3 công nghệ phổ biến xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản

1. Ý nghĩa của việc xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản

Việc xử lý nước thải trong ngành thủy sản đóng vai trò quan trọng với cả khía cạnh môi trường, kinh tế và xã hội. 

- Bảo vệ môi trường: Một trong những ý nghĩa quan trọng nhất của việc xử lý nước thải trong ngành thủy sản là giúp bảo vệ môi trường nước ngọt và biển khỏi ô nhiễm. Nước thải từ các hoạt động thủy sản có thể chứa các hợp chất hóa học, chất ô nhiễm và vi sinh vật gây hại, có thể gây ra tác động tiêu cực đến hệ sinh thái nước và ảnh hưởng đến sức kháng của các loài sinh vật sống trong môi trường nước.

- Bảo vệ tài nguyên nước: Xử lý nước thải giúp duy trì tình trạng sạch và an toàn của các nguồn nước, bảo vệ tài nguyên nước quý báu. Nước là nguồn tài nguyên quan trọng đối với ngành thủy sản và nhiều ngành khác, và việc xử lý nước thải đảm bảo rằng nguồn nước không bị ô nhiễm và vẫn có sẵn để sử dụng cho các mục đích khác.

- An toàn thực phẩm và sức kháng của động vật thủy sản: Nước thải ô nhiễm có thể gây tác động xấu đến sức kháng và sức khỏe của động vật thủy sản. Việc xử lý nước thải giúp duy trì môi trường nước cho sự phát triển và nuôi dưỡng của các loài thủy sản, đồng thời đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.

- Tuân thủ quy định và chuẩn môi trường: Việc xử lý nước thải giúp ngành thủy sản tuân thủ các quy định và chuẩn môi trường. Các quy định về chất lượng nước và môi trường thường yêu cầu các cơ sở sản xuất thủy sản phải xử lý nước thải trước khi xả thải ra môi trường.

- Hình ảnh và danh tiếng của doanh nghiệp: Doanh nghiệp nuôi trồng thủy sản tuân thủ quy định và có các hệ thống xử lý nước thải hiệu quả thường có hình ảnh và danh tiếng tốt hơn. Điều này có thể tạo lòng tin cho khách hàng và đối tác về việc doanh nghiệp đang hoạt động một cách bền vững và có trách nhiệm với môi trường.

- Giảm thiểu rủi ro kinh tế: Ô nhiễm nước thải có thể dẫn đến các rủi ro kinh tế như thiệt hại về nguồn tài nguyên thủy sản, tiền bồi thường do vi phạm quy định môi trường, và mất lòng tin từ khách hàng. Xử lý nước thải giúp giảm thiểu các rủi ro này và tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động kinh doanh bền vững.

2. Tính chất và nguồn gốc nước thải nuôi trồng thủy sản

Nước thải trong ngành thủy sản có tính chất đa dạng và nguồn gốc khác nhau tùy thuộc vào loại hình sản xuất và quy mô hoạt động. Tính chất và nguồn gốc nước thải trong ngành thủy sản có thể được phân chia thành các phần chính sau:

- Thành phần cơ bản:

Nước thải nuôi trồng thủy sản thường chứa các hợp chất hóa học tự nhiên (như các dạng muối, khoáng chất) và hợp chất hóa học do hoạt động con người (như thuốc kháng sinh, chất xúc tiến tăng trưởng, hóa chất xử lý nước và thức ăn).

Nước thải còn chứa các loại hữu cơ như chất béo, protein, chất lignocellulose (trong ngành nuôi cá) và các chất hữu cơ phân huỷ.

- Nguyên nhân ô nhiễm:

+ Quá trình nuôi trồng thủy sản gây ra tình trạng thải chất thải từ thức ăn chưa tiêu hóa và chất dư thừa của các hóa chất sử dụng.

+ Nước thải cũng chứa phân bón và thuốc trừ sâu từ vùng trồng thực phẩm cho thủy sản.

+ Chất lượng nước cũng bị ảnh hưởng bởi chất thải từ các thiết bị xử lý nước, hệ thống xử lý nước thải và các hoạt động bảo dưỡng.

- Loại hình thủy sản và nguồn thải:

+ Nuôi cá lồng và bể: Nước thải thường chứa chất thải hữu cơ từ thức ăn, chất béo, chất bã hữu cơ và chất phân.

