1. Trang chủ
  2. » Nông - Lâm - Ngư

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VÀ CƠ SỞ HẠ TẦNG PHỤC VỤ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM VÙNG VEN BIỂN BẮC BỘ

23 598 2

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 23
Dung lượng 182,5 KB
File đính kèm Chuyen de 33..rar (36 KB)

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong hoạt động nuôi tôm, phần lớn chất thải tích tụ dưới đáy ao sẽ gây tổn hại đến sức khỏe tôm, làm ảnh hưởng hiệu quả của nghề nuôi. Lớp bùn ở đáy ao khiến môi trường nước bị thiếu ôxy trầm trọng và từ đó còn sản sinh ra nhiều chất độc như amoniac, nitrite, hydrogen sulfide…khiến tôm di chuyển đến một số khu vực nước sạch. Việc tập trung tại cùng một chỗ làm tăng tính cạnh tranh khi ăn, sẽ có những con bị ăn thiếu. Trường hợp môi trường bị ô nhiễm nặng, tôm sẽ bỏ ăn, sức tăng trưởng giảm, dễ mắc bệnh, tỷ lệ chết cao (thậm chí bị chết hàng loạt). Đối với nguồn chất thải từ hoạt động nuôi tôm, nếu không được xử lý tốt, sẽ gây ô nhiễm môi trường đất và nguồn nước, làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái ven biển, tác động xấu đến các hoạt động khác ở vùng ven biển. Một trong những phương pháp tốt nhất để giảm thiểu tác nhân ô nhiễm từ ao nuôi thủy sản là giảm lượng xả thải từ việc giảm thay nước (Tucker Hargreaves, 2003). Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) cho phép canh tác thâm canh, giới hạn lượng xả thải, do đó làm giảm sử dụng nước và giảm thiểu tác động xấu về môi trường. Việc kết hợp hệ thống đất ngập nước (ĐNN) vào RAS để xử lý nước ao tôm thâm canh tuần hoàn được nghiên cứu thành công ở Đài Loan (Lin et al., 2005). Để xác định các biện pháp ứng dụng trong xử lý nước cấp và nước thải trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản hiện nay và việc áp dụng trong thực tiễn nuôi trồng thủy sản và nuôi tôm ở các tỉnh ven biển Bắc Bộ, chúng tôi thực hiện chuyên đề: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng áp dụng công nghệ và cơ sở hạ tầng phục vụ xử lý nước cấp và nước thải nuôi tôm vùng ven biển Bắc Bộ” II. MỤC TIÊU Xây dựng cơ sở dữ liệu về các nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ xử lý nước cấp và nước thải trong hệ thống nuôi trồng thủy sản. Xác định được các công nghệ hiện tại đang áp dụng trong xử lý nước vùng nuôi tôm vùng ven biển bắc bộ III. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Nội dung nghiên cứu Tổng hợp được các tài liệu các nghiên cứu và ứng dụng trong xử lý nước cấp, nước thải trong hệ thống nuôi trồng thủy sản trong nước và trên thế giới. Tổng hợp được các ứng dụng các công nghệ đang áp dụng trong xử lý nước cấp, nước thải trong nuôi tôm ở các vùng ven biển Bắc Bộ. 3.2. Địa điểm nghiên cứu + Tại Nam Định: nghiên cứu được tiến hành ở 2 huyện Hải Hậu và Giao Thủy, 4 xã gồm: Hải Lý, Hải Chính (Hải Hậu), Giao Phong và Quất Lâm (Giao Thủy) + Tại Quảng Ninh: Nghiên cứu được tiến hành ở 2 huyện: Móng Cái và Quảng Yên, 4 xã: Vạn Ninh, Bình Ngọc (Móng Cái), Hà An, Tân An (Quảng Yên) 3.3. Phương pháp nghiên cứu. Thu thập số liệu, tổng hợp các kết quả nghiên cứu, ứng dụng trong nước và trên thế giới về công nghệ áp dụng, phân tích đánh giá thực trạng và các biện pháp đã áp dụng. Điều tra thực địa: tiến hành khảo sát thực địa để khái quát hiện trạng nuôi tôm của vùng nghiên cứu. Đánh giá và phân tích hiện trạng công nghệ xử lý nước trong quy hoạch các vùng NTTS. IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Tổng quan về các giải pháp xử lý nước cấp và nước thải trong hệ thống nuôi trồng thủy sản trên thế giới (i) Phương pháp sử dụng các vật liệu lọc, khoáng hấp phụ Nhiều loại vật liệu có khả năng hấp phụ chất ô nhiễm được nghiên cứu và tiềm năng của chúng cũng đã được công bố. Các loại vật liệu hấp phụ phổ biến đó là: nhôm họat tính, than họat tính, sắt hoặc mangan bọc cát, cao lanh đất sét, Bentonite, Zeolit, hydroxit sắt, silic oxit, apatít, nhựa trao đổi ion, và rất nhiều vật liệu có trong tự nhiên như xơ dừa, hoặc nhân tạo khác... Khoa Hóa, Đại học kỹ thuật Athen, Hy Lạp đã sử dụng zeolite tự nhiên để xử lý KLN có trong bùn sau xử lý nước thải đạt hiệu quả cao đối với Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn. Viện Nghiên cứu Môi trường của Trường North Highland College và Viện UHI Millenium đã nghiên cứu xử lý kim loại kiềm thổ và kim loại năng (KLN) bằng chitin thô. