 Hitth VAV,///42 32 s7 0000n0n0n858ệA 45

s0: 6N 0//1;2/.//,,.000nn8588 46 Hình 4.14 B/1dlO@CÍCFÏUTH - Q.9 ng ren 47 Hinh 4.15 Penicillium CAMCMDEL TI .cecccccsscccescsceessesessecsesessnsessesesesseesesesess 47 si: 8/0 co e 48 S00 Sư /2, 27,1 10008888 — 49 Hình 5.1 Sơ đồ loc sinh học trong hệ thống xử lý nước thải .- 54 Hình 5.2 Thành phân theo chiều ngang của màng sinh học sinh trưởng

Ci Dam aa 55 Hình 5.3 Sơ đồ bể aerotank trong hệ thống xử lý nước thải - 56

Hình 5.4 Quy trình xử lý cho bể RBC .-2- 5-72 6k EE£ESEErkersreeseee 58 Hình 5.5 Quy trình xử lý cho bê UASB + 5-5252 cccrczssrrrereee 60

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia có diện tích ao,hé, sông ngòi lớn Theo thống kê của Bộ Thuý sản (số liệu của Ban chỉ đạo chương trình Nuôi trồng thuỷ sản (NTTS),

Bộ Thuỷ san 2008): tổng diện tích mặt nước sử dụng cho NTTS đến năm 2008 của

cả nước là 751.900 ha (tăng hơn năm 2000 là 192.501 ha) Trong vài năm gan day, nhận thấy tầm quan trọng của nghề NTTS, Chính phủ và Bộ Thuỷ sản đã dành sự quan tâm mạnh mẽ cho phát triển bền vững trong NTTS Một trong những quan tâm

đó là tăng cường nguồn kinh phí cho nghiên cứu, phát triển và nâng cấp cơ sở hạ

tầng của toàn bộ ngành nuôi trồng và chế biến thủy sản Chính vì thế ngành khai thác

và nuôi trồng thủy sản ở nước ta đã có những bước tiến vượt bậc Ngành thủy sản cùng với ngành đệt may và dầu khí có tốc độ tăng trưởng cao nhất và có đóng góp quan trọng vào tông kim ngạch xuất khẩu của nước ta, góp phần giải quyết công căn việc làm cho hàng triệu lao động

Bên cạnh những thành tựu mà nghành thủy sản mang lại cho đất nước, thì nó cũng gây ra hiệu quả nghiêm trọng đó là vấn đề môi trường Việc khai thác quá mức nguồn lợi thủy sản, tăng diện tích nuôi trồng thủy sản, thiếu quy hoạch, sử dụng bừa bãi thuốc, hóa chất, chế phẩm sinh học làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng Việc đỗ nước và chất thải chưa qua xử lý ra môi trường (suối,sông, hò, biển ) cũng đã góp phần không nhỏ vào việc làm biến đổi môi trường theo chiều hướng xấu Nguồn nước thải, thải ra từ việc nuôi trồng và chế biến gây ô nhiễm môi trường rất lớn: chủ yếu là các chất hữu cơ có nguồn gốc từ động vật thuỷ sản, ma trong đó protein chiếm tỉ lệ khá cao Thường nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm rất cao gấp 5 — 10 lần tiêu chuẩn cho phép, nếu không giải quyết triệt để thì đây là mối

đe đoạ cho môi trường sống của chúng ta

Vì vậy, việc tìm ra giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường, xử lý nước thải ngành thủy sản đang là một vẫn đề mang tính thời sự cấp bách

Đề thấy được tình hình nghành thủy sản ở nước ta, vẫn đề ô nhiễm môi trường

do nuôi trồng và chế biến thủy sản gây ra, cần phải làm rõ những đặc điểm và tính

chất của nước thải thủy sản Trong nước thải thủy sản protein là thành phần chủ yếu,

đo vậy cân phải tìm hiểu đặc điểm của protein, cơ chế phân hủy protein, các enzyme tham gia vào quả trình phân hủy protein và hệ vi sinh vật phân hủy protein Từ đó có thể rút ra được những phương pháp xử lý phù hợp và ứng dụng trong thực tiễn xử lý

nước thải thủy sản ở nước ta Chúng tôi đã tiến hành đề tài nghiên cứu “ Vi sinh vật

phân giải protein và ứng dụng trong xử lý nước thải thủy sản Trong nghiên cứu này, chúng tôi tìm hiểu phương pháp lý sinh học Phương pháp này có ưu điểm là không gây hại cho động vật thủy sinh, hiệu quả xử lý cao, giá thành rẻ, phù hợp khi ứng dụng vào xử lý nước thải nghành nuôi trồng và chế biến thủy sản

Hi vọng trong tương lai,khi khắc phục được vấn dé ô nhiễm môi trường do nuôi trồng và chế biến thủy sản gây ra Nghành thủy sản nước ta sẽ phát triển mạnh

mẽ góp phần vào công cuộc đổi mới và phát triển đất nước theo xu hướng phát triển

bên vững

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE NGANH KHAI THAC, NUOI TRONG VA CHE BIEN

THUY SAN O VIET NAM

1.1 Hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở nước ta

Hiện nay, xuất khẩu thủy sản đang là một trong những mặt hàng mũi nhọn, đóng góp vào sự tăng trưởng chung của nền kinh tế Mặc dù, còn gặp nhiều khó khăn, nhưng ngành thủy sản nước ta sẽ phấn đấu hướng tới mục tiêu đạt tổng sản phẩm 4,8 triệu tấn thủy sản, trong đó khai thác hải sản đạt 2,2 triệu tấn, nuôi trồng thủy sản đạt 2,6 triệu tấn Theo ước tính, xuất khẩu thủy sản năm 2010 sẽ đạt khoảng 4,5 tỉ USD, tăng khoảng 7,1% so với nắm 2009

