Một số Vi sinh vật phân huỷ protein và ứng dụng trong xử lý nước thải thủy sản

ển bền vững trong NTTS. Một trong những quan tâm đó là tăng cường nguồn kinh phí cho nghiên cứu, phát triển và nâng cấp cơ sở hạ tầng của toàn bộ ngành nuôi trồng và chế biến thủy sản. Chính vì thế ngành khai thác và nuôi trồng thủy sản ở nước ta đã có những bước tiến vượt bậc. Ngành thủy sản cùng với ngành dệt may và dầu khí có tốc độ tăng trưởng cao nhất và có đóng góp quan trọng vào tổng kim ngạch xuất khẩu của nước ta, góp phần giải quyết công căn việc làm cho hàng triệu lao động. Bên cạnh những thành tựu mà nghành thủy sản mang lại cho đất nước, thì nó cũng gây ra hiệu quả nghiêm trọng đó là vấn đề môi trường. Việc khai thác quá mức nguồn lợi thủy sản, tăng diện tích nuôi trồng thủy sản, thiếu quy hoạch, sử dụng bừa bãi thuốc, hóa chất, chế phẩm sinh học...làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng. Việc đổ nước và chất thải chưa qua xử lý ra môi trường (suối,sông, hồ, biển…) cũng đã góp phần không nhỏ vào việc làm biến đổi môi trường theo chiều hướng xấu. Nguồn nước thải, thải ra từ việc nuôi trồng và chế biến gây ô nhiễm môi trường rất lớn: chủ yếu là các chất hữu cơ có nguồn gốc từ động vật thuỷ sản, mà trong đó protein chiếm tỉ lệ khá cao. Thường nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm rất cao gấp 5 – 10 lần tiêu chuẩn cho phép, nếu không giải quyết triệt để thì đây là mối đe doạ cho môi trường sống của chúng ta. Vì vậy, việc tìm ra giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường, xử lý nước thải ngành thủy sản đang là một vấn đề mang tính thời sự cấp bách. Để thấy được tình hình nghành thủy sản ở nước ta, vấn đề ô nhiễm môi trường do nuôi trồng và chế biến thủy sản gây ra, cần phải làm rõ những đặc điểm và tính chất của nước thải thủy sản. Trong nước thải thủy sản protein là thành phần chủ yếu, GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 2 do vậy cần phải tìm hiểu đặc điểm của protein, cơ chế phân hủy protein, các enzyme tham gia vào quá trình phân hủy protein và hệ vi sinh vật phân hủy protein. Từ đó có thể rút ra được nhũng phương pháp xử lý phù hợp và ứng dụng trong thực tiễn xử lý nước thải thủy sản ở nước ta. Chúng tôi đã tiến hành đề tài nghiên cứu “ Vi sinh vật phân giải protein và ứng dụng trong xử lý nước thải thủy sản. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tìm hiểu phương pháp lý sinh học. Phương pháp này có ưu điểm là không gây hại cho động vật thủy sinh, hiệu quả xử lý cao, giá thành rẻ, phù hợp khi ứng dụng vào xử lý nước thải nghành nuôi trồng và chế biến thủy sản. Hi vọng trong tương lai,khi khắc phục được vấn đề ô nhiễm môi trường do nuôi trồng và chế biến thủy sản gây ra. Nghành thủy sản nước ta sẽ phát triển mạnh mẽ góp phần vào công cuộc đổi mới và phát triển đất nước theo xu hướng phát triển bền vững. GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHAI THÁC, NUÔI TRỒNG VÀ CHẾ BIẾN THUỶ SẢN Ở VIỆT NAM 1.1. Hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở nước ta Hiện nay, xuất khẩu thủy sản đang là một trong những mặt hàng mũi nhọn, đóng góp vào sự tăng trưởng chung của nền kinh tế. Mặc dù, còn gặp nhiều khó khăn, nhưng ngành thủy sản nước ta sẽ phấn đấu hướng tới mục tiêu đạt tổng sản phẩm 4,8 triệu tấn thủy sản, trong đó khai thác hải sản đạt 2,2 triệu tấn, nuôi trồng thủy sản đạt 2,6 triệu tấn. Theo ước tính, xuất khẩu thủy sản năm 2010 sẽ đạt khoảng 4,5 tỉ USD, tăng khoảng 7,1% so với năm 2009. Ngành thuỷ sản Việt Nam ngày càng khẳng định vị trí quan trọng trong nghề cá thế giới. Nếu như năm 2008 tổng sản lượng thuỷ sản đạt 4,6 triệu tấn, giá trị kim ngạch xuất khẩu đạt trên 4,5 tỷ USD thì năm 2009 mặc dù chịu tác động nhiều của cuộc khủng hoảng và suy thoái kinh