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lý của chitin thô với KLN cao hơn với kim loại kiềm thổ. Theo K. Kadirvelu, K. Thamaraiselvi and C. Namasivayam, than hoạt tính được sản xuất từ xơ dừa để hoạt hóa nước theo phương pháp hóa học dựa trên các đặc tính hóa học của nó. Than xơ dừa có khả năng hấp thu Ni (II). Điều này được thể hiện qua sự giảm dần nồng độ Cacbon khi nồng độ Ni không đổi, hoặc sự tăng dần nồng độ Ni khi nồng độ Cacbon không đổi. Kết quả là một lượng lớn Ni được hấp thu trên 1 đơn vị trọng lượng Cacbon. Các mô hình Langmuir và Freundlich thể hiện sự hoạt động của ion kim loại hấp thu này hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm: Khả năng hấp thu (Qo) là 62,5 mg Ni (II)g tại thời điểm ban đầu với pH = 5,0 và ở nhiệt độ t = 30°C cho các kích thước hạt từ 250500 μm. Sự hấp thu Ni tăng lên với pH = 27 và vẫn tiếp tục cho tới khi pH = 10. Việc thu hồi Ni (II) sau khi hấp thu có thể được thực hiện bằng cách xử lý than nạp Ni với HCl. Nhả hấp thu đã nghiên cứu xác nhận đó là sự hấp thu trao đổi ion. Trên thế giới đã có những nghiên cứu về vật liệu hấp phụ chế tạo từ các phụ phẩm nông nghiệp như lõi ngô, bã mía, vỏ lạc, vỏ đỗ, … để hấp phụ các kim loại nặng trong môi trường nước. Kết quả nghiên cứu của S.R. Shukla, Roshan S. Pai, Amit D. Shendarkar trên các sợi xơ dừa cho thấy xơ dừa có khả năng hấp thu các kim loại nặng như Ni (II), Zn (II) và Fe (II) từ nước thải chứa kim loại nặng. Các sợi xơ dừa này cũng được hoạt hóa bằng cách oxy hóa với H2O2 để sử dụng như là vật liệu hấp thu. Các sợi xơ dừa đã được hoạt hóa hấp thụ được khoảng 4,33 mgg Ni (II), 7,88 mgg Zn (II) và 7,49 mgg Fe (II) so với sự hấp thu của các sợi xơ dừa chưa hoạt hóa là 2,51 mgg Ni (II), 1,83 mgg Zn (II), 2,84 mgg Fe (II). Giá trị hấp thu các kim loại nặng tăng lên khi pH giảm. (ii)Công nghệ thẩm thấu ngược RO Công nghệ thẩm thấu ngược RO nhờ phong điện với mô hình pilot được thử nghiệm trên đảo Coconut – Hawaii (Mỹ). Nguyên lý của công nghệ là sử dụng năng lượng gió chuyển thành thủy năng để dòng nước đi qua màng RO. Phần nước sạch qua màng được tái sử dụng cho ao nuôi. Phần nước ô nhiễm đậm đặc được thu gom để xử lý phù hợp hoặc tái sử dụng cho mục đích nuôi trồng khác. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tùy vào tốc độ gió, nước sạch được tạo ra liên tục và tuần hoàn khoảng từ 228 – 366lítgiờ và nồng độ Nitơ được loại bỏ từ 90 – 97%. Một nghiên cứu khác cũng được tiến hành bằng phương pháp sử dụng công nghệ màng vi sinh tầng chuyển động MBBR (moving bed biofilm reactors) với ưu điểm vận hành nó đơn giản và không cần thiết phải có thêm công đoạn lắng. Công nghệ MBBR có tốc độ nitrat hóa cao nhờ khả năng tập trung mật độ lớn của vi sinh vật trong chất mang (độ xốp của chất mang là 98%, diện tích bề mặt 6000 – 8000 m2m3) vào sự chuyển động của chất mang trong nước. Lượng khí cấp cho quá trình nitrat hóa đủ duy trì sự chuyển động của chất mang trong nước do chất mang nhẹ (xấp xỉ khối lượng riêng của nước). Kích thước chất mang khá thô (cỡ cm) nên không cần tới bể lắng mà chỉ cần tấm lưới chắn là đủ. Sử dụng công nghệ trên có thể mang lại hiệu quả tốt trong kiểm soát ô nhiễm môi trường do nước nuôi trồng thủy sản và phát triển bền vững cho ngành sản xuất. Công nghệ màng Polyethersulfone (PES) không đối xứng áp suất thấp được các nhà khoa học Malaysia nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải nuôi tôm. Màng PES được ứng dụng trên nguyên lý sự đảo ngược giữa pha khôướt, qua đó xác định hiệu quả xử lý đối với nguồn nước bị ô nhiễm. Hệ thống xử lý bao gồm một bể lọc cát thô để tách cặn thô trong nước. Với mục tiêu tập trung vào xử lý các chất ô nhiễm dinh dưỡng (tổng Nitơ, tổng Phốt pho), màng PES được xác định có khả năng loại bỏ tổng N lên tới 85,7% và tổng P là 96,49% với áp suất chênh lệch yêu thấp cầu từ 4 – 8 bar. (iii) Phương pháp hoạt hóa nước: Smirnov (2000) đã nghiên cứu và phát triển Phương pháp và thiết bị để sản xuất những dạng chất lỏng hoạt hóa và phương pháp sử dụng” nhờ một thiết bị mang tên công nghệ cộng hưởng từ ở cấp độ phân tử MRET”. Theo đó phân tử nước là một hình tháp với 2 phân tử hidro và 1 phân tử oxy liên kết với nhau tạo thành góc 104,50. Đây là cấu trúc phổ biến của các phân tử nước trong tự nhiên, tuy nhiên thực tế thì các phân tử nước này lại thường chịu các lực liên kết hóa học khác, do vậy liên kết hidro với nguyên tử oxy có sự thay đổi, nó trở thành các nhóm tinh thể mà ở đó lực liên kết chỉ còn có 5 – 10% lực liên kết H – O. Lúc này cấu trúc của tinh thể nước gần giống như cấu trúc của nước trong tế bào. Bằng các biện pháp kỹ thuật (sử dụng thiết bị hoạt hóa) sẽ góp phần nâng cao lực liên kết H – O do lúc này nước được hoạt hóa (activated water). Theo Smirnov thì nước hoạt hóa có vai trò: + Nâng cao năng lực sinh học của nước, giảm hàm lượng Ca2+, Mg2+ giảm độ cứng của nước; + Thay đổi pH trong nước dần về giá trị trung tính (iv) Phương pháp sử dụng vi sinh vật