Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của độ muối đến hiệu quả xử lý amoni trong nước thải nuôi tôm siêu thâm canh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Cẩm Tú NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MUỐI ĐẾN HIỆU QỦA XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÓA HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MÔI TRƯỜNG Hà Nội – năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Cẩm Tú Lớp: ENT2019B, Khóa 2019-2021 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MUỐI ĐẾN HIỆU QỦA XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường Mã số: 8 52 03 20 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HOÁ HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1: TS. TRẦN MẠNH HẢI NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 2: PGS.TS. NGUYỄN HOÀI CHÂU Hà Nội – 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung trong luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của độ muối đến hiệu quả xử lý amoni trong nước thải nuôi tôm siêu thâm canh” là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Mạnh Hải và PGS.TS Nguyễn Hoài Châu. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chính xác. Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về những nội dung mà tôi trình bày trong luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Học viên Nguyễn Cẩm Tú ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS. Trần Mạnh Hải và PGS.TS Nguyễn Hoài Châu – người đã truyền cho tôi tri thức cũng như tâm huyết nghiên cứu khoa học, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh, chị, em trong phòng Ứng dụng và chuyển giao công nghệ - Viện Công nghệ môi trường đã tạo điều kiện rất thuận lợi và giúp đỡ tôi về cơ sở vật chất cũng như kinh nghiệm để tôi thực hiện luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, các thầy cô tại Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi học tập cao học. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, và bạn bè đã luôn tin tưởng động viên, chia sẻ và tiếp sức cho tôi có thêm nghị lực để tôi vững bước và vượt qua khó khăn trong cuộc sông, hoàn thành bài luận văn này. Học viên Nguyễn Cẩm Tú iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................... v DANH MỤC BẢNG ...................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ....................................................................................... vii MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 4 1.1.TÌNH HÌNH NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH TẠI VIỆT NAM ............ 4 1.1.1. Sơ lược về tình hình phát triển nuôi tôm siêu thâm canh ....................... 4 1.1.2. Nước thải nuôi tôm STC ......................................................................... 4 1.2.XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH ....................... 10 1.2.1. Các quá trình vi sinh sử dụng trong xử lý nước thải............................. 11 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ......................................................... 14 1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước.......................................................... 19 1.2.4. Xử lý bằng quá trình vi sinh bám dính trên vật liệu mang cố định ...... 22 1.2.4.1 Nguyên lý của phương pháp ............................................................... 23 1.2.4.2. Ưu nhược điểm của phương pháp ...................................................... 26 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 28 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ......................................... 