tế toàn cầu nhưng tổng sản lượng thuỷ sản vẫn ước đạt 4,85 triệu tấn, tăng 5,3% so với năm 2008, giá trị kim ngạch xuất khẩu đạt trên 4,2 tỷ USD. Việt Nam đã vươn lên đứng vị trí thứ 5 về xuất khẩu thuỷ sản trên thế giới, đứng thứ 3 về sản lượng nuôi trồng thuỷ sản (NTTS), và đứng thứ 13 về sản lượng khai thác thuỷ sản (KTTS). Nếu năm 1995 thuỷ sản Việt Nam chiếm 2,9% GDP toàn quốc và 12% GDP toàn ngành nông, lâm nghiệp thì đến năm 2008 vươn lên chiếm 4% GDP toàn quốc và 21,79% GDP toàn ngành nông, lâm nghiệp. Như chúng ta biết ngành thuỷ sản chỉ chiếm tỷ trọng rất nhỏ trong cơ cấu kinh tế quốc dân nhưng ngành thuỷ sản lại có tốc độ tăng trưởng vượt bậc so với các ngành kinh tế khác, trung bình giai đoạn 1995- 2008 ngành thuỷ sản tăng trưởng bình quân 13,62%/năm, cao ngấp 1,2 lần so với mức tăng trưởng kinh tế toàn quốc và cao ngấp 1,4 lần so với mức tăng trưởng của ngành nông, lâm nghiệp (giai đoạn 2000-2008 GDP toàn quốc tăng bình quân 11,6%/năm, nông, lâm nghiệp tăng 9,7%/năm). GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 4 Bảng 1.1. Hiện trạng GDP thuỷ sản giai đoạn 1995-2008 (giá thực tế) Đvt: Tỷ đồng Hạng mục 1995 2000 2005 2006 2007 2008 Toàn quốc 228892 441646 839211 974266 1143715 1477717 Thủy sản 6664 14906 32947 38335 46124 58409 Tỷ trọng so với toàn quốc % 2.9 3.4 3.9 3.9 4.0 4.0 (Trích: [3]. Bộ Thủy Sản. Tuyển tập báo cáo Khoa học về nuôi trồng thủy sản, 2008) 1.1.1. Tình hình khai thác thủy sản Tổng sản lượng khai thác thủy sản trong 10 năm gần đây tăng liên tục với tốc độ bình quân khoảng 9%/năm. Riêng giai đoạn 1998 – 2008 tăng bình quân 10%/năm. Năm 2008 sản lượng khai thác đạt 1.395.783 tấn, đến năm 2009 tổng sản lượng khai thác đạt 1.434.800 tấn, tăng 2,8% so với năm 2008. Trong giai đoạn 1998 – 2008 số lượng tàu thuyền máy tăng nhanh, ngược lại tàu thủ công giảm dần. Năm 2008, toàn Ngành có 78.978 tàu thuyền với tổng công suất 3.722.577 CV, trong đó số tàu khai thác hải sản xa bờ là 6.005 chiếc với tổng công suất trên 1.000.000 CV, bình quân 166,5 CV/tàu, tăng 109 chiếc so với năm 2007. Đến năm 2009, toàn Ngành có 81.000 tàu thuyền máy với tổng công suất 4.038.365 CV, bình quân 49 CV/tàu, trong đó có 6.075 tàu có công suất 90 CV trở lên, tăng 75 tàu so với năm 2008. Điều đó cho thấy hiệu quả quản lý của nhà nước về hạn chế đóng mới các loại tàu thuyền nhỏ đã phát huy tác dụng. Sự chuyển đổi cơ cấu từ khai thác gần bờ sang khai thác xa bờ đã và đang diễn ra mạnh mẽ. Tuy nhiên việc đầu tư cho khai thác thủy sản xa bờ chưa đồng bộ, mới chỉ chú trọng đến khâu đóng tàu, còn khâu khác như: dự báo nguồn lợi, hậu cần dịch vụ, tiêu thụ, chế biến, đào tạo nhân lực, tránh trú bão gió chưa được chú ý đúng mức. Nhiều địa phương chỉ có tập quán khai thác gần bờ với những loại nghề truyền thống, ngư dân chưa có kinh nghiệm và kỹ thuật khai GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 5 thác xa bờ. Tình trạng thiếu thuyền trưởng và thủy thủ khai thác ở nhiều nơi diễn ra trầm trọng, nhất là ở các tỉnh Bắc Bộ và Nam Bộ. 1.1.2. Tình hình nuôi trồng thủy sản và tác động của nó tới môi trường 1.1.2.1. Tình hình nuôi trồng thủy sản Ở Việt Nam trong thập niên 90 cũng như ba năm đầu thế kỷ 21, sản lượng thủy sản nuôi trồng có tốc độ tăng trưởng rất cao, vượt xa tốc độ tăng trưởng của khai thác (Hình 1). Trong thập niên cuối của thế kỷ trước, Việt Nam đã trở thành một trong 10 nước có sản lượng cá nuôi lớn nhất thế giới, sau Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia, Nhật Bản, Thái Lan, Băng la đét 1.1.2.2. Tác động của nó tới môi trường Một số vấn đề môi trường nảy sinh trong hoạt động nuôi trồng thủy sản ở nước ta: - Do thiếu quy hoạch, NTTS ven biển phát triển khá tự phát và ồ ạt, quy mô và phương thức nuôi cũng rất đa