Vào những năm giữa thế kỷ XX, các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới đã chứng minh được vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên đối với các quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ. Trong tự nhiên, vi sinh vật được phân bố rộng rãi trong đất, nước và không khí và trên cơ thể động, thực vật. Ngoài một số ít gây bệnh cho người và động, thực vật, hầu hết vi sinh vật đều tham gia và đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá vật chất, nhờ đó mà chuỗi thức ăn và lưới năng lượng luôn được duy trì ở trạng thái cân bằng. Trên thực tế, vi sinh vật không trực tiếp phân huỷ các hợp chất hữu cơ mà chúng chỉ tham gia chuyển hóa hợp chất hữu cơ thành những chất đơn giản như đường, amino acid, mỡ... nhờ các enzym ngoại bào. Quá trình phân giải có thể được thông qua 3 con đường sau: Phân hủy hợp chất cácbon tự nhiên thành đường đơn thông qua phân huỷ hoàn toàn Phân hủy mỡ thành đường đơn và axit béo Phân hủy Protein thành amôn hoặc nitrat Xử lý nước bằng phương pháp sinh học là việc sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các chất thải trong nước, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy. Xử lý nước thải bằng vi sinh vật được sử dụng lần đầu tiên ở Anh vào năm 1918. Khoảng 13 năm sau đó, phương pháp này được thực hiện tại Horidome và Atsuta của Nagoga. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều quy trình xử lý sinh học khác nhau được áp dụng và không ngừng được cải tiến. Xử lý sinh học được chia thành các loại: Xử lý hiếu khí: là oxy hóa hay khử bằng các vi sinh vật hiếu khí, như trong quy trình bể hiếu khí có bùn hoạt tính (bể aeroten), màng lọc sinh học, đĩa quay sinh học,… Xử lý kỵ khí: là xử lý bằng các vi sinh vật kỵ khí, như trong các bể biogas Xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên, khi đó thực vật sẽ trở thành giá thể cho vi sinh vật hoạt động Hiện nay, trên thế giới đã ứng dụng thành công quá trình lọc sinh học nhờ vi khuẩn để xử lý nước trong nuôi trồng thuỷ sản. Công nghệ này chủ yếu dựa trên việc duy trì một tỉ lệ hợp lý Carbon : Nitrogen để thúc đẩy quá trình phân hủy dị dưỡng. Một loạt thí nghiệm đã được tiến hành để nghiên cứu hiệu quả của công nghệ biofloc khi sử dụng kết hợp với hệ thống nuôi nước chảy, cụ thể là được sử dụng như một bộ phận xử lý rời phía ngoài của hệ thống tuần hoàn nước. 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 cho thấy hàm lượng Nitơ vô cơ (NH4, NO2, NO3) được xử lý khá hiệu quả. Khi số lượng vi khuẩn này tăng đến mức có nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước sẽ được vớt ra khỏi bể (kích thước vi khuẩn lam khá lớn). Trong thời gian qua, việc nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học trong xử lý nước nuôi trồng thủy sản là hướng đi có ý nghĩa thực tiễn về khía cạnh bảo vệ môi trường và đảm bảo hiệu quả sản xuất, góp phần đưa nghề nuôi trồng thủy sản phát triển bền vững, đảm bảo an toàn với thuỷ sản, người nuôi và người tiêu dùng. Thành phần sinh học của chế phẩm này gồm nhiều chủng vi sinh; tập hợp các thành phần men ngoại bào của quá trình sinh trưởng vi sinh; các enzyme ngoại bào tổng hợp; các chất dinh dưỡng sinh học và khoáng chất kích hoạt sinh trưởng ban đầu và xúc tác hoạt tính. Chế phẩm sinh học có khả năng: + Khống chế sinh học: Những dòng vi khuẩn có ích trong chế phẩm có khả năng sinh các chất kháng khuẩn ví dụ bacteriocin để tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh trong ao. + Tạo sức sống mới: Các vi khuẩn trong chế phẩm khi đưa vào ao sẽ phát triển mạnh mẽ cả về số lượng và hoạt tính, có khả năng tồn tại cả trong môi trường và trong đường ruột, ảnh hưởng có lợi đối với vật nuôi. + Xử lý sinh học: Khả năng phân giải các chất hữu cơ trong nước giải phóng axít amin, glucose, cung cấp thức ăn có vi sinh vật có ích. Giảm thiểu thành phần nitơ vô cơ như NH3, NO2 thành các chất không độc như NH4+, NO3, giảm mùi hôi thối, cải thiện chất lượng nước. (v) Phương pháp sử dụng hệ động, thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm Sử dụng các loài động, thực vật thủy sinh để hấp thụ các chất ô nhiễm nhằm giảm thiểu chất hữu cơ lơ lửng là giải pháp được dựa trên trên cơ sở quá trình chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn. Người ta thường sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ và phospho, carbon 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 thủy sinh khác. (vi) Sử dụng thực vật thủy sinh: Trên thế giới, các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm ra có ít nhất 400 loài thực vật thuộc 45 họ có khả năng hấp thụ kim loại. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác.

