Một ao nuôi tôm ở Bạc Liêu. Ảnh: KHPT

Nước thải nuôi tôm với đặc trưng nồng độ nitơ và phốt pho cao, có khả năng gây hiện tượng phú dưỡng hóa môi trường nước cũng như tạo môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật có hại phát triển và gây bệnh cho tôm là vấn đề gây đau đầu cho bất kỳ hộ nuôi tôm nào trên cả nước. Song đối với những người nuôi tôm sú ở Đồng bằng sông Cửu Long, sự đau đầu này dường như còn nhân lên gấp nhiều lần, bởi nước thải ao nuôi tôm sú có độ mặn cao lên đến 25-30‰. Và lẽ dĩ nhiên, các công nghệ xử lý thông thường bằng cả phương pháp hóa học, vật lý, sinh học khó đem lại hiệu quả với chi phí thấp trong một môi trường nhiễm mặn như vậy.

Mô hình “hai không”

Để đáp ứng yêu cầu nhanh và rẻ, nhiều hộ nuôi tôm đã sử dụng các hóa chất xử lý phổ biến như thuốc tím, Iodine, clorin, dù hiệu quả cao nhưng chắc chắn có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nếu các nước thải chứa các chất hóa học này không được xử lý triệt để.

Tham gia vào dự án hợp tác “Giải pháp tổng hợp phát triển bền vững Đồng bằng sông Cửu Long về đất, nước, năng lượng và khí hậu” giữa Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang Đức (BMBF) và Bộ KH&CN Việt Nam, TS. Lê Hữu Quỳnh Anh và các đồng nghiệp trong nhóm đi tìm một giải pháp - mô hình xử lý khác với “hai không”: không dùng bất kỳ hóa chất nào và không tốn chi phí duy trì sau nhiều năm sử dụng.

Theo đó, mô hình xử lý của nhóm gồm có hồ trữ nước điều hòa, hồ sinh học, hồ đất ngập nước kiến tạo và hồ cấp nước tuần hoàn sau khi xử lý. Với cách thiết kế này, nước thải từ ao nuôi tôm sẽ được bơm qua lưới lọc thô đến hồ điều hòa rồi sau đó được bơm vào hồ sinh học để xử lý bậc một. Tại hồ sinh học, vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các thành phần ô nhiễm hữu cơ như BOD, COD, còn tảo có sẵn trong hồ sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng trong quá trình quang hợp và sản xuất sinh khối (hồ cũng sẽ kết hợp nuôi cá mật độ thấp để kiểm soát sự phát triển của tảo). Đồng thời, các cây trồng trên bè nổi (chiếm khoảng 20% diện tích) của hồ sinh học cũng hấp thu các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho dư thừa thông qua rễ, thân, nhánh, từ đó đem lại hiệu quả xử lý nước thải tổng thể.

Sau khi được xử lý ở hồ sinh học, nước thải sẽ được bơm vào hồ tiếp theo là hồ đất ngập nước kiến tạo để xử lý lần hai. Tại hồ này, nhóm nghiên sử dụng các vật liệu lọc như đá, cát, sỏi và trên bề mặt trồng các loại thực vật có khả năng chịu mặn cao tương tự như ở hồ sinh học để loại bỏ triệt để các chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng và vi sinh vật trong nước thải. Sau khi xử lý xong, nước thải đạt tiêu chuẩn sẽ được đưa vào hồ trữ nước và cấp trở lại cho ao nuôi tôm. Bên cạnh đó, sau một mùa vụ, bùn thải cũng sẽ được xử lý bằng hồ bãi lọc sinh học được xây dựng tương tự như hồ đất ngập nước kiến tạo.

“Như vậy, đây là một mô hình khép kín, vừa xử lý bên trong và vừa xử lý bên trên”, TS. Quỳnh Anh giải thích, “hoàn toàn không sử dụng hóa chất, dù tái sử dụng hay xả thải thì cũng không gây ô nhiễm môi trường, thêm nữa mô hình chỉ trồng cây và tuần hoàn nước thải nên cũng không mất phí để duy trì”.

Nếu nghe qua về mô hình của nhóm, nhiều người sẽ thấy rằng đây không phải là một mô hình mới. Thực tế, từ trước đến nay đã có những giải pháp sử dụng một số loại thực vật để xử lý nước thải trong các mô hình dựa vào điều kiện tự nhiên như hồ sinh học, đất ngập nước hay cánh đồng lọc. Tuy nhiên, “các biện pháp này chủ yếu được sử dụng để xử lý nước thải không nhiễm mặn, hoặc cũng chưa đáp ứng được mong muốn về mặt môi trường - kinh tế cũng như khả năng ứng dụng rộng rãi”, nhóm nghiên cứu cho biết.