Ngành thuỷ sản Việt Nam ngày càng khang dinh vi tri quan trong trong nghé

cá thế giới Nếu như năm 2008 tổng sản lượng thuỷ sản đạt 4,6 triệu tấn, giá trị kim ngạch xuất khâu đạt trên 4,5 tỷ USD thì nắm 2009 mặc dù chịu tác động nhiều của

cuộc khủng hoảng và suy thoái kinh tế toàn cầu nhưng tổng sản lượng thuỷ sản vẫn

ước đạt 4,85 triệu tấn, tăng 5,3% so với năm 2008, giá trị kim ngạch xuất khẩu đạt

trên 4,2 ty USD Việt Nam đã vươn lên đứng vị trí thứ 5 về xuất khẩu thuỷ sản trên

thế giới, đứng thứ 3 về sản lượng nuôi trồng thuỷ sản (NTTS), và đứng thứ 13 về sản lượng khai thác thuỷ sản (KTS)

Nếu năm 1995 thuỷ sản Việt Nam chiếm 2,9% GDP toàn quốc và 12% GDP

toàn ngành nông, lâm nghiệp thì đến năm 2008 vươn lên chiếm 4% GDP toàn quốc

và 21,79% GDP toàn ngành nông, lâm nghiệp Như chúng ta biết ngành thuỷ sản chỉ chiếm tỷ trọng rất nhỏ trong cơ cấu kinh tế quốc dân nhưng ngành thuỷ sản lại có tốc

độ tăng trưởng vượt bậc so với các ngành kinh tế khác, trung bình giai đoạn 1995-

2008 ngành thuỷ sản tăng trưởng bình quân 13,62%/năm, cao ngấp 1,2 lần so với mức tăng trưởng kinh tế toàn quốc và cao ngấp 1,4 lần so với mức tăng trưởng của ngành nông, lâm nghiệp (giai đoạn 2000-2008 GDP toàn quốc tăng bình quân 11,6%/năm, nông, lâm nghiệp tăng 9,7%/năm)

Bảng 1.1 Hiện trạng GDP thuỷ sản giai đoạn 1995-2008 (giá thực tế)

Dvt: Ty đồng

Hang muc 1995 2000 2005 2006 2007 2008 Toàn quốc 228892 | 441646 | 839211 | 974266 | 1143715 | 1477717 Thủy sản 6664 14906 | 32947 | 38335 46124 58409

Tổng sản lượng khai thác thủy sản trong 10 năm gần đây tăng liên tục với tốc

độ bình quân khoảng 9%/năm Riêng giai đoạn 1998 — 2008 tăng bình quân 10%/năm Năm 2008 sản lượng khai thác đạt 1.395.783 tấn, đến năm 2009 tổng sản lượng khai thác đạt 1.434.800 tan, tăng 2,8% so với năm 2008

Trong giai đoạn 1998 — 2008 số lượng tàu thuyền máy tăng nhanh, ngược lại tàu thủ công giảm dần Năm 2008, toàn Ngành có 78.978 tàu thuyền với tổng công suất 3.722.577 CV, trong đó số tàu khai thác hải sản xa bờ là 6.005 chiếc với tổng

công suất trên 1.000.000 CV, bình quân 166,5 CV/tàu, tăng 109 chiếc so với năm

2007 Đến năm 2009, toàn Ngành có 81.000 tàu thuyền máy với tổng công suất

4.038.365 CV, bình quân 49 CV/tàu, trong đó có 6.075 tàu có công suất 90 CV trở lên, tăng 75 tàu so với năm 2008

Điều đó cho thấy hiệu quả quản lý của nhà nước về hạn chế đóng mới các loại tàu thuyền nhỏ đã phát huy tác dụng Sự chuyển đổi cơ cấu từ khai thác gần bờ sang khai thác xa bờ đã và đang diễn ra mạnh mẽ Tuy nhiên việc đầu tư cho khai thác thủy sản xa bờ chưa đồng bộ, mới chỉ chú trọng đến khâu đóng tàu, còn khâu khác

như: dự báo nguồn lợi, hậu cần dịch vụ, tiêu thụ, chế biến, đào tạo nhân lực, tránh trú

bão gió chưa được chú ý đúng mức Nhiều địa phương chỉ có tập quán khai thác gần

bờ với những loại nghề truyền thống, ngư dân chưa có kinh nghiệm và kỹ thuật khai

thác xa bờ Tình trạng thiếu thuyền trưởng và thủy thủ khai thác ở nhiều nơi điễn ra

tram trong, nhất là ở các tỉnh Bắc Bộ và Nam Bộ

1.1.2 Tình hình nuôi trồng thủy sản và tác động của nó tới môi

trường

1.1.2.1 Tình hình nuôi trồng thủy sản

Ở Việt Nam trong thập niên 90 cũng như ba năm đầu thế kỷ 21, sản lượng thủy sản nuôi trồng có tốc độ tăng trưởng rất cao, vượt xa tốc độ tăng trưởng của khai thác (Hình 1) Trong thập niên cuối của thế ký trước, Việt Nam đã trở thành một trong 10 nước có sản lượng cá nuôi lớn nhất thế giới, sau Trung Quốc, Ấn Độ, Ind6néxia, Nhat Ban, Thai Lan, Bang la đét

1.1.2.2 Tác động của nó tới môi trường

Một số vấn đề môi trường nảy sinh trong hoạt động nuôi trồng thủy sản ở nước ta:

- Do thiếu quy hoạch, NTTS ven biển phát triển khá tự phát và ð ạt, quy mô và phương thức nuôi cũng rất đa dạng, chủ yếu vẫn là quảng canh, tăng cường mở rộng diện tích Cho nên đã phá hủy phần lớn các nơi cư trú của các loài ở vùng ven biến, thu hẹp không gian vùng ven biển và đây môi trường vào tình trạng khắc nghiệt hơn

về mặt sinh thái, tăng rủi ro bệnh dịch cho vật nuôi do thiếu các yếu tố có vai trò điều

hòa và điều chỉnh môi trường

- Nuôi trồng thủy sản ven biển tăng nhanh dẫn đến nguồn giống tự nhiên của một

số loài cá giống kinh tế cư trú ở các rạn san hô bị đối tượng nuôi lồng bè khai thác

cạn kiệt Điều này làm ảnh hưởng đến chức năng duy trì nguồn lợi tự nhiên của các

hệ sinh thái đặc hữu và ảnh hưởng tới khả năng khai thác hải sản tự nhiên của vùng

tác động xấu đến nguồn giống thiên nhiên (cá, tôm hùm, cua), làm giảm sức sản xuất

tự nhiên và mất tính đa đạng sinh học

- Tại một số khu vực nuôi tôm, cá tập trung (trong đó có nuôi trên cát), do việc xả

thải các chất hữu cơ phú dưỡng, chất độc vi sinh vật (cả mầm bệnh) và các chất sinh

hoạt bừa bãi làm cho môi trường suy thoái, bùng nô dịch bệnh (bệnh tôm năm 1993 —