dạng, chủ yếu vẫn là quảng canh, tăng cường mở rộng diện tích. Cho nên đã phá hủy phần lớn các nơi cư trú của các loài ở vùng ven biển, thu hẹp không gian vùng ven biển và đẩy môi trường vào tình trạng khắc nghiệt hơn về mặt sinh thái, tăng rủi ro bệnh dịch cho vật nuôi do thiếu các yếu tố có vai trò điều hòa và điều chỉnh môi trường. - Nuôi trồng thủy sản ven biển tăng nhanh dẫn đến nguồn giống tự nhiên của một số loài cá giống kinh tế cư trú ở các rạn san hô bị đối tượng nuôi lồng bè khai thác cạn kiệt. Điều này làm ảnh hưởng đến chức năng duy trì nguồn lợi tự nhiên của các hệ sinh thái đặc hữu và ảnh hưởng tới khả năng khai thác hải sản tự nhiên của vùng biển. - Việc thiết kế, xây dựng đầm ao NTTS ở vùng cửa sông ven biển dẫn đến những thay đổi về nơi sinh sống của quần xã sinh vật, độ muối, lắng đọng trầm tích và sói lở bờ biển. Một số hoạt động của nghề NTTS không dựa trên các căn cứ khoa học đã GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 6 tác động xấu đến nguồn giống thiên nhiên (cá, tôm hùm, cua), làm giảm sức sản xuất tự nhiên và mất tính đa dạng sinh học. - Tại một số khu vực nuôi tôm, cá tập trung (trong đó có nuôi trên cát), do việc xả thải các chất hữu cơ phú dưỡng, chất độc vi sinh vật (cả mầm bệnh) và các chất sinh hoạt bừa bãi làm cho môi trường suy thoái, bùng nổ dịch bệnh (bệnh tôm năm 1993 – 1994) và gây thiệt hại đáng kể về kinh tế cũng như về điều kiện môi trường sinh thái - Lạm dụng nước ngầm để nuôi tôm trên cát, không tuân thủ luật tài nguyên nước đang là hiện tượng khá phổ biến ở vùng cát ven biển miền Trung. Hậu quả lâu dài sẽ làm cạn kiệt nguồn nước ngọt và nước ngầm, ô nhiễm biển và nước ngầm, gây mặn hóa đất và nước ngầm, thu hẹp diện tích rừng phòng hộ, làm tăng hoạt động cát bay và bão cát. SL( Tấn ) SẢN LƯỢNG THỦY SẢN 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1998 2000 2002 2004 2006 2008 Năm Hình 1. Sản lượng cá nuôi và khai thác của Việt Nam trong 10 năm qua (Trích: [3]. Bộ Thủy Sản. Tuyển tập báo cáo Khoa học về nuôi trồng thủy sản, 2008) Hoạt động nuôi trồng thủy sản ở nước ta thực sự khởi sắc từ năm 1990 và đến năm 2000 – 2002 thì bùng phát cả về diện tích lẫn đối tượng nuôi. Việc mở rộng diện tích nuôi trồng thủy sản được tiến hành chủ yếu trên các vùng đất ngập nước ven biển, trong các thủy vực nước mặn ven bờ, trên các vùng cát trũng thấp ven biển miền Trung và một phần diện tích từ canh tác nông nghiệp kém hiệu quả đã được chuyển sang nuôi trồng thủy sản. Diện tích nuôi trồng thủy sản năm 2001 là 993.264 GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 7 ha trong đó diện tích nuôi nước ngọt là 408.700 ha, diện tích nuôi mặn, lợ là 584.500 ha; Năm 2002 là 955.000 ha trong đó diện tích nuôi nước ngọt là 425.000 ha, diện tích nuôi măn, lợ là 530.000 ha. Do thay đổi cơ cấu và đối tượng nuôi trồng thủy sản đã dẫn đến tăng nhanh sản lượng nuôi trồng thủy sản và đóng góp phần đáng kể cho ngành chế biến hải sản xuất khẩu. Sản lượng thủy sản năm 2008 đạt 891.695 tấn, năm 2009 đạt 976.100 tấn, tăng 9,47% so với năm 2008. Bảng 1.2. Các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của ngành thủy sản đến năm 2010 Mục tiêu Đơn vị Năm 2001 2005 2010 1. Tổng sản lượng thủy sản Bao gồm: - Nghề cá biển - Nghề nuôi trồng thủy sản Tấn Tấn Tấn 2.257.000 1.367.000 879.000 2.245.000 1.300.000 1.150.000 3.400.000 1.400.000 2.000.000 2. Giá trị xuất khẩu tỷ USD 1,76 3,0 4,5 (Trích [1]. Bộ Thủy Sản. Cơ sở khoa học hình thành hệ thống quan trắc Môi trường để cảnh báo Môi trường và dự báo của các thủy vực nước lợ, ngọt miền Bắc Việt Nam.) Xu hướng nuôi đang chuyển từ phương thức nuôi quảng canh sang nuôi bán thâm canh. Nhiều vùng nuôi tập trung theo kiểu thâm canh công nghiệp và sản xuất hang hóa lớn đã hình