Trong quá trình nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh, nếu không có quy trình xử lý nước thải, chất thải hiệu quả sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và hoạt động nuôi trồng thủy sản trên địa bàn tỉnh Cà Mau.
1. Vấn đề môi trường của hoạt động nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh trên địa bàn tỉnh Cà Mau
Các mối lo ngại về tác động môi trường của lượng nước thải chứa nhiều chất dinh dưỡng, chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ từ các ao tôm thâm canh, siêu thâm canh ngày càng trở nên hiện rõ và đáng báo động trên địa bàn tỉnh Cà Mau. Thời gian qua, các cơ quan ban ngành tỉnh Cà Mau hết sức quan tâm đến ảnh hưởng môi trường của loại hình sản xuất nêu trên và đã ban hành nhiều văn bản để quản lý loại hình hoạt động sản xuất này. Thực trạng cho thấy có quá nhiều nguồn thải từ hoạt động nuôi tôm phân bố khắp các địa bàn trong tỉnh, không có hệ thống kiểm soát xả thải ở các hộ nuôi, nhiều cơ sở ở vùng sâu, vùng xa, hoạt động xả thải diễn ra ở mọi thời điểm, phụ thuộc phần lớn vào ý thức bảo vệ môi trường của tổ chức, chủ hộ nuôi.
Đến tháng 10/2018, trên địa bàn tỉnh Cà Mau có 15.919 hộ nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh với diện tích đang thả nuôi là 5.369,28 ha; riêng đối với loại hình nuôi tôm siêu thâm canh có 1.947 hộ, diện tích đang nuôi là 2.019,666 ha, chủ yếu nuôi theo quy trình thay nước hàng ngày. Giả sử một cơ sở nuôi thay 20% thể tích nước thì hàng ngày sẽ thải ra 4.000.000 m3 nước thải; đồng thời, hoạt động sên, vét bùn cải tạo ao đầm phát sinh lượng lớn bùn thải. Do vậy nếu không có quy trình xử lý nước thải, chất thải hiệu quả sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và hoạt động nuôi trồng thủy sản trên địa bàn tỉnh Cà Mau.
2. Nguồn phát sinh và đặc điểm của nước thải trong hoạt động nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh
Trong quá trình nuôi tôm, các hộ nuôi tôm sử dụng các loại thức ăn công nghiệp có chứa hàm lượng protein cao để giúp tôm sinh trưởng. Điều này là bởi vì quá trình sinh sống và phát triển của tôm phụ thuộc toàn bộ vào protein, không chỉ vì để cho sự phát triển của nó mà còn bởi vì việc chuyển hóa protein để tạo năng lượng cho quá trình sống. Từ cơ chế chuyển hóa như vậy, tôm sẽ thải ra rất nhiều amonia vào trong nước. Ngoài ra, thức ăn dư thừa, phân tôm, xác tảo… sẽ làm tích tụ các hợp chất hữu cơ lơ lửng và hòa tan (chủ yếu dưới dạng amonia (NH4+/NH3) hoặc nitrite (NO2-)), gây ô nhiễm trực tiếp nước ao và ảnh hưởng đến sức khỏe đàn tôm.
Mặc dù hiện nay đa số hộ dân cho tôm ăn bằng máy cho ăn tự động và tính toán kỹ tỷ lệ sống của tôm để cung cấp lượng thức ăn phù hợp cho đàn tôm, tuy nhiên vì nhiều yếu tố một lượng khá lớn thức ăn sẽ hòa tan vào trong nước nếu thức ăn không được tiêu thụ trong thời gian ngắn. Với sự hiện diện của lượng chất hữu cơ hòa tan này sẽ trở thành “phân bón” cho tảo, đẩy mạnh sự phát triển của tảo và cuối cùng tảo sẽ bị tàn và phân hủy thành amonia.
Không giống như CO2 có thể bay hơi dễ dàng vào không khí, amonia không thể bay hơi tại điều kiện môi trường ao nuôi và sự giảm thiểu hàm lượng amonia trong ao nuôi thì bị hạn chế bởi nhiều yếu tố như: Khả năng hấp thu hạn chế của tảo, sự bất hoạt quá trình nitrat hóa bởi nồng độ oxy thấp dưới đáy ao hay bởi pH, nhiệt độ không phù hợp. Chính vì vậy, hoạt động thay nước và xi phông hàng ngày là phương pháp chủ yếu được sử dụng để giảm lượng amonia, nitrite tích tụ trong ao và làm phát sinh lượng lớn nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, nếu không có một phương pháp xử lý thích hợp được tích hợp vào hệ thống ao nuôi để xử lý lượng nước thải từ quá trình thay nước và xi phông thì sẽ ảnh hưởng hết sức nghiêm trọng đến môi trường và hệ sinh thái thủy vực.