28 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 28 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tổng thể......................................................... 28 2.2.2. Hệ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của độ muối .............................. 28 iv 2.2.3. Hệ thí nghiệm xử lý tuần hoàn nước nuôi tôm ..................................... 29 2.2.3. Nuôi cấy vi sinh .................................................................................... 30 2.2.4. Thiết bị và phương pháp phân tích ....................................................... 31 2.5. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu ................................................... 32 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 33 3.1. Kết quả thí nghiệm ở độ mặn 10‰ .......................................................... 33 3.2. Kết quả thí nghiệm ở độ mặn 20‰ .......................................................... 36 3.3. Kết quả thí nghiệm ở độ mặn 30‰ .......................................................... 39 3.4. Thảo luận chung ....................................................................................... 42 3.5. Kết quả thí nghiệm xử lý tuần hoàn nước nuôi tôm ................................ 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 48 Kết luận ........................................................................................................... 48 Kiến nghị ......................................................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 49 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AHPNS Acute Hepatopancreatic Necrosis Syndrome Hội chứng hoại tử gan tụy cấp tính BAF Biological Aerated Filter Lọc sinh học hiếu khí BHT Bùn Hoạt Tính BNNPTNT Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa CFU Colony Forming Unit Đơn vị hình thành khuẩn lạc Cộng sự CS COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học DO Dissolve Oxygen Lượng oxy hòa tan trong nước ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long FAO Food and Agriculture Organization Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc FCR Feed Conversion Ratio Tỷ lệ khối lượng thức ăn/ khối lượng tôm nuôi thu được FBBR Fixed Bed Biofilm Reactor Lò phản ứng sinh học LC50 Lethal concentration Nồng độ gây tử vong 50% HK Hiếu khí KK Kỵ khí MBR Membrane Bioreactor Thiết bị phản ứng sinh họcmàng MBBR Moving bed biofilm reactor Thiết bị lọc sinh học với lớp vật liệu mang chuyển động MAB Chế phẩm vi sinh chịu mặn vi PAC Poly Aluminium Chloride Poly Aluminium Clorua PVC Polyvinyl Chloride Poly vinyl Clorua QCVN Quy chuẩn Việt Nam STC Siêu Thâm Canh TOC Total Organic Carbon Tổng Các bon hữu cơ TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng TN Total Nitrogen Tổng Nitơ TP Total Phosphorus Tổng Phốt Pho Xử lý nước thải XLNT UV Ultraviolet Tia tử ngoại (tia cực tím) UF Ultrafilter Siêu lọc Vi Sinh Vật VSV RCRA Resource Conservation and Recovery Act Đạo luật Bảo tồn và Phục hồi Tài Nguyên WHO World Health Organization Tổ chức y tế thế giới YK Yếm Khí vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Chất lượng nước bùn đáy [5] ........................................................... 7 Bảng 1. 2. Chất lượng nước trong ao nuôi tôm siêu thâm canh [5] .................. 7 Bảng 1. 3. Thông số hóa lý của nước trong 84 ngày [18]............................... 16 Bảng 2. 1. Hàm lượng các chất để pha nước thải ........................................... 30 Bảng 2. 2. Thông số và phương pháp phân tích ............................................. 