Nghiên cứu hiện trạng khai thác, nuôi trồng thuỷ sản ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải

Trung tâm nghiên cứu, quan trắc, cảnh báo môi trường và phòng ngừa dịch bệnh thuỷ sản khu vực miền bắc Nghiên cứu hiện trạng khai thác, nuôi trồng thuỷ sản ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải KS: Trịnh Ngọc Tuấn Bắc Ninh, 2005 Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải I DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học COD Nhu cầu oxy hóa hóa học CPSH Chế phẩm sinh học DO Hàm lượng oxy hòa tan FAO Tổ chức lương thực và nông nghiệp của Liên hiệp quốc F/M Tỷ số khối lượng cơ chất trên khối lượng bùn hoạt tính NTTS Nuôi trồng thủy sản RBC Đĩa quay sinh học SS Chất rắn lơ lửng TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN Nitơ tổng TP Phốtpho tổng TS Tổng số chất rắn Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải II MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................................... I MỤC LỤC ................................................................................................................................ II TÓM TẮT................................................................................................................................III DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................................... IV DANH MỤC CÁC HÌNH....................................................................................................... IV LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................... 1 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHAI THÁC, NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN Ở VIỆT NAM........................................................................................................................................... 2 1.1. Hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở nước ta ............................................ 2 1.1.1. Tình hình khai thác thủy sản ............................................................................ 2 1.1.2. Tình hình nuôi trồng thủy sản .......................................................................... 2 1.2. Tác động của ngành thủy sản đến môi trường....................................................... 5 1.2.1. Tác động do khai thác thủy sản ........................................................................ 5 1.2.2. Tác động do nuôi trồng thủy sản ...................................................................... 7 1.3. Các giải pháp bảo vệ môi trường (BVMT) trong ngành thuỷ sản ....................... 8 1.3.1. Những giải pháp BVMT trong thời gian qua................................................... 8 1.3.2. Những giải pháp đề xuất BVMT....................................................................... 9 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NGÀNH THUỶ SẢN.............................................................................................................................. 11 2.1. Ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thuỷ sản ....................................................... 11 2.2. Các phương pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trường.............................. 12 2.2.1. Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật .............................................................. 13 2.2.2. Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm ......... 13 2.3. Các hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường bằng các phương pháp sinh học. ....... 14 2.3.1. Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí (Aerobic methods) ................... 14 2.3.2. Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods) .................. 16 2.3.3. Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên [12]................... 16 3. PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC .............................................................................. 21 3.1. Khái niệm chung ..................................................................................................... 21 3.2. Phân loại lọc sinh học ............................................................................................. 22 3.2.1. Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (Lọc nhỏ giọt).......... 24 3.2.2. Đĩa quay sinh học RBC (Rotating Biological Contactors) .......................... 31 3.3. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới quá trình xử lý[13] ................................. 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 38 Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải III TÓM TẮT Nghiên cứu này trình bày hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam, nêu lên những thành tựu Ngành Thủy sản đã đạt được trong vài năm trở lại đây. Hàng thủy sản xuất khẩu đóng vai trò quan trọng trong việc tăng thu nhập ngoại tệ mạnh cho đất nước. Trong những năm tới, do nhu cầu mặt hàng thủy sản trên thế giới tăng cao, thị trường được mở rộng thì Ngành khai thác, nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam rất có tiềm năng phát triển. Bên cạnh đó, vấn đề bảo vệ môi trường NTTS cũng rất đáng được quan tâm giải quyết. Nghiên cứu này cũng đã trình bày các biện pháp, đề xuất các giải pháp hạn chế tác động của Ngành khai thác, nuôi trồng thủy sản đến môi trường và ngược lại, phân tích các phương án xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản. Trong các phương pháp xử lý sinh học thì phương pháp lọc sinh học đáp ứng được hầu hết các yêu cầu làm sạch nước thải nuôi trồng thủy sản (nước sau xử lý được tuần hoàn lại để nuôi trồng thủy sản). Việc sử dụng phương pháp lọc sinh học hiếu khí có nhiều ưu thế xét cả về phương diện kinh tế lẫn môi trường, vì quy mô các đầm ao NTTS không lớn, lọc sinh học không cần nhiều diện tích xây dựng hệ thống xử lý nước thải như các hồ sinh học và các hệ thống đất ngập nước, chất thải ra có nồng độ ô nhiễm không quá cao, nên việc sử dụng các bể aeroten và bể mêtan trong giai đoạn hiện nay là quá tốn kém và không hợp lý. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải IV DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của ngành thủy sản đến năm 2010 ... 4 Bảng 2. Chỉ tiêu kế hoạch chủ yếu năm 2005 của ngành thuỷ sản [10].................................. 5 Bảng 3. Chỉ tiêu kế hoạch thời kỳ 2006 – 2010 của ngành thuỷ sản [10] .................................. 5 Bảng 4. Tính chất vật lý của một số vật liệu dùng cho lọc nhỏ giọt......................................... 27 Bảng 5. Phân biệt tải trọng trong bể lọc sinh học nhỏ giọt (các chỉ tiêu thiêt kế) .................... 29 Bảng 6. Sự phụ thuộc công suất oxy hóa vào nhiệt độ không khí............................................ 30 Bảng 7. Sự phụ thuộc qo vào BOD ........................................................................................... 31 Bảng 8. Nồng độ các chất dinh dưỡng cần thiết ....................................................................... 35 Bảng 9. Nồng độ giới hạn cho phép của một số các chất trong nước thải vào các công trình làm sạch sinh học Ccp (g/m3) .................................................................................................... 36 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Sản lượng cá nuôi và khai thác của Việt Nam trong 10 năm qua.................................. 3 Hình 2. Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí ............................................................... 15 Hình 3. Các bước xảy ra trong suốt quá trình xử lý sinh học yếm khí ..................................... 16 Hình 4. Hồ sinh học hiếu khí (trên) và hiếu khí - kị khí (dưới)................................................ 18 Hình 5. Sơ đồ lọc sinh học trong hệ thống xử lý nước thải ...................................................... 21 Hình 6. Thành phần theo chiều ngang của màng sinh học sinh trưởng dính bám.................... 22 Hình 7. Sơ đồ xử lý nước thải bằng bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling filter) ....................... 25 Hình 8. Cấu tạo lọc sinh học nhỏ giọt ...................................................................................... 25 Hình 9. Vật liệu dẻo dời xếp đều đặn ....................................................................................... 27 Hình 10. Vật liệu lọc bằng các vòng kim loại .......................................................................... 27 Hình 11. Vật liệu dẻo xếp cho bể lọc nhỏ giọt ......................................................................... 27 Hình 12. Đĩa quay sinh học RBC ............................................................................................. 32 Hình 13. Sơ đồ làm việc một vài tổ hợp RBC trong hệ thống xử lý nước thải ........................ 34 Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 1 LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam là một quốc gia có diện tích đất ngập nước rất lớn. Theo thống kê của Bộ Thuỷ sản (số liệu của Ban chỉ đạo chương trình Nuôi trồng thuỷ sản (NTTS), Bộ Thuỷ sản 2001): tổng diện tích mặt nước sử dụng cho NTTS đến năm 2001 của cả nước là 751.900 ha (tăng hơn năm 2000 là 192.501 ha). Trong vài năm gần đây, nhận thấy tầm quan trọng của nghề NTTS, Chính phủ và Bộ Thuỷ sản đã dành sự ủng hộ mạnh mẽ cho phát triển bền vững của NTTS. Một trong số các hỗ trợ 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. 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, 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 đó, 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 công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt chưa qua xử lý ra sông, hồ, biển cũng đã góp phần không nhỏ vào việc làm biến đổi môi trường theo chiều hướng xấu. Như 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, rất cấp bách. Có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải NTTS, mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm, phạm vi ứng dụng khác nhau. Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương pháp xử lý lọc sinh học, phương pháp này có ưu điểm là không có hại đến các động vật thủy sinh, hiệu quả xử lý cao, giá thành rẻ rất phù hợp khi xử lý nước thải Ngành NTTS. Nội dung bao gồm: - Tổng quan về Ngành khai thác, nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam - Đề xuất các biện pháp bảo vệ Môi trường khai thác, nuôi trồng thủy sản - Giới thiệu các phương pháp xử lý ô nhiễm Ngành Thủy sản - Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải Ngành NTTS. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 2 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHAI THÁC, NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN Ở VIỆT NAM 1.1. Hiện trạng khai thác, nuôi trồng thủy sản ở nước ta 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 1996 – 2001 tăng bình quân 10%/năm. Năm 2001 sản lượng khai thác đạt 1.395.783 tấn, đến năm 2002 tổng sản lượng khai thác đạt 1.434.800 tấn, tăng 2,8% so với năm 2001.[1] Trong giai đoạn 1991 – 2001 số lượng tàu thuyền máy tăng nhanh, ngược lại tàu thủ công giảm dần. Năm 2001, 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 2000. Đến năm 2002, 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 2001. Điều đó cho thấy hiệu lực quản lý 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 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 Ở Việt Nam trong thập niêm 90 cũng như ba năm trong 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). [4] Trong thập niên cuối của thế kỷ trước, Việt Nam đã trở thành một trong Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 3 10 nước có sản lượng cá nuôi lớn nhất thế giới, sau Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia, Nhật Bản, Thái Lan, Banglađesh. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1991 1993 1995 1997 1999 2001 Khai thác Nuôi tr?ng T?ng NĂM Hình 1. Sản lượng cá nuôi và khai thác của Việt Nam trong 10 năm qua 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.[1] 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 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 2001 đạt 891.695 tấn, năm 2002 đạt 976.100 tấn, tăng 9,47% so với năm 2001. SẢN LƯỢNG THỦY SẢN SL(TẤN) Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 4 Bảng 1. Các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của ngành thủy sản đến năm 2010 Năm Mục tiêu Đơn vị 2001 2005 2010 1. Tổng sản lượng thủy sản Bao gồm: - Nghề cá biển - nghề nuôi trồng thủy sản 1.000 tấn 1.000 tấn 1.000 tấn 2.257 1.367 879 2.245 1.300 1.150 3.400 1.400 2.000 2. Giá trị xuất khẩu tỷ USD 1,76 3,0 4,5 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 hàng 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 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 m3, 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. Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 5 Bảng 2. Chỉ tiêu kế hoạch chủ yếu năm 2005 của ngành thuỷ sản [10] Chỉ tiêu Đơn vị tính KH 2005 % so với ước thực hiện A. Tổng sản lượng 1.000 tấn 3.300 107,4 Thuỷ sản khai thác + Khai thác biển +Khai thác nội địa Thuỷ sản nuôi trồng - - - - 1.940 1.750 190 1.360 100,9 101,5 95,3 118,3 B. Giá trị kim ngạch XK 1.000.000 USD 2.600 108,5 Bảng 3. Chỉ tiêu kế hoạch thời kỳ 2006 – 2010 của ngành thuỷ sản [10] 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 1.2. Tác động của ngành thủy sản đến môi trường 1.2.1. Tác động do khai thác thủy sản Một số vấn đề môi trường nảy sinh trong hoạt động khai thác thủy sản ở nước ta: [1] - Số lượng tàu thuyền càng tăng thì lượng chất thải đổ ra vùng biển càng nhiều (nước thải sinh hoạt, dầu mỡ hết khả năng sử dụng, dầu bị rò rỉ trong quá trình vận hành…). Ước tính mỗi ngư dân một ngày xả ra biển 0,5 kg chất thải rắn và một tàu đánh cá thường có khoảng 4 – 5 người, lượng tàu neo đậu tại một cảng cá 400 – 600 chiếc/ngày nên lượng xả ra biển khoảng chừng 200 – 300 kg chất thải/ngày. - Tổng sản lượng khai thác hải sản chung cả nước không ngừng tăng, nhưng hiệu suất khai thác giảm (từ 0,92 xuống 0,48 tấn/CV/năm). Nhiều đối tượng cá nổi nhỏ và Viện nghiên cứu NTTS 1 Nghiên cứu hiện trạng khai thác, NTTS ở Việt Nam và đề xuất phương pháp xử lý nước thải 6 cá đáy vùng gần bờ (độ sâu <50 m nước) đã bị khai thác quá giới hạn cho phép: (sản lượng khai thác hàng năm giảm còn 30 – 40% so với trước năm 1990). Các đối tượng hải sản chưa trưởng thành còn chiếm tỷ lệ cao trong sản lượng khai thác là biểu hiện rõ nhất về sự suy giảm nguồn lợi hải sản. Theo thống kê, sản lượng hàng năm của các đối tượng trên chiếm khoảng từ 30 – 40% tổng sản lượng khái thác của cả nước. - Có những biểu hiện thay đổi về cấu trúc quần xã thủy sinh vật ở hầu hết các vùng biển, đặc biệt khu vực có độ sâu < 30 m ở Vịnh Bắc Bộ và Đông Tây Nam Bộ; <50 – 100 m ở ven biển miền Trung. Mật độ quần thể các loài thủy sản có giá trị khai thác thương mại giảm đáng kể, có những loài nhiều năm không gặp như cá Đường, cá Gộc, kể cả Ba thú ở vùng biển Đông Tây Nam Bộ, các loài thuộc nhóm thú biển như cá Heo ở biển ven biển miền Trung. Mùa vụ và khu vực hải sản tập trung có những thay đổi đáng kể. Sự phân biệt mùa vụ (vụ Bắc, vụ Nam) xuất hiện không còn rõ như những năm 80 – 90. Các đàn cá nổi nhỏ có kích thước trung bình xuất hiện thưa và xa bờ. Trong vòng 10 năm (1984 – 1994) đã giảm tới trên 30% trữ lượng cá đáy. - Hiện tượng vi phạm các quy định của nhà nước trong khai thác thủy sản vẫn xảy ra thường xuyên ở nhiều nơi. Đáng kể là vùng ánh sáng đèn có cường độ quá lớn, xung điện, chất độc, chất nổ, lưới cào kiểu tàu bay… để đánh bắt cá; khai thác vào mùa vụ cấm, không tuân thủ đúng quy định về mắt lưới và loại nghề cho phép dẫn đến tình trạng nguồn lợi thủy sản bị giảm sút, một số loài hải sản quý hiếm có nguy cơ bị cạn kiệt và tuyệt chủng, giảm tính đa dạng sinh học. Nguy hiểm hơn, còn biểu hiện rộng khắp và chưa có khả năng ngăn chặn hành động tàn phá môi trường sống tự nhiên và khai thác các loài thủy sinh