Các loại nước thải, chất thải phát sinh từ hoạt động nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh
Phần lớn quy trình nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh trên địa bàn tỉnh Cà Mau là quy trình thay nước và xi phông hàng ngày với thải lượng khoảng 20% đến 50% thể tích ao nuôi. Thành phần nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao, có thể lẫn mầm bệnh, dư lượng thuốc kháng sinh, hóa chất…
2.1. Nước xi phông
Thải lượng hàng ngày khoảng 2% thể tích ao nuôi (chứa xác tôm, vỏ tôm lột, thức ăn dư thừa, phân tôm, xác tảo, xác vi sinh vật…). Các thông số ô nhiễm trong nước thải xi phông của ao nuôi thâm canh, siêu thâm canh có hàm lượng ô nhiễm rất cao, cụ thể như sau:
Thông số Hàm lượng trong nước xi phông tại ao tôm khoảng 40 ngày tuổi Quy định tại cột B, QCVN 40:2011/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp
2.3. Chất thải rắn
Vỏ tôm: Ước tính khối lượng chiếm khoảng 5% khối lượng cơ thể tôm.
Xác tôm khi xảy ra sự cố: Khối lượng phát sinh sẽ tùy vào mức độ sự cố xảy ra mà tôm chết 01 phần ao hay cả ao. Nguồn chất thải này nếu không được quản lý, thu gom sẽ gây ra mùi hôi thối, tạo điều kiện để các sinh vật mang mầm bệnh sinh sôi, phát triển như: Ruồi, muỗi, chuột, gián,… Các sinh vật gây bệnh này tồn tại và phát triển gây ra dịch bệnh; khi nước mưa chảy tràn cuốn theo các chất ô nhiễm làm ảnh hưởng đến môi trường đất, nước mặt, nước ngầm.
Bùn thải:
Bùn phát sinh từ quá trình xử lý nước đầu vào: Giả sử với diện tích ao là 1.000 m2, lượng nước chứa trong ao có chiều cao 01 m thì tổng lượng nước tại ao là 1.000 m3. Với hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước khoảng 40 mg/l (40g/m3), ước tính lượng bùn thải phát sinh trong ao lắng là: 1.000m3 x 40g/m3 = 40 kg.
Bùn thải từ ao nuôi: Thành phần bùn thải chứa chủ yếu là thức ăn dư thừa, phân tôm và xác tảo chết, trong đó là các hợp chất hữu cơ, N và P, vì vậy nếu không được thu gom và xử lý thì sẽ xảy ra quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như: NH3, H2S, CH4…là các tác nhân gây ô nhiễm môi trường. Khối lượng bùn thải tùy thuộc vào lượng thức ăn sử dụng trong quá trình nuôi.
3. Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải trong nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh ở tỉnh Cà Mau
Bản chất nước thải từ hoạt động nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh chủ yếu chứa hàm lượng rất cao chất dinh dưỡng ở dạng hòa tan (chủ yếu là nitơ và photpho), chất hữu cơ lơ lửng và có thể tồn dư kháng sinh, hóa chất diệt khuẩn hoặc các loại vi khuẩn gây bệnh nên hầu hết các phương pháp xử lý nước thải trong nuôi tôm dựa trên nguyên lý loại bỏ các chất dinh dưỡng và chất rắn lơ lửng và khử trùng để giảm tác động của chúng đến môi trường.