1994) và gây thiệt hại đáng kê về kinh tế cũng như về điều kiện môi trường sinh thái

- Lạm dụng nước ngầm để nuôi tôm trên cát, không tuân thủ luật tài nguyên nước đang là hiện tượng khá phổ biến ở vùng cát ven biển miền Trung Hậu quả lâu dài sẽ làm cạn kiệt nguồn nước ngọt và nước ngầm, ô nhiễm biển và nước ngâm, gây mặn hóa đất và nước ngầm, thu hẹp diện tích rừng phòng hộ, làm tăng hoạt động cát bay

1998 2000 2002 2004 2006 2008 Nam Hình 1 Sẵn lượng cá nuôi và khai thác của Việt Nam trong 10 năm qua (Trích: [3] Bộ Thủy Sản Tuyến tập báo cáo Khoa học về nuôi trồng thủy sản, 2008)

Hoạt động nuôi trồng thủy sản ở nước ta thực sự khởi sắc từ năm 1990 và đến

năm 2000 — 2002 thì bùng phát cả về diện tích lẫn đối tượng nuôi Việc mở rộng diện

tích nuôi trồng thủy sản được tiến hành chủ yếu trên các vùng đất ngập nước ven biển, trong các thủy vực nước mặn ven bờ, trên các vùng cát trũng thấp ven biến miền Trung và một phần diện tích từ canh tác nông nghiệp kém hiệu quả đã được chuyển sang nuôi trồng thủy sản Diện tích nuôi trồng thủy sản năm 2001 là 993.264

SVTH: Nguyễn Duy Trình 6

ha trong đó diện tích nuôi nước ngọt là 408.700 ha, diện tích nuôi man, lo 1a 584.500 ha; Năm 2002 là 955.000 ha trong đó diện tích nuôi nước ngọt là 425.000 ha, diện tích nuôi măn, lợ là 530.000 ha Do thay đổi cơ cấu và đối tượng nuôi trồng thủy sản

đã dẫn đến tăng nhanh sản lượng nuôi trồng thủy sản và đóng gop phan dang ké cho

ngành chế biến hải sản xuất khâu Sản lượng thủy sản năm 2008 đạt 891.695 tấn,

năm 2009 đạt 976.100 tấn, tăng 9,47% so với nắm 2008

Bảng 1.2 Các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của ngành thủy sản

- Nghề nuôi trồng thủy sản Tan 879.000 | 1.150.000 | 2.000.000

2 Giá trị xuất khẩu tỷ USD 1,76 3,0 4,5

(Trích [1] Bộ Thủy Sản Cơ sở khoa học hình thành hệ thống quan trắc Môi trường

để cảnh báo Môi trường và dự báo của các thủy vực nước lợ, ngọt miền Bắc Việt Nam.)

Xu hướng nuôi đang chuyền từ phương thức nuôi quảng canh sang nuôi bán thâm canh Nhiều vùng nuôi tập trung theo kiểu thâm canh công nghiệp và sản xuất hang hóa lớn đã hình thành Hình thức và đối tượng nuôi cũng khá phong phú, nhưng

ở vùng nước lợ chủ yếu là tôm và một số loài nhuyễn thê có giá trị xuất khâu Sản phẩm nuôi mặn, lợ đã mang lai gia tri xuất khẩu rất cao cho nên kinh tế quốc dân và thu nhập đáng kế cho người lao động Hình thức nuôi lồng bè trên biến cũng đang là hướng mở mới cho ngành Thủy sản, với các loai t6m hum, ca gio ca mi, ca trap, trai ngọc

Đối với nuôi thủy sản nước ngọt, hình thức nuôi lồng bè và kết hợp với khai

thác cá trên sông đang ngày càng phô biến Hình thức này đã tận dụng được diện tích

mặt nước, tạo được việc làm và tăng thu nhập Ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung đối tượng nuôi lồng chủ yếu là trắm cỏ với quy mô lồng nuôi khoảng 12 — 24 mí, năng suất 450 — 600 kg/lồng Ở các tỉnh phía Nam đối tượng nuôi chủ yếu là cá basa,

ca lóc, cá bống tượng và cá he Nuôi các đối tượng loài đặc sản có giá trị kinh té cao như: ba ba, tôm càng xanh, cá sấu, lươn, ếch .đang được mở rộng và làm tăng gia tri kinh tê của các mô hình nuôi nước ngọt

Bảng 1.3 Chỉ tiêu kế hoạch giai đoạn từ 2006 — 2010 của ngành thuỷ sản

A Tông sản lượng | 1.000 tan 4.000 121,2 4,24

Thuy san khai thac

, - 2.000 103,1 0,62 + Khai thac bién

- 1.800 102,9 0,57 +Khai thác nội dia

- 200 105,3 1,05 Thuy san nuôi

` - 2.000 147,1 9,41 trông

B Giá trị kứm| 1.000.000

3.500 134,6 6,92 ngach XK USD

( Trích:[1] Bộ Thủy Sản Cơ sở khoa học hình thành hệ thống quan trắc Môi trường

để cảnh báo Môi trường và dự báo của các thủy vực nước lợ, ngọt miền Bắc Việt Nam)

1.2 Tình hình chế biến thủy sản

Theo thống kê chưa đầy đủ hiện nay nước ta có hơn 300 cơ sở chế biến thuỷ sản, và khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất khâu có tổng công suất 200 tắn/ngày