31 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Sơ đồ quy trình nuôi tôm và xử lý chất thải [5] .............................. 6 Hình 1. 2. Cân bằng giữa amonia (NH3) và amoni (NH4+) ở 200C [8] ............. 9 Hình 1. 4. Sơ đồ các quá trình chuyển hóa bằng vi sinh Yếm khí.................. 12 Hình 1. 6. Cấu tạo màng vi sinh vật ................................................................ 23 Hình 2. 1. Sơ đồ hệ thí nghiệm xử lý amoni bằng quá trình vi sinh hiếu khí bám dính trên vật liệu mang cố định ............................................................... 29 Hình 2. 2. Sơ đồ hệ thí nghiệm xử lý amoni bằng quá trình vi sinh hiếu khí bám dính trên vật liệu mang cố định ............................................................... 30 Hình 3. 1. Nồng độ amoni trong nước thải đầu ra ở độ mặn 10 ‰ ................ 33 Hình 3. 2. Nồng độ nitrit trong nước thải đầu ra ở độ mặn 10 ‰. ................. 33 Hình 3. 3. Nồng độ nitrat trong nước thải đầu ra ở độ mặn 10 ‰. ................. 34 Hình 3. 4. Nồng độ amoni, nitrit và nitrat trong nước sau xử lý ở các mức tải lượng tại độ mặn 10 ‰. .................................................................................. 34 Hình 3. 5. Nồng độ amoni trong nước thải đầu ra ở độ mặn 20 ‰. .............. 36 Hình 3. 6. Nồng độ nitrit trong nước thải đầu ra ở độ mặn 20 ‰. ................ 36 Hình 3. 7. Nồng độ nitrat trong nước thải đầu ra ở độ mặn 20 ‰. ................. 37 Hình 3. 8. Nồng độ amoni, nitrit, nitrat - nước thải đầu ra - độ mặn 20 ‰. .. 37 Hình 3. 9. Nồng độ amoni trong nước thải đầu ra ở độ mặn 30 ‰. ............... 39 Hình 3. 10. Nồng độ nitrit trong nước thải đầu ra ở độ mặn 30 ‰. .............. 40 Hình 3. 11. Nồng độ nitrat trong nước thải đầu ra ở độ mặn 30 ‰. ........ 40 viii Hình 3. 12. Nồng độ amoni, nitrit, nitrat - nước thải đầu ra - độ mặn 30 ‰. 41 Hình 3. 13. Diễn biến nồng độ amoni trong bể nuôi tôm siêu thâm canh ...... 45 Hình 3. 14. Diễn biến nồng độ nitrat trong bể nuôi tôm siêu thâm canh ........ 46 Hình 3. 15. Diễn biến nồng độ amoni, nitrat và nitrat trong bể nuôi tôm siêu thâm canh ........................................................................................................ 47 1 MỞ ĐẦU Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường biển dài 3260 km, rất thuận lợi phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản. Sản lượng thủy sản đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm. Trong những năm gần đây, nuôi tôm siêu thâm canh (STC) đang ngày càng phát triển. Chẳng hạn, tại Cà Mau (hiện là tỉnh có diện tích nuôi thuỷ sản lớn nhất cả nước, với 302.861 ha, chiếm 27,9% cả nước, 39% vùng ĐBSCL); diện tích nuôi tôm công nghiệp của tỉnh đạt trên 9.664 ha; diện tích ao nuôi tôm siêu thâm canh tăng nhanh, từ khoảng 100 ha nuôi tôm siêu thâm canh vào cuối năm 2016 đã tăng lên khoảng 2.100 ha năm 2020, năng suất đạt từ 30-45 tấn/ha/vụ nuôi. Kết quả khảo sát tại Cà Mau, Bạc Liệu, Sóc Trăng, ... cho thấy, mỗi đơn vị hoặc hộ gia đình có sự khác biệt nhất định trong khâu phòng chống bệnh cho tôm trong đó quan trọng nhất là xử lý và kiểm soát nước nuôi, các kỹ thuật khác cơ bản là giống nhau. Phần lớn các hộ nuôi tôm siêu thâm canh thực hiện quy trình xi phông bùn lắng ở đáy ao nuôi và thay thế bổ sung nước mới hàng ngày. Với ao nuôi khoảng 1000 m2 (độ sâu mức nước từ 80 đến 120 cm), lượng nước thay mới (nước cấp đầu vào) khoảng 20% đến 50% thể tích ao nuôi, nước bùn đáy khoảng 5 đến 10% lượng nước thay mới. Lượng nước thải cần xử lý bằng tổng lượng nước thay mới cộng lượng bùn đáy. Các thông số ô nhiễm chính của nước thải gồm hữu cơ, các