I. Tổng quan ô nhiễm trong hoạt động nuôi tôm siêu thâm canh tỉnh Cà Mau

       Hiện nay, rủi ro ô nhiễm môi trường phát sinh từ chất dinh dưỡng, chất hữu cơ hòa tan, vi sinh vật... từ các ao nuôi tôm siêu thâm canh ngày càng hiện rõ và đáng báo động. Theo số liệu tổng hợp từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, đến tháng 7/2019 trên địa bàn tỉnh Cà Mau có 2.356 hộ nuôi tôm siêu thâm canh với tổng diện tích ao nuôi là 525 ha (không tính ao ương, ao lắng, ao xử lý). Ước tính nếu tại một thời điểm chỉ có 50% ao nuôi hoạt động và một hộ nuôi thay khoảng 10% nước/ngày (với mực nước trong ao nuôi là 01 m) thì lượng nước thải phát sinh là: 5.250.000 m³ x 10% x 50%= 262.500 m³/ngày. Các hộ nuôi tôm siêu thâm canh đều mong muốn tối đa tỷ lệ sống và phát triển của tôm bằng cách sử dụng thức ăn giàu đạm và quản lý chất lượng nước bằng việc sục khí liên tục và định kỳ thay nước. Đặc điểm sinh học của loài tôm rất cần lượng đạm cao trong thức ăn, không chỉ vì để cho chúng phát triển sinh khối cơ thể mà còn để chuyển hóa năng lượng cho quá trình sống. Với việc chuyển hóa như vậy, việc nuôi tôm sẽ thải ra trực tiếp hoặc gián tiếp rất nhiều ammonia (NH₃/NH₄⁺) vào trong nước; ngoài ra, khi thức ăn dư thừa bị phân hủy sẽ làm ô nhiễm ao nuôi qua việc làm bùng phát tảo, gây thiếu oxy ao nuôi, biến động môi trường nước bất lợi cho sinh trưởng của tôm. Hơn nữa, các quá trình phân hủy yếm khí từ xác tảo chết, thức ăn dư thừa, phân tôm có thể dẫn đến sự tích tụ các khí độc như NH₃, H₂S, CH₄... và phát sinh nguy cơ phát triển mầm bệnh trong ao nuôi. Nếu không có hệ thống xử lý chất thải, nước thải phù hợp được tích hợp vào thiết kế của hệ thống ao nuôi siêu thâm canh, nước thải với hàm lượng hữu cơ, chất dinh dưỡng cao từ ao nuôi sẽ làm ô nhiễm nước trong hệ thống ao nuôi và nước mặt xung quanh khu vực nuôi, làm tăng chi phí xử lý nước đầu vào và tăng nguy cơ mang mầm bệnh vào ao nuôi của chính chủ hộ nuôi và các cơ sở nuôi lân cận.

       Vì vậy, việc tăng cường quản lý và hỗ trợ các cơ sở nuôi tôm siêu thâm canh trong việc xử lý chất thải, nước thải là hết sức cần thiết cần thiết để bảo vệ nguồn nước, nguồn lợi thủy sản và đặc biệt là ngăn chặn bùng phát dịch bệnh từ các cơ sở nuôi tôm siêu thâm canh.

       II. Các loại nước thải, chất thải phát sinh từ hoạt động nuôi tôm siêu thâm canh

       - Nước thải: Trong ao nuôi có các loại nước thải chính như sau: nước xi phông, nước thay từ ao nuôi; một số loại nước thải khác (nếu ao nuôi được tích hợp các công trình bồn lắng, hầm ủ biogas: nước thải sau bể lắng, nước thải đầu ra hầm ủ biogas...).

       - Nước xi phông: Đây là loại nước thải có hàm lượng ô nhiễm cao nhất trong các cơ sở nuôi tôm, cẩn phải xử lý triệt để. 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…), có mùi hôi. 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:

       - Nước thay từ ao nuôi: Thải lượng hàng ngày khoảng 10% - 30% thể tích ao nuôi. Các thông số ô nhiễm trong nước thay có hàm lượng ô nhiễm thấp hơn trong nước xi phông đáy ao, cụ thể như sau:

        - Chất thải rắn

       - Vỏ tôm lột, xác tôm chết: phát sinh từ quá trình xi phông đáy 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. Các sinh vật gây bệnh này tồn tại và phát triển gây ra dịch bệnh cả cho người và sinh vật khác; khi nước mưa chảy tràn cuốn theo các chất ô nhiễm này làm ảnh hưởng đến môi trường đất, nước mặt, nước ngầm.

       - Bùn thải:

       + Bùn lắng nước đầu vào: 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), với hiệu suất lắng là 70% thì ước tính lượng bùn thải phát sinh trong ao lắng là: 1.000m³ x 40g/m³ x 70% = 28 kg.

       + Bùn xi phông: thành phần bùn xi phông 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 phụ thuộc vào vào nhiều yếu tố như: sự phân rã thức ăn, loại thức ăn, cỡ tôm, loại tôm nuôi và lượng thức ăn dư thừa...

 Hình 1: Sơ lược nguồn gốc và động thái của các hợp chất nitơ trong ao nuôi tôm

(Nguồn: Castine và cộng sự, 2013, Xử lý nước thải trong nuôi trồng thủy sản)

       III. Quy trình xử lý nước thải đề xuất

       - Quy trình xử lý nước thải từ hoạt động nuôi tôm siêu thâm canh phải phù hợp với điều kiện tự nhiên của tỉnh Cà Mau cũng như khả năng kinh tế của hộ dân và tính dễ thực hiện, khả thi của quy trình. Qua khảo sát thực tế và kết quả phân tích mẫu nước thải tại các hộ nuôi tôm siêu thâm canh, đề xuất quy trình xử lý nước thải nuôi tôm siêu thâm canh dựa trên phương pháp ao sinh học kết hợp công trình hầm ủ biogas.

