Nghiên cứu xử lý nước thải nuôi cá hồi tại trường đại học nông lâm – thái nguyên

Tính chất của nước nuôi trồng thủy sản Đặc điểm của nước nuôi trồng thủy sản: - Có khả năng hòa tan các chất vô cơ và hữu cơ - Khả năng điều hòa nhiệt độ của nước - Thành phần O2 thấp và

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Dư Ngọc Thành

THÁI NGUYÊN - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.

Tôi cũng cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc./.

Tác giả luận văn

Lương Ngọc Tú

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình, sự đóng góp quý báu của nhiều tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn thạc sỹ này.

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Dư Ngọc Thành

là người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài.

Và xin gửi lời cảm ơn đến Trung tâm đào tạo, nghiên cứu và Phát triển thủy sản vùng Đông Bắc – trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện, giúp

Cảm ơn gia đình, các anh chị đồng nghiệp, bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả luận văn

Lương Ngọc Tú

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đề tài 1

3 Ý nghĩa của đề tài 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 3

1.1 Cơ sở khoa học 3

1.1.1 Cơ sở lý luận 3

1.1.2 Cở sở pháp lý 11

1.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống nuôi trông thủy sản RAS trong và ngoài nước 12

1.2.1 Mô hình hệ thống nuôi cá thuỷ lưu (RAS) 12

1.2.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống nuôi trông thủy sản trên thế giới

14 1.2.3 Tình hình nghiên cứu hệ thống nuôi trông thủy sản ở Việt Nam 19

1.2.4 Nuôi cá hồi vân và kỹ thuật nuôi cá hồi vân ở Việt Nam 22

1.3 Tổng quan về nước thải nuôi trồng thủy sản 24

1.3.1 Khái niệm về ô nhiễm môi trường trong nuôi trồng thủy sản

24 1.3.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải nuôi trồng thủy sản 25

1.3.3 Thành phần tính chất của nước thải nuôi trồng thủy sản 25

1.3.4 Các phương pháp xử lý nước thải nuôi cá hồi 26

1.3.5 Thực trạng xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản hiện nay ở Việt Nam 27

CHƯƠNG 2.NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 29

2.3 Nội dung nghiên cứu 29

2.3.1 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của các công thức thắ nghiệm 29

2.3.2 Xây dựng mô hình xử lý và tuần hoàn nước thải lạnh nuôi cá hồi 29

2.3.3 Đề xuất mô hình nuôi cá hồi 29

2.3.4 Khái quát về Trung tâm Thủy sản của Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên 29

2.4 Phương pháp nghiên cứu 30

2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu 30

2.4.2 Phương pháp bố trắ thắ nghiệm 30

2.4.3 Thiết bị hệ thống xử lý và tuần hoàn nước thải nuôi cá hồi 31

2.4.4 Phương pháp điều tra, lấy mẫu thực địa 32

2.4.5 Phương pháp phân tắch 33

2.4.6 Phương pháp tổng hợp, phân tắch, xử lý số liệu 34

2.4.7 Xây dựng mô hinh và đánh giá hiệu quả kinh tế của các mô hình áp dụng 34

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Sơ lược về trung tâm Đào tạo, nghiên cứu và Phát triển thủy sản vùng Đông Bắc (TTTS) Ờ trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 35

3.1.1 Vị trắ địa lý 35

3.1.2 Cơ cấu tổ chức của và cơ sở hạ tầng 35

3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải nuôi cá hồi theo các công thức 40

3.2.1 Chất lượng nước đầu vào nuôi cá hồi vân 40

(Nguồn: Kết quả phân tắch) 42

3.2.2 Đánh giá khả năng xử l ý nước thải nuôi cá hồi của các công thức 42

3.3 Xây dựng và đánh giá hiệu quả của mô hình nuôi cá hồi 48

3.3.1 Xây dựng mô hình 48

3.3.2 Đánh giá khả năng nuôi cá hồi tại các mô hình thử nghiệm 51

3.3.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế nuôi cá hồi của các mô hình thử nghiệm 52

3.4 Đề xuất hệ thống tuần hoàn, xử lý và nuôi trồng cá hồi thương phẩm 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

1 Kết luận 56

2 Đề nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

COD : Nhu cầu Oxy hóa học

DO : Nồng độ Oxy hòa tan trong nướcQCVN : Quy chuẩn Việt Nam

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

NXB : Nhà xuất bản

UBND : Ủy ban nhân dân

VSMT : Vệ sinh môi trường

VSV : Vi sinh vật

BHYT : Bảo hiểm y tế

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Tính chất nước thải bể cá hồi 26

Bảng 2.1: Các loại vật liệu hấp phụ sử dụng mô hình thí nghiệm 30

Bảng 2.2: Các công thức nghiên cứu trong thí nghiệm 30

Bảng 2.3: Độ dày của lớp vật liệu hấp phụ trong bể xử lý 32

Bảng 3.1: Diện tích các ao nuôi và loài cá nuôi trong ao 38

Bảng 3.2: Các sản phẩm chính của TTTS 39

Bảng 3.3: Chất lượng nước đầu vào nuôi cá hồi tại TTTS * 40

Bảng 3.4: Chất lượng nước thải ra từ bể nuôi cá hồi 42

Bảng 3.5: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ (tính theo BOD 5 ) có trong nước thải nuôi cá hồi ở các công thức 43

Bảng 3.6: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ (tính theo COD KMnO4 ) có trong nước thải nuôi cá hồi ở các công thức 43

Bảng 3.7: Hiệu suất xử lý Nitorat (NO 3-) có trong của nước thải nuôi cá hồi ở các công thức 44

Bảng 3.8: Hiệu suất xử lý chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước thải nuôi cá hồi ở các công thức 45

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của các công thức xử lý đến thông số pH trong nước thải nuôi cá hồi 45

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của các công thức xử lý đến hàm lượng Oxy (DO) trong nước thải nuôi cá hồi 46

Bảng 3.11: Khả năng khử mùi và màu của nước thải nuôi cá hồi ở các công thức 47

Bảng 3.12: Diễn biến nhiệt độ trong quá trình nuôi cá, tuần hoàn và xử lý 47

Bảng 3.13: Vật liệu và độ dày của vật liệu của mô hình xử lý 49

Bảng 3.14: Tỉ lệ cá sống và sản lượng cá hồi tại các mô hình thử nghiệm 51

Bảng 3.15: Hiệu quả kinh tế thu được từ các mô hình thử nghiệm nuôi cá hồi 52

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: UASB dạng hộp 8

Hình 2.2: Kỵ khí tiếp xúc 10

Hình 2.3: Hồ kỵ khí tự nhiên 10

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống xử lý RAS 12

Hình 3.1: Sơ đồ về cơ cấu tổ chức của TTTS 35

Hình 3.2: Hệ thống nuôi cá trong nhà và ngoài trời 36

Hình 3.3: Toàn cảnh khu vực của TTTS – Trường ĐH Nông Lâm 37

Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống các mô hình thử nghiệm xử lý và tuần hoàn nước nuôi cá hồi 50

Hình 3.5: Sơ đồ mô hình hệ thống xử lý và tuần hoàn nước nuôi cá hồi đề xuất 55

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một trong những quốc gia trên thế giới có nghề nuôi trồngthủy sản phát triển và cũng là nước có lịch sử nuôi trồng thủy sản lâu đời Trảiqua hàng ngàn năm lịch sử cho đến nay nuôi trồng thủy sản đã trở thành một

bộ phận quan trọng đóng góp không nhỏ cho nền kinh tế quốc dân, góp phầntăng tích lũy vốn, xuất khẩu, cung cấp nguyên liệu cho các ngành công nghiệp,

y, dược và tạo công ăn việc làm ổn định cho người dân

Hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, ngành nuôi trồng thủysản đang dần tiếp cận với các kỹ thuật mới, nuôi trồng các loài cá khác ngoàicác loài truyền thống: cá hồi vân, cá tầm,