Vậy đâu là điểm mấu chốt giúp mô hình này đem lại hiệu quả? Câu trả lời là phải sử dụng được đúng các loại thực vật bản địa thích nghi tốt với môi trường nhiễm mặn. Nhớ lại những ngày đầu bắt tay vào thử nghiệm, TS. Quỳnh Anh thú thực, việc tìm cây này chính là một trong những công đoạn khó khăn nhất khi xây dựng mô hình. Thậm chí, nhóm đã vận chuyển rong câu chỉ vàng – một loại thực vật được biết đến là có khả năng xử lý nước thải - từ miền Trung vào Bạc Liêu để thử nghiệm nuôi và đánh giá hiệu quả xử lý, song kết quả là loại rong này… không sống nổi vì môi trường không phù hợp. “Mỗi địa phương lại có điều kiện khí hậu, môi trường khác nhau, phương thức nuôi tôm khác nhau nên bắt buộc phải sử dụng loại thực vật bản địa”, nhóm kết luận.

Tuy nhiên, không phải loại cây bản địa nào cũng có thể đem trồng trong hồ sinh học. “Có những thực vật bản địa khi trồng trên đất liền rất xanh tươi nhưng chỉ cần đem xuống bè nổi trồng từ ba tuần đến một tháng thôi là nó ‘xìu’ xuống liền”, TS. Quỳnh Anh nhớ lại, “còn có những loại cây có khả năng chịu mặn cao, sinh trưởng tốt nhưng lại không có hiệu quả xử lý nước thải”. Chị giải thích, trước đây, tại các ao quảng canh, người dân cũng thả tôm nuôi trong ao và trồng ở trong đó những cây mắm, cây đước để xử lý nước, song với những ao mật độ cao như hiện nay, các loại cây có hệ số sinh trưởng rất chậm này chưa thể đáp ứng được nhu cầu xử lý.

Sơ đồ bố trí các hạng mục công trình trong hệ thống xử lý nước thải ao nuôi tôm sú công suất 200 m3/ngày đêm.

Khó có thể dựa trên kinh nghiệm từ người đi trước, nhóm đã tự tiến hành nghiên cứu, khảo sát lại khả năng thích nghi và xử lý nước của nhiều loại thực vật khác nhau, đồng thời nhờ sự tư vấn của người dân địa phương và các giảng viên Đại học Bạc Liêu để chọn lựa được nên “trồng cây gì, nuôi con gì” ở khu vực đó. Sau gần sáu tháng đầu tiên chỉ để đi tìm loại cây phù hợp, nhóm nghiên cứu nhận thấy thủy trúc, năn tượng và cỏ nước mặn là ba loại cây rất phù hợp để trồng trên các bè trong hồ xử lý nước thải đối với ao nuôi tôm nước mặn.

Để kết quả có tính thuyết phục, khi bắt tay vào triển khai, nhóm cũng kết hợp sử dụng một trạm quan trắc di động Mobilab do phía Đức tài trợ để có thể thu mẫu tự động, phân tích trực tuyến và theo dõi nước thải liên tục nhằm có một bộ dữ liệu đầy đủ theo thời gian, khẳng định hiệu quả xử lý nước của mô hình đang nghiên cứu.

Liệu giải pháp có “chết yểu”?

Sau hai năm thử nghiệm mô hình tại một hợp tác xã ở Bạc Liêu - tỉnh đang đẩy mạnh việc trở thành trung tâm công nghiệp nuôi tôm của cả nước, kết quả mà nhóm nghiên cứu thu được vô cùng khả quan: hệ thống hoạt động ổn định, hiệu suất xử lý của toàn hệ thống đạt ở mức cao, nước thải đầu vào được xử lý hơn 80% các chất hữu cơ gây ô nhiễm như COD, BOD5 và đáp ứng các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia trong việc tái sử dụng nước cũng như xả thải. Cụ thể, COD được loại bỏ với hiệu suất trung bình khoảng 86%, với BOD5 là khoảng 84%, TN khoảng 89%, Coliform khoảng 86%,... Các chỉ tiêu của nước thải sau xử lý đáp ứng các điều kiện của QCVN 01-80:2011/BNNPTNT quy định điều kiện vệ sinh thú y đối với các cơ sở nuôi trồng thủy sản thương phẩm và QCVN 10-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển.