hợp chất chứa ni tơ và vi khuẩn. Ở nửa cuối của quá trình nuôi (sau 50 ngày) thì mức ô nhiễm tăng lên rất cao, cụ thể: NH3 vượt khoảng 8 lần, NO2 vượt khoảng 10 lần, tổng vi khuẩn Vibrio vượt hàng chục lần so với yêu cầu. Nước xả thải từ các ao nuôi tôm siêu thâm canh chưa được xử lý triệt để trước khi xả thải ra sẽ là nguồn phát sinh và phát tán các loại bệnh của tôm trên diện rộng. 2 Để giảm thiểu các nguy cơ về dịch bệnh cũng như bảo vệ môi trường thì biện pháp cần thiết là kiểm soát chặt chẽ ao nuôi, kiểm soát bùn đáy và chất lượng nước cấp, nước thải. Việc này sẽ dẫn đến các giải pháp khác nhau, bao gồm: (1) Xử lý nước đầu vào và thay nước trong ao nuôi với lượng đủ lớn để duy trì nồng độ các chất hữu cơ, NO2, NH3, H2S và vi khuẩn Vibrio ở mức cho phép; (2) Xử lý để tuần hoàn nước trong ao nuôi; và trong cả hai trường hợp đều cần (3) kiểm soát chặt nguồn thải (xử lý triệt để) để hạn chế tối đa lây nhiễm dịch bệnh. Tóm lại, việc xử lý trước khi xả thải hoặc tái sử dụng là rất cần thiết. Luận văn này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn đến hiệu quả xử lý amoni bằng quá trình vi sinh hiếu khí, bám dính trên vật liệu mang cố định ở các mức tải lượng amoni khác nhau, đề tài được lựa chọn có tên: “Nghiên cứu ảnh hưởng của độ muối đến hiệu quả xử lý amoni trong nước thải nuôi tôm siêu thâm canh”. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu : - Nghiên cứu xác định được hiệu quả xử lý amoni bằng quá trình vi sinh hiếu khí bám dính trên vật liệu mang cố định ở các độ mặn tương tự như độ mặn của nước nuôi tôm. Nội dung nghiên cứu : - Thực nghiệ xác định được hiệu quả xử lý amoni bằng quá trình vi sinh hiếu khí bám dính trên vật liệu mang cố định ở nồng độ amoni đầu vào tính theo ni tơ là 5; 10; 17,5 và 25 mgN/l tại các độ mặn 10, 20 và 30 ‰ với lưu lượng 0,816 l/giờ. 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: Luận văn này cung cấp số liệu thực nghiệm về hiệu quả xử lý amoni trong nước thải mặn nói chung và nước thải nuôi tôm siêu thâm canh nói riêng bằng quá trình vi sinh hiếu khí bám dính trên vật liệu mang cố định. Kết quả nghiên cứu khẳng định quá trình vi sinh hiếu khí bám dính trên vật liệu mang cố định là một trong những quá trình khả thi để xử lý nước thải nuôi tôm siêu thâm canh. Kết quả nghiên cứu cũng đưa đến khả năng ứng dụng quá trình vi sinh hiếu khí bám dính trên vật liệu mang cố định để xử lý nước thải mặn chứa amoni. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TÌNH HÌNH NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH TẠI VIỆT NAM 1.1.1. Sơ lược về tình hình phát triển nuôi tôm siêu thâm canh Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường biển dài 3260 km, rất thuận lợi phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản. Sản lượng thủy sản đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm [1]. Tôm sống phù hợp ở các vùng nước lợ gần biển. Với đặc trưng này, Miền Trung, Nam Trung Bộ (Khánh Hòa, Phú Yên, Ninh Thuận, Bà Rịa – Vũng Tàu…) và Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) (Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Cà Mau, Kiên Giang) là nơi tập trung sản lượng tôm nuôi nhiều nhất cả nước. Theo Tổng cục thủy sản [2], diện tích thả nuôi tôm đến ngày 22/3/2019 là 494.961 ha (tăng 1,6% so với cùng kỳ 2018), chủ yếu là diện tích nuôi quảng canh, quảng canh cải tiến; diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng là 25.240 ha tăng 24,2 % so với cùng kỳ năm 2018. Trong số hơn 706 nghìn ha tôm hiện nay, hơn 609 nghìn ha là quảng canh, quảng canh cải tiến theo hộ cá thể, mới có 95 nghìn ha nuôi công nghiệp [3]. Diện tích