Với những loại cá này không thể áp dụng cách nuôi đơn thuần như cácloài: rô phi, trắm, chép, mà phải áp dụng những kỹ thuật tiên tiến Trong quátrình nuôi trồng, thì người đầu tư có xu hướng đầu tư thật cao để đạt lợi nhuận,tận dụng tối đa quỹ đất, sử dụng lượng lớn thức ăn, dẫn đến một lượng nướcthải và bùn đáy, phân và xác chết làm cho môi trường nuôi bị ô nhiễm, và khithải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường

Giải pháp cho các tồn tại trên, thông thường người nuôi sẽ áp dụng biệnpháp thay nước nhưng chỉ giải quyết được một phần vấn đề Việc loại bỏ chấtthải không được quản lý và kiểm soát chặt chẽ, trong vùng quy hoạch khôngđảm bảo thì chất thải từ vùng nuôi này sẽ theo nguồn nước cấp, đi vào cácvùng nuôi khác hoặc thải ra gây ô nhiễm môi trường

Xuất phát từ vấn đề trên, được sự đồng ý của Trường Đại Học Nông Lâm,Khoa Môi Trường, cùng với sự dướng dẫn của TS Dư Ngọc Thành Tôi đã

tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải nuôi cá hồi tại trường Đại Học Nông Lâm – Thái Nguyên”.

2 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá các công thức xử lý nước thải nuôi cá hồi để tuần hoàn sửdụng lại

2

- Củng cố kiến thức cơ sở cũng như kiến thức chuyên ngành, tạo điều kiệntốt hơn để phục vụ cho công tác BVMT sau này.

- Rèn luyện kỹ năng thực tế, đúc rút kinh nghiệm

- Tạo lập thói quen và kĩ năng làm việc độc lập

- Kết quả đạt được sẽ là nền móng cho các nghiên cứu tiếp theo

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đánh giá được tình hình ô nhiễm môi trường nước tại TTTS

- Đề xuất những biện pháp khả thi nhằm làm giảm thiểu ô nhiễm môitrường do hoạt động nuôi cá hồi gây ra

- Vừa tiết kiệm chi phí chăn nuôi cá hồi vừa đảm bảo xử lý môi trường

- Là biện pháp xử lý nước thải nuôi trồng thân thiện với môi trường,giá thành thấp, sử dụng được lâu, bảo dưỡng dễ dàng, giúp cho người dân

dễ áp dụng

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở khoa học

1.1.1 Cơ sở lý luận

1.1.1.1.Các khái niệm cơ bản

- Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam, kỳ họp thứ 13 thông qua ngày 23 tháng

06 năm 2014, định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên

và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật” [2]

- Tài nguyên nước là các nguồn nước mà con người sử dụng hoặc có thể

sử dụng vào các mục đích khác nhau Nước được dùng trong các hoạt độngnông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trường Hầu hết các hoạtđộng trên đều cần nước ngọt [4]

- Nước mặt là nước trong sông, hồ, hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập

nước Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi mưa và chúng mất đi khichảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất trở thành nước ngầm [4]

- Nước ngầm hay còn gọi là nước dưới đất, là nước ngọt được chứa trong

các lỗ rỗng của đất hoặc đá Nó cũng có thể là nước chứa trong các tầng ngầmnước bên trong dưới mực nước ngầm Đôi khi ngưới ta còn phân biệt nướcngầm nông, nước ngầm sâu và nước chôn vùi [4]

- Ô nhiễm môi trường nước: Là sự thay đổi thành phần và chất lượng

nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩncho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật Nước trong

tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: Nước ngầm, nước ở các sông

hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí, Nước bị ô nhiễm nghĩa là thành phầncủa nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây hại cho con người và

- Suy thoái nguồn nước là sự thay đổi tính chất của nước theo chiều hướng

làm suy giảm chất lượng nguồn nước, làm thay đổi tính chất ban đầu của nước.Suy thoái nguồn nước có thể do ô nhiễm từ nguồn gốc tự nhiên (mưa, tuyết tan,

lũ lụt ) hay nhân tạo (do nước thải khu dân cư, bệnh viện, sản xuất công ngiệp,nông nhiệp, ) (Lương Văn Hinh, Dư Ngọc Thành, Đỗ Thị Lan, Nguyễn ThanhHải, 2016).[8]

- Nước thải nuôi trồng thủy sản: Nước thải nuôi trông thủy sản là một loại

nước thải rất đặc trưng và có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao do có chứahàm lượng cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây bệnh [13]

- Nguồn nước bị ô nhiễm có các dấu hiệu sau:

Có dấu hiệu các chất nổi lên trên bề mặt nước và các cặn lắng chìmxuống đáy nguồn

Thay đổi tính chất hóa học (độ trong, màu sắc, mùi vị, nhiệt độ )

Thay đổi thành phần hóa học (pH, hàm lượng của các chất hữu cơ và vô

cơ, xuất hiện các chất độc hại )

Lượng oxy hòa tan trong nước giảm do các quá trình sinh hóa để oxyhóa các chất bẩn hữu cơ thải vào

Các vi sinh vật thay đôi về loài và về số lượng Có xuất hiện các vi sinhvật gây bệnh [4]

1.1.1.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

Các chỉ tiêu vật lý

- Độ đục: Nước thải không trong suốt, các chất rắn không tan tạo ra các

huyền phù lơ lửng Các chất lỏng không tan tạo dạng nhũ tương hoặc tạo vángtrên mặt nước Sự xuất hiện của các chất keo làm cho nước có độ nhớt.[9]

- Màu sắc: Sự xuất hiện của màu sắc trong nước thải rất dễ nhận biết.

Màu sắc biểu hiện cho sự ô nhiễm nước rất đa dạng: màu xanh biểu hiện cho

sự xuất hiện của tảo lam trong nước, màu đen biểu hiện cho sự phân giải gầnđến mức cuối cùng của các chất hữu cơ, màu vàng biểu hiện của sự phân giải

và chuyển đổi cấu trúc sang các hợp chất trung gian [9]

- Mùi vị nước: Mùi của nước thải chủ yếu là do sự phân hủy của các hợp

chất hữu cơ trong thành phần có chứa các nguyên tố N, P và S Xác của sinhvật khi thối giữa, các chất khí NH3 ; mùi tanh các hợp chất của Amin (R3N,

R2NH-), Photphin (PH3), H2S Đặc biệt, các hợp chất Indol và Scatol được sinh

ra từ sự phân hủy Trytophan – một trong 20 axit amin tạo nên protein của sinhvật, các chất này chỉ cần với một lượng rất nhỏ nhưng gây mùi hôi, khó chịu vàbám dính rất dai.[9]

Có 3 nhóm chất gây mùi vị:

Nguồn gốc vô cơ: Nacl, MgSO4(gây vị mặn), muối đồng có vị tanh,mùi clo, mùi trứng thối H2S

Nguồn gốc hữu cơ: dầu mỡ, phenol

Nguồn gốc sinh hóa: hoạt động của vi khuẩn, rong tảo [9]

- Nhiệt độ

Nhiệt độc của nước sẽ thay đổi theo các mùa trong năm Nhiệt độ nước bềmặt ở Việt Nam dao động từ 14 – 33 Nguồn gốc gây ô nhiễm nhiệt độ chính lànhiệt từ các nguồn nước thải từ nhà máy, do yếu tố môi trường: mặt trời, [10]

- Độ dẫn điện: Các muối hòa tan trong nước phân ly thành các ion làm

cho nước có khả năng dẫn điện Độ dẫn điện của nước phụ thuộc vào nồng và

đô linh động của các ion Do vậy, độ dẫn điện cũng là một yếu tố đánh giá mức

Đại lượng biểu thị hàm lượng ion Ca2+, Mg2+ Có 3 loại độ cứng: toànphần, tạm thời và vĩnh cửu.