thành. Hình thức và đối tượng nuôi cũng khá phong phú, nhưng ở vùng nước lợ chủ yếu là tôm và một số loài nhuyễn thể có giá trị xuất khẩu. Sản phẩm nuôi mặn, lợ đã mang lại giá trị xuất khẩu rất cao cho nền kinh tế quốc dân và thu nhập đáng kể cho người lao động. Hình thức nuôi lồng bè trên biển cũng đang là hướng mở mới cho ngành Thủy sản, với các loài tôm hùm, cá giò cá mú, cá tráp, trai ngọc… Đối với nuôi thủy sản nước ngọt, hình thức nuôi lồng bè và kết hợp với khai thác cá trên sông đang ngày càng phổ biến. Hình thức này đã tận dụng được diện tích GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 8 mặt nước, tạo được việc làm và tăng thu nhập. Ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung đối tượng nuôi lồng chủ yếu là trắm cỏ với quy mô lồng nuôi khoảng 12 – 24 m2, năng suất 450 – 600 kg/lồng. Ở các tỉnh phía Nam đối tượng nuôi chủ yếu là cá basa, cá lóc, cá bống tượng và cá he. Nuôi các đối tượng loài đặc sản có giá trị kinh tế cao như: ba ba, tôm càng xanh, cá sấu, lươn, ếch…đang được mở rộng và làm tăng giá trị kinh tế của các mô hình nuôi nước ngọt Bảng 1.3. Chỉ tiêu kế hoạch giai đoạn từ 2006 – 2010 của ngành thuỷ sản Chỉ tiêu Đơn vị tính KH 2005 %(2010/2005) Tốc độ tăng bình quân 5 năm (%) A. Tổng sản lượng 1.000 tấn 4.000 121,2 4,24 Thuỷ sản khai thác + Khai thác biển +Khai thác nội địa Thuỷ sản nuôi trồng - - - - 2.000 1.800 200 2.000 103,1 102,9 105,3 147,1 0,62 0,57 1,05 9,41 B. Giá trị kim ngạch XK 1.000.000 USD 3.500 134,6 6,92 ( Trích:[1]. Bộ Thủy Sản. Cơ sở khoa học hình thành hệ thống quan trắc Môi trường để cảnh báo Môi trường và dự báo của các thủy vực nước lợ, ngọt miền Bắc Việt Nam) 1.2. Tình hình chế biến thủy sản Theo thống kê chưa đầy đủ hiện nay nước ta có hơn 300 cơ sở chế biến thuỷ sản, và khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất khẩu có tổng công suất 200 tấn/ngày. GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 9 1.3. Tình hình xử lý nước thải của các xí nghiệp, nhà máy, công ty Đặc thù của nước thải trong các xí nghiệp chế biến thuỷ sản có thành phần gây ô nhiễm cao, phải được xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường. Nhưng do phần lớn các xí nghiệp được xây dựng trước khi luật môi trường ra đời, điều kiện tài chính hạn hẹp, công nghệ và thiết bị xử lý đắt tiền, mặt khác do công tác tư vấn, quản lý môi trường chưa làm tốt, chưa nghiêm... nên hiện tại chỉ có hơn 50 cơ sở chế biến thuỷ sản, trong tổng số hơn 200 cơ sở có hệ thống xử lý nước thải. Trong đó chỉ có khoảng 20 cơ sở có hệ thống xử lý nước thải có thể đạt tiêu yêu cầu bảo vệ môi trường. Hình.1. Nước thải thủy sản chưa xử lý được thải trực tiếp ra môi trường của các xí nghiệp [(a), (b) và (c)]. (c) (a) (b) GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 10 1.4. Hiện trạng và vấn đề đặt ra đối với môi trường 1.4.1. Hiện trạng Thiết bị và công nghệ tuy được đánh giá là có mức đổi mới nhanh so với các ngành công nghiệp khác nhưng so với thế giới vẫn bị coi là quá chậm. Đó là một trong những nguyên nhân tạo ra những tác động xấu cho môi trường. Xuất phát từ tính bất hợp lý trong không gian. Vấn đề phát triển các cơ sở chế biến thuỷ sản không theo quy định hoặc có nhưng lại thiếu yếu tố môi trường là một hiện tượng phổ biến trong ngành - những thiếu sót này vừa làm chậm quá trình phát triển của ngành vừa làm hao tốn nhân lực... Có tới 50% số nhà máy khi xây dựng không có yếu tố môi trường, bố trí đặt không đúng vị trí nên phải di dời hoặc không hoạt động được, Lượng chất thải lỏng trong chế biến thuỷ sản được coi là quan trọng nhất, các nhà máy chế biến đông lạnh thường có lượng chất thải lớn hơn so với các cơ sở chế biến hàng khô, nước mắm, đồ hộp, bình quân khoảng 50.000 m3/ngày... Mức ô nhiễm của