Trang 1

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ

VÀ CƠ SỞ HẠ TẦNG PHỤC VỤ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ NƯỚC THẢI

NUÔI TÔM VÙNG VEN BIỂN BẮC BỘ”

Người thực hiện chuyên đề: TS Bùi Thị Lan Hương - Viện Môi trường Nông

Nghiệp

Hà Nội – 2014

Trang 2

MỤC LỤC

I ĐẶT VẤN ĐỀ 2

II MỤC TIÊU 2

III NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

3.1 Nội dung nghiên cứu 3

3.2 Địa điểm nghiên cứu 3

3.3 Phương pháp nghiên cứu 3

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3

4.1 Tổng quan về các giải pháp xử lý nước cấp và nước thải trong hệ thống nuôi trồng thủy sản trên thế giới 3

4.2 Các giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước nuôi tôm ở Việt Nam 12

V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 21

5.1 Kết luận 21

5 2 Đề nghị 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

Trang 3

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong hoạt động nuôi tôm, phần lớn chất thải tích tụ dưới đáy ao sẽ gâytổn hại đến sức khỏe tôm, làm ảnh hưởng hiệu quả của nghề nuôi Lớp bùn ởđáy ao khiến môi trường nước bị thiếu ôxy trầm trọng và từ đó còn sản sinh ranhiều chất độc như amoniac, nitrite, hydrogen sulfide…khiến tôm di chuyển đếnmột số khu vực nước sạch Việc tập trung tại cùng một chỗ làm tăng tính cạnhtranh khi ăn, sẽ có những con bị ăn thiếu Trường hợp môi trường bị ô nhiễmnặng, tôm sẽ bỏ ăn, sức tăng trưởng giảm, dễ mắc bệnh, tỷ lệ chết cao (thậm chí

bị chết hàng loạt) Đối với nguồn chất thải từ hoạt động nuôi tôm, nếu khôngđược xử lý tốt, sẽ gây ô nhiễm môi trường đất và nguồn nước, làm ảnh hưởngđến hệ sinh thái ven biển, tác động xấu đến các hoạt động khác ở vùng ven biển.Một trong những phương pháp tốt nhất để giảm thiểu tác nhân ô nhiễm từ

ao nuôi thủy sản là giảm lượng xả thải từ việc giảm thay nước (Tucker &Hargreaves, 2003) Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) cho phépcanh tác thâm canh, giới hạn lượng xả thải, do đó làm giảm sử dụng nước vàgiảm thiểu tác động xấu về môi trường Việc kết hợp hệ thống đất ngập nước(ĐNN) vào RAS để xử lý nước ao tôm thâm canh tuần hoàn được nghiên cứu

thành công ở Đài Loan (Lin et al., 2005)

Để xác định các biện pháp ứng dụng trong xử lý nước cấp và nước thảitrong các hệ thống nuôi trồng thủy sản hiện nay và việc áp dụng trong thực tiễnnuôi trồng thủy sản và nuôi tôm ở các tỉnh ven biển Bắc Bộ, chúng tôi thực hiện

chuyên đề: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng áp dụng công nghệ và cơ sở hạ tầng phục vụ xử lý nước cấp và nước thải nuôi tôm vùng ven biển Bắc Bộ”