Các ion Ca2+, Mg2+ kết hợp với các acid béo tạo ra các hợp chất khó

hòa tan trong nước

- Nhu cầu oxi hóa học(COD): cần thiết để oxi hóa các hợp chất hữu cơ

trong nước, tạo thành CO2 và H2O [9]

- Nhu cầu oxi sinh học(BOD): Là lượng oxi cần thiết để vi khuẩn phân

hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí [9]

COD và BOD dùng để đáng giá độ nhiễm bẩn của nguồn nước Ngoài ra:

* Sắt: hàm lượng sắt cao hơn 0,5g/l có mùi tanh, khó chịu, màu vàng

* Các hợp chất của axit silic: sự tồn tại phụ thuộc vào giá trị pH

* Các hợp chất clorua: >250mg/l có vị mặn

* Các hợp chất sufat: >250mg/l gây tổn hại sức khỏe con người

* Các hợp chất photphat, florua:

- Chỉ tiêu vi sinh vật:

Nước thải chứa một lượng lớn vi khuẩn, vi rút, nấm, rêu, tảo, giun sán,

Để đánh giá mức độ nhiễm bẩn bởi vi khuẩn, người ta đánh giá qua một loại vikhuẩn đường ruột, hình đũa có tên là E.coli E.coli phát triển nhanh trong môitrường Glucozo 0,5% và Clorua amoni 0,1%; [9]

1.1.1.3 Tính chất của nước nuôi trồng thủy sản

Đặc điểm của nước nuôi trồng thủy sản:

- Có khả năng hòa tan các chất vô cơ và hữu cơ

- Khả năng điều hòa nhiệt độ của nước

- Thành phần O2 thấp và CO2 cao

Các nguyên nhân gây ô nhiễm nước nuôi trông thủy sản:

- Ô nhiễm nước trong nuôi trồng thủy sản do rất nhiều nguyên nhân khácnhau, trong đó tác động chính do các hoạt động của con người gây ra như: chấtthải sinh hoạt từ những vùng dân cư đô thị; kim loại nặng, hóa chất từ các vùngcông nghiệp; chất thải sinh hoạt từ các dịch vụ du lịch giải trí dọc bờ biển; vậtchất lơ lửng cao từ quá trình khai khoáng như cát, đá…; chất dinh dưỡng vàchất hữu cơ từ ao nuôi thủy sản; thuốc trừ sâu và các chất dinh dưỡng từ hoạtđộng nông nghiệp; chất thải hữu cơ và hóa chất từ chăn nuôi; vật chất lơ lửngtrong ao nuôi nhuyễn thể hay từ lồng bè…[13]

- Ngoài các nguyên nhân nhân tạo, còn có các nguyên nhân do tự nhiêngây ra như ô nhiễm nước do mưa, lũ lụt, bão gió… hoặc các sản phẩm hoạtđộng sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng… gây ảnh hưởng xấu đếnchất lượng nước nuôi thủy sản và sức khỏe của các loại nuôi.[9]

1.1.1.4 Các phương pháp xử lý ô nhiễm nước nuôi trông thủy sản

- Hiện nay có có 2 hình thức nuôi trồng thủy sản phổ biến đó là: Thâmcanh và siêu thâm canh

- Nuôi thâm canh là hình thức truyền thống, phổ biến, nuôi thủy sản bằngcác ao hồ ngoài trời

Các công nghệ được xử dụng để xử lý nước thải ở ao nuôi trồng thủy sản

nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ diễn raquá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật kị khí Hệ thống tách phaphía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn - lỏng - khí, các chất khí sẽ bay lên

và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ được đưa rangoài Một trong những lợi thế của công nghệ này đó là đơn giản và chi phívận hành thấp [7]

đi lên, các hạt cặn lơ lửng sẽ bám vào bọt khí và đi lên tới thành tấm chắn sẽ bị

va đập và rơi xuống, bọt khí đi lên được thu lại qua ống thu khí Bùn sẽ được

giữ ở dưới đáy bể, nước trong sẽ được dâng lên trên và được thu hồi theo ốngdẫn đi sang công trình xử lý hiếu khí tiếp theo.[7]

Lọc sinh học kỵ khí:

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp lọc kỵ khí thường sử

dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ ( BOD, COD) rất cao(lên tới hàng ngàn mg/l) phương pháp này sử dụng rất nhiều các chủng visinh vật để xử lý, các chất khí được tạo thành sau quá trình xử lý là CH4 ,

H2S, H2, CO2, NH3 [7]

Việc xử lý nước thải bằng phương pháp lọc kỵ khí thông qua 4 giai đoạn:giai đoạn thủy phân (chuyển hóa protein thành các axit amin, cacbonhydrat vàcác chất hữu cơ mạch dài); giai đoạn acid hóa (sử dụng vi sinh vật lên men cácchất hữu cơ hòa tan thành các acid béo dễ bay hơi); giai đoạn axetic hóa (sửdụng vi khuẩn axetic thành axit axetic, CO2,H2O); giai đoạn metan hóa(chuyển hóa các sản phẩm của các giai đoạn trên thành khí metan, sinh khốimới, CO2)

Nước thải được đưa vào bể lọc kỵ khí sẽ được phân phối đều theo diệntích đáy bể, nước đi từ dưới lên chảy qua lớp vật liệu lọc, các chất hữu cơ sẽbám lại tại vật liệu lọc có chứa vi khuẩn yếm khí và tạo thành lớp màng vi sinhvật Tại đây, các chất hữu cơ sẽ được hấp thụ và phân hủy, bùn cặn sẽ được giữlại trong khe rỗng của lớp vật liệu lọc Sau 2-3 tháng ta sẽ xả bùn dư một lần.Phần nước sau khi qua lớp vật liệu lọc sẽ được chảy vào máng thu và tiếp tục

đi sang công trình xử lý hiếu khí

Vật liệu lọc có thể là:

- Dạng tấm (chất dẻo)

- Vật liệu rời hạt, như hạt polyspiren có đường kính 3-5 mm.[7]

Kỵ khí tiếp xúc:

Công trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết

bị điều chỉnh bùn tuần hoàn

Hình 2.2: Kỵ khí tiếp xúc

Cơ chế hoạt động: Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với vòng tuầnhoàn và sau đó được phân hủy trong bể phản ứng kín không cho không khívào Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nước đi vào bể lắng, nước trong đi ra vàbùn được lắng xuống đáy [7]

Phương pháp kỵ khí tự nhiên:

Ao hồ kị khí là loại ao sâu, ít có hoặc không có điều kiện hiếu khí, được

sử dụng để xử lý nước thải có nồng độchất hữu cơ và hàm lượng cặn cao Các

vi sinh vật kị khí hoạt động sống không cần oxi của không khí

Siêu thâm canh thủy sản được nuôi bằng bể composite, bể xi măng đượcđặt ngoài trời hoặc nuôi trong nhà và được nuôi bằng hệ thống tuần hoàn(RAS).[14]