nước thải từ các nhà máy chế biến tuỳ thuộc vào loại mặt hàng chủ yếu mà nhà máy đó sản xuất. Một số rất ít chất thải từ chế biến surimi có các chỉ số BOD5 lên tới 3.120mg/l, COD tới 4.890mg/l nước thải từ chế biến Agar có chứa các hoá chất như NaOH, H2SO4, Javel, Borate nhưng liều lượng không cao và tải lượng cũng không nhiều, tuy nhiên nếu loại nước thải này không được pha đủ loãng mà trực tiếp thải ra môi trường có thể gây hại cho môi trường. Nước thải từ các nhà máy chế biến thuỷ sản có các chỉ số ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B dùng cho nuôi trồng thuỷ hải sản (Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 5945-1995) như BOD5 vượt từ 10 –30 lần, COD từ 9-19 lần. Nitơ tổng số từ sấp sỉ bằng tiêu chuẩn đến cao hơn 9 lần. Tuy nhiên cũng phải nói là mức ô nhiễm dù có ở mức cao nhất trong các công đoạn chế biến thuỷ sản cũng vẫn chỉ ở mức ô nhiễm trung bình so với các loại nước thải từ các ngành công nghiệp khác như dệt, nhuộm da dày... Mức ô nhiễm của nước thải chế biến thuỷ sản về mặt vi sinh hiện vẫn chưa có số liệu thống kê, nhưng có thể khẳng định là chỉ số vi sinh vật như coliform sẽ vượt qua tiêu chuẩn cho phép bởi vì các chất thải từ chế biến thuỷ sản phần lớn có hàm lượng protein, lipid cao là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển đặc biệt là trong điều kiện nóng ẩm như ở Việt Nam. GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 11 1.4.2. Vấn đề đặt ra Tải lượng ô nhiễm do các xí nghiệp chế biến thuỷ sản gây ra là rất lớn nếu không được xử lý nó sẽ là một yếu tố “tích cực” làm tăng mức độ ô nhiễm môi trường trên sông rạch và xung quanh khu chế biến. Ô nhiễm nước thải chế biến thuỷ sản nhiều khi chưa nhận ra ngay do lúc đầu kênh rạch còn khả năng pha lỏng và tự làm sạch nước với lượng thải tích tụ ngày càng nhiều thì dần dần chúng làm xấu đi nguồn nước mặt sông, rạch, ao, hồ…mất khả năng tự làm sạch và ảnh hưởng xấu đến đời sống khu dân cư xung quanh. Ngoài ra nước thải của ngành chế biến còn khả năng lan truyền dịch bệnh từ xác thuỷ sản bị chết, thối rữa..., và điều đáng quan tâm nữa là gây ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, đến môi trường nuôi trồng thuỷ sản, đến sự phát triển bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản. Hình 1.2. Hiện trạng ô nhiễm do nước thải thủy sản chưa qua xử lý GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 12 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI THỦY SẢN 2.1. Tổng quan về nước thải thủy sản 2.1.1.Các chỉ số sinh học trong nước thải nghành thủy sản 2.1.1.1. Màu Nuớc có thể có màu , đặc biệt là nuớc thải thuờng có màu đen nâu hoặc đỏ nâu. Màu trong nuớc thải thuỷ sản do: • Các chất hữu cơ phân rã tạo thành • Một số chất ở dạng keo và dạng hoà tan Nuớc có hai loại màu: màu thực và màu biểu kiến. Màu thực tạo ra do các chất hoà tan hoặc ở dạng hạt keo. Màu biểu kiến là do các chất lơ lửng tạo ra trong nuớc tạo ra.Trong thực tế nguời ta chỉ xác định màu thực của nuớc, nghĩa là sau khi lọc bỏ các chất không tan. 2.1.1.2. Mùi Mùi trong nuớc thải thuỷ sản do các chất hữu cơ như:protein,lipid,…của cá, tôm…bị phân huỷ tạo ra các chất : H2S,NH3,mercaptan,phenol…gây mùi 2.1.1.3. Các chất rắn Trong nuớc thải thuỷ sản có chứa các chất rắn không tan: các mảnh vụn thuỷ sản do quá trình chế biến tạo ra như: xuơng cá ,vẩy , đầu tôm cá…các chất này gây cản trở cho quá trình xử lý,vì vậy cần tách lắng chúng truớc khi đưa vào các hệ thống xử lý sinh học. 2.1.1.4. Các vi sinh vật Trong nuớc thải thuỷ sản có rất nhiều loại vi sinh vật , các vi sinh vật này có sẵn trong ruột của các nguyên liệu chế biến. trong đó có thể có nhiều loại vi khuẩn GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 13 gây bệnh , đặc biệt là các bệnh