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.
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
+ Xử lý nước thải với hiệu suất cao.
+ Thời gian xử lý nhanh.
Nhược điểm
+ 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.
2. Xử lý nước thải nuôi tôm bằng phương pháp ao sinh học
Hình 2: Sơ đồ các quá trình sinh học xảy ra trong hồ sinh học tùy tiện.
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
+ Chi phí thấp.
+ Dễ thực hiện và áp dụng đại trà.
Nhược điểm
+ 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. 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
+ 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.
Nhược điểm
+ 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.
Một số lưu ý
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.
Lợi ích của quy trình nuôi tuần hoàn nước:
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.
