Sử dụng quần đảo nổi nhân tạo [AFIs] từ các thực vật thủy sinh nổi tự do trong ao nuôi cá
Đảo nổi nhân tạo từ lục bình là bộ lọc sinh học chi phí thấp nhằm cải thiện chất lượng nước trong ao nuôi cá.
Nước thải nuôi trồng thủy sản là một nguồn ô nhiễm tiềm tàng đối với các sinh vật sống dưới nước. Chúng thường được đổ thẳng vào sông, suối mà không được xử lý trước đó. Thức ăn được đưa vào hệ thống nuôi cá là yếu tố chính liên quan đến việc thải quá nhiều chất dinh dưỡng vào nước, do sự phân tán của thức ăn thừa hoặc do các sản phẩm trao đổi chất của vật nuôi. Photpho có trong thức ăn là yếu tố chính gây ô nhiễm môi trường nước nuôi trồng thủy sản. Sự giải phóng của phốt pho [P] và nitơ [N] hàng năm ra môi trường từ nuôi trồng thủy sản lên đến 0,9 triệu tấn P và 5 triệu tấn N.
Chính vì thế các đảo nổi nhân tạo [AFIs] - một biến thể của CW [vùng đất ngập nước nhân tạo] như một giải pháp hữu hiệu cho việc xử lý nước thải trong nuôi trồng thủy sản. Cả AFI và CW đều được sử dụng như một công nghệ thân thiện với môi trường để giảm thiểu hiện tượng phú dưỡng và cải thiện chất lượng nước.
Các đảo nổi nhân tạo được xây dựng bằng thực vật thủy sinh sống trôi nổi tự do, chúng được thiết kế để trôi nổi trên mặt nước bằng phao giúp ổn định rễ và thân. Nghiên cứu này đã thử nghiệm hiệu quả của các đảo nổi nhân tạo [AFIs] từ lục bình để giảm hàm lượng nitơ và phot pho thải ra trong ao nuôi cá rô phi. Các loài thực vật thủy sinh này có khả năng sử dụng nitơ và phot pho làm chất dinh dưỡng trong quá trình sinh trưởng của chúng do đó chất lượng nước được cải thiện đáng kể.
Trong nghiên cứu này, các đảo nổi nhân tạo [AFIs] chiếm 10% diện tích ao cá [2m2]. Mô hình đảo nổi nhân tạo được xây dựng bằng các ống nhựa PVC và lưới đánh cá nên thuận tiện cho việc lắp đặt, vệ sinh và sửa chữa. Lưới đánh cá được sử dụng để cố định hệ thống gốc của các thực vật thủy sinh, ngăn chặn sự phân tán của chúng trong ao cá.
Lục bình chiếm khoảng 80% diện tích bề mặt của đảo nổi nhân tạo [AFI], với sinh khối ban đầu là 5,0kg tươi/m2 [250g khô/m2]. Cứ sau 30 ngày, lục bình được điều chỉnh sinh khối xuống còn 15kg/m2 với sự điều chỉnh này thì việc hấp thụ nitơ và photpho của lục bình hiệu quả hơn, sinh khối trung bình đã tăng lên và đạt 301g/m2/ngày.
Sau 133 ngày, sản lượng cá thu được và hệ số chuyển đổi thức ăn [FCR] của cả ao sử dụng đảo nổi nhân tạo và ao không sử dụng là tương đương nhau.
Kết quả của thí nghiệm này cho thấy: tổng nitơ [TN] từ ao cá sử dụng đảo nổi nhân tạo [AFI] thấp hơn 66% so với ao cá không sử dụng đảo nổi nhân tạo [WAFI]. Trong trường hợp tổng nitơ vô cơ [TIN = N‐NO2 + N‐NO3 + N‐NH4] sự khác biệt này rõ ràng hơn với 4,4g từ ao cá AFI, thấp hơn 82% so với ao WAFIs [24,5g]. Tổng photpho [TP] và orthophosphate [P-PO4] ở ao AFIs thấp hơn so với các ao WAFI lần lượt là 27% và 33%. Sự hiện diện của các thực vật thủy sinh như lục bình trong ao nuôi cá đã giảm đáng kể hàm lượng N và P trong nước.
Việc giảm giá trị độ đục và chất dinh dưỡng của ao sử dụng đảo nhân tạo có thể liên quan đến lục bình, do chúng có diện tích rễ rộng mang lại bề mặt hấp thụ lớn, thuận lợi cho sự phát triển của màng sinh học và quá trình lắng đọng. Các nhà khoa học cũng chứng minh được việc sử dụng lục bình trong ao cá không chỉ làm giảm nồng độ N và P trong nước thải mà còn làm giảm số lượng coliforms, các kim loại nặng như: đồng, sắt và kẽm trong trầm tích.