+ Nuôi tôm: Nước thải thường chứa chất thải hữu cơ, amoniac và nitrat do chất thải thức ăn và chất thải của tôm.

+ Cá tra, cá basa: Nước thải chứa phân và thức ăn dư thừa.

+ Nuôi các loài động vật thủy sinh khác: Nước thải có thể chứa các chất thải hữu cơ và vô cơ do phân, chất thức ăn và hệ thống lọc.

- Nguồn thải thủy sản:

Nước thải thủy sản là sản phẩm của quá trình nuôi trồng thủy sản, bao gồm tôm, cá, và các hạt giống thủy sản khác, trong môi trường ao nuôi. Nước thải thủy sản có nguồn gốc từ một loạt các nguồn khác nhau trong quá trình nuôi trồng, bao gồm:

- Thức ăn: Thức ăn được cung cấp cho thủy sản thường chứa các chất dinh dưỡng như protein, lipid, carbohydrate và vitamin. Khi thủy sản tiêu thụ thức ăn, chất dư thừa và chất chưa tiêu hóa sẽ được thải ra nước làm tăng nồng độ các hợp chất hữu cơ.

- Phân: Thủy sản thải ra phân, bao gồm chất thải từ quá trình tiêu hóa thức ăn và các chất cơ học khác. Phân là một nguồn tiềm năng của các chất dinh dưỡng và hữu cơ trong nước thải.

- Thải sinh học: Các tảo, vi khuẩn và tảo đơn bào tự nhiên có thể tăng lên trong môi trường ao nuôi thủy sản. Khi chúng phát triển quá nhanh, chúng cần tiêu thụ các chất dinh dưỡng như nitrat và phosphate. Quá trình này có thể dẫn đến tăng nồng độ các hợp chất dinh dưỡng trong nước.

- Thuốc trừ sâu và hóa chất: Để kiểm soát các bệnh tật và sâu bọ gây hại cho thủy sản, người nuôi trồng thủy sản thường sử dụng thuốc trừ sâu và các hợp chất hóa học khác. Các chất này có thể thải ra nước và gây ô nhiễm nước.

- Nước thải từ quá trình thay nước: Để duy trì môi trường ao nuôi tốt, người nuôi thủy sản thường thay nước trong ao. Nước cũ sau khi thay ra có thể chứa các hợp chất thải từ quá trình nuôi trồng.

- Nước mưa và nước dòng: Nếu ao nuôi thủy sản không được quản lý tốt, nước mưa và nước dòng có thể mang theo các tạp chất từ môi trường xung quanh và đưa vào ao nuôi.

Tính chất và nguồn gốc nước thải nuôi trồng thủy sản đa dạng và phức tạp, được ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như loại hình thủy sản, quy mô sản xuất và các phương pháp quản lý thủy sản. Việc hiểu rõ tính chất và nguồn gốc nước thải là quan trọng để triển khai các giải pháp xử lý nước thải thủy sản hiệu quả và bền vững.

3. Quy trình xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản

Quy trình xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản bao gồm một loạt các bước và công nghệ để loại bỏ các tạp chất, chất ô nhiễm và hạt rắn trong nước thải. Dưới đây là một quy trình xử lý nước thải thủy sản thông thường:

Bước 1. Thu thập và tách nước thải ban đầu

Nước thải từ các hoạt động thủy sản được thu thập và tách ra từ hệ thống nuôi trồng, ao nuôi, bể chứa hoặc thiết bị xử lý ban đầu.

Bước 2. Xử lý cơ học ban đầu

Ở bước này sẽ tiến hành loại bỏ các tạp chất lơ lửng và hạt rắn như thức ăn dư thừa, phân, và các hạt khác.

Bước 3: Xử lý sinh học

Sau khi loại bỏ các tạp chất cơ học, nước thải còn chứa các hợp chất hữu cơ và vi sinh vật. Khi này sẽ sử dụng công nghệ xử lý sinh học sử dụng vi khuẩn và vi sinh vật có lợi để phân huỷ các hợp chất hữu cơ và chất ô nhiễm khác trong nước thải. Hệ thống xử lý bùn hiếu khí và bể hiếu khí thường được sử dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động.