nuôi tôm siêu thâm canh (STC), mật độ từ 300 con/m2, năng suất đạt từ 30-45 tấn/ha/vụ nuôi) tăng nhanh, chẳng hạn tại Cà Mau, từ khoảng 100 ha nuôi tôm siêu thâm canh vào cuối năm 2016 đã tăng lên khoảng 2000 ha vào cuối năm 2018; theo kế hoạch, đến năm 2020, tỉnh sẽ có từ 5.000ha diện tích nuôi STC và đến 2030 con số này tăng lên là 10.000ha [4]. Xu hướng phát triển nuôi tôm siêu thâm canh cũng là xu hướng chung của vùng ĐBSCL cũng như cả nước. 1.1.2. Nước thải nuôi tôm STC Hoạt động nuôi tôm STC gồm các hoạt động chính sau: (i) cho ăn; (ii) xử lý và kiểm soát chất lượng nước nuôi; và (iii) phòng chống bệnh dịch. Nguồn cung cấp thức ăn và thuốc phòng chống dịch bệnh đến từ các nhà cung cấp kèm theo các cách thức sử dụng chúng. Trong nuôi tôm thương phẩm siêu thâm canh 5 hiện nay (mật độ từ 300 con/m2), tỷ lệ khối lượng thức ăn/ khối lượng tôm thu được (FCR - Feed Conversion Ratio) hiện nay ở mức 1,1 đến 1,2. Lượng thức ăn đưa vào tùy theo độ tuổi của tôm, nói chung tổng lượng tăng theo tuổi của tôm. Về khía cạnh phòng chống dịch bệnh, kết quả khảo sát tại Cà Mau và các tỉnh lân cận (Bạc Liệu, Sóc Trăng, ...) cho thấy mỗi đơn vị hoặc hộ gia đình có sự khác biệt nhất định trong khâu phòng chống bệnh cho tôm trong đó quan trọng nhất là xử lý và kiểm soát nước nuôi, các kỹ thuật khác cơ bản là giống nhau. Việc xử lý và kiểm soát chất lượng nước nuôi hiện nay mang tính kinh nghiệm, ít định lượng. Kết qủa khảo sát của Viện Công nghệ môi trường tại một số trang trại nuôi tôm siêu thâm canh trên địa bàn các tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu, Kiên Giang, Thái Bình, ... cho thấy các trang trại xử lý nước theo quy trình sau: - Nước đầu vào được xử lý theo trình tự sau: (i) Xử lý sơ bộ (hóa chất là PAC –PolyAluminiumChloride, lượng khoảng 20-30 g/m3) → (ii) Ao xử lý (Sử dụng chlorin với lượng 20-30 g/m3) → (iii) Ao sẵn sàng (lưu trữ nước sau khử trùng, khi hàm lượng clo hoạt tính giảm xuống dưới 1 mgN/L thì được đưa sang ao nuôi). - Nước trong ao nuôi được kiểm soát bằng cách: (i) hút bùn đáy hàng ngày và bổ sung nước mới từ ao sẵn sàng; (ii) bổ sung chế phẩm vi sinh trực tiếp; Một số trang trại nuôi lớn có sử dụng bộ test nhanh các chỉ tiêu NH3, pH, DO và NO2-, khi các chỉ số NH3 và NO2- tăng cao hoặc quan sát thấy sức khỏe của tôm có vấn đề thì lượng nước hút đáy có thể tới 50% thậm chí 100%. - Nước thải (nước hút bùn đáy): Phần lớn các hộ nuôi tôm siêu thâm canh thực hiện quy trình xi phông bùn lắng ở đáy ao nuôi và thay thế bổ sung nước mới hàng ngày. Với ao nuôi khoảng 1000 m 2 (độ sâu 6 mức nước từ 80 đến 120 cm), lượng nước thay mới (nước cấp đầu vào) khoảng 20% đến 50% thể tích ao nuôi. Nước thải được đưa sang ao chứa, bổ sung chế phẩm vi sinh kết hợp sục khí, sau đó được khử trùng bằng chlorin với lượng khoảng 30 g/m3 trước khi xả ra môi trường tiếp nhận. Có thể nói, không trang trại nuôi tôm nào có hệ thống xử lý nước thải. → Lắng → Ao xử lý ↑ ↑ → Ao sẵn sàng → Ao nuôi → XLNT ↓ ↑ Hút đáy hàng PAC: 20 – 30 3 g/m Ca(OCl)2: 20 – 30 g/m 3 Để Clo tự do ngày từ 10 đến giảm xuống ~ 1 50% tổng lượng ppm nước Cá biệt: 100% (1) bổ sung vi sinh (2) sục khí (3) khử trùng Hình 1. 1. Sơ đồ quy trình nuôi tôm và xử lý chất thải [5] Lượng nước cần thay trong trường hợp tốt nhất được xử lý theo quy trình tuần hoàn nước bằng cách được cho chảy một dãy ao nối tiếp theo trình tự: ao nuôi cá (để tận dụng các thức ăn thừa và phân tôm), ao lắng cặn, ao khử trùng, ao bổ sung khoáng chất rồi được đưa trở lại ao nuôi. Một số ít hộ nuôi tôm siêu thâm canh có quỹ đất dồi dào đã dùng đến 50% diện tích đất để xử lý tiếp các thành phần gây ô nhiễm nước thay cho ao lắng cặn (đầm ngập nước, . . .). Tuy nhiên, do diện tích hạn chế nên rất ít đơn vị hoặc hộ gia đình làm được theo cách này. Chất lượng nước thải (nước xi phông bùn đáy) từ ao nuôi tôm được thể hiện trong Bảng 1.1. 