Trang 4

III NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

- Tổng hợp được các tài liệu các nghiên cứu và ứng dụng trong xử lý nướccấp, nước thải trong hệ thống nuôi trồng thủy sản trong nước và trên thế giới

- Tổng hợp được các ứng dụng các công nghệ đang áp dụng trong xử lýnước cấp, nước thải trong nuôi tôm ở các vùng ven biển Bắc Bộ

3.2 Địa điểm nghiên cứu

+ Tại Nam Định: nghiên cứu được tiến hành ở 2 huyện Hải Hậu và GiaoThủy, 4 xã gồm: Hải Lý, Hải Chính (Hải Hậu), Giao Phong và Quất Lâm (GiaoThủy)

+ Tại Quảng Ninh: Nghiên cứu được tiến hành ở 2 huyện: Móng Cái vàQuảng Yên, 4 xã: Vạn Ninh, Bình Ngọc (Móng Cái), Hà An, Tân An (QuảngYên)

3.3 Phương pháp nghiên cứu.

- Thu thập số liệu, tổng hợp các kết quả nghiên cứu, ứng dụng trong nước

và trên thế giới về công nghệ áp dụng, phân tích đánh giá thực trạng và các biệnpháp đã áp dụng

- Điều tra thực địa: tiến hành khảo sát thực địa để khái quát hiện trạng nuôitôm của vùng nghiên cứu Đánh giá và phân tích hiện trạng công nghệ xử lýnước trong quy hoạch các vùng NTTS

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Tổng quan về các giải pháp xử lý nước cấp và nước thải trong hệ thống nuôi trồng thủy sản trên thế giới

(i) Phương pháp sử dụng các vật liệu lọc, khoáng hấp phụ

Nhiều loại vật liệu có khả năng hấp phụ chất ô nhiễm được nghiên cứu vàtiềm năng của chúng cũng đã được công bố Các loại vật liệu hấp phụ phổ biến

đó là: nhôm họat tính, than họat tính, sắt hoặc mangan bọc cát, cao lanh đất sét,

Trang 5

Bentonite, Zeolit, hydroxit sắt, silic oxit, apatít, nhựa trao đổi ion, và rất nhiềuvật liệu có trong tự nhiên như xơ dừa, hoặc nhân tạo khác

Khoa Hóa, Đại học kỹ thuật Athen, Hy Lạp đã sử dụng zeolite tự nhiên để

xử lý KLN có trong bùn sau xử lý nước thải đạt hiệu quả cao đối với Cd, Cr, Cu,

Fe, Mn, Ni, Pb, Zn Viện Nghiên cứu Môi trường của Trường North HighlandCollege và Viện UHI Millenium đã nghiên cứu xử lý kim loại kiềm thổ và kimloại năng (KLN) bằng chitin thô Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lýcủa chitin thô với KLN cao hơn với kim loại kiềm thổ

Theo K Kadirvelu, K Thamaraiselvi and C Namasivayam, than hoạt tínhđược sản xuất từ xơ dừa để hoạt hóa nước theo phương pháp hóa học dựa trêncác đặc tính hóa học của nó Than xơ dừa có khả năng hấp thu Ni (II) Điều nàyđược thể hiện qua sự giảm dần nồng độ Cacbon khi nồng độ Ni không đổi, hoặc

sự tăng dần nồng độ Ni khi nồng độ Cacbon không đổi Kết quả là một lượnglớn Ni được hấp thu trên 1 đơn vị trọng lượng Cacbon Các mô hình Langmuir

và Freundlich thể hiện sự hoạt động của ion kim loại hấp thu này hoàn toàn phùhợp với thực nghiệm: Khả năng hấp thu (Qo) là 62,5 mg Ni (II)/g tại thời điểmban đầu với pH = 5,0 và ở nhiệt độ t = 30°C cho các kích thước hạt từ 250-500

μm Sự hấp thu Ni tăng lên với pH = 2-7 và vẫn tiếp tục cho tới khi pH = 10.Việc thu hồi Ni (II) sau khi hấp thu có thể được thực hiện bằng cách xử lý thannạp Ni với HCl Nhả hấp thu đã nghiên cứu xác nhận đó là sự hấp thu trao đổiion

Trên thế giới đã có những nghiên cứu về vật liệu hấp phụ chế tạo từ cácphụ phẩm nông nghiệp như lõi ngô, bã mía, vỏ lạc, vỏ đỗ, … để hấp phụ cáckim loại nặng trong môi trường nước Kết quả nghiên cứu của S.R Shukla,Roshan S Pai, Amit D Shendarkar trên các sợi xơ dừa cho thấy xơ dừa có khảnăng hấp thu các kim loại nặng như Ni (II), Zn (II) và Fe (II) từ nước thải chứakim loại nặng Các sợi xơ dừa này cũng được hoạt hóa bằng cách oxy hóa vớiH2O2 để sử dụng như là vật liệu hấp thu Các sợi xơ dừa đã được hoạt hóa hấpthụ được khoảng 4,33 mg/g Ni (II), 7,88 mg/g Zn (II) và 7,49 mg/g Fe (II) sovới sự hấp thu của các sợi xơ dừa chưa hoạt hóa là 2,51 mg/g Ni (II), 1,83 mg/g

Trang 6

Zn (II), 2,84 mg/g Fe (II) Giá trị hấp thu các kim loại nặng tăng lên khi pHgiảm.