3.1. Xử lý nước thải nuôi tôm bằng hệ thống xử lý nước thải công nghiệp
Nước thay và nước xi phông sẽ được tách các chất rắn lơ lửng bằng thiết bị lọc trống. Nước sau khi tách chất rắn lơ lửng sẽ được đưa vào các bể xử lý sinh học. Tại đây, bể lọc sinh học với các giá thể sinh học lơ lửng trong nước sẽ được sục khí tích cực và nhờ vào số lượng lớn vi sinh trong bùn hoạt tính sẽ chuyển hóa các hợp chất hữu cơ hòa tan thành hợp chất vô cơ không độc hoặc sinh khối vi khuẩn. Nước sau khi qua khỏi bể lọc sinh học được chuyển qua bể lắng để tách bùn, sau đó chuyển qua bể khử trùng diệt khuẩn và tuần hoàn tái sử dụng hoặc thải ra môi trường. Lượng bùn phát sinh từ bể lắng sẽ được thu gom vào bể chứa bùn để xử lý hoặc tận dụng trồng cây.
Ưu điểm Nhược điểm
+ Xử lý nước thải với hiệu suất cao.
+ Thời gian xử lý nhanh. + Chi phí cao.
+ Đòi hỏi phải có chuyên môn sâu về nguyên lý kỹ thuật để vận hành.
+ Chỉ áp dụng được đối với các công ty lớn, khó áp dụng đại trà.
3.2. Xử lý nước thải nuôi tôm bằng phương pháp ao sinh học
Phương pháp ao sinh học dựa trên nguyên lý xử lý nước thải nhờ vào các quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ của các loại vi sinh hữu ích và các loài thủy sản ăn chất cặn lắng hữu cơ như cá rô phi, sò, nghêu… Trên thực tế, hệ thống xử lý bằng ao sinh học được thiết kế gồm nhiều ao kế tiếp nhau có công dụng khác nhau, trong đó chủ yếu là ao lắng và ao xử lý sinh học kỵ khí, hiếu khí hoặc tùy tiện (ao có cả vùng kỵ khí và hiếu khí). Tác dụng của các ao lắng nhằm giữ lại phần lớn chất lơ lửng trước khi nước thải được đưa vào các ao sinh học, thiết kế ao lắng phải phù hợp để có đủ thời gian lắng các cặn lơ lửng. Tại các ao xử lý sinh học, chất hữu cơ lơ lửng sẽ được phân hủy sinh học bằng hệ vi sinh vật có trong ao cũng như tận dụng nuôi các loài thủy sản như: Cá phi, cá nâu, sò, nghêu… để xử lý các chất rắn lơ lửng, rong tảo. Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Cà Mau, người dân thường nuôi cá trê để tận dụng vỏ tôm lột, cá phi, cá nâu để xử lý chất thải xi phông từ ao nuôi.
Ưu điểm Nhược điểm
+ Chi phí thấp.
+ Dễ thực hiện và áp dụng đại trà. + Đòi hỏi phải có diện tích lớn để bố trí ao sinh học.
+ Chất lượng nước sau xử lý còn biến động.
+ Thời gian xử lý khá lâu.
3.3. Áp dụng công nghệ biofloc (hoặc semi-biofloc) để xử lý nước tại nguồn
Công nghệ biofloc được khởi xướng bởi Giáo sư Yoram Avnimelech người Israel, dựa trên nền tảng là thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn dị dưỡng bằng cách bổ sung nguồn carbon bên ngoài như mật đường vào ao nuôi trong điều kiện không thay nước và chúng sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ dư thừa trong ao nuôi thành sinh khối cơ thể của chúng. Nguyên lý của công nghệ này là do cơ thể của vi khuẩn dị dưỡng được cấu tạo bởi tỷ lệ C:N khoảng 4:1, do vậy với sự hiện diện của hàm lượng nitơ cao trong ao nuôi (dưới dạng NH3/NH4+) thì chỉ cần cung cấp nguồn carbon bên ngoài vào ao nuôi thì vi khuẩn dị dưỡng sẽ sinh trưởng mạnh mẽ, lấn át sự phát triển của tảo, làm sạch nước ao giúp hạn chế tối đa được việc thay nước và làm giảm lượng nước thải phát sinh. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn phát sinh một lượng nước xi phông nhỏ và cần có các biện pháp xử lý bổ sung để xử lý triệt để lượng thải này.
Ưu điểm – Nhược điểm
+ Đảm bảo an toàn sinh học.
+ Giảm chi phí sản xuất nhờ giảm hệ số chuyển đổi thức ăn FCR (Feed Conversion Ratio) và không thay nước nên tiết kiệm được chi phí vận hành.