Bước 4: Xử lý hóa học 

Công nghệ xử lý hóa học có thể được áp dụng để xử lý nước thải tiếp theo sau quá trình xử lý sinh học. Sử dụng các chất hoá học khử trùng và xử lý để loại bỏ các tạp chất và vi sinh vật gây hại.

Bước 5: Xử lý nước thải cuối cùng và tái sử dụng (tuỳ chọn)

Nước thải sau khi qua các bước xử lý có thể được xử lý thêm để đạt chất lượng nước tiêu chuẩn hoặc tái sử dụng cho các mục đích khác.

Công nghệ lọc màng và các phương pháp xử lý tăng cường có thể được sử dụng để làm sạch nước thải cuối cùng.

Bước 6: Xử lý bùn và chất cặn

Trong quá trình xử lý nước thải, bùn và cặn có thể tạo ra từ quá trình kết tủa và phân huỷ. Bùn và cặn này cần được quản lý và xử lý một cách an toàn, có thể thông qua việc lắng ngắn, nén bùn, xử lý bằng vi sinh vật hoặc xử lý hóa học.

Quá trình xử lý nước thải cần được theo dõi và giám sát để đảm bảo rằng chất lượng nước thải sau quá trình xử lý đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường.

Quy trình xử lý nước thải trong ngành thủy sản có thể thay đổi dựa trên loại hình sản xuất, quy mô hoạt động và yêu cầu quy định. Việc áp dụng các công nghệ xử lý phù hợp giúp đảm bảo rằng nước thải được xử lý một cách hiệu quả và bền vững, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

3. Công nghệ xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản

3.1 Công nghệ xử lý cơ học trong xử lý nước thải thủy sản

Công nghệ xử lý cơ học trong xử lý nước thải thủy sản tập trung vào việc loại bỏ các hạt rắn và các tạp chất lơ lửng trong nước thải. Đây là bước quan trọng trong quá trình xử lý nước thải để giảm bớt tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo chất lượng nước sau khi xử lý. Dưới đây là một số phương pháp và công nghệ xử lý cơ học thường được sử dụng trong ngành thủy sản:

- Lọc cơ học:

Sử dụng các hệ thống bộ lọc để loại bỏ các hạt rắn lơ lửng khỏi nước thải.

Các loại bộ lọc thông dụng bao gồm bộ lọc cát, bộ lọc lưới, bộ lọc bọt và bộ lọc màng.

Các hạt rắn bám vào bề mặt hoặc được chặn bởi các lớp lọc, giúp tinh chất trong nước không thể đi qua và bị loại bỏ.

- Phương pháp lắng:

Sử dụng trọng lực để làm cho các hạt rắn lơ lửng trong nước thải lắng xuống dưới đáy bể chứa.

Hạt rắn nặng sẽ nhanh chóng lắng xuống dưới, còn nước được thu thập từ phía trên.

Bể lắng thường được thiết kế với các cấu trúc chắn dầu và bèo để giảm thiểu tác động của các hạt dầu và bọt khí.

- Lọc các chất có kích thước lớn

Sử dụng bèo, máy hút hoặc bộ lọc để loại bỏ các hạt lơ lửng trên bề mặt nước. Đặc biệt hữu ích trong việc loại bỏ tạp chất như dầu, bọt và các hạt lớn. Sử dụng các bộ lọc lưới có lỗ kích thước cố định để loại bỏ các hạt rắn lớn và các tạp chất khỏi nước thải. Công nghệ này thường được sử dụng để bảo vệ các thiết bị xử lý tiếp theo khỏi bị tắc nghẽn.

Công nghệ xử lý cơ học trong ngành thủy sản tập trung vào việc loại bỏ các hạt rắn và tạp chất lơ lửng khỏi nước thải để làm sạch nước trước khi xử lý bằng các phương pháp khác. Các phương pháp này giúp đảm bảo rằng nước thải sau khi qua quá trình xử lý cơ học có chất lượng tốt hơn và ít ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.

3.2 Công nghệ sinh học xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản

Công nghệ sinh học xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản tập trung vào việc sử dụng các vi sinh vật (vi khuẩn, vi trùng, tảo) để phân huỷ các hợp chất hữu cơ và chất ô nhiễm trong nước thải. Đây là một phương pháp xử lý hiệu quả và bền vững, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Dưới đây là một số phương pháp xử lý sinh học thường được sử dụng trong ngành thủy sản:

- Hệ thống xử lý bùn hiếu khí (Trickling Filters):

+ Hệ thống này sử dụng một lớp bùn nổi ở bề mặt để tạo điều kiện cho vi sinh vật tồn tại và phân huỷ chất hữu cơ.