(ii)Công nghệ thẩm thấu ngược RO

Công nghệ thẩm thấu ngược RO nhờ phong điện với mô hình pilot đượcthử nghiệm trên đảo Coconut – Hawaii (Mỹ) Nguyên lý của công nghệ là sửdụng năng lượng gió chuyển thành thủy năng để dòng nước đi qua màng RO.Phần nước sạch qua màng được tái sử dụng cho ao nuôi Phần nước ô nhiễmđậm đặc được thu gom để xử lý phù hợp hoặc tái sử dụng cho mục đích nuôitrồng khác Kết quả nghiên cứu cho thấy, tùy vào tốc độ gió, nước sạch được tạo

ra liên tục và tuần hoàn khoảng từ 228 – 366lít/giờ và nồng độ Nitơ được loại bỏ

6000 – 8000 m2/m3) vào sự chuyển động của chất mang trong nước Lượng khícấp cho quá trình nitrat hóa đủ duy trì sự chuyển động của chất mang trong nước

do chất mang nhẹ (xấp xỉ khối lượng riêng của nước) Kích thước chất mang kháthô (cỡ cm) nên không cần tới bể lắng mà chỉ cần tấm lưới chắn là đủ Sử dụngcông nghệ trên có thể mang lại hiệu quả tốt trong kiểm soát ô nhiễm môi trường

do nước nuôi trồng thủy sản và phát triển bền vững cho ngành sản xuất

Công nghệ màng Polyethersulfone (PES) không đối xứng áp suất thấp đượccác nhà khoa học Malaysia nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải nuôi tôm.Màng PES được ứng dụng trên nguyên lý sự đảo ngược giữa pha khô/ướt, qua

đó xác định hiệu quả xử lý đối với nguồn nước bị ô nhiễm Hệ thống xử lý baogồm một bể lọc cát thô để tách cặn thô trong nước Với mục tiêu tập trung vào

xử lý các chất ô nhiễm dinh dưỡng (tổng Nitơ, tổng Phốt pho), màng PES đượcxác định có khả năng loại bỏ tổng N lên tới 85,7% và tổng P là 96,49% với ápsuất chênh lệch yêu thấp cầu từ 4 – 8 bar

Trang 7

(iii) Phương pháp hoạt hóa nước:

Smirnov (2000) đã nghiên cứu và phát triển "Phương pháp và thiết bị đểsản xuất những dạng chất lỏng hoạt hóa và phương pháp sử dụng” nhờ một thiết

bị mang tên "công nghệ cộng hưởng từ ở cấp độ phân tử - MRET” Theo đóphân tử nước là một hình tháp với 2 phân tử hidro và 1 phân tử oxy liên kết vớinhau tạo thành góc 104,50 Đây là cấu trúc phổ biến của các phân tử nước trong

tự nhiên, tuy nhiên thực tế thì các phân tử nước này lại thường chịu các lực liênkết hóa học khác, do vậy liên kết hidro với nguyên tử oxy có sự thay đổi, nó trởthành các nhóm tinh thể mà ở đó lực liên kết chỉ còn có 5 – 10% lực liên kết H –

O Lúc này cấu trúc của tinh thể nước gần giống như cấu trúc của nước trong tếbào Bằng các biện pháp kỹ thuật (sử dụng thiết bị hoạt hóa) sẽ góp phần nângcao lực liên kết H – O do lúc này nước được hoạt hóa (activated water)

Theo Smirnov thì nước hoạt hóa có vai trò:

+ Nâng cao năng lực sinh học của nước, giảm hàm lượng Ca2+, Mg2+giảm độ cứng của nước;

+ Thay đổi pH trong nước dần về giá trị trung tính

(iv) Phương pháp sử dụng vi sinh vật

Vào những năm giữa thế kỷ XX, các công trình nghiên cứu của các nhàkhoa học trên thế giới đã chứng minh được vai trò của vi sinh vật trong tự nhiênđối với các quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ Trong tự nhiên, vi sinh vậtđược phân bố rộng rãi trong đất, nước và không khí và trên cơ thể động, thựcvật Ngoài một số ít gây bệnh cho người và động, thực vật, hầu hết vi sinh vậtđều tham gia và đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá vật chất,nhờ đó mà chuỗi thức ăn và lưới năng lượng luôn được duy trì ở trạng thái cânbằng