1.1.2 Cở sở pháp lý

Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13 ngày 23/06/2014 [1]

- QCVN 08-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chấtlượng nước mặt thay thế QCVN 08:2008/BTNMT

- Luật Tài nguyên Nước năm 2012 được Quốc hội nước Cộng hòa xã hộichủ nghĩa Việt Nam khóa XIII Kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21/06/2012 và cóhiệu lực thi hành từ này 01/01/2013

- Nghị định số 149/2004/NĐ-CP của Chính phủ quy định việc cấp phépthăm dò, khai thác, sử dụng, tài nguyên nước, xả thải vào nguồn nước

- Nghị định số 34/2005/NĐ-CP của Chính phủ ngày 17/3/2005 quy định

về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực tài nguyên nước

- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP Sửa đổi bổ sung nghị định

80/2006/NĐ-CP về việc quy định chi tiết hướng dẫn thi hành một số điều của luật Bảo vệmôi trường

- Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT về việc áp dụng tiêu chuẩn ViệtNam về môi trường

- Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT ngày 31/12/2008 của Bộ TàiNguyên Môi Trường về việc ban hành Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia vềmôi trường

- Một số TCVN, QCVN liên quan tới chất lượng nước:

- TCVN 6663 – 1: 2011(ISO 5667 – 2: 2006) – Chất lượng nước – Phần1.Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và kỹ thuật lấy mẫu;

- TCVN 6663 – 3: 2008 (ISO 5667 – 3: 2003) – Chất lượng nước – Lấymẫu Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu;

- TCVN 5999: 1995 (ISO 5667 - 10: 1992) – Chất lượng nước – Lấymẫu Hướng dẫn lấy mẫu nước thải;

- QCVN 08-MT: 2015/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chấtlượng nước mặt

- QCVN 09-MT: 20158/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chấtlượng nước ngầm.

- Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 01-80:2011/BNNPTNT Cơ sởnuôi trồng thủy sản thương phẩm

1.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống nuôi trông thủy sản RAS trong và ngoài nước

1.2.1 Mô hình hệ thống nuôi cá thuỷ lưu (RAS)

Một số cách hiểu về RAS:

Hệ thống nuôi cá thuỷ lưu (RAS) là hệ thống nuôi trồng trong tương lai.Giống như các hình thức khác của ngành công nghiệp chăn nuôi, di chuyểntrong nhà đem lại lợi ích về mặt an toàn sinh học và có thể sản xuất quanh năm

Hệ thống nuôi tuần hoàn hoặc RAS là các hệ thống sản xuất vòng kín

mà liên tục lọc và tái chế nước, cho phép nuôi cá quy mô lớn đòi hỏi mộtlượng nước nhỏ và thải ra ít hoặc không gây ô nhiễm

Nuôi trồng thủy sản theo hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn bao gồm mộtdây chuyền các quá trình bổ sung, cho phép lượng nước thải được tái sử dụngcho bể nuôi hoặc một bể nuôi khác.[13]

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống xử lý RAS

-Trong hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn, người ta phân biệt:

Hệ thống tuần hoàn nước một phần là hệ thống có từ 10 - 70% lượngnước tuần hoàn trong một chu kỳ (mỗi ngày)

Hệ thống tuần hoàn nước hoàn toàn là hệ thống thay nước ít hơn 10%thể tích nước mỗi ngày Nhìn chung một hệ thống nuôi thủy sản tuần hoànchiếm diện tích nhỏ, sử dụng ít nước hơn những hệ thống thủy sản truyềnthống và có thể tạo điều kiện môi trường tốt cho các loài cá phát triển

Trong hệ thống RAS, tùy vào điều kiện sử dụng và vận hành mà người

ta có thể lựa chọn bể xử lý với nhiều phương pháp khác nhau: UASB, SBR,…[13]

Tuy nhiên, mức độ cần thiết xử lý nước thải, lưu lượng và chế độ xảthải, đặc điểm nguồn tiếp nhận, điều kiện mặt bằng, điều kiện vận hành vàquản lý hệ thống xử lý nước thải, điều kiện cơ sở hạ tầng… để chọn công nghệ

xử lý nước thải phù hợp nhất Cụ thể, trong báo cáo là sử dụng các vật liệu lọc:cát thạch anh, than hoạt tính, zeolite và perlite…[13]

Ưu điểm của phương pháp lọc

Ưu điểm chính là giá thành thấp, giá vận hành thấp, ít sử dụng hóa chất Thiết kế linh động, do đó có thể thích nghi với mọi loại hình công nghiệp vàdiện tích của xí nghiệp

Hệ thống lọc sinh học linh động trong việc xử lý mùi hôi, các hợp chấthữu cơ bay hơi và các chất độc Hiệu suất xử lý thường lớn hơn 90% đối vớicác khí thải có nồng độ các chất ô nhiễm < 1000 ppm

Nhiều loại nguyên liệu lọc, vi sinh vật và điều kiện vận hành khác nhau

có thể áp dụng để đáp ứng nhu cầu xử lý

Nhược điểm của phương pháp lọc

Hệ thống lọc sinh học không thể xử lý được các chất ô nhiễm có khả nănghấp phụ thấp và tốc độ phân hủy sinh học chậm ví dụ như các hợp chất hữu cơbay hơi có chứa clo

Các nguồn ô nhiễm có nồng độ hóa chất cao cần các hệ thống lớn và diệntích lớn để lắp đặt hệ thống lọc sinh học

Nguồn gây ô nhiễm có mức độ phóng thích chất ô nhiễm biến động cao sẽgây ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật cũng như hiệu suất xử lý của chúng

Thời gian để cho các vi sinh vật thích nghi với môi trường và tạo thànhcác màng sinh học (biofilm) có thể kéo dài hàng tuần đến hàng tháng, đặc biệt

là đối với việc xử lý các chất hữu cơ bay hơi

Đối với nước thải cá hồi có thành phần chất ô nhiễm không cao, dễ dàng

xử lý, độ biến động không nhiều do vậy, việc lựa chọn phương pháp xử lýnước bằng các vật liệu lọc đã nghiên cứu là rất phù hợp cả về điều kiện kinh tế,khả năng hoạt động vận hành của trại cá và về vấn đề bảo vệ môi trường

1.2.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống nuôi trông thủy sản trên thế giới

Trong những năm gần đây, phong trào nuôi thủy sản đang phát triểnmạnh theo hướng thâm canh, để bền vững đòi hỏi phải có giải pháp tốt trongquản lý ao và sinh vật nuôi Chế phẩm vi sinh được sử dụng khá nhiều hiện

nay trong nghề nuôi thủy sản Hiện có xu hướng dùng vi sinh vật hay dẫn xuấtcủa chúng trong nuôi trồng thủy sản để khống chế dịch bệnh, cải thiện dinhdưỡng vật nuôi và cải thiện chất lượng nước và bùn đáy

Cơ sở của việc sử dụng các chế phẩm sinh học là tạo ra được sự cânbằng giữa sức khỏe của động vật nuôi tốt, môi trường được cải thiện và sốlượng vi sinh vật gây bệnh được khống chế Việc ứng dụng các vi sinh vật cólợi để sản xuất các chế phẩm sinh học phục vụ nuôi trồng thủy sản mới chỉđược đề cập trong những năm cuối thế kỷ 20, khi nuôi trồng thủy sản phát triểnmạnh ở nhiều quốc gia Tuy nhiên, đến nay kết quả thu được hết sức khả quan,thiết thực góp phần tăng năng suất và chất lượng sản phẩm thu hoạch [12]