+ Hệ thống xử lý bể hiếu khí (Activated Sludge System):

+ Hệ thống này sử dụng một bể chứa bùn kích hoạt và vi sinh vật để xử lý nước thải. Nước thải được trộn với bùn kích hoạt để vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ. Sau đó, nước thải và bùn kích hoạt được tách ra và nước thải được tách ra khỏi hệ thống.

- Xử lý bằng vi sinh vật (Bioremediation)

+ Vi khuẩn và vi sinh vật có khả năng phân huỷ các chất ô nhiễm như dầu, nitrat, amoniac và các hợp chất hữu cơ trong nước thải. Công nghệ này có thể áp dụng trực tiếp trong các hồ nuôi trồng hoặc qua việc thêm các vi khuẩn có lợi vào nước thải để tăng hiệu suất phân huỷ.

- Xử lý bằng tảo (Algae Treatment):  Các hệ thống nuôi tảo có thể được sử dụng để xử lý nước thải thủy sản. Tảo sử dụng CO2 và các chất dinh dưỡng trong nước thải để phát triển, giúp giảm lượng các chất dinh dưỡng và tạo ra oxy trong nước.

- Xử lý bằng bảo tồn sinh học (Constructed Wetlands): Hệ thống này sử dụng các loại cây thủy sinh để giúp tạo điều kiện cho vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải. Cây thủy sinh có khả năng hút và phân huỷ các chất dinh dưỡng trong nước thải.

Những phương pháp xử lý sinh học trong xử lý nước thải thủy sản không chỉ giúp loại bỏ các chất hữu cơ và chất ô nhiễm, mà còn tạo ra các sản phẩm phụ có thể có giá trị kinh tế như bùn phân huỷ được sử dụng làm phân bón hữu cơ. Tuy nhiên, việc thiết kế, vận hành và theo dõi cẩn thận của các hệ thống này là quan trọng để đảm bảo rằng quá trình phân huỷ diễn ra hiệu quả và bền vững.

3.3 Công nghệ xử lý hóa học trong xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản

Công nghệ hóa học xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản sử dụng các chất hoá học để loại bỏ các chất ô nhiễm và chất hữu cơ trong nước thải. Các chất hoá học này có thể được sử dụng để khử trùng, kết tủa, kết hợp, hoặc tạo ra các phản ứng hóa học khác để làm sạch nước thải. Dưới đây là một số phương pháp xử lý hóa học thông thường trong xử lý nước thải thủy sản:

- Khử trùng bằng các chất diệt khuẩn:

Sử dụng các chất diệt khuẩn như clo, ozon, hoặc các chất khử trùng khác để tiêu diệt vi khuẩn, vi rút và vi sinh vật gây hại trong nước thải. Quá trình này giúp ngăn chặn sự phát triển của các tác nhân gây bệnh và đảm bảo nước thải sau khi xử lý an toàn.

- Kết tủa và kết hợp: Sử dụng các chất hoá học để kết tủa các chất ô nhiễm trong nước thải thành dạng chất bền, dễ tách ra khỏi nước. Các chất kết tủa thường được thêm vào nước thải để tạo ra các phản ứng hóa học và tạo thành các kết tủa không tan. Sau đó, các kết tủa này có thể được tách ra bằng các bước xử lý cơ học như lắng ngắn.

- Xử lý chất hữu cơ: Sử dụng các chất oxi hóa như clo, ozon, hoặc peroxit để oxi hóa và phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải thành các hợp chất không độc hại. Các chất oxi hóa có khả năng tác động lên các hợp chất hữu cơ phức tạp và chuyển chúng thành các chất đơn giản hơn.

- Xử lý các chất dinh dưỡng: Sử dụng các chất hoá học để loại bỏ các chất dinh dưỡng như nitrat và phosphat khỏi nước thải. Phosphat thường được kết tủa bằng cách thêm các hợp chất có khả năng tạo kết tủa với phosphat như kim loại như nhôm và sắt.