Trên thực tế, vi sinh vật không trực tiếp phân huỷ các hợp chất hữu cơ màchúng chỉ tham gia chuyển hóa hợp chất hữu cơ thành những chất đơn giản nhưđường, amino acid, mỡ nhờ các enzym ngoại bào Quá trình phân giải có thểđược thông qua 3 con đường sau:

Trang 8

- Phân hủy hợp chất cácbon tự nhiên thành đường đơn thông qua phânhuỷ hoàn toàn

- Phân hủy mỡ thành đường đơn và axit béo

- Phân hủy Protein thành amôn hoặc nitrat

Xử lý nước bằng phương pháp sinh học là việc sử dụng các vi sinh vật đểphân hủy các chất thải trong nước, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy Xử

lý nước thải bằng vi sinh vật được sử dụng lần đầu tiên ở Anh vào năm 1918.Khoảng 13 năm sau đó, phương pháp này được thực hiện tại Horidome và Atsutacủa Nagoga Hiện nay trên thế giới có rất nhiều quy trình xử lý sinh học khác nhauđược áp dụng và không ngừng được cải tiến Xử lý sinh học được chia thành cácloại:

- Xử lý hiếu khí: là oxy hóa hay khử bằng các vi sinh vật hiếu khí, nhưtrong quy trình bể hiếu khí có bùn hoạt tính (bể aeroten), màng lọc sinh học, đĩaquay sinh học,…

- Xử lý kỵ khí: là xử lý bằng các vi sinh vật kỵ khí, như trong các bểbiogas

- Xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên, khi đó thựcvật sẽ trở thành giá thể cho vi sinh vật hoạt động

Hiện nay, trên thế giới đã ứng dụng thành công quá trình lọc sinh học nhờ

vi khuẩn để xử lý nước trong nuôi trồng thuỷ sản Công nghệ này chủ yếu dựatrên việc duy trì một tỉ lệ hợp lý Carbon : Nitrogen để thúc đẩy quá trình phânhủy dị dưỡng Một loạt thí nghiệm đã được tiến hành để nghiên cứu hiệu quả

của công nghệ bio-floc khi sử dụng kết hợp với hệ thống nuôi nước chảy, cụ thể

là được sử dụng như một bộ phận xử lý rời phía ngoài của hệ thống tuần hoànnước

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 cho thấy

hàm lượng Nitơ vô cơ (NH4, NO2, NO3) được xử lý khá hiệu quả Khi số lượng

vi khuẩn này tăng đến mức có nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước sẽ được vớt rakhỏi bể (kích thước vi khuẩn lam khá lớn)

Trang 9

Trong thời gian qua, việc nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học trong xử

lý nước nuôi trồng thủy sản là hướng đi có ý nghĩa thực tiễn về khía cạnh bảo vệmôi trường và đảm bảo hiệu quả sản xuất, góp phần đưa nghề nuôi trồng thủysản phát triển bền vững, đảm bảo an toàn với thuỷ sản, người nuôi và người tiêudùng

Thành phần sinh học của chế phẩm này gồm nhiều chủng vi sinh; tập hợpcác thành phần men ngoại bào của quá trình sinh trưởng vi sinh; các enzymengoại bào tổng hợp; các chất dinh dưỡng sinh học và khoáng chất kích hoạt sinhtrưởng ban đầu và xúc tác hoạt tính Chế phẩm sinh học có khả năng:

+ Khống chế sinh học: Những dòng vi khuẩn có ích trong chế phẩm cókhả năng sinh các chất kháng khuẩn ví dụ bacteriocin để tiêu diệt các vi khuẩngây bệnh trong ao

+ Tạo sức sống mới: Các vi khuẩn trong chế phẩm khi đưa vào ao sẽ pháttriển mạnh mẽ cả về số lượng và hoạt tính, có khả năng tồn tại cả trong môitrường và trong đường ruột, ảnh hưởng có lợi đối với vật nuôi

+ Xử lý sinh học: Khả năng phân giải các chất hữu cơ trong nước giảiphóng axít amin, glucose, cung cấp thức ăn có vi sinh vật có ích Giảm thiểuthành phần nitơ vô cơ như NH3, NO2- thành các chất không độc như NH4+, NO3-,giảm mùi hôi thối, cải thiện chất lượng nước

(v) Phương pháp sử dụng hệ động, thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm

Sử dụng các loài động, thực vật thủy sinh để hấp thụ các chất ô nhiễmnhằm giảm thiểu chất hữu cơ lơ lửng là giải pháp được dựa trên trên cơ sở quátrình chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn Người tathường sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ vàphospho, carbon để tổng hợp các chất hữu cơ làm tăng sinh khối (sinh vật tựdưỡng), đó là tảo hay thực vật phù du, rong câu và các loài thực vật thủy sinhkhác

(vi) Sử dụng thực vật thủy sinh:

Trên thế giới, các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm ra có ít nhất 400 loàithực vật thuộc 45 họ có khả năng hấp thụ kim loại Các loài này là các loài thực

Trang 10

vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặthình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loàibình thường khác.