1.3 Tình hình xử lý nước thải của các xí nghiệp, nhà máy, công

ty

Đặc thù của nước thải trong các xí nghiệp chế biến thuỷ sản có thành phần gây

ô nhiễm cao, phải được xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường Nhưng do phần lớn các xí nghiệp được xây dựng trước khi luật môi trường ra đời, điều kiện tải chính hạn hẹp, công nghệ và thiết bị xử lý đắt tiền, mặt khác do công tác tư vấn, quản lý môi trường chưa làm tốt, chưa nghiêm nên hiện tại chỉ có hơn 50 cơ sở chế biến thuý sản, trong tổng số hơn 200 cơ sở có hệ thống xử lý nước thải Trong đó chỉ có khoảng 20 cơ sở có hệ thống xử lý nước thải có thể đạt tiêu yêu cầu bảo vệ môi trường

Hình.1 Nước thải thủy sản chưa xử lý được thải trực tiếp ra môi trường của các

xí nghiệp [(a), (b) và (©)]

1.4 Hiện trạng và vấn đề đặt ra đối với môi trường

1.4.1 Hiện trạng

Thiết bị và công nghệ tuy được đánh giá là có mức đôi mới nhanh so với các ngành công nghiệp khác nhưng so với thế giới vẫn bị coi là quá chậm Đó là một trong những nguyên nhân tạo ra những tác động xấu cho môi trường Xuất phát từ tính bất hợp lý trong không gian Vấn đề phát triển các cơ sở chế

biến thuỷ sản không theo quy định hoặc có nhưng lại thiếu yếu tố môi trường là một

hiện tượng phổ biến trong ngành - những thiếu sót này vừa làm chậm quá trình phát

triển của ngành vừa làm hao tốn nhân lực Có tới 50% số nhà máy khi xây dựng

không có yếu tố môi trường, bố trí đặt không đúng vị trí nên phải di đời hoặc không hoạt động được,

Lượng chất thải lỏng trong chế biến thuỷ sản được coi là quan trọng nhất, các

nhà máy chế biến đông lạnh thường có lượng chất thải lớn hơn so với các cơ sở chế biến hàng khô, nước mắm, đồ hộp, bình quân khoảng 50.000 m/ngày Mức ô

nhiễm của nước thải từ các nhà máy chế biến tuỳ thuộc vào loại mặt hàng chủ yếu

mà nhà máy đó sản xuất Một số rất ít chất thải từ chế biến surimi có các chỉ số

BOD; lên tới 3.120mg/1, COD tới 4.890mg/1 nước thải từ chế biến Agar có chứa các

hoa chat nhu NaOH, H>SO,, Javel, Borate nhung liều lượng không cao và tải lượng cũng không nhiều, tuy nhiên nếu loại nước thải này không được pha đủ loãng mà

trực tiếp thải ra môi trường có thể gây hại cho môi trường

Nước thải từ các nhà máy chế biến thuỷ sản có các chỉ số ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B đùng cho nuôi trồng thuỷ hải sản (Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 5945-1995) như BOD; vượt từ 10 —-30 lần, COD

từ 9-19 lần Nitơ tổng số từ sắp sỉ bằng tiêu chuẩn đến cao hơn 9 lần Tuy nhiên cũng phải nói là mức ô nhiễm dù có ở mức cao nhất trong các công đoạn chế biến thuỷ sản cũng vẫn chỉ ở mức ô nhiễm trung bình so với các loại nước thải từ các ngành công nghiệp khác như dệt, nhuộm da dày Mức ô nhiễm của nước thải chế biến thuý sản

về mặt vi sinh hiện vẫn chưa có số liệu thống kê, nhưng có thé khang định là chỉ số

vi sinh vật như coliform sẽ vượt qua tiêu chuẩn cho phép bởi vì các chất thải từ chế biến thuỷ sản phần lớn có hàm lượng protein, lipid cao là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển đặc biệt là trong điều kiện nóng âm như ở Việt Nam

1.4.2 Van dé dat ra

Tải lượng ô nhiễm do các xí nghiệp chế biến thuỷ sản gây ra là rất lớn nếu

không được xử lý nó sẽ là một yếu tố “tích cực” làm tăng mức độ ô nhiễm môi trường trên sông rạch và xung quanh khu chế biến Ô nhiễm nước thải chế biến thuỷ sản nhiều khi chưa nhận ra ngay do lúc đầu kênh rạch còn khả năng pha lỏng và tự

làm sạch nước với lượng thải tích tụ ngày càng nhiều thì dần dần chúng làm xấu đi

nguồn nước mặt sông, rạch, ao, hồ mất khả năng tự làm sạch và ảnh hưởng xấu đến đời sống khu dân cư xung quanh

Ngoài ra nước thải của ngành chế biến còn khả năng lan truyền dịch bệnh từ xác thuỷ sản bị chết, thối rữa , và điều đáng quan tâm nữa là gây ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, đến môi trường nuôi trồng thuỷ sản, đến sự phát triển bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản

Hình 1.2 Hiện trạng ô nhiễm do nước thải thủy sản chưa qua xử lý

CHUONG 2: TONG QUAN VE NUOC THAI

THUY SAN

2.1 Téng quan về nước thải thủy sản

2.1.1.Các chỉ số sinh học trong nước thải nghành thủy sản

2.1.1.1 Màu

Nước có thể có màu , đặc biệt là nuớc thải thuờng có màu đen nâu hoặc đỏ nâu Màu trong nước thải thuỷ sản do:

e_ Các chất hữu cơ phân rã tạo thành

e Một số chất ở dạng keo và dạng hoà tan

Nước có hai loại màu: màu thực và màu biểu kiến Màu thực tạo ra đo các chất hoà tan hoặc ở dạng hạt keo Màu biểu kiến là do các chất lơ lửng tạo ra trong nước tạo ra [rong thực tế người ta chỉ xác định màu thực của nuớc, nghĩa là sau khi lọc bỏ các chất không tan