Nhưng có lẽ điều mà ai cũng quan tâm nhất đó là, liệu mô hình này có thể “sống sót” sau khi dự án kết thúc hay không và có khả năng nhân rộng cho các hộ nuôi khác tại Đồng bằng sông Cửu Long hay không? Câu trả lời là “hoàn toàn có thể”, TS. Quỳnh Anh khẳng định. Chị giải thích, mô hình xử lý mà nhóm xây dựng có thể tận dụng được ngay hai hồ nước mà người nuôi tôm nào cũng có sẵn là hồ điều hòa và hồ cấp nước tuần hoàn. Thêm vào đó, hai hồ cần xây dựng mới là hồ sinh học và hồ đất ngập nước kiến tạo lại chỉ cần đến một diện tích đất “không quá nhiều như người dân đang dùng cho việc xử lý nước thải”. “Ngay cả trên bờ đê bao quanh ao, người dân cũng đã có thể xây dựng mô hình đất ngập nước rồi chứ không cần phải lấy hẳn một ao mới”, TS. Quỳnh Anh cho biết.

Một ưu điểm nữa là cách xây dựng mô hình của nhóm cũng không đòi hỏi yêu cầu gì quá phức tạp hay đắt tiền, duy chỉ có hồ đất ngập nước kiến tạo là có chi phí đầu tư ban đầu hơi cao do cần phải lót bạt, và sử dụng vật liệu lọc như đất, đá, cát. “So với việc dùng chế phẩm sinh học hay một hệ thống bằng công nghệ phải phải bảo dưỡng định kỳ, mô hình xử lý này một khi đã xây dựng rồi thì sẽ có thể sử dụng được trong thời gian dài từ 5-10 năm, lâu lâu chỉ cần thêm đất ở phía trên để trồng cây và thu hoạch, gần như không tốn chi phí duy trì nào”, TS. Quỳnh Anh nhấn mạnh.

Ao nuôi tôm mà nhóm thử nghiệm là ao nuôi tôm thâm canh và có diện tích khoảng 2000m2. Đây là một diện tích ao nuôi trung bình tại Bạc Liêu. Song, nhóm nghiên cứu cho biết, mô hình xử lý của họ có thể áp dụng được cho tất cả các hộ nuôi tôm thâm canh, quảng canh và bán thâm canh, đồng thời diện tích các mô hình xử lý cũng có thể được tính toán phù hợp theo địa phương cụ thể. Quan trọng hơn, “mô hình vận hành tương đối đơn giản, người nông dân hoàn toàn có thể và có khả năng tự xây dựng, vận hành, thay đổi diện tích hồ, công suất bơm cho phù hợp”, TS. Quỳnh Anh khẳng định. “Minh chứng” là khi nhóm của chị đến thử nghiệm mô hình tại hợp tác xã 30/4, họ chỉ cần đưa ra các bản vẽ thiết kế, tiêu chuẩn kỹ thuật, còn lại những người nuôi tôm tại đây đã hoàn toàn tự xây dựng và vận hành được hệ thống.

Tất nhiên, một mô hình dù tối ưu đến đâu cũng không thể không có nhược điểm. TS. Quỳnh Anh thẳng thắn cho biết, hồ sinh học và hồ đất ngập nước kiến tạo dùng để loại bỏ các chất ô nhiễm cần nhiều thời gian để xử lý và không có hiệu quả tức thì. Để loại bỏ được 80% các chất ô nhiễm trong lượng nước đầu vào 200m3/ngày đêm, hệ thống này cần thời gian từ 2-6 ngày, chưa nói đến thời gian cần để trồng thích nghi các loại thực vật.

Song, với hiểu biết về tâm lý người nuôi tôm trong quá trình triển khai đề tài, chị tin tưởng “có rất nhiều người dân sẽ thích áp dụng phương pháp này hơn là công nghệ mới, phần vì nhiều người không rành về công nghệ cũng có thể làm quen với nó, phần vì nó cũng gần gũi, không mất chi phí bảo dưỡng, không mất kinh phí mua thêm hóa chất xử lý. Nếu chọn được những cây trồng có hiệu quả kinh tế, đây cũng có thể là một nguồn tăng năng suất kinh tế cho người dân”. TS. Quỳnh Anh nói.

Mỹ Hạnh