Yasudo và Taga (1980) dự đoán một số vi khuẩn được tìm thấy là hữuích, chúng không chỉ làm thực phẩm mà còn như bộ điều khiển sinh học đốivới bệnh và kích hoạt tái tạo chất dinh dưỡng [12] Năm 1989, Maeda và

Nagami công bố kết quả theo dõi các dòng vi khuẩn có hoạt tính ức chế Vibrio

và cải thiện tốc độ sinh trưởng của ấu trùng tôm, cá Từ kết quả nghiên cứu chothấy khả năng sử dụng vi khuẩn và nguyên sinh động vật trong việc kiểm soát

hệ sinh thái ao nuôi để duy trì môi trường ao nuôi tốt hơn và tăng sản lượngthu hoạch [12]

Năm 1993, Smith và Davey báo cáo về một loài vi khuẩn Pseudomonas dòng phát sáng có tác động ức chế cạnh tranh với tốc độ sinh trưởng của A.

salmonicida – là một tác nhân gây bệnh ở cá Các kết quả nghiên cứu cho thấy

loại vi khuẩn này có khả năng kìm hãm tốc độ sinh trưởng của A salmonicida

trong môi trường nuôi [12]

Năm 1995, Austin báo cáo về dòng chế phẩm sinh học của Vibrio

alginolyticus không gây ra bất kỳ tác động có hại nào lên cá hồi Bằng việc sử

dụng phương pháp cấy chéo, loại chế phẩm này cho thấy khả năng ức chế cáctác nhân gây bệnh cho cá Hiện nay việc thử nghiệm chế phẩm sinh học dòng

Vibrio đang được khuyến khích và có tiềm năng lớn trong việc áp dụng vàonuôi trồng thủy sản như một phương pháp kiểm soát dịch bệnh [12].

Kennedy (1998) [22] sử dụng vi khuẩn probiotic trong ấu trùng cá biển.Kết quả cho thấy các ứng dụng của vi khuẩn probiotic làm tăng tỷ lệ sống, tốc

độ sinh trưởng của ấu trùng cá

Rengpipat (2000) nghiên cứu sử dụng Bacillus S11 để làm sạch môi

trường ao nuôi thấy rằng hàm lượng NH4+ trong ao nuôi chỉ khoảng 0,5 mg/l;trong khi đó ao không xử lý hàm lượng NH4+ lên tới 1,67 mg/l Đồng thời khi

so sánh sử dụng thức ăn bổ sung cho tôm sú (Penaeus monodon) ở giai đoạn Post Larvae là chủng Bacillus S11 và Artemia thì tôm sử dụng chế phẩm

Bacillus S11 có tốc độ sinh trưởng và phát triển nhanh hơn (Hoàng Văn Phong,

2011) [12]

Sealay (2001) tiến hành hoạt hóa các vi sinh vật tự nhiên và các sảnphẩm của chúng như lipolysaccharis và β – glucans để kích thích các tế bàotrung gian của hệ thống miễn dịch ở các loài khác nhau Khi đưa các sản phẩmvào cơ thể bằng đường miệng không làm suy thoái hệ tiêu hóa, như vậy có thể

sử dụng chúng như một chất kích thích miễn dịch tiềm năng để nâng cao khảnăng đề kháng của vật nuôi Đến năm 2002, Gullian phân lập được 80 chủng vikhuẩn có trong gan tụy của tôm tự nhiên khỏe mạnh ở Manglaralto-Ecuador

Kết quả xác định ba chủng vi khuẩn Vibrio P62, Vibrio P63 và Bacillus P64 có tác dụng ức chế chống lại vi khuẩn Vibrio harveyi Lara-Flores (2003) sử dụng hai vi khuẩn và nấm men probiotic, Saccharomyces cerevisiae làm kích

thích tăng trưởng cá rô phi Wang (2005) nghiên cứu xác định hiệu quả của việc

sử dụng chế phẩm sinh học trong các ao nuôi tôm thẻ chân trắng Penaeus tại

Hải Nam, Trung Quốc Kết quả cho thấy các chế phẩm sinh học có thể cải thiệnmật độ vi khuẩn có lợi, làm giảm nồng độ nito và photpho, tăng sản lượng tôm[12]

Wang (2007) [21] sử dụng chế phẩm sinh học gồm vi khuẩn Bacillus sp

trộn với thức ăn cho tôm để nghiên cứu tốc độ tăng trưởng và hoạt động của

enzyme tiêu hóa trên tôm thẻ chân trắng Penaeus Sau 28 ngày nuôi, tôm cho

Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn RAS là kết hợp công nghệ xử lý

bổ sung ngoài được sử dụng trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tái chế nướccục bộ (PRAS), cho phép tái sử dụng 1 số lượng nước đáng kể Hệ thống RASnày đạt mức độ kiểm soát tốt hơn bất kỳ ứng dụng công nghệ nào khác trongnuôi trồng thủy sản, mang lại hiệu quả sản xuất cao và lợi ích kinh tế đáng kể.[12]

Hệ thống RAS được sử dụng khi: nguồn nước mới cần để cung cấp cho

ao bị hạn chế hoặc giá thành cao (do chi phí máy bơm), nguy cơ nguồn nước đivào gây ô nhiễm hoặc nhiễm bệnh cao, công suất xử lý nước thải bị giới hạn,hoặc khi nhà quản lý muốn kiểm soát chặt chẽ về chất lượng nước và nhiệt độtrong hệ thống nuôi cá Những hệ thống như vậy thường có đặc điểm làm tăng

độ phức tạp về kĩ thuật, tăng chi phí đầu tư và trong 1 số trường hợp, tăng cảchi phí vận hành.[12]

-Nguyên lý vận hành: Hệ thống nuôi tuần hoàn RAS bao gồm một dâychuyền các quá trình bổ sung, cho phép lượng nước thải được tái sử dụng chocác bể nuôi Được phân làm 2 loại là hệ thống nước một phần (10 - 70% lượngnước tuần hoàn/ngày) và hệ thống nước hoàn toàn (thay nước ít hơn 10%lượng nước/ngày)

Hệ thống RAS bao gồm bể cá nuôi, bể lọc lắng, cơ học, bể lọc sinh học,

hệ thống đường ống cấp, thoát nước và sục khí.[12]

Mặc dù sản xuất RAS thương mại tại Hoa Kỳ vẫn còn rất mới mẻnhưng điều kiện cho sự phát triển nhanh của ngành nuôi trồng thủy sản toàncầu đang tăng lên với tốc độ phi thường lên tới hơn 8% mỗi năm kể từ năm1985

- Khi Steve Summerfelt, người chỉ đạo nghiên cứu hệ thống nuôi trồngthủy sản ở Freshwater bắt đầu nghiên cứu phát triển RAS vào năm 1992,mục tiêu của ông là chứng minh rằng các hệ thống tuần hoàn có thể sảnxuất cá khỏe mạnh như các phương pháp sản xuất truyền thống.