2.1.1.2 Mùi

Mùi trong nuớc thải thuỷ sản do các chất hữu cơ như:protein,lipid, của

cá, tôm bị phân huỷ tạo ra các chất : H;S,NH;,mercaptan,phenol gây mùi

2.1.1.3 Các chất rắn

Trong nước thải thuỷ sản có chứa các chất rắn không tan: các mảnh vụn thuỷ sản đo quá trình chế biến tạo ra như: xuơng cá ,vậy , đầu tôm cá các chất này gây cản trở cho quá trình xử lý,vì vậy cần tách lăng chúng truớc khi đưa vào các hệ thống

xử lý sinh học

2.1.1.4 Các vi sinh vật

Trong nuớc thải thuỷ sản có rất nhiều loại vi sinh vật , các vi sinh vật này có sẵn trong ruột của các nguyên liệu chê biên trong đó có thê có nhiêu loại vi khuân

gây bệnh , đặc biệt là các bệnh về đuờng tiêu hoá như:tả, ly, thuơng hàn,các vi khuẩn

gây ngộ độc thực phẩm Vi khuẩn đuờng ruột gồm có 2 nhóm:

Nhom coliform dac trung 1a Escherichia coli(E.coli)

Nhom Streptococcus dac trưng la Streptococcus faecalis

Nhom Clostridium dac trung 1a Clostridium perfringens

2.1.1.5 Chi s6 BOD (Biochemical Oxygen Demand)

BOD là lượng oxy(thé hién bang gam hoặc miligam oxy theo đơn vị thể tích)

đo vi sinh vật tiêu thụ để oxy hoá sinh học các chất hữu cơ có trong nuớc bằng vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn hoại sinh hiếu khí Quá trình này được gọi là quá trình oxy hoá sinh học trong tối ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian Như vậy BOD phản ánh đuợc lượng các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ trong mẫu nước Quá trình này đuợc tóm tắt như sau:

Chat hữu cơ + O¿ -> COz+H;0 Visinhvật - > Tế bào mới

Thông số BOD có tầm quan trọng trong thực tế vì đó là cơ sở để thiết kế và vận hành

hệ thống xử lý nước thải , BOD còn là thông số cơ bản để đánh giá mức độ ô nhiễm

của nguồn nước Giá trị BOD càng lớn nghĩa là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng cao Vì mức độ BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ôn định nên việc xác định BOD

cần tiến hành ở điều kiện tiêu chuẩn

Vì vậy việc xác định thông số BOD được dung rộng rãi trong kỹ thuật môi trường đề:

e Tinh gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dễ phân huỷ

có trong nuơc thải

e Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý

e_ Đánh giá chất lượng nước thải sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nước Trong thực tế, người ta không thê xác định lượng oxy cần thiết để phân huỷ hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học, mà chỉ xác

định lượng oxy cân thiết để phân huỷ trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20°C

trong tối(để tránh hiện tượng quang hợpở trong nước) chỉ số này được gọi

là BOD Chỉ số này được sử dụng hầu hết các nước trên thế giới

2.1.1.6 Chi s6 COD (Chemical Oxygen Demand)

Chỉ số này được sử dụng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượmg chất hữu cơ của nước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên COD là chất ôxy hoá học(thế hiện bằng gam hoặc miligam Oxy theo đơn vị thê tích cần để oxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước thành CO; và H2O

Đề xác định COD người ta thường sử dụng một chất oxy hoá mạnh trong môi

trường acid Chất ôxy hoá hay điện dung là kali bicromat(K;Cr;O;)

Chất hữu cơ + K;ạCr;O; + H”_— y CO; + H;O + 2Cr” + 2K”

Sự khác nhau giữa thông số BOD và COD: cả hai thông số đều xác định luỡng chất hữu cơ có khả năng bị oxy hoá có trong nước nhưng chúng khác nhau về

ý nghĩa

> BOD chỉ thể hiện lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, nghĩa là các

chất hữu cơ có thể bị oxy hoá nhờ vai trò của vi sinh vật

> COD thể hiện toàn bộ các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá bằng tác nhân hoá học

Do đó tỷ số COD/BOD luôn luôn lớn hơn 1

2.1.1.7 Chỉ số oxy hoà tan DO (Dissolved Oxygen )

Oxy hoà tan trong nước rất cần thiết cho vi sinh vật hiếu khí Bình thường oxy hoà tan trong nước khoảng 8 — 10 mg/1,chiếm 70 — 80% khi oxy bão hoà, mức oxy hoà tan trong tự nhiên và trong nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu

cơ, vào hoạt động của động vật thủy sinh,các hoạt động hoá sinh,hoá học vật lý của nước Trong môi trường nước bi ô nhiễm nặng,oxy được dùng nhiều cho các quá trình hoá sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu Oxy tram trong

2.1.1.8 Chỉ số pH

Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiết trong quá trình xử lý đông keo tụ , khử khuẩn Sự thay đối chỉ số pH làm thay đổi các quá trình tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm vận tôc của phản ứng hoá sinh xảy ra

trong nước Vì vậy giá trị pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và

quá trình hấp thụ chất đinh dưỡng vào tế bào đối với đa số vi sinh vật khoảng giá trị

pH tối ưu là 6.5 — 8.5

2.1.1.9 Chỉ số SS.(Suspended Soilid )

Biểu diễn hàm lượng chất rắn lơ lửng trong một đơn vị thể tích nước phan tích

2.1.1.10 Nhiệt độ nước thải

Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn tới chức năng hoạt động của vi sinh vật Đối với đa số vi sinh vật , nhiệt độ trong các công trình xử lý khoảng 20 — 37C Ngoài ra trong nước thải thủy sản còn chứ nhiều hợp chat cua nitro, sunphate va phosphate

2.2 Tác hại của các chất ô nhiễm trong nước thải tới môi trường

2.2.1 Tác hại của các chất hữu cơ (chú yếu là thành phần protein)

Lượng chất hữu cơ trong nước quá cao sẽ dẫn đến suy giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước, do vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan để phân huỷ các chất hữu cơ Nông độ oxy hoà tan dưới 50% nông độ oxy bão hoà có khả năng gây ảnh hưởng tới

sự phát triển của tôm cá

Oxy hoà tan giảm không chỉ gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên thủy sinh mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nước

