Hệ thống lọc nước tuần hoàn trong nuôi trồng thủy sản (Recirculation Aquaculture System, RAS) cho tới hiện vẫn còn rất mới mẻ mặc dù đã ra đời khoảng thập niên 80 thế kỷ trước. Nhiều người cho rằng hệ thống lọc nước tuần hoàn RAS này vẫn khó vận hành, chi phí lắp đặt cao… vậy thì hệ thống lọc nước tuần hoàn RAS này thực hư thế nào.

Lợi ích của hệ thống lọc nước tuần hoàn trong nuôi trồng thủy sản

Với môi trường nước ô nhiễm như hiện nay thì khó để có thể nuôi tôm với mật độ cao. Vì vậy, RAS nhằm quản lý chặt chẽ nguồn nước, mầm bệnh, kiểm soát các yếu tố môi trường trong hệ thống nuôi tôm. Những khu vực có nguồn nước không tốt ô nhiễm thì RAS phát huy hiệu quả cao. So với các hệ thống nuôi trồng truyền thống thì chúng đảm bảo an toàn sinh học, giảm bớt diện tích đất sử dụng.

Cấu trúc hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn

Về cơ bản, một mô hình nuôi trồng thủy sản tuần hoàn tiêu biểu sẽ gồm 2 thành phần chính sau: Khu nuôi và khu xử lý nước thải. 

Khu nuôi là nơi tôm được thả với mật độ cao có thể lên đến 600 con/m2 nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư. Khu vực được tăng cường kiểm soát và chăm sóc bởi các thiết bị cảm ứng đo các thông số môi trường như: DO, pH, Nhiệt độ, NH3, COD…

Khu xử lý nước thải bao gồm 3 phần: 

– Khu vực lọc cơ học, lọc thô (Lưới lọc thô, Drum),: Loại bỏ chất thải rắn, khó tan trong nước…

– Bộ lọc sinh học (bể MBBR, UF…): Loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan, BOD, COD, NH3, NO2…

– Khu vực khử trùng: Khử trùng, tái sử dụng

Khu vực lọc cơ học, lọc thô trong hệ thống lọc nước tuần hoàn

Lọc thô là bước đầu tiên rất quan trọng trong quá trình xử lý nước. Các chất thải rắn đa phần là phân tôm, thức ăn thừa, vỏ tôm, xác tảo… những chất thải này chứa rất nhiều chất ô nhiễm nếu nó tan trong nước. Ngoài ra nó còn gây khó khăn cho bể lọc sinh học vì vi sinh phải tiết ra nhất nhiều Enzyme để cắt nhỏ chất thải này. Hệ lọc thô này có thể sử dụng lưới lọc, máy tách phân hay hệ thống Drum…

Bể lắng cũng có thể được sử dụng để tiết kiệm chi phí, đơn giản nhưng nó không phù hợp với nước có các chất lơ lửng khó lắng. Vì vậy sẽ cần phải sử dụng hóa chất lắng tụ để hỗ trợ và tốn diện tích. 

Chất thải rắn tách được càng nhiều thì sẽ giúp giảm tải nhiều cho bộ lọc sinh học phía sau.

Bộ lọc sinh học xử lý chất hữu cơ hòa tan

Sau khi qua hệ lọc thô, chúng ta phải xử lý đến phần quan trọng là chất hữu cơ hòa tan. Hệ thống lọc hoàn chỉnh bao gồm bể thiếu khí và hiếu khí. Bể thiếu khí để khử Nitrat (NO3 ->N2) và bể hiếu khí để Nitrat hóa (NH3-> NO2->NO3). 

Bể thiếu khí duy trì oxy hòa tan thấp hơn 0.5mg/L để vi khuẩn thiếu khí lấy O2 từ NO3 và giải phóng N2. Quá trình này diễn ra nhanh hơn quá trình nitrat hóa, thường trong vòng từ 4-8h. 

Bể hiếu khí cần oxy cao từ 4.5mg/L trở lên để quá trình Nitrat hóa diễn ra thuận lợi. Các yếu tố môi trường cần như pH (7.2-8.5), Độ kiềm (100 -150mg/L), nhiệt độ 20 – 35 độ C… điều quan trọng là chủng vi khuẩn Nitrat hóa phải mạnh. Chủng Nitrat hóa hiện nay có 2 loại là Nitrat hóa tự dưỡng và Nitrat hóa dị dưỡng. Chủng tự dưỡng hiệu suất cao nhưng khả năng thích nghi và sinh sản kém. Chủng dị dưỡng thích nghi nhanh và tăng quân số mạnh nên bù đắp phần hiệu suất. 

Xem thêm: Vi khuẩn nitrat hóa là gì? Ngoài Nitrosomonas, Nitrobacter còn những chủng nào?

Để tăng hiệu suất xử lý bể hiếu khí có thể bổ sung thêm giá thể dính bám cho vi sinh. Bể hiếu khí có thêm giá thể gọi là bể MBBR, có thể sử dụng loại giá thể bio chip hoặc Kaldnes… Mục đích của việc bổ sung giá thể để có chỗ cho vi khuẩn cư ngụ tránh bị trôi ra ngoài. Việc thêm giá thể rất có lợi tuy nhiên giá thể tốt giá thường rất cao do có lớp màng sinh học. Lợi ích và các vấn đề liên quan đến giá thể là cả một chương dài nên có thể tìm hiểu thêm các bài viết khác. 

Xem thêm: Bể hiếu khí là gì? Có tác dụng như thế nào?

Việc cấp oxy liên tục 24/24h cũng là trở ngại vận hành hệ thống lọc nước tuần hoàn RAS. Chi phí cao để vận hành, công tác bảo trì máy thổi khí cũng tăng theo năm tháng. Vì lượng chất hữu cơ hòa tan cao nên oxy cần cung cấp liên tục để vi sinh hiếu khí thực hiện quá trình oxy hóa. Nếu thiếu oxy trong vòng 2-4h thì có thể làm suy yếu vi sinh hiếu khí.

Xem thêm: nguồn gốc oxy hòa tan trong ao tôm cá

Lọc sinh học cần có thời gian để khởi động trước khi sử dụng để tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển. Quá trình này có thể nhanh hay chậm tùy thuộc vào vận hành và chất lượng men vi sinh. Thông thường quá trình này cần tối đa là 30 ngày. Định kỳ nên bổ sung men vi sinh để thay thế cho các vi sinh già yếu. 

Khu vực khử trùng: Khử trùng, tái sử dụng

Khử trùng có thể thực hiện bằng tia UV. Lắp đặt đèn UV sau hệ thống lọc để đảm bảo nước được khử trùng trước khi tái sử dụng. Nước càng sạch thì hiệu quả xử lý của tia UV càng cao. 

Khử trùng bằng tia UV + Ozone giúp quản lý các bệnh thông thường. Ngăn chặn nguy cơ bùng phát dịch bệnh hoặc sự tấn công của các sinh vật ký sinh như vi khuẩn có hại, virus, nấm nguyên sinh động vật Protozoa…

Tóm lại

RAS giúp tiết kiệm nước, đảm bảo tránh lây nhiễm bệnh từ bên ngoài hệ thống ương nuôi. Chi phí ban đầu để thiết lập hệ thống chiếm mức đầu tư cao, nhưng kiểm soát được môi trường tốt.

Nguồn: Chất lượng môi trường nước trong nuôi trồng thủy sản

Xem thêm: Kiểm soát amoni trong ao nuôi thủy sản