+ Nước thải phát sinh chỉ gồm nước xi phông đáy ao, tuy nhiên hàm lượng chất ô nhiễm thấp do phần lớn đã được chuyển hóa thành sinh khối vi khuẩn. + Đòi hỏi phải có chuyên môn sâu về nguyên lý kỹ thuật và cách vận hành của công nghệ biofloc.
+ Nhu cầu về điện cao, phải đảm bảo luôn có nguồn điện dự phòng.
+ Phải áp dụng các biện pháp xử lý bổ sung để xử lý lượng nước thải từ quá trình xi phông.
4. Quy trình xử lý nước thải đề xuất
Việc áp dụng quy trình xử lý nước thải phải phù hợp với điều kiện môi trường của tỉnh Cà Mau cũng như khả năng kinh tế của hộ dân và tính dễ thực hiện, khả thi của quy trình. Qua rà soát và nghiên cứu, Sở Tài nguyên và Môi trường đề xuất quy trình xử lý nước thải nuôi tôm siêu thâm canh dựa trên phương pháp ao sinh học kết hợp ao lắng và hầm biogas. Cụ thể, hệ thống bao gồm bồn lắng (thay cho ao lắng) để lắng chất lơ lửng, hầm biogas để xử lý bùn lắng từ nước xi phông, chuỗi ao sinh học gồm: 02 ao sinh học và 01 ao khử trùng để xử lý nước thay và các loại nước thải khác như: Nước xi phông đã tách bùn, nước thải từ hầm biogas…
4.1. Hệ thống bồn lắng
Nước xi phông được đưa vào hệ thống bồn lắng để tách riêng cặn bùn và nước trong, cặn bùn sẽ được đưa vào hệ thống biogas để xử lý nhằm giảm tải sinh học cho các ao xử lý sinh học. Thể tích bồn lắng sẽ được tính toán phù hợp với lượng nước xi phông hàng ngày của hệ thống ao nuôi. Nước trước khi đưa vào hệ thống bồn lắng sẽ được tách vỏ tôm lột bằng hệ thống lưới lọc.
4.2. Hệ thống biogas
Bùn sau khi lắng sẽ được đưa vào hệ thống biogas, tại đây bùn được phân hủy yếm khí để tạo khí gas sinh học phục vụ sinh hoạt hàng ngày. Lượng nước thải phát sinh từ biogas sẽ được đưa vào ao xử lý sinh học 1 để xử lý. Thể tích biogas sẽ được tính toán phù hợp với lượng nước xi phông hàng ngày của hệ thống ao nuôi, với thời gian lưu bùn tối thiểu trong hầm biogas là 30 ngày.
4.3. Ao xử lý sinh học 1
Nước thay từ ao nuôi, nước thải từ hệ thống biogas, nước chảy tràn từ bồn lắng sẽ được đưa vào ao xử lý sinh học 1. Tại ao này, các chất hữu cơ, dinh dưỡng hòa tan sẽ cung cấp dinh dưỡng cho tảo và hệ vi sinh trong ao phát triển, ao này cũng được bổ sung vi sinh xuống ao, gắn giá thể vi sinh kèm quạt nước giúp quá trình phân hủy sinh học diễn ra nhanh hơn. Ngoài ra, trong ao còn được nuôi các loại cá như cá rô phi, cá nâu, sò huyết… Các loài cá này ngoài sử dụng tảo, sinh khối vi khuẩn làm thức ăn thì còn có tác dụng giúp cân bằng hệ vi sinh trong ao, kiểm soát sự phát triển của các loài vi khuẩn có hại.
4.4. Ao xử lý sinh học 2
Nước từ ao xử lý sinh học 1 tiếp tục được chảy qua cống tràn sang ao xử lý sinh học thứ 2. Cũng tương tự như ao xử lý sinh học 1, ao này tiếp tục có tác dụng xử lý các yếu tố trên thêm một lần nữa. Tại ao này, hàm lượng dinh dưỡng và các chất rắn, lơ lửng đã giảm đi rất nhiều. Tại ao xử lý này cũng có thể sử dụng các loại thực vật để lọc sinh học tự nhiên như: Cây đước, cỏ năng, cây mắm…
4.5. Ao xử lý khử trùng 3
Sau khi xử lý tại ao xử lý sinh học 2, nước thải đã được xử lý tương đối đạt yêu cầu tiếp tục chảy qua ao xử lý khử trùng 3 để khử trùng bằng Chlorine trước khi đưa qua ao sẵn sàng cung cấp nước cho ao nuôi và ao ương.