Mặc dù, mang lại hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng nước, nhưng mô hình các đảo nổi nhân tạo từ lục bình vẫn còn một số thách thức. Diện tích ao nuôi cá bị chiếm dụng [10%] không thể tránh khỏi việc ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cá. Do đó cần điều chỉnh thêm về tỷ lệ giữa kích thước của đảo nổi nhân tạo và diện tích bề mặt ao cá.
Việc sử dụng quần đảo nổi nhân tạo [AFIs] từ các thực vật thủy sinh nổi tự do trong ao nuôi cá là một lựa chọn phù hợp, chi phí thấp và thân thiện với môi trường để giảm tải nitơ và phốt pho từ nước thải. Các đảo nổi nhân tạo từ lục bình đã loại bỏ các chất dinh dưỡng dư thừa từ hệ thống nuôi trồng thủy sản và mang lại sự ổn định của chuỗi thức ăn đặc biệt là sự hình thành của thực vật phù du. Ngoài ra, các đảo nổi nhân tạo AFIs kết hợp nuôi ghép có thể đảm bảo việc sử dụng thức ăn được tốt hơn, giúp tăng sản lượng mỗi vùng nuôi và loại bỏ các chất dinh dưỡng dư thừa hiệu quả hơn.
Nguồn: Sương Phạm - Tép Bạc
Hiện nay, vẫn còn nhiều nhà máy sử dụng công nghệ xử lý nước thải chưa phù hợp như: Nhà máy XLNT Cần Thơ, nhà máy XLNT Cao Lãnh, nhà máy XLNT Hoa Cương, Sơn Trà , Phú Lộc [Đà Nẵng]… làm cho hàm lượng Ni tơ va Phốt pho vượt mức cho phép, dẫn đến báo động về việc ô nhiễm môi trường nước ngày càng trầm trọng do nước thải công nghiệp và đô thị. Do đó cần phải có biện pháp hợp lý để xử lý hàm lượng Nitơ và Phốt pho một cách hiệu quả để làm giảm tác động của chúng đối với môi trường và con người.
I. Các dây chuyền và công trình xử lý nitơ trong nước thải
1. Một số dạng công trình kết hợp xử lý BOD/N
- Kênh ôxy hoá tuần hoàn:
Kênh ôxy hoá tuần hoàn hoạt động theo nguyên lý thổi khí bùn hoạt tính kéo dài. Quá trình thổi khí đảm bảo cho việc khử BOD và ổn định bùn nhờ hô hấp nội
bào. Vì vậy bùn hoạt tính dư ít gây hôi thối và khối lượng giảm đáng kể.
Các chất hữu cơ trong công trình hầu như được ôxy hoá hoàn toàn, hiệu quả khử BOD đạt 85¸95%. Trong vùng hiếu khí diễn ra quá trình ôxy hoá hiếu khí các chất hữu cơ và nitrat hoá. Trong vùng thiếu khí [hàm lượng ôxy hoà tan thường dưới 0,5 mg/l] diễn ra quá trình hô hấp kỵ khí và khử nitrat.
Để khử N trong nước thải, người ta thường tạo điều kiện cho quá trình khử nitrat diễn ra trong công trình. Kênh ôxy hoá tuần
hoàn hoạt động theo nguyên tắc của aerôten đẩy và các guồng quay được bố trí theo một chiều dài nhất định nên dễ tạo cho nó được các vùng hiếu khí [aerobic] và thiếu khí [anoxic] luân phiên thay đôỉ. Quá trình nitrat hoá và khử nitrat cũng được tuần tự thực hiện trong các vùng này Hiệu quả khử nitơ trong kênh ôxy hoá tuần hoàn có thể đạt từ 40–>80%.
- Aerôten hoạt động gián đoạn theo mẻ [hệ SBR]
Sơ đồ dây chuyên xử lý Nito trong nước thải – Bể SBR
Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bao gồm: làm đầy nước thải, thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư.
2. Kết hợp xử lý Phốt pho và Nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học
Một trong những quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học đang được phát triển đó là kết hợp xử lý cả nitơ và photpho. Bằng cách sử dụng
bùn hoạt tính, các hợp chất trong các quá trình xử lý thiếu khí [anoxic], xử lý hiếu khí [aerobic], xử lý yếm khí [anaerobic] kết hợp hoặc riêng biệt để thực hiện quá trình khử nitơ và photpho. Ban đầu quá trình này được phát triển để khử Photpho, sau đó là kết hợp khử cả nitơ và photpho.
Các công nghệ được sử dụng thông dụng nhất là:
– Quy trình A2/O
– Quy trình Bardenpho [5 bước]
– Quy trình UCT
– Quy trình VIP
a.