- Tạo lớp kết tủa: Sử dụng các chất hoá học để tạo một lớp kết tủa ở bề mặt của hạt rắn trong nước thải. Lớp kết tủa này giúp hạt rắn bám chặt và tách khỏi nước thải, giúp quá trình lắng ngắn và tách hạt dễ dàng hơn.

- Tạo phản ứng hóa học: Sử dụng các chất hoá học để tạo ra các phản ứng hóa học để kết hợp, phân huỷ hoặc biến đổi các chất ô nhiễm trong nước thải thành dạng không độc hại.

Công nghệ hóa học xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản thường được sử dụng để bổ sung cho các phương pháp xử lý cơ học và sinh học, giúp đảm bảo rằng nước thải được xử lý một cách toàn diện và đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường. Tuy nhiên, việc sử dụng các chất hoá học cần phải được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo rằng không gây tác động tiêu cực đến môi trường và hệ sinh thái nước.

3.4. Công nghệ xử lý bùn thải thủy sản

Công nghệ xử lý bùn thải trong xử lý nước thải thủy sản thường tập trung vào việc xử lý và quản lý bùn thải được tạo ra sau các bước xử lý khác nhau. Bùn thải thường chứa các tạp chất hữu cơ, vi khuẩn và các hợp chất ô nhiễm khác, và việc xử lý nó là cần thiết để đảm bảo rằng nước thải sau khi qua quá trình xử lý là an toàn và không gây tác động tiêu cực đến môi trường. Dưới đây là một số công nghệ xử lý bùn thải thường được sử dụng trong ngành thủy sản:

- Xử lý bùn bằng kết tủa hóa học (Chemical Precipitation):

Sử dụng các chất hoá học như các flocculant (chất kết tủa) để tạo ra các kết tủa và tác động lên bùn thải. Quá trình này giúp kết tụ các hạt rắn trong bùn thải lại thành hạt lớn hơn, dễ dàng lắng xuống dưới đáy bể. Phương pháp này thường được sử dụng để tăng hiệu quả quá trình lắng ngắn và tách nước thải từ bùn.

- Xử lý bùn bằng kỹ thuật lọc (Sludge Dewatering):

Sử dụng các thiết bị lọc như bộ lọc bàn xoay, bộ lọc băng hoặc bộ lọc lưỡi để tách nước khỏi bùn thải. Kỹ thuật lọc giúp làm giảm đáng kể độ ẩm của bùn thải, tạo ra bùn khô có thể xử lý tiếp theo hoặc làm phân bón.

- Xử lý bùn bằng xử lý nhiệt (Thermal Treatment):

Sử dụng nhiệt độ cao để làm khô và tiêu huỷ các vi sinh vật trong bùn thải. Các phương pháp xử lý nhiệt bao gồm sấy bùn, đốt bùn và khử trùng bằng nhiệt.

- Xử lý bùn bằng tiêu huỷ sinh học (Sludge Digestion):

Bùn thải có thể được đưa vào các hệ thống tiêu huỷ sinh học, nơi vi khuẩn phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong bùn. Quá trình tiêu huỷ này tạo ra khí metan và CO2, và giảm khối lượng của bùn thải.

- Xử lý bùn bằng xử lý vi sinh vật (Biological Treatment):

Các hệ thống bùn kích hoạt có thể được sử dụng để tiếp tục phân huỷ các chất hữu cơ trong bùn thải bằng cách sử dụng vi sinh vật. Các hệ thống này giúp giảm khối lượng và tính ô nhiễm của bùn thải.

- Sử dụng bùn thải làm phân bón hữu cơ (Sludge Utilization):

Bùn thải có thể được xử lý để làm phân bón hữu cơ cho các hoạt động trồng trọt hoặc làm vườn. Tuy nhiên, quá trình này cần được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo rằng bùn không gây ô nhiễm đất và nước nguồn.

Tùy thuộc vào quy mô hoạt động, yêu cầu môi trường và khả năng tài chính, các phương pháp và công nghệ xử lý bùn thải có thể được kết hợp để đảm bảo rằng bùn thải được xử lý một cách hiệu quả và an toàn.

Việc xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản và xử lý nước thải chế biến thủy sản không chỉ là một nhiệm vụ cần thiết để bảo vệ môi trường và đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành thủy sản, mà còn có tầm quan trọng vượt ra ngoài, ảnh hưởng đến cả xã hội và kinh tế.