- Sau khi hoàn thành trong vòng vài năm, nghiên cứu của ông - đượctài trợ bởi Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ - đã tập trung mở rộng công nghệ RASsang các quy mô lớn hơn mà vẫn duy trì được chi phí cạnh tranh với cácphương pháp sản xuất khác

- Trên thế giới hiện nay, mô hình RAS (Recirculating aquaculture system)được nghiên cứu và ứng dụng nuôi thâm canh một số các loài cá như : cá hồi,

cá trê, catfish, lươn, cá chép, cá rô phi ở tại một số nước Châu Âu và Mỹ.Kết quả đã tạo ra được những sản phẩm chất lượng cao và mô hình nuôi rấtthân thiện với môi trường, năng suất nuôi cũng rất cao Mô hình này được xem

là công nghệ tiên tiến nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước, tăng hiệusuất sử dụng nguồn nước cho hệ thống nuôi, tạo ra những sản phẩm an toàn về

vệ sinh thực phẩm

- Hệ thống được thiết kế bao gồm: một hoặc một dãy ao liên tiếp như hồchứa nước xanh để cung cấp cho ao nuôi Một vài hệ thống có kết hợp vớimương và sử dụng tảo hoặc thực vật thuỷ sinh như những máy lọc để giảmhàm lượng các chất dinh dưỡng trước khi đưa nước trở lại ao nuôi

- Hệ thống tuần hoàn nước hiện nay được sử dụng phổ biến ở các nướcChâu Âu Phân bố chủ yếu ở các nước: Thụy Điển, Phần Lan, Na Uy,Mỹ…[12]

- Các viện nghiên cứu như Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU Aqua) vàNofima ở Na Uy sẽ đẩy mạnh việc thương mại hoá các hệ thống này để nângcao tính hiệu quả và tính toàn vẹn môi trường Sản lượng RAS đã tăng lêntrong 15 năm qua kể cả khi sản lượng truyền thống đã giảm Tuy nhiên, tiềm

là công nghệ tiên tiến nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước, tăng hiệusuất sử dụng nguồn nước cho hệ thống nuôi, tạo ra những sản phẩm an toàn về

vệ sinh thực phẩm

- Các nghiên cứu thử nghiệm đầu tiên trên thế giới về hệ thống nuôi thủysản tuần hoàn hầu hết tập trung vào việc sử dụng các thực vật phù du và thựcvật thủy sinh để hấp thu chất dinh dưỡng nhằm đồng hoá chất chất hữu cơ dưthừa có trong ao nuôi

- Hệ thống được thiết kế bao gồm: một hoặc một dãy ao liên tiếp như hồchứa nước xanh để cung cấp cho ao nuôi Một vài hệ thống có kết hợp vớimương và sử dụng tảo hoặc thực vật thuỷ sinh như những máy lọc để giảmhàm lượng các chất dinh dưỡng trước khi đưa nước trở lại ao nuôi

- Hệ thống tuần hoàn nước hiện nay được sử dụng phổ biến ở các nướcChâu Âu bao gồm một bể lắng dùng để loại thải những chất rắn lơ lửng và mộtcấu trúc xử lý sinh học dùng để oxy hóa các chất hữu cơ hoà tan.[12]

1.2.3 Tình hình nghiên cứu hệ thống nuôi trông thủy sản ở Việt Nam

Tại huyện Hải Hậu, Nam Định, người dân sử dụng chế phẩm sinh họcthay vì sử dụng phương pháp nuôi tôm truyền thống Cách nuôi tôm truyềnthống hay gặp dịch bệnh và năng suất tôm rất thấp Việc sử dụng chế phẩmsinh học hay các vi khuẩn có lợi để loại trừ các vi khuẩn gây bệnh bằng quátrình cạnh tranh là một giải pháp tốt hơn nhiều so với việc sử dụng thuốckháng sinh Nhờ bổ sung thêm các loài vi khuẩn có lợi được lựa chọn để loại

trừ các vi khuẩn có hại nên thành phần các loài vi khuẩn trong ao nuôi có thểđược thay đổi Chế phẩm sinh học trong nuôi tôm có vai trò quan trọng, phânhủy các chất hữu cơ và làm giảm đáng kể lớp bùn nhớt, giảm mùi hôi của nướctrong ao Có thể sử dụng chế phẩm sinh học từ giai đoạn cải tạo ao nuôi, trongsuốt quá trình nuôi Bên cạnh đó, chế phẩm sinh học có tính tương thích cao,

sử dụng hiệu quả đối với nhiều hình thức nuôi tôm khác nhau, từ quảng canhđến thâm canh, siêu thâm canh, nuôi raceway (nước chảy)… (Hải Đăng, 2016)[5]

Trong những năm gần đây, tình hình nuôi tôm tại Quảng Ngãi nói riêng

và cả nước nói chung gặp rất nhiều khó khắn, thử thách do ô nhiễm môi trườngvùng nuôi, dịch bệnh tôm nuôi xảy ra trên diện rộng, trước tình hình đó, việcứng dụng các giải pháp kỹ thuật thích hợp vào nuôi thủy sản ngày càng pháttriển tích cực, các mô hình nuôi hiệu quả đã được người nuôi tiếp cận và ápdụng Theo đó, việc sử dụng các loại chế phẩm sinh học đã và đang được nhiềungười nuôi tôm coi như chìa khóa, một giải pháp hữu hiệu để giải quyết nhiềuvấn đề của nghề nuôi thủy sản: môi trường, dịch bệnh và an toàn vệ sinh thựcphẩm Việc sử dụng các chế phẩm sinh học với nhiều chủng loại khác nhau để

xử lý ao hồ, bổ sung phòng trị bệnh trong nuôi tôm ngày càng nhiều, đặc biệt

có nhiều loại chế phẩm sinh học được sử dụng thường xuyên trong ao nuôinhằm cải thiện môi trường nước, duy trì ổn định pH và độ kiềm, tăng sức đềkháng, tạo điều kiện cho thủy sản phát triển tốt, ít dịch bệnh, (Ngọc Hà,2016) [10]

RAS được cải tiến, áp dụng trong các trại sản xuất giống tôm từ năm

2000, nhất là các trại giống ở ĐBSCL, đem lại hiệu quả rõ rệt đối với việckiểm soát yếu tố môi trường, tiết kiệm nước và nâng cao tỷ lệ sống của ấutrùng (70 - 92%) Năm 2005, TS Trương Trọng Nghĩa và ThS Thạch Thanh(Khoa Thuỷ sản, Đại học Cần Thơ) đã nghiên cứu ứng dụng RAS trong sảnxuất giống tôm sú, tạo ra giống tôm sạch bệnh, bảo vệ môi trường và giảm

Kể từ những năm 80, nuôi cá bằng hệ thống tuần hoàn nước đã tăng lênđáng kể về khối lượng và đa dạng loài (Rosenthal, 1980; Verreth and Eding,1993; Martins et al., 2005) Ngày nay hơn 10 loài cá được sản xuất theo côngnghệ hệ thống tuần hoàn nước (cá trê phi, lươn, cá chình, cá rô phi, cá bơn, cáchẽm, ) Năng suất nuôi cá trê phi có thể đạt 500kg/m3/vụ, cá chình khoảng

600 tấn/m3/vụ và cá rô phi là 140 kg/m3/vụ.[11]

Nhiều báo cáo cho thấy rằng sản xuất giống ngày càng áp dụng theo côngnghệ hệ thống tuần hoàn nước Ví dụ sản xuất giống cá hồi Đại Tây Dương ởđảo Faeroe hoàn toàn áp dụng theo công nghệ RAS từ sau năm 2000(Bergheim et al., 2008, 2009) Tại Na Uy dự kiến sản xuất 85 triệu giống cáhồi theo công nghệ hệ thống tuần hoàn nước (Del campo et al., 2010) Tìnhtrạng thiếu nước trong tương lai, nhiệt độ theo mùa thay đổi lớn là những yếu

tố chuyển sản xuất giống cá hồi theo công nghệ hệ thống tuần hoàn nước ở Na

Uy [12]