về đuờng tiêu hoá như:tả, lỵ, thuơng hàn,các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm.Vi khuẩn đuờng ruột gồm có 2 nhóm: Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia coli(E.coli) Nhóm Streptococcus đặc trưng là Streptococcus faecalis Nhóm Clostridium dặc trưng là Clostridium perfringens 2.1.1.5. Chỉ số BOD (Biochemical Oxygen Demand) BOD là lượng oxy(thể hiện bằng gam hoặc miligam oxy theo đơn vị thể tích) do vi sinh vật tiêu thụ để oxy hoá sinh học các chất hữu cơ có trong nuớc bằng vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn hoại sinh hiếu khí. Quá trình này đuợc gọi là quá trình oxy hoá sinh học trong tối ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. Như vậy BOD phản ánh đuợc luợng các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ trong mẫu nuớc. Quá trình này đuợc tóm tắt như sau: Chất hữu cơ + O2------> CO2+H20 Vi sinh vật ------> Tế bào mới Thông số BOD có tầm quan trọng trong thực tế vì đó là cơ sở để thiết kế và vận hành hệ thống xử lý nước thải , BOD còn là thông số cơ bản để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nuớc. Giá trị BOD càng lớn nghĩa là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng cao.Vì mức độ BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ổn định nên việc xác định BOD cần tiến hành ở điều kiện tiêu chuẩn. Vì vậy việc xác định thông số BOD được dung rộng rãi trong kỹ thuật môi trường để: • Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dễ phân huỷ có trong nuơc thải. • Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý. • Đánh giá chất lượng nuớc thải sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nuớc. Trong thực tế, người ta không thể xác định luợng oxy cần thiết để phân huỷ hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học, mà chỉ xác định lượng oxy cần thiết để phân huỷ trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20oC trong tối(để tránh hiện tượng quang hợpở trong nước). chỉ số này được gọi là BOD. Chỉ số này được sử dụng hầu hết các nước trên thế giới. GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 14 2.1.1.6. Chỉ số COD (Chemical Oxygen Demand) Chỉ số này được sử dụng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượmg chất hữu cơ của nước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên. COD là chất ôxy hoá học(thể hiện bằng gam hoặc miligam Oxy theo đơn vị thể tích cần để oxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và H2O Để xác định COD người ta thường sử dụng một chất oxy hoá mạnh trong môi trường acid. Chất ôxy hoá hay điện dung là kali bicromat(K2Cr2O7). Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+ CO2 + H2O + 2Cr+3 + 2K+ Sự khác nhau giữa thông số BOD và COD: cả hai thông số đều xác định luỡng chất hữu cơ có khả năng bị oxy hoá có trong nước nhưng chúng khác nhau về ý nghĩa.. ¾ BOD chỉ thể hiện lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, nghĩa là các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá nhờ vai trò của vi sinh vật. ¾ COD thể hiện toàn bộ các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá bằng tác nhân hoá học. Do đó tỷ số COD/BOD luôn luôn lớn hơn 1. 2.1.1.7. Chỉ số oxy hoà tan DO (Dissolved Oxygen ) Oxy hoà tan trong nước rất cần thiết cho vi sinh vật hiếu khí. Bình thường oxy hoà tan trong nước khoảng 8 – 10 mg/l,chiếm 70 – 80% khi oxy bão hoà, mức oxy hoà tan trong tự nhiên và trong nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt động của động vật thủy sinh,các hoạt động hoá sinh,hoá học vật lý của nước. Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng,oxy được dùng nhiều cho các quá trình hoá sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxy trầm trọng. 