7 Bảng 1. 1. Chất lượng nước bùn đáy [5] STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Kết quả QCVN 02 19:2014/BNNPTNT 1. Tổng N mgN/L 145 - 2. Amoni mgN/L 41 - 3. COD mg/L 1.200 ≤ 150 4. TSS mg/L 475 ≤ 100 Đáng chú ý là lượng phân tôm thải ra (chiếm khoảng 70% lượng thức ăn đưa vào) được lấy ra khỏi ao nuôi hàng ngày bằng cách hút bùn đáy nhưng chất lượng nước trong ao nuôi xấu dần theo thời gian, tuổi tôm càng cao chất lượng nước càng xấu, lượng tôm chết hàng ngày càng tăng. Điều này là khá dễ hiểu, bởi tôm càng lớn thì lượng thức ăn cần càng nhiều kéo theo đó là lượng chất thải càng tăng. Lượng chất thải chiếm khoảng 70% lượng thức ăn cấp vào. Kết quả khảo sát cho thấy, mặc dù ao nuôi được hút đáy (bằng cách xi phông đáy) và bổ sung bằng nước mới (nước nguồn sau xử lý, lấy từ ao sẵn sàng) hàng ngày với lượng từ 10 đến 50% (trung bình 30%) tùy theo độ tuổi của tôm nhưng nước trong ao nuôi vẫn có hiện tượng “xấu dần” theo tuổi của tôm – Bảng 1.2. Bảng 1. 2. Chất lượng nước trong ao nuôi tôm siêu thâm canh [5] STT Chỉ tiêu 45/2010/TTBNNPTNT Kết quả Đơn vị tính 30 ngày 40 ngày 55 ngày Tối ưu Tối đa 1. NH4+ mgN/L 2,9 5,1 8,2 - - 2. NH3 mgN/L 0,37 0,65 0,87 < 0,1 < 0,3 8 STT Chỉ tiêu 45/2010/TTBNNPTNT Kết quả Đơn vị tính 30 ngày 40 ngày 55 ngày Tối ưu Tối đa 3. NO2- mgN/L 5,2 10,1 12,2 < 0,25 < 0,35 4. BOD5 mg/L 26 41 65 < 20 < 30 5. COD mg/L 65 100 145 - - 6. TSS mg/L 40 65 110 - - 7. Tổng Vi khuẩn CFU/m L 1,85x105 3,1x105 1,1x106 - - 8. Vibrio tổng số CFU/m L 3,0x103 - - 1,5x104 5,9x104 Nitơ là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho tất cả các sinh vật, là một phần của các phân tử quan trọng như protein, axit nucleic, adenosine phosphates, pyridine nucleotide và sắc tố [6]. Tôm đào thải nitơ thông qua việc đi tiểu và bài tiết. Thức ăn thừa và phân hủy tôm đã chết cũng góp phần gây ra chất thải nitơ trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản [6] [7]. Theo FAO (2015) [8], NH3 trong nước gây độc cho cá ở hàm lượng trên 0,02 mgN/L (trong nước NH3 tồn tại song song với NH4+, nồng độ của chúng bị ảnh hưởng bởi giá trị pH – Hình 2). Nitrite (NO2-) được hình thành ở bước trung gian trong quá trình nitrat hóa và gây độc cho cá ở mức trên 2,0 mgN/L. Nếu cá trong hệ thống tuần hoàn bị yếu, mặc dù nồng độ oxy vẫn ổn, nồng độ nitrit cao có thể là nguyên nhân. Ở nồng độ cao, nitrite được vận chuyển qua mang vào máu cá, nơi nó cản trở sự hấp thụ oxy. Bằng cách thêm muối vào nước, đạt tới 0,3‰ sự hấp thu nitrite bị ức chế. Nitrate (NO3-) là sản phẩm cuối 9 cùng của quá trình nitrat hóa, và mặc dù nó được coi là vô hại, mức cao (trên 100 mgN/L) dường như có tác động tiêu cực đến tăng trưởng và chuyển đổi thức ăn. Nếu việc trao đổi nước mới trong hệ thống được giữ ở mức rất thấp, nitrat sẽ tích lũy và sẽ đạt mức độ không thể chấp nhận được. Pha loãng bằng cách thay thế một lượng nước mới để NO3- đến mức thấp hơn và không có sự cố là một cách. Hình 1. 2. Cân bằng giữa amonia (NH3) và amoni (NH4+) ở 200C [8] Cả amoniac (NH3) và nitrit (NO2) đều gây độc cho tôm ở nồng độ thấp. Với tôm thẻ chân trắng, LC50 của NH4+ là 24,39 mgN/L (ở 96 giờ, pH 8,05, độ mặn 15 ppt, nhiệt độ 23oC), LC50 của NO2 là 76,5 mgN/L (ở 96 giờ, pH 8,02, độ mặn 12 ppt, nhiệt độ 18oC) [9]. Đã có nhiều mô hình xử lý nước thải và nước tuần hoàn được ứng dụng bởi các đơn vị nuôi tôm. Bùn đáy thường được lắng và phân hủy sơ bộ trước