Ở Việt Nam trước đây, công nghệ nuôi tuần hoàn này chưa được quantâm Tuy nhiên, do việc áp dụng những tiêu chuẩn mới về sản phẩm thủy sảncủa những nhà nhập khẩu Châu Âu và Mỹ trong đó có việc quản lý chất lượngnước như làm giảm lượng dưỡng chất thải ra môi trường, nên việc áp dụngnuôi thủy sản trong hệ thống RAS đã bắt đầu được quan tâm Công nghệ nàyđược ứng dụng nhiều nhất trong lĩnh vực sản xuất giống cá, tôm Hiện tại quathời gian thử nghiệm, Trường Đại học Cần Thơ đã đưa kỹ thuật nuôi tuần hoànvào chương trình giảng dạy cho bậc Đại học và Cao học Ngoài ra, các thínghiệm xây dựng quy trình nuôi các đối tượng nuôi phổ biến như: cá Tra, Lóc,

Trê, Rô đồng, … bằng hệ thống tuần hoàn nước cũng đã được thực hiện và chokết quả ban đầu rất khả quan Trong quá trình thực nghiệm nuôi cá Tra trong

hệ thống tuần hoàn, với mật độ thả 2.000 con/m3, thức ăn cung cấp có 40 %đạm, thực nghiệm cho tỉ lệ sống không thay đổi sau 56 ngày nuôi, với tốc độtăng trưởng đặc biệt đạt bình quân 4,32 %/ngày Đối với cá Lóc, với khốilượng ban đầu thả nuôi là 2,5 g/con, mật độ thả 250 con/m3, sau 150 ngày thảnuôi, tăng trưởng của cá đạt bình quân 2,57 g/ngày và khối lượng trung bìnhcủa cá khi thu hoạch đạt bình quân 387 g/con Ở cả hai thực nghiệm trên, điềukiện môi trường nước biểu hiện khá ổn định, không gây ảnh hưởng bất lợi cho

sự sinh trưởng và phát triển của cá [12]

1.2.4 Nuôi cá hồi vân và kỹ thuật nuôi cá hồi vân ở Việt Nam

Năm 2005 cá hồi vân Oncorhynchus mykiss được nhập vào nước ta từ

Phần Lan dưới dạng trứng đã thụ tinh (phôi đang phát triển) theo một dự áncủa Bộ thủy sản

Sở dĩ gọi cá hồi vân là từ tên tiếng Anh (rainbow trout) Rainbow nghĩa

là cầu vồng Tuy nhiên, loài cá này còn có một tên khác bằng tiếng Anh làSteelhead trout (đầu thép)

Đây là loài cá nước ngọt có nguồn gốc ở phía tây bắc Mỹ ven bờ TháiBình Dương, được nhập vào châu Âu từ cuối thế kỷ 19 Tính đến năm 2002 cáhồi được nuôi ở 64 quốc gia thuộc tất cả các đại lục trừ châu Phi, điển hìnhnhư Chi Lê, Hoa Kỳ, Na Uy, Anh, Úc, Trung Quốc, Hàn Quốc, Israel, Ấn Độ,Nepal Cá hồi vân là loài cá ưa nước lạnh (nhiệt độ không quá 220C), giàu oxyhòa tan (trên 7 mg/l), trung tính (pH 6,7 - 7,5) Vì thế, cá hồi vân thích hợp đểnuôi ở những vùng núi có nhiều suối và khí hậu mát mẻ Trên thực tế loài cánày đã được nuôi và cho kết quả khả quan ở các tỉnh Lào Cai, Sơn La, YênBái, Hà Giang, Cao Bằng, Lâm Đồng, Thái Nguyên, Lạng Sơn Trong tựnhiên, cá ăn các động vật không xương sống như côn trùng, giáp xác và cánhỏ Cá sử dụng tốt thức ăn viên nhân tạo Trong điều kiện được chăm sóc tốt

và thức ăn có hàm lượng protein cao (35 - 40%), hệ số thức ăn thấp (1,5 - 1,8)

cá có thể đạt thể trọng 2 kg sau 18 tháng Cá hồi vân nuôi ở Việt Nam có tốc

độ sinh trưởng rất khả quan [24]

Kỹ thuật nuôi cá hồi vân: cá hồi vân được nuôi ở các thủy vực tự nhiên

và trong các hệ thống nước chảy với pH thích hợp từ 6,7 - 8,6

Cá sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở nhiệt độ nước từ 10-20oC, có khảnăng chịu tới 24oC trong một thời gian ngắn Hàm lượng ôxy hòa tan trongnước cần đạt > 7mg/l [24]

1 Ao, bể nuôi cá hồi vân: Ao hay bể nuôi cá diện tích 25- 100 m2, sâu1,5-2 mét được lót bạt xanh bên dưới, hoặc bể màu xanh, phía trên được chenắng, mưa, sương muối [24]

2 Phương pháp chăm sóc quản lý cá hồi vân: Đối với cá hồi vốn đầu

tư để nuôi rất lớn, do đó trong quá trình nuôi dưỡng và chăm sóc phải tuân thủđúng quy trình nuôi một cách khoa học.[24]

Trại không chủ động được điện lưới, phải sử dụng điện máy phát nênđiện áp thay đổi làm ảnh hưởng tới quá trình sục khí nhất là vào thời gian mùa

hè, nhiệt độ nước cao trên 18oC (ôxy bão hoà chỉ đạt 7,4 - 7,7% Khi nhiệt độnước là 11-13% thì mức ôxy bão hoà đạt 9,8-10,3% mg/l) [24]

Cá hồi được ương nuôi theo công nghệ của Phần Lan, thức ăn cho cá sửdụng bằng thức ăn công nghiệp được mua từ Phần Lan Cá Hồi là loại cá đặcthù và được nuôi ở đầu nguồn nước chảy, sử dụng thức ăn viên khô (35-65%đạm) và được trộn thêm vitamin C, vitamin B1 [24]

Tỷ lệ cho cá ăn từ 3,5% - 5% khối lượng cá trong ao nuôi, tùy thuộc vàonhiệt độ nước và mức ôxy hoà tan trong ao mà cho cá ăn tỷ lệ phù hợp Hệ sốthức ăn tiêu thụ và mức tăng trọng lượng của cá hồi là 1/1, 1kg thức ăn tiêu thụthì đạt được 1kg cá thịt [20] Cá được nuôi trong môi trường nước chảy, đảmbảo độ sạch, nếu nước đục, bẩn, cá sẽ kém ăn và phát triển chậm, do đó phảithường xuyên kiểm tra ao nuôi để đảm bảo nguồn nước luôn sạch, khi pháthiện nguồn nước bị đục thì phải xử lý kịp thời bằng cách cung cấp định kỳ

muối cho ao nuôi để bổ sung thêm các ion kim loại cần thiết sẽ giúp cho aonuôi luôn trong sạch.