Kiểm tra hiệu quả của hệ thống
Để kiểm tra chất lượng nước đã đảm bảo cho tái sử dụng hoặc thải ra ngoài, đo hàm lượng các thông số môi trường và so sánh với QCVN 40/2011/BTNMT, cụ thể:
Thông số Amoni tính theo N (NH3/NH4+) và Nitrite (NO2-) phải nằm trong giới hạn cho phép.
Thông số pH từ 7- 8.2 và dao động ít giữa sáng và chiều.
Thông số Oxy hòa tan (DO) ≥ 3.5 mg/l và dao động ít giữa sáng và chiều.
Thông số Clo dư không có.
Thông số BOD5, COD phải nằm trong giới hạn cho phép.
Trường hợp ao tôm bị bệnh chết: Tiến hành xử lý diệt mầm bệnh tại ao nuôi bằng Chlorine và đợi đến khi Chlorine được trung hòa hoàn toàn mới bơm sang hệ thống xử lý nước thải để xử lý trước khi thải ra môi trường.
Vấn đề bùn thải từ cải tạo ao đầm: Lượng bùn thải phát sinh trong quá trình cải tạo ao đầm được tính theo công thức: Giả sử lớp bùn dày 5cm trên diện tích 10.000 m2 (01 ha) ao đầm, thể tích lớp bùn là: 0,05m x 10.000m2 = 500 m3. Lượng bùn này sẽ được bơm vào ao chứa, bãi chứa hoặc san lấp mặt bằng, tận dụng trồng cây.
Để kiểm soát hoạt động sên, vét ao đầm, ngày 30/11/2016 UBND tỉnh đã ban hành Quyết định số 34/2016/QĐ–UBND sửa đổi, bổ sung một số điều của Quy định về sên, vét đất, bùn cải tạo ao, đầm nuôi trồng thủy sản trên địa bàn tỉnh Cà Mau ban hành kèm theo Quyết định số 24/2014/QĐ-UBND ngày 03/10/2014 của UBND tỉnh Cà Mau. Thế nhưng đến nay việc kiểm soát hoạt động sên, vét bùn hết sức khó khăn, nguy cơ cao khiến môi trường bị ô nhiễm, gây ảnh hưởng hoạt động nuôi trồng thủy sản. Trên thực tế hoạt động sên, vét của người dân vẫn diễn ra ngoài tầm kiểm soát, có những hộ trong quá trình sên, vét đổ thẳng bùn thải xuống sông rạch khiến môi trường nước bị ô nhiễm nghiêm trọng và làm mâu thuẫn giữa nội bộ người dân ngày càng gay gắt. Đặc biệt là giữa các hộ nuôi tôm quảng canh và hộ nuôi thâm canh, siêu thâm canh. Do các hộ nuôi tôm thâm canh, siêu thâm canh thường xuyên cải tạo ao, đầm sau mỗi vụ nuôi, còn các hộ nuôi tôm quảng canh thường xuyên trực tiếp lấy nước vào vuông không qua ao lắng và không có điều kiện để xử lý nước.
Yêu cầu tuần hoàn nước:
Việc áp dụng quy trình nuôi tuần hoàn nước sẽ mang lại nhiều lợi ích như sau:
Đảm bảo an toàn sinh học nhờ vào hạn chế đến mức tối đa sự nhiễm mầm bệnh từ môi trường bên ngoài vào ao nuôi cũng như ngăn chặn sự lây lan mầm bệnh từ ao nuôi ra môi trường. Ngoài ra, chất lượng nước sẽ ổn định, các thông số môi trường không bị dao động bất thường.
Giải quyết vấn đề thiếu hụt nước cấp tại các khu vực nguồn nước sông, rạch không đảm bảo chất lượng để nuôi tôm. Khi đã lấy nước vào để xử lý đạt yêu cầu thì có thể tái sử dụng nhiều lần, chỉ cần xử lý thêm lượng nước nhỏ từ bên ngoài vào để cấp bù cho nước bị bốc hơi.
Hạn chế tối đa lượng lớn nước thải ra môi trường. Mang lại hiệu quả kinh tế do tận dụng chất hữu cơ trong nước thải để nuôi các loài thủy sản.