2.2.2 Tác hại của các chất lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng làm hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của rong,rêu,tảo do đó cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thuỷ sinh

Các chất lơ lửng cũng là tác nhân gây tắc cống, làm tăng độ đục các nguồn

nước, bôi lắng lòng kênh, ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh, đồng thời

gây tác hại về mặt cảm quan

2.2.3 Tác hại của dầu mỡ

Dầu mỡ khi xả vào nguồn nước sẽ loang trên mặt nước tạo thành mang dau gây cạn kiệt oxy của nước,một phần nhỏ hoà tan trong nước hoặc tồn tại ở dạng nhũ tương Cặn chứa dầu khi lắng xuống sẽ tích tụ trong bùn đáy

Ô nhiễm dầu mỡ dẫn đến mất khả năng tự làm sạch của các nguồn nước do

giết chết các vi sinh vật phiêu sinh, sinh vật đáy tham gia vào quá trình tự làm sạch

Ngoài ra , đầu trong nước còn có tác động tiêu cực đến đời sống thủy sinh và ảnh hưởng đên mục đích câp nước sinh hoạt,nuôi trông thủy sản

Bang 2.1 Thành phân các chất trong nước thải của nhà máy chế biến thủy sản

(Trích: [4] Hoàng Huệ Xử lý nước thải NXBXD, 1996)

2.3 Khả năng gây ô nhiễm và sự cân thiết xử lý nước thải nghành nuôi trồng và chế biến thủy sản

2.3.1 Khả năng gây ô nhiễm nước thải nghành nuôi trồng thủy 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

được thu gom và xử lý kịp thời Mặt do khác tỷ lệ dân số tăng nhanh, 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 đo 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 thoát ra các sông 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 biến trong đó chủ yếu nguồn phế thải sinh hoạt và dự lượng dầu, tập trung vào mùa hè trùng với mùa nuôi trồng thuỷ sản nước lợ, nước mặn

- Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp xả trực tiếp vào kênh mương,

ao sông hỗ Nước sông, ao,hỏ là nguồn nước cung cấp cho nuôi trồng thủy 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, NO; 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

thuý sản phía Bắc Việt Nam) đều cao hơn so với TCVN6774 — 2000

- 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 trên thế giới Hoá chất được dùng trong NTTS trên thế giới thường ở các dạng sau: thuốc điệt nắm (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

(antibacterials) va chat khang sinh

Các chế phẩm này được sử đụng đáng kể trong NTTS hoặc để chữa các bệnh

lây nhiễm hoặc phòng bệnh đã nêu trên

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 phan lớp bùn trong các đầm, ao NTTS chủ yếu là các chất hữu cơ như protein, lipid, acid béo vdi cong thirc chung CH3(CH2),COOH , phospholipid, sterol- vitamin D3, cac hormone, carbohydrate, chat khoáng va 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 hydrosulphur (H;S), ammonium (NH;), khí methane (CH¡¿) rất có hại cho thuỷ

sinh vật, ví dụ nồng độ 1,3ppm của H2S có thê gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết

tôm Khí ammonium (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:

> Carbon hữu cơ (gồm thức ăn, phân bón, chế phẩm sinh học )

> Nitrogen được phân huỷ từ các protein

> Phosphore phan huỷ từ các protein

Nông 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 và tong Phosphore

2.3.2 Khả năng gây ô nhiễm chế biến thủy sản

Nước thái các cơ sở chế biến thủy sản chứa các thành phần chất hữu cơ và các

chất đinh dưỡng với hàm lượng cao, nếu thải ra môi trường sẽ tạo điều kiện cho các

vi sinh vật phát triển mạnh, gây ô nhiễm môi trường nặng nè

Nước thải của một xí nghiệp chế biến thủy sản bao gồm: Nước thải sản xuất, nước thải vệ sinh công nghiệp và nước thải sinh hoạt

- _ Nước thải sản xuất: Đây là nước thải rửa thuỷ sản, theo các số liệu thống

kê từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ KT02 thì lưu lượng nước thải từ

nghiệp chế biến thủy sản loại trung bình ( khoảng 200 — 300 công nhân) khoảng 20 — 40m”/ngày đêm

Cả 3 loại nước thải trên có tính chất gần tương tự nhau,trong đó nước thải sản xuất có mức độ ô nhiễm cao hơn cả Tuỳ theo đặc tính của nguyên liệu sử dụng mà nước thải có tính chất hơi khác nhau 1 chút Nước thải của nghành chế biến thủy sản thừơng có:

e Hàm lượng COD dao động trong khoảng 600 — 1000mg1

e Ham lugng BOD cũng khá lớn từ 480 — 600mg]

e Trong nước thường có các mảnh vụn của thuỷ sản nhưng các vun nay dé lang

e Lượng nitơ thường rất cao chứng tỏ mức độ ô nhiễm hữu cơ khá cao 50 — 100mg

e© Ngoài ra trong nước thải của nghành chế biến thủy sản có chứa các thành phân hữu cơ khi bị phân hủy tạo ra các sản phẩm có chứa inđol và các sản phẩm trung gian của sự phân hủy các acid béo không bão hoà tạo ra mùi rất khó chịu và đặc trưng, làm ô nhiễm về mặt cảm quan và ảnh hưởng đến sức khoẻ cho người công nhân trực tiếp làm việc

Nói chung nước thải của nghành chế biến thủy sản có các chỉ tiêu vượt quá nhiều lần so với quy định cho phép xả vào nguồn tiếp nhận do nhà nước quy định(từ

5 — 10 lần về chỉ tiêu BOD,COD,gấp 7- 15 lần về chỉ tiêu nitơ hữu cơ Ngoài ra chi

số về lưu lượng nước thải trên một đơn vị sản phẩm của nhà máy loại này cũng rất lớn( từ 10 — 20m”/tấn sản phẩm) Chính vì vậy,tải lượng ô nhiễm do các xí ngiệp của nghành chế biến thủy sản gây ra rất lớn