       - Nguyên lý của quy trình này sẽ tách các chất rắn lơ lửng trong nước xi phông (chủ yếu là thức ăn thừa, phân tôm) đưa vào hệ thống biogas để xử lý, giúp giảm tải cho hệ thống ao sinh học; phần nước thải khác (nước thay từ ao nuôi, nước thải sau bể lắng, nước thải đầu ra hầm ủ biogas) sẽ được xử lý thông qua một chuỗi ao sinh học và ao khử trùng. Cụ thể, các công trình của hệ thống bao gồm: hố ga, bể lắng, hầm ủ biogas (số lượng tùy thuộc vào quy mô của hệ thống nuôi), ao xử lý sinh học và ao khử trùng (sơ đồ đính kèm).

Hình 2: Quy trình xử lý nước thải đề xuất

       * Thuyết minh quy trình xử lý:

       (1) Hố ga:

       - Chức năng: Hố ga có chức năng thu gom nước thải xi phông hoặc nước thay từ ao nuôi. Đồng thời, giúp điều hòa lưu lượng, nồng độ nước thải trước khi đưa qua các công trình xử lý kế tiếp. Tại hố ga có trang bị lưới lọc trong quá trình xi phông và thay nước để lọc, tách vỏ tôm, xác tôm chết.

       - Đầu vào: Nước xi phông đáy ao từ ao nuôi hoặc nước thay từ ao nuôi.

       - Đầu ra: Nước xi phông sẽ đưa qua hệ thống bồn lắng; nước thay từ ao nuôi sẽ đưa vào ao xử lý sinh học 1.

       (2) Bồn lắng:

       - Chức năng: Bồn lắng có tác dụng lắng các chất lơ lửng trong nước thải xi phông để đưa vào hầm biogas để xử lý, giảm tải sinh học cho các ao xử lý sinh học kế tiếp.

       - Đầu vào: Nước xi phông từ hố ga thu gom sẽ được bơm vào bồn lắng.

       - Đầu ra: Cặn bùn sau khi lắng sẽ được đưa vào hầm ủ biogas qua đường ống dưới đáy bồn, phần nước trong phía trên đưa vào ao xử lý sinh học 1.

       (3) Hầm biogas:

       - Chức năng: phân hủy yếm khí bùn xi phông, tạo ra khí biogas sử dụng sinh hoạt hàng ngày.

       - Đầu vào: cặn bùn xi phông sau khi lắng từ bồn lắng được đưa vào cửa nạp liệu của hầm biogas.

       - Đầu ra: nước thải tại cửa ra biogas sẽ đưa vào ao xử lý sinh học 1 để xử lý tiếp.

       (4) Ao xử lý sinh học 1:

       - Chức năng: các chất hữu cơ, dinh dưỡng hòa tan sẽ được tảo và vi sinh trong ao sử dụng; đồng thời giúp lắng phần lớn các chất lơ lửng trong nước thải. Để tăng hiệu quả xử lý, ao này cũng được bổ sung vi sinh xuống ao (chế phẩm EM, các sản phẩm có chứa chủng vi sinh hiếu khí Bacillus), và gắn giá thể vi sinh kèm quạt nước giúp quá trình lọc sinh học diễn ra nhanh hơn. Ngoài ra, trong ao còn được nuôi các loại cá như cá rô phi, cá nâu, sò huyết… để xử lý các cặn mùn hữu cơ trong nước thải.

       - Đầu vào: gồm có 03 loại: nước thay từ ao nuôi, nước thải từ hầm biogas, nước xi phông sau khi đã được lắng cặn bùn từ bồn lắng.

       - Đầu ra: chảy tràn qua ao xử lý sinh học 2 nhờ ống chảy tràn.

       (5) Ao xử lý sinh học 2:

       - Chức năng: tiếp tục xử lý triệt để hơn nước thải sau khi xử lý từ ao xử lý sinh học 1; cơ chế tương tự như tại ao xử lý sinh học 1.

       - Đầu vào: nước chảy tràn từ ao xử lý sinh học 1.

       - Đầu ra: chảy tràn qua ao khử trùng.

       (6) Ao khử trùng:

       - Chức năng: diệt khuẩn nước thải bằng các hóa chất khử trùng như Chlorine, thuốc tím... Ngoài ra, ao này có thể tận dụng làm ao sẵn sàng khi cần thiết.

       - Đầu vào: nước đã xử lý từ ao xử lý sinh học 2.

       - Đầu ra: nước sau khi khử trùng được bơm qua ao sẵn sàng.

(7) Ao sẵn sàng:

       - Chức năng: lưu trữ nước sạch sau xử lý để cung cấp vào các ao nuôi khi cần thiết. Cần kiểm tra các thông số NH₄⁺, NO₂^-, pH, Clo dư, H₂S phải nằm trong phạm vi cho phép.

       (8) Các công trình phụ trợ: ao cá, ao dự phòng...

       - Ao cá: nuôi cá ăn tạp như cá trê... để xử lý, tận dụng các chất thải rắn như vỏ tôm lột, xác tôm chết.

       - Ao dự phòng: dự phòng trong trường hợp tôm bị dịch bệnh, thay nước từ ao tôm bị dịch bệnh ra ao này để khử trùng trước khi thải ra môi trường.

Hình 3: Sơ lược các quá trình sinh học xảy ra trong ao xử lý sinh học

Tác giả: ThS. Nguyễn Tấn Tài