Quy trình A2/O
Quy trình này được cải tiến từ quy trình A/O và bổ sung thêm vùng cấp oxi để khử nitrat. Giai đoạn lưu trong quá trình thiếu khí xấp xỉ một giờ. Tại vùng anoxic [thiếu oxy], vi sinh vật lấy oxi từ nitrat [NO3-] và nitrit [NO22-], lượng nitrat và nitrit được bổ sung bởi hỗn hợp nước thải tuần hoàn từ sau vùng aerobic
Công nghệ AAO được ứng dụng xử lý các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như: nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải ngành chế biến thủy hải sản, nước thải ngành sản xuất bánh kẹo – thực phẩm… Để gia tăng hiệu quả xử lý, công nghệ xử lý nước thải AAO thường được kết hợp với công nghệ xử lý nước thải MBBR và công nghệ xử lý nước thải MBR.
- Chi phí vận hành thấp.
- Có thể di dời hệ thống xử lý khi nhà máy chuyển địa điểm.
- Khi mở rộng quy mô, tăng công suất, có thể nối lắp thêm các môđun hợp khối mà không phải dỡ bỏ để thay thế.
Sơ đồ công nghệ AAO
b. Quy trình Bardenpho [5 giai đoạn]
Từ bể Bardenpho 4 giai đoạn để xử lý Nitơ, bổ sung thêm 1 giai đoạn để kết hợp khử
cả nitơ và photpho. Thêm giai đoạn thứ 5 là quá trình yếm khí anarobic để khử photpho lên đầu tiên của quy trình kết hợp khử nitơ, photpho. Sự sắp xếp các giai đoạn và cách tuần hoàn hỗn hợp nước thải sau các vùng cũng khác nhau và khác quy trình xử lý A2/O. Hệ thống 5 bước cung cấp các vùng anaerobic, anoxic, aerobic để khử cả Nitơ, Photpho và hợp chất hữu cơ. Vùng Anoxic [giai đoạn 2] để khử nitrat và được bổ sung nitrat từ bể aerobic [giai đoạn 3]. Bể aerobic cuối cùng tách khí N2 ra khỏi
nước và giảm hàm lượng Photpho xuống tối đa. Thời gian xử lý kéo dài hơn quy trình A2/O. Tổng thời gian lưu nước là 10-40ngày, tăng sinh khối của vi sinh vật.
Ưu điểm của quá trình xử lý nước thải Bardenpho
Vì không sử dụng hóa chất nên chi phí vận hành thấp hơn và không có vấn đề gì với bùn. Nhà mày dùng quá trình Bardenpho hoạt động đơn giản, không yêu cầu đào tạo cán bộ. Bùn thu được trong giai đoạn cuối cùng xử lý thêm.
c. Quy trình UCT
Được sáng tạo tại trượng đại học Cape Town, giống quy trinh A2/O nhưng có 2 sự khác biệt. Thứ nhất, bùn hoạt
tính được tuần hoàn đến bể Anoxic thay vì bể anaerobic. Thứ hai, xuất hiện vòng tuần hoàn từ bể anoxic đến anaerobic. Bùn hoạt tính đến bể anoxic, hàm lượng nitrat trong bể anaerobic sẽ bị loại bỏ, theo đó ta tách được photpho trong bể anaerobic. Bản chất của vòng tuần hoàn giữa các bể là cung cấp hợp chất hữu cơ đến bể anaerobic. Hợp chất từ bể anoxic bao gồm các hợp chất hữu cơ hòa tan [BOD] nhưng hàm lượng nitrat rất ít, tạo điều kiện tốt nhất để lên men kỵ khí trong bể anaerobic. Vào năm
1989, chưa có nhà máy nào tại Mỹ sử dụng quá trình này.
d. Quy trình VIP [Virginia Initiative Plant in Norfolk. Virginia]
Quy trình này giống A2/O và UCT ngoại trừ cách tuần hoàn hỗn hợp nước thải giữa các bể. Bùn hoạt tính cùng với nước thải sau bể aerobic [đã khử nitrat] được đưa lại bể
anoxic. Nước thải từ bể anoxic quay trở lại đầu vào của anaerobic. Trên cơ sở những dữ liệu kiểm tra được, xuất hiện một số hợp chất hữu cơ trong nước thải đầu vào, đảm bảo sự ổn đinh trong hoạt động của bể kỵ khí, làm giảm nhanh chóng lượng oxi theo yêu cầu.
Chúng tôi – Công ty TNHH phát triển công nghệ sạch Phương Nam – sẽ cùng bạn giải quyết mọi vấn đề 1 cách “nhanh chóng”, “hiệu quả” và “chi phí phù hợp” với sự tư vấn tận tình của đội ngũ kỹ thuật viên nhiều kinh nghiệm thực tế, các Kỹ sư, Thạc sỹ chuyên ngành môi trường có nhiều năm công tác trong lĩnh vực thiêt kế xây dựng, cải tạo hệ thống xử lý nước thải.
Cùng với tinh thần vì môi trường, trách nhiệm, và uy tín chúng tôi cam kết sẽ mang lại hiệu quả cao trong công việc, đem lại sự hài lòng và niềm tin đối với khách hàng.
Liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn miễn phí!