Khi nuôi cá hồi vân cần lưu ý thường xuyên theo dõi các yếu tố môitrường như nhiệt độ nước, oxy hòa tan phải luôn duy trì trên 6mg/l Tiến hành

xi phông đáy ao bể hàng ngày tránh hiện tượng nước bị ô nhiễm do lượng thức

ăn nhiều, chất thải vì hàm lượng đạm, mỡ trong thức ăn cá hồi rất cao

Nếu nuôi lồng định kỳ làm sạch lồng với chu kỳ 3 ngày/lần và cứ 1tháng tiến hành thay lưới mới nhằm tránh hiện tượng lưới ngâm lâu ngày dễphát sinh bệnh tật [24]

Nuôi cá hồi cần thực hiện chế độ ghi chép nhật ký và giám sát thườngxuyên Giám sát và ghi chép hàng ngày về chế độ nước, cho ăn, dùng thuốc,hiện trạng bắt mồi của cá

3 Phòng trị bệnh ở cá hồi vân: Công tác vệ sinh bể nuôi, bể cấp nước

luôn được coi trọng, dụng cụ cho ăn được phơi nắng, hạn chế người lạ vào khuvực sản xuất

Khi nuôi cá hồi bệnh thường gặp nhiều nhất là do nấm và ký sinhtrùng vì vậy cần có chế độ chăm sóc cẩn thận như tắm muối định kỳ 2 tuần/lần, nồng độ 2% trong khoảng 20 - 30 phút [26]

Vào những ngày nắng gắt, khi nhiệt độ nước đạt 19- 20oC hoặc sau mỗiđợt mưa nước bị đục thì bổ sung nước muối loãng

4 Thu hoạch cá hồi vân:

Cá hồi nuôi khoảng 12 - 15 tháng có kích cỡ trung bình đạt 1,5 - 2,3 kg

là tiến hành thu hoạch Khi thu hoạch thực hiện thao tác nhẹ nhàng vì thể trạngcủa cá rất yếu dễ bị chết làm giảm giá trị sản phẩm [26]

1.3 Tổng quan về nước thải nuôi trồng thủy sản

1.3.1 Khái niệm về ô nhiễm môi trường trong nuôi trồng thủy sản

Ô nhiễm môi trường trong nuôi trồng thủy sản là: sự thay đổi môi trườngnước, không khí hoàn toàn hay đại bộ phận do hoạt động chăn nuôi các hoạtđộng nuôi trồng thủy sản do con người tạo nên Những hoạt động này tác dụngtrực tiếp, gián tiếp đến sự thay đổi về mặt năng lượng, mức độ bức xạ, thành

phần hóa học, tính chất vật lý, … những thay đổi đó có tác động có hại đến conngười và sinh vật có mặt trên trái đất [25]

1.3.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải nuôi trồng thủy sản

Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động chăn nuôichủ yếu là do nước thải khi nuôi trồng thủy sản, do phân của cá khi chăn nuôi,

do thức ăn khi cho cá ăn…

Ô nhiễm chất thải rắn do phân, thức ăn thừa của cá còn vương vãi trênthành bể và trong bể mà không đc xử lý, thu gom kịp thời Các chất này làcác chất dễ phân hủy sinh học: carbonhydrate, protein, chất béo dẫn đếncác vi sinh vật phân hủy làm phát tán mùi hôi thối ra môi trường Đây làcác chất gây ô nhiễm nặng nhất và thường thấy ở các trại nuôi trồng thủy sảntập chung [11]

1.3.3 Thành phần tính chất của nước thải nuôi trồng thủy sản

Các chất hữu cơ và vô cơ: Trong nước thải thủy sản hợp chất hữu cơchiếm 70 - 80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon và cácdẫn xuất của chúng có trong phân, thức ăn thừa Hầu hết các chất hữu cơ dễphân hủy, các chất vô cơ chiếm 20 - 30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium,

2-muối chlorua, SO4 , [11]

Trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí sẽ chocác sản phẩm CO2, H2O, NO2 - , NO3 - Còn trong quá trình kị khí là CH4, N2,

NH3, H2S, [11]

N và P: Với điều kiện chăn nuôi bằng thức ăn công nghiệp như hiện nay,

sử dụng phổ biến thức ăn đậm đặc, với hàm lượng N và P cao, do vậy vật nuôibài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu một lượng đạm cao Trong nước thảinuôi cá hồi thường chứa hàm lượng N và P rất cao Hàm lượng N-tổng trongnước thải chăn nuôi 571 - 1026 mg/l photpho từ 39 - 94 mg/l.[11]

Sinh vật gây bệnh: Nước thải nuôi thủy sản chứa nhiều loại vi khuẩn nhưSalmonella, Shigella, Proteus, Arizona Trứng giun sán trong nước thải với

những loại điển hình là Fasiola hepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski, cóthể gây bệnh cho người và động vật, thủy sinh vật ngoài môi trường.[11]

*Tính chất của nước thải nuôi cá:

Nước thải ao nuôi cá gây ô nhiễm chủ yếu do nguồn hữu cơ chứa trongnước dư thừa từ thức ăn bởi thực tế chỉ khoảng 17% thức ăn được cá hấp thu

và phần còn lại (chừng 83%) hòa lẫn trong môi trường nước trở thành các chấthữu cơ phân hủy Rồi từ phân và các rác thải khác đọng lại dưới đáy ao nuôi,từ đó nên COD, BOD, N và các loại VSV gây bệnh đầu cao Nếu nguồn thảinày thải ra môi trường sẽ gây phũ nhưỡng hóa nguồn tiếp nhận hay hiện tượngtảo nở hoa

Ngoài ra trong nước thải còn chứa lượng dư hóa chất ( ví dụ như thuốckháng sinh dùng cho cá) cần phải xử lý

Bảng 1.1: Tính chất nước thải bể cá hồi

1.3.4 Các phương pháp xử lý nước thải nuôi cá hồi

Phương pháp xử lý sinh học: Phương pháp này dựa trên sự hoạt động

của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ Các vi sinh vật sửdụng các chất hữu cơ và các chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo nănglượng Tùy theo từng nhóm vi khuẩn mà sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà

Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học:

Xử lý theo phương pháp hiếu khí:

- Bể aeroten thông thường;

- Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn;

- Bể aeroten mở rộng;

- Mương oxy hóa;

- Bể hoạt động gián đoạn (SBR);

- Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo:

- Hồ tùy nghi; Hồ kỵ khí; Hồ xử lý bổ sung;

- Cánh đồng tưới;

- Vùng đất ngập nước (bãi lọc ngầm trồng cây - Constructed Wetland) [8]

1.3.5 Thực trạng xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản hiện nay ở Việt Nam

Hiện nay người dân có một số biện pháp giải quyết vấn đề trên như lấynước thải ao nuôi cá đi tưới vào ruộng lúa nhằm cung cấp các chất dinh dưỡng

còn dư trong nước thải hay sử dụng để nuôi bèo…nhưng cách này chỉ là tựphát, chưa có nghiên cứu khoa học nào chứng minh hiệu quả xử lý của nó.[20] Vậy với tính chất nước thải của ao nuôi cá chủ yếu là các chất hữu cơ dễphân hủy nên biện pháp hiệu quả mà thân thiện với môi trường nhất đó là xử lýsinh học Và có nhiều phương pháp sinh học để xử lý nhưng biện pháp tối ưunhất đó là sử dụng đất ngập nước kiến tạo.

Phương pháp chủ yếu áp dụng trong nuôi trồng thủy sản vẫn là mô hìnhđất ngập nước: Hệ thống được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngậpnước nhưng việc xử lý nước thải hiệu quả hơn, giảm diện tích và đặc biệt cóthể quản lý được quá trình vận hành ở mức đơn giản

Đất ngập nước kiến tạo dùng để xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên.Với các thông số làm việc khác nhau, đất ngập nước kiến tạo được sử dụngrộng rãi trong xử lý nhiều loại nước thải Khác với bãi đất ngập nước tự nhiên,thường là nơi tiếp nhận nước thải sau khi xử lý, với chất lượng đã đạt yêu cầutheo tiêu chuẩn và chúng chỉ làm nhiệm vụ xử lý bậc cao hơn, đất ngập nướckiến tạo là một thành phần trong hệ thống các công trình xử lý nước thải sau bể

tự hoại hay sau xử lý bậc