Nhiều loài thực vật như Cỏ nến Typha sp., Sậy Phragmites sp, đã được

biết đến như các loài có khả năng vận chuyển khí từ lá xuống rễ và oxy đượcgiải phóng vào nước ở vùng rễ, được vi sinh vật sử dụng cho quá trình phân hủyhiếu khí Gần đây, ở nhiều nước như Đức, Anh, Hungari, Thái Lan, Ấn Độ,…,công nghệ sử dụng cánh đồng lọc bằng lau sậy đã được ứng dụng để xử lý nướcthải và hiệu quả xử lý nước thải của công nghệ vùng rễ gần với tự nhiên này cóthể sánh được với công nghệ xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính thông thường

Phương pháp dùng lau sậy xử lý nước thải do giáo sư Kathe Seidel ngườiĐức đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ trước Khi nghiên cứu khả năng phânhuỷ các chất hữu cơ của cây, ông nhận thấy ưu thế của phương pháp này chính

là tác dụng đồng thời giữa rễ, cây và các vi sinh vật ở vùng rễ Trong đó, loạicây có nhiều ưu điểm nhất là lau sậy Ôxy được vận chuyển từ lá xuống rễ, rồiđược rễ thải vào khu vực xung quanh và được vi sinh vật sử dụng cho quá trìnhphân huỷ hiếu khí Số lượng vi khuẩn trong đất quanh rễ loại cây này có thểnhiều như số vi khuẩn trong các bể hiếu khí kỹ thuật (aeroten), đồng thời phongphú hơn về chủng loại từ 10 đến 100 lần Chính vì vậy, các cánh đồng lau sậy cóthể xử lý được nhiều loại nước thải có chất độc hại khác nhau và nồng độ ônhiễm lớn

Đáng chú ý, trong các phương pháp xử lý sinh học ở điều kiện tự nhiên,người ta đang ngày càng hướng tới sử dụng nhiều các loài thực vật thủy sinh.Các loài này có khả năng làm sạch môi trường nước bằng cách cung cấp oxy từ

hệ rễ hoặc từ quá trình quang hợp vào nước cho các vi sinh vật hiếu khí hoạtđộng giữ nguyên làm giá đỡ cho các vi sinh vật trong nước; sử dụng các chấtkhoáng trong nước Các loài này thuộc các nhóm tảo, thực vật thủy sinh sốngchìm, thực vật thủy sinh sống trôi nổi và thực vật thủy sinh sống nổi

(vii) Sử dụng động vật thủy sinh:

Trang 11

Bên cạnh các loài thực vật, nhiều nghiên cứu cũng đã tiến hành thăm dòkhả năng sử dụng động vật trong xử lý ô nhiễm môi trường Kế tiếp trong chuỗithức ăn là các động vật bậc một – động vật ăn thực vật Ðiển hình của các độngvật bậc một ở vùng nước ven biển là các loại ngao, vẹm, hàu là các loài có thểtiêu thụ các thực vật phù du và cải thiện điều kiện trầm tích đáy Các loài cá ănthực 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)

Vọp sông Geloina coaxans là đối tượng thường phân bố ở những khu

rừng ngập mặn ven biển, chúng là loài thích ứng rộng với độ mặn (từ 10 –30‰), thích hợp nền đáy bùn nhão trong các khu rừng đước, sú vẹt rậm rạp, cótán rừng che phủ ban ngày (Eileen và Courtney, 1982)

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, ni tơ tổng số, photpho tổng số, Chlorophyll-a, vi khuẩntổng số trong nước thải từ các ao nuôi tôm thâm canh Hàm lượng chất rắn lơlửng có thể giảm được 49%, số lượng vi khuẩn giảm 58%, ni tơ tổng số giảmđến 80% và photpho tổng số giảm 76%, Chlorophyll-a giảm 8% Các loài cá ănthực vật phù du và mùn bã thải hữu cơ như cá măng, cá đối cũng được thửnghiệm sử dụng ở kênh thoát nước thải (Micheal J Philippin, 1995)

Theo tính toán lý thuyết, ở điều kiện Việt Nam, 1 ha rừng ngập mặn (RNM)mỗi năm tăng trưởng 56 tấn sinh khối và có thể hấp thụ được 219 kg nitơ, 20 kgphotpho (Jesper Clausen, 2002)

Darooncho (1991) đã nghiên cứu sử dụng rong biển (seaweed) để xử lýnước thải nuôi tôm và sử dụng tuần hoàn nước tại Thái Lan Kết quả nghiên cứutại 2 tỉnh Chanthaburi và Songkhal cho thấy lượng amoni và BOD bị hấp thu bởirong biển là 100% và 39% sau 24 giờ Thái Lan cũng đã sử dụng biện pháp xử

lý nước thải sau nuôi tôm bằng các đối tượng sinh học là sò Crassostrea sp., rong câu Gracillaria sp sau đó qua lọc cát và cấp lại cho ao nuôi.

Ở Trung Quốc, để xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp, Xiongfei (2005)cùng các cộng sự đã nghiên cứu sử dụng nhuyễn thể hai mảnh vỏ để xử lý nước

Ngày đăng: 19/05/2017, 11:04

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w