Hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn (RAS) được sử dụng rộng rãi trong nuôi cá giống. Tuy nhiên, khả năng đáp ứng của hệ thống này khi áp dụng cho mô hình nuôi cá thương phẩm như cá hồi vẫn còn nhiều tranh cãi.
Trong một hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn điển hình, một loạt các quy trình xử lý được sử dụng để duy trì mức chất lượng nước cần thiết trong quá trình nuôi các đối tượng thủy sản, đồng thời duy trì tỷ lệ trao đổi nước rất thấp. Một mắt xích cạnh quan trọng của quy trình xử lý là lọc sinh học.
Cách thức hoạt động của Lọc sinh học
Bộ lọc sinh học sử dụng vi khuẩn nitrat hóa để chuyển đổi amoniac thành nitrat và phân hủy thêm các hạt vật chất hòa tan và còn sót lại. Hoạt động của bộ lọc sinh học bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm loại chất nền và chất lượng nước. Một điểm tích cực là hiện nay, hầu hết các hệ thống hiện đại đều được tự động hóa để giữ các yếu tố chính này ở mức chính xác được xác định trước và ngăn ngừa mọi thay đổi đột ngột có thể xảy ra.
Vi khuẩn hình thành màng sinh học trên bề mặt của vật liệu lọc, được gọi là môi trường sinh học. Hiệu suất hoạt động của bộ lọc sinh học được quyết định bởi kích thước lỗ mở, diện tích bề mặt riêng, khả năng chống cắt cơ học và tỷ lệ lấp đầy (phần trăm thể tích của bộ lọc sinh học rỗng).
Để tăng hiệu quả của bộ lọc sinh học, đầu tiên, chất rắn được loại bỏ khỏi quy trình nước, giảm nhu cầu oxy sinh hóa, tải nitơ và phốt pho của hệ thống. Các phương pháp loại bỏ chất rắn nhanh bao gồm lọc, lắng, kết tủa và hấp phụ. Các kỹ thuật này làm giảm tình trạng tắc nghẽn của vật liệu lọc sinh học và tích tụ các hạt lắng và lơ lửng trong bộ lọc sinh học.
Áp dụng lọc sinh học trong nuôi trồng thủy sản
Lọc sinh học đã được sử dụng rộng rãi trong những thập kỷ gần đây nhờ các ưu điểm như quá trình bảo trì tương đối đơn giản đồng thời mang lại hiệu quả trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm nitơ khỏi nước sử dụng trong nuôi trồng thủy sản.
Kỹ thuật này được mô phỏng theo phương pháp tại các nhà máy xử lý nước thải, tại đây, vi sinh vật dạng bông được nuôi cấy tạo thành bùn hoạt tính được sử dụng để xử lý nước. Trong nuôi trồng thủy sản, thay vì bùn hoạt tính, vật liệu lọc sinh học nhân tạo thường được sử dụng làm chất mang vi khuẩn. Vật liệu lọc sinh học có nhiều hình dạng và kích thước và thường được làm từ polyethylene hoặc polypropylene cấp thực phẩm (food grade). Hình dạng và kích thước lỗ mở trong vật liệu lọc sinh học được quyết định bởi tốc độ tải hữu cơ và loại bộ lọc sinh học mà nó được sử dụng.
Hai dạng phổ biến nhất của vật liệu lọc sinh học được sử dụng trong RAS là đệm sinh học di động (MBBR) và đệm sinh học cố định (FBBR). FBBR có mức sử dụng năng lượng thấp hơn và tỷ lệ phốt pho và khử nitrat cao hơn, trong khi MBBR có tỷ lệ tải thể tích cao hơn và tích tụ chất rắn thấp hơn.
Các loại lọc sinh học khác đã được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản như biofloc, nuôi trồng thủy sản đa dinh dưỡng tích hợp, bãi cát lưu hóa và lọc trao đổi ion. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có mô hình nào được áp dụng thành công cho hoạt động nuôi trồng thủy sản công nghiệp, chủ yếu là do chi phí vận hành cao và rủi ro lớn.
Để khắc phục những hạn chế này, các nhà nghiên cứu vẫn đang tập trung phát triển và cải thiện các mô hình lọc sinh học mới, chẳng hạn, thông qua các phương pháp như tách protein, quá trình lọc vi hạt được sử dụng để cải thiện hiệu suất của bộ lọc sinh học, hoặc tối ưu hóa các kế hoạch nuôi thủy sản để thiết kế các bộ lọc sinh học đáp ứng linh hoạt cho các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của vật nuôi, đồng thời giảm thiểu biến động tải của bộ lọc. Bên cạnh đó, sự hỗ trợ của các công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) được triển khai trong phần mềm quản lý trang trại cũng giúp cải thiện quá trình vận hành và điều khiển hệ thống lọc sinh học được tối ưu hóa.
Hương Trà (theo thefishsite.com)