Nước thải nhiễm bẩn hữu cơ từ các nhà máy xí nghiệp nghành chế biến thủy

sản nếu không được xử lý triệt để sẽ góp phần làm gia tăng mức độ ô nhiễm của môi trường trên các sông, kênh rạch khu dân cư ở các khu vực Các chất ô nhiễm do nước thải của các xí nghiệp nghành chế biến thủy sản là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng đang từng ngày góp phan lam xấu đi trầm trọng chất lượng nguồn nước mặt tại đô thị và các khu dân cư Ngoài ra nước thải của nghành chế biến thủy sản còn có khả năng

lan truyền bệnh dịch từ các xác thủy sản bị chết, thối rữa và khi nguồn nước bị ô

nhiễm sẽ tác động lên con người và động vật sử dụng nguồn nước này

CHƯƠNG 3: TONG QUAN VE PROTEIN

TRONG NUOC THAI THUY SAN

3.1 Cầu tạo, tính chât và vai trò của protein

3.1.1 Cau tao

Protein là chất có phân tử lượng cao,cấu tạo bởi các nguyên tô chính là C, H,

O, N Ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng S, P, Fe.Sau đây là thành phần cầu tạo protein:

Protein là chuỗi acid amin kết hợp với nhau bằng liên kết peptide (CO - NH)

Nói tông quát, protein được tạo thành do các acid amin liên kết với nhau

Các cấu trúc của protein: Về mặt cấu trúc protein gồm bốn bậc: bậc I, bậc II, bậc II

Cấu trúc bậc I biểu thị trình tự các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide,

cầu trúc này được giữ vững bằng liên kết peptide (liên kết cộng hóa trị)

SVTH: Nguyễn Duy Trình 20

3.1.1.2 Cấu trúc bậc II của protein

Biểu thị sự xoắn của chuỗi polypeptide, là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở gần nhau trong mạch polypeptid

Bảng 3.1 Số lượng xoắn ơ và nếp gấp § trong chuỗi đơn một số protein

(Trích Công nghệ sinh học phân tử - Nguyễn Chiến Thắng)

3.1.1.3 Câu trúc bậc II của protein

Biểu thị sự xoắn và cuộn khúc của chuỗi polypeptide thành khối, đặc trưng cho potein cau, là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau trong chuỗi polypeptide Trong nhiều protein hình cầu có chứa các gốc Cys tạo nên liên kết disulphide giữa các gốc Cys xa nhau trong chuỗi polypeptide làm cho chuỗi bị cuộn lại (xem myoglobin hình 3.21) Ngoài ra cấu trúc bậc III còn được giữ vững bằng các loại liên kết khác như Van der Waals, liên kết hydrogen, liên kết tĩnh điện giữa các goc amino acid v.v

3.1.1.4 Cấu trúc bậc IV của protein

Biểu thị sự kết hợp của các chuỗi có cấu trúc bậc III trong phân tử protein Hay nói cách khác, những phân tử protein có cấu trúc từ 2 hay nhiều chuỗi protein hình cầu, tương tác với nhau trong không gian tạo nên cấu trúc bậc IV

3.1.2 Tính chất của protein

- Tĩnh tan của protein

Các loại protein khác nhau có khả năng hoà tan đễ dàng trong một số loại dung môi nhất định, chắng hạn như albumin dễ tan trong nước; globulin dé tan trong dung địch muối loãng: prolamin tan trong cthanol, glutelin chỉ tan trong dung dịch kiềm hoặc acid loãng

- Tĩnh ngậm nước của protein

Trong môi trường nước, protein kết hợp với nước trương lên trở thành đạng keo Các phân tử nước bám vào các nhóm ưa nước trong phân tử protein như - NH,, -COOH ngăn cách các phân tử protein không cho chúng dính vào nhau dé thành tủa

- Độ nhớt của dung dịch protein

Khi protein hoà tan trong dung dịch, mỗi loại dung dịch của những protein khác nhau có độ nhớt khác nhau

- Hang số điện môi của dung dịch protein

Hằng số điện môi của dung môi làm ngăn cản lực tĩnh điện giữa các nhóm tích điện của protein và nước

- Tỉnh chất điện lỉ của protein

Cũng như các amino acid, protein là chất điện li lưỡng tính vì trong phân tử protein có nhiều nhóm phân cực mạnh (bên gốc R) của amino acid

- Biểu hiện quang học của protein

Cũng như nhiều chất hoá học khác, protein có khả năng hấp thụ và bức

xạ ánh sáng dưới dạng lượng tử hy

- Kết tủa thuận nghịch và không thuận nghịch protein

Khi protein bị kết tủa đơn thuần băng dung dịch muối trung tính có nồng

độ khác nhau hoặc băng protein ethanol, acetone ở nhiệt độ thấp thì protein vẫn giữ nguyên được mọi tính chất của nó kế cả hoạt tính sinh học và có thể hoà tan trở lại gọi là kết tủa thuận nghịch

3.1.3 Vai trò của protein

3.1.3.1 Chức năng tạo hình

Ngoài các protein làm nhiệm vụ cấu trúc như vỏ virus, màng tế bào, còn gặp những protein thường có dạng sợi như: sclerotin có trong lớp vỏ ngoài của sâu bọ; fibroin của tơ tăm, nhện; collagen, elastin của mô liên kết, mô xương Collagen đảm bảo cho độ bên và tính mêm dẻo của mô liên kết

3.1.3.6 Chức năng dự trữ và dinh dưỡng

Protein dự trữ này chính là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho các tô chức mô, phôi phát triển

3.1.3.7 Chức năng điều hoà

Các protein làm nhiệm vụ điều hoà quá trình trao đôi chất thông qua tác động lên bộ máy thông tin di truyền

3.1.3.8 Chức năng cung cấp năng lượng

Protein cũng là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho mọi hoạt động sống trong cơ thể Trong cơ thể các protein bị phân giải thành các amino acid, từ đó tiếp tục tạo thành hàng loạt các sản phẩm, trong đó có các ceto acid, aldehyde và carboxylic acid

3.2 Nguồn gốc của protein trong nước thải thủy sản

Chủ yếu protein trong nước thải thủy sản có bản chất và nguồn gốc từ động vật

Các nguyên nhân dẫn đến sự có mặt của Protein trong nước thải thủy sản:

> Nước thải trong quá trình sản xuất như: rửa nguyên liệu,máy móc sau khi

chế biến

>_ Các thức ăn dành cho việc nuôi trồng thủy sản có hàm lượng protein cao

> Nước sinh hoạt của các công nhân

3.3 Sự cần thiết phải xử lý protein trong nước thải thủy sản

Nghành nuôi trồng và chế biến thủy sản, trong đó cụ thể là các xí nghiệp chế biến thủy sản đều có nước thải chứa protein Khi được thải ra dòng chảy, protein nhanh chóng bị phân hủy cho ra acid amin, acid béo, acid thơm, HS, nhiều chất chứa S, N và P, có tính độc và mùi khó chịu

* Điều này dẫn đến các hệ quả:

> Ô nhiễm bầu không khí: sự thủy phan sinh ra cdc chat nhu HS, NH,

CH¿, Tạo ra mùi khó chịu đối với khu vực xả thải

> Gop phần gây nên hiện tượng phú dưỡng hoá: trong protein có nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với

N, sự yếm khí và môi trường khử của lớp nước đáy thuỷ vực, sự phát triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo

> Sự kém đa dạng của các sinh vật nước, đặc biệt là cá

> Gây mất mỹ quan môi trường: nước có màu xanh đen hoặc đen, có mùi

khai thối do thoát khí H;S

> Gay 6 nhiễm nguồn nước: Nước ngâm và nước mặt

3.3 Sự phần hủy protein trong nước thải thủy sản

3.3.1 Cơ chế phân hủy protein

Protein là một chất hữu cơ có chứa các hợp chất cần thiết cho sự sinh trưởng

và phát triển vi sinh vật

Protein ở môi trườmg bên ngoài sẽ là nguồn thức ăn của vi sinh vật Đề có thể sử dụng được protein làm thức ănvi sinh vật tiết ra một loại Enzyme đề thủy phân các liên kết peptide hoặc các polypeptide thành các peptide có phân tử lượng nhỏ hơn Tiếp theo là sự phân hủy các peptide trên thành các acid amin tự đo ở môi trường ngoài

Sau đó được các vi sinh vật hấp thụ các acid amin tự do ở môi trường ngoài vào trong tế bào Trong tế bào vi sinh vật các acid amin sẽ được phân giải thành năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào

Protein Enzyme protease - Acid amin

(ở môi trường ngoài) 7 ` -| (ở môi trường ngoài)

Vòng tuần hoản carbon diễn tả điều kiện cơ bản đối với sự xuất hiện và phát triên của sự sông trên trái đât, các hợp chât của carbon tạo nên nên tảng cho mọi loại

hình sự sống Vòng carbon quan trọng nhất là dạng thông qua CO; của khí quyền và của sinh khối

Thông qua mạng lưới thức ăn động vật và con người sử dụng các carbon hữu

cơ của thực vật, chuyên hóa chúng thành các carbon hữu cơ của động vật và con người Đặc biệt, con người đã sử dụng một lượng lớn carbon trong các nguồn carbon biến chúng thành năng lượng và nguyên liệu để phục vụ cho sản xuất và đáp ứng các nhu cầu đời sống Trong quá trình sống thì thông qua hoạt động hô hấp, con người và động vật cũng thải ra một lượng lớn CO; trả lại vào môi trường, trong những nắm gần đây với quá trình công nghiệp hóa cùng với sự thu hẹp diện tích rừng đã gây ra nhiều sự xáo trộn trong chu trình làm cho nồng độ CO; trong khí quyền gia tăng từ 290ppm (ở thế kỉ 19) lên đến 325ppm (ngày nay)

Trong chu trình carbon vi sinh vật là một mắt xích có vai trò rất quan trọng Người, động vật, thực vật và ngay cả vi sinh vật khi chết đi sẽ được vi sinh vật phân giải thành các dạng carbon trong hợp chất bán phân giải như than đá, dầu mỏ, các hợp chất trung gian, hợp chất mùn và cabon trong hữu cơ không đạm và cuối cùng

thành CO; (và H;ạO), CO; lại đi vào trong không khí hay hòa tan vào dung dịch để rồi

lại được thực vật sử dụng và một lần nữa đi vào chu trình

Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong một số khâu chuyển hoá của vòng tuần hoàn này:

3.3.2.2 Vòng tuân hoàn cua nitrogen

Trong tự nhiên nitrogen tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, từ nitrogen phân tử ở dạng khí cho tới các hợp chất hữu cơ phức tạp có trong cơ thể thực vật, động vật và con nguoi

Trong cơ thê sinh vật, nitrogen tôn tại dưới dạng các hợp chất hữu cơ như protein, các acid amin Dưới tác dụng của các nhóm vi sinh vật hoại sinh, protein được phân giải thành các acid amin Các acid amin lại được một nhóm vi sinh vật khác phân giải thành NH; hoc NH," gọi là nhóm vi khuẩn amôn hoá

Qúa trình này gọi là sự khoáng hoá chất hữu cơ vì qua đó nitrogen hũư cơ được chuyển thành nitrogen dạng khoáng Dạng NH¿' sẽ được chuyển hoá thành dang NO; nhờ nhóm vi khuẩn nitrat hoá Các hợp chất nitrat hoá lại được chuyên hoa thanh nitrogen phan tu, quá trình này được gọi là phản mitrat hoá được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn phản nitrat

Khí N; sẽ được cố định lại trong tế bào vi khuẩn và tế bảo thực vật sau đó được chuyển hoá thành dạng nitrogen hữu cơ nhờ nhóm vi sinh vat cé dinh nitrogen Như vậy vòng tuần hoàn nitrogen được khép kín trong hầu hết các khâu chuyên hoá của vòng tuần hoàn và có sự tham gia của các nhóm vi sinh vật khác nhau Nếu sự hoạt động của một nhóm nào đó dừng lại thì toàn bộ sự chuyển hoá của vòng tuần hoàn cũng sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng

+ Vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong một số khâu chuyển hoá của vòng

tuần hoàn này:

Chất hữu cơ trong