2.1.1.8. Chỉ số pH Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiết trong quá trình xử lý đông keo tụ , khử khuẩn ... Sự thay đổi chỉ số pH làm thay đổi các quá trình tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm vận tốc của phản ứng hoá sinh xảy ra GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 15 trong nước. Vì vậy giá trị pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng vào tế bào. đối với đa số vi sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu là 6.5 – 8.5. 2.1.1.9. Chỉ số SS.(Suspended Soilid ) Biểu diễn hàm lượng chất rắn lơ lửng trong một đơn vị thể tích nước phân tích. 2.1.1.10. Nhiệt độ nước thải Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn tới chức năng hoạt động của vi sinh vật. Đối với đa số vi sinh vật , nhiệt độ trong các công trình xử lý khoảng 20 – 370C. Ngoài ra trong nước thải thủy sản còn chứ nhiều hợp chất của nitro, sunphate và phosphate … 2.2. Tác hại của các chất ô nhiễm trong nước thải tới môi trường 2.2.1. Tác hại của các chất hữu cơ (chủ yếu là thành phần protein) Lượng chất hữu cơ trong nước quá cao sẽ dẫn đến suy giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước, do vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan để phân huỷ các chất hữu cơ. Nồng độ oxy hoà tan dưới 50% nồng độ oxy bão hoà có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm cá. Oxy hoà tan giảm không chỉ gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên thủy sinh mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nước. 2.2.2. Tác hại của các chất lơ lửng Các chất rắn lơ lửng làm hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của rong,rêu,tảo… do đó cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thuỷ sinh. Các chất lơ lửng cũng là tác nhân gây tắc cống, làm tăng độ đục các nguồn nước, bồi lắng lòng kênh, ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh, đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan. GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 16 2.2.3. Tác hại của dầu mỡ Dầu mỡ khi xả vào nguồn nước sẽ loang trên mặt nước tạo thành màng dầu gây cạn kiệt oxy của nước,một phần nhỏ hoà tan trong nước hoặc tồn tại ở dạng nhũ tương . Cặn chứa dầu khi lắng xuống sẽ tích tụ trong bùn đáy. Ô nhiễm dầu mỡ dẫn đến mất khả năng tự làm sạch của các nguồn nước do giết chết các vi sinh vật phiêu sinh, sinh vật đáy tham gia vào quá trình tự làm sạch . Ngoài ra , dầu trong nước còn có tác động tiêu cực đến đời sống thủy sinh và ảnh hưởng đến mục đích cấp nước sinh hoạt,nuôi trồng thủy sản. Bảng 2.1. Thành phần các chất trong nước thải của nhà máy chế biến thủy sản Thành phần Đơn vị đo Hàm lượng Chất rắn lơ lửng mg/l 800 – 2000 COD mg/l 700 – 1500 BOD mg/l 600 – 1300 Tổng nitơ mg/l 100 – 350 Phốt pho mg/l 30 – 70 (Trích: [4]. Hoàng Huệ. Xử lý nước thải. NXBXD, 1996) 2.3. Khả năng gây ô nhiễm và sự cần thiết xử lý nước thải nghành nuôi trồng và chế biến thủy sản 2.3.1. Khả năng gây ô nhiễm nước thải nghành nuôi trồng thủy sản ÏTác động của các hoạt động kinh tế và xã hội đến ngành thuỷ sản: - Hiện nay, môi trường đô thị bị ô nhiễm do các chất thải rắn, lỏng, khí, chưa được thu gom và xử lý kịp thời. Mặt do khác tỷ lệ dân số tăng nhanh, các khu công nghiệp, chế biến dịch vụ cũng đang phát triển mạnh. Hiện nay, khoảng 90% cơ sở sản xuất chưa xử lý nước thải của mình mặc dù đã có luật môi trường. Môi trường nông thôn đã bị suy thoái và đang bị ô nhiễm do các điều kiện vệ sinh, sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu, cơ sở hạ tầng yếu kém, hoá chất đã theo hệ thống kênh mương thuỷ lợi thoát ra các sông và có thể theo dòng chảy tới vùng khác, gây nguy hại cho GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 17 môi trường thuỷ sản. Sự bón phân mất cân đối, sử dụng chất thải, phân tươi mất vệ sinh gây ô nhiễm môi trường nước và lây lan dịch bệnh cho ngưòi và vật nuôi, kể cả thuỷ sinh vật. Hoạt động giao thông và du lịch cũng là những vấn đề ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường ven biển trong đó chủ yếu nguồn phế thải sinh hoạt và dư lượng dầu, tập trung vào mùa hè trùng với mùa nuôi trồng thuỷ sản nước lợ, nước mặn. - Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp xả trực tiếp vào kênh mương, ao sông hồ. Nước sông, ao,hồ... là nguồn nước cung cấp cho nuôi trồng thủy sản và nơi sinh sống của các thuỷ sinh vật. Kết quả điều tra nghiên cứu những năm gần đây của Viện nghiên cứu nuôi trồng thuỷ sản 1 cho thấy hàm lượng BOD, COD, NO2... trong nước của những thuỷ vực đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép đối với đời sống thuỷ sinh vật. Năm 2001 hàm lượng của một số kim loại nặng trong các nguồn nước cung cấp cho NTTS ở Hải Phòng, Quảng Ninh, Nghệ An (báo cáo kết quả nhiệm vụ quan trắc cảnh báo môi trường dịch bệnh của các thuỷ vực ngọt, lợ phục vụ ngành thuỷ sản phía Bắc Việt Nam) đều cao hơn so với TCVN6774 – 2000. - Hiện nay, có rất nhiều loại sản phẩm thuốc, hoá chất và chế phẩm sinh học (CPSH) được dùng rộng rãi trong nuôi trồng thuỷ sản trên thế giới. Hoá chất được dùng trong NTTS trên thế giới thường ở các dạng sau: thuốc diệt nấm (antifoulants), thuốc khử trùng (disinfectants), thuốc diệt tảo (algicides), thuốc trừ cỏ (herbicides), thuốc trừ sâu (pesticides), thuốc diệt ký sinh trùng (parasiticides) và thuốc diệt khuẩn (antibacterials) và chất kháng sinh . Các chế phẩm này được sử dụng đáng kể trong NTTS hoặc để chữa các bệnh lây nhiễm hoặc phòng bệnh đã nêu trên. Những hoá chất trên có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khoẻ động vật thuỷ sản nếu như sử dụng đúng, nhưng khi lạm dụng dẫn đến những hậu quả khôn lường, gây rủi do cho người lao động, tồn dư các chất độc trong sản phẩm thuỷ sản gây hại cho người tiêu dùng, làm giảm giá trị thương phẩm và còn tạo các chủng vi khuẩn kháng thuốc làm giảm hiệu quả trong điều trị bệnh. -Thành phần lớp bùn trong các đầm, ao NTTS chủ yếu là các chất hữu cơ như protein, lipid, acid béo với công thức chung CH3(CH2)nCOOH , phospholipid, sterol- vitamin D3, các hormone, carbohydrate, chất khoáng và vitamin, vỏ tôm lột GVHD: Th.S. Trịnh Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Duy Trình 18 xác,...Lớp bùn này luôn ở trong tình trạng ngập nước, yếm khí, các vi sinh vật yếm khí phát triển mạnh, phân huỷ các hợp chất trên tạo thành các sản phẩm là hydrosulphur (H2S), ammonium (NH3), khí methane (CH4),... rất có hại cho thuỷ sinh vật, ví dụ nồng độ 1,3ppm của H2S có thể gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết tôm. Khí ammonium (NH3) cũng được sinh ra từ quá trình phân huỷ yếm khí thức ăn tồn dư gây độc trực tiếp cho tôm, làm ảnh hưởng đến độ pH của nước và kìm hãm sự phát triển của thực vật phù du (Hassanai Kongkeo,1990). [12] Tóm lại, các chất ô nhiễm chủ yếu trong nước thải NTTS bao gồm: ¾ Carbon hữu cơ (gồm thức ăn, phân bón, chế phẩm sinh học...) ¾ Nitrogen được phân huỷ từ các protein ¾ Phosphore phân huỷ từ các protein Nồng độ các chất ô nhiễm trên được biểu thị bởi một số chỉ tiêu chung như chỉ tiêu nhu cầu ôxy hoá sinh - BOD (Biochemical Oxygen Demand), tổng Nitơ và tổng Phosphore.. 2.3.2. Khả năng gây ô nhiễm chế biến thủy sản Nước thải các cơ sở chế biến thủy sản chứa các thành phần chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng với hàm lượng cao, nếu thải ra môi trường sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật phát triển mạnh, gây ô nhiễm môi trường nặng nề. Nước thải của một xí nghiệp chế biến thủy sản bao gồm: Nước thải sản xuất, nước thải vệ sinh công nghiệp và nước thải sinh ._.