Hệ thống lọc tuần hoàn trong nuôi trồng thủy sản

Hệ thống lọc tuần hoàn RAS (Recirculating Aquaculture System) đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Na Uy, Hà Lan, Thái Lan, Trung Quốc… để phục vụ các trại sản xuất giống và nuôi thâm canh các loài thủy sản nước ngọt, lợ, mặn. Ưu điểm của hệ thống là tiết kiệm nước, tỷ lệ sống cao, năng suất cao gấp nhiều lần nuôi bình thường (trên 100kg/m³), chất lượng cá nuôi được đảm bảo và không gây ô nhiễm môi trường.

Bể nuôi tôm áp dụng hệ thống lọc sinh học tuần hoàn – Ảnh: Thanh Nhã

Nguyên lý vận hành

Hệ thống nuôi tuần hoàn RAS bao gồm một dây chuyền các quá trình bổ sung, cho phép lượng nước thải được tái sử dụng cho các bể nuôi. Được phân làm 2 loại là hệ thống nước một phần (10 – 70% lượng nước tuần hoàn/ngày) và hệ thống nước hoàn toàn (thay nước ít hơn 10% lượng nước/ngày).

Hệ thống RAS bao gồm bể cá nuôi, bể lọc lắng, cơ học, bể lọc sinh học, hệ thống đường ống cấp, thoát nước và sục khí.

Mô hình hệ thống lọc sinh học tuần hoàn

Bể lắng, lọc cơ học: Là bể chứa nước thải từ các bể nuôi gom về, bể có 2 phần là lắng và lọc, bể làm bằng composite hoặc xi măng, kích thước chiếm 10% diện tích bể nuôi. Trong quá trình nuôi, nước thải được chuyển từ hệ thống bể nuôi đến bể lọc. Phần chất rắn trong nước được lắng tụ vào hố gom bùn, điều khiển bởi lực ly tâm nước. Sau đó nước được lọc qua với các vật liệu cát, sỏi, vải, lưới. Chất thải có kích thước lớn được giữ lại và chuyển vào bể chứa bùn. Lúc này nước đã được loại bỏ các chất rắn nhưng hàm lượng NH₃, NO₂, CO₂… hòa tan trong nước vẫn cao và chưa được xử lý.

Bể lọc sinh học: Bao gồm ngăn chứa các giá thể và bể lọc dạng trống quay, dùng để chuyển hóa NH₃, NO₂, CO₂… thành dạng không độc. Nước sau khi lắng, lọc, được bơm vào bể lọc sinh học có chứa giá thể (san hô, nhựa, xốp…). Trên bề mặt giá thể có nhiều lồi lõm để tăng diện tích tiếp xúc bên ngoài. Mỗi m3 giá thể này có diện tích bề mặt tiếp xúc 150 – 230m². Khi nước từ bể lắng, lọc chảy liên tục trong bể chứa giá thể thì trên bề mặt giá thể sẽ dần hình thành màng sinh học bao gồm các vi khuẩn hiếu khí, tùy tiện và kỵ khí (Nitrosomonas và Nitrobacte). Các loại vi khuẩn bám trong màng lọc sẽ hấp thụ Ammonia và Nitrite để thực hiện quá trình nitrate hóa, chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ và cacbon thành dạng không độc. Nhờ đó nước được xử lý và chuyển đến thiết bị lọc dạng trống quay (rotary drum filter) để lọc tiếp và được bơm quay lại bể nuôi cá. Trong bể lọc sinh học, hệ thống sục khí được hoạt động liên tục, nhằm cung cấp đủ dưỡng khí cho quá trình phân hủy của vi khuẩn.

Trong suốt quá trình nuôi, nước sẽ tuần hoàn trong một hệ thống kín và hoàn toàn không thay nước, chỉ một lượng nhỏ nước mới được cấp thêm vào hệ thống để bù đắp cho lượng nước hao hụt do bốc hơi. Lượng nước cấp này tùy thuộc việc sử dụng hệ thống nước một phần hay hoàn toàn.

Sau khi hệ thống được vận hành, kiểm tra thông số môi trường (ôxy hòa tan, pH, NH₃, NO₂…) và nhiệt độ, sau đó có thể thả cá vào bể nuôi. Thông thường cá được thả vào bể phải có mật độ cao (100 – 200 con/m³), hằng tuần định kỳ kiểm tra thông số môi trường để điều chỉnh thích hợp. 

Hệ thống lọc phải được vận hành liên tục suốt vụ nuôi (3 – 5 tháng), hệ thống sục khí phải được duy trì hằng ngày, do vậy nguồn điện cung cấp cho hệ thống bơm nước phải luôn ổn định. Sau khi vận hành hệ thống lọc tuần hoàn 3 ngày trở lên thì thả cá giống vào bể và cho ăn bằng thức ăn công nghiệp, lượng thức ăn được điều chỉnh theo sức ăn của cá.

Ứng dụng tại Việt Nam 

RAS được cải tiến, áp dụng trong các trại sản xuất giống tôm từ năm 2000, nhất là các trại giống ở ĐBSCL, đem lại hiệu quả rõ rệt đối với việc kiểm soát yếu tố môi trường, tiết kiệm nước và nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng (70 – 92%). Năm 2005, TS Trương Trọng Nghĩa và ThS Thạch Thanh (Khoa Thuỷ sản, Đại học Cần Thơ) đã nghiên cứu ứng dụng RAS trong sản xuất giống tôm sú, tạo ra giống tôm sạch bệnh, bảo vệ môi trường và giảm 50% chi phí sản xuất. Hiện có khoảng 50 trại tôm giống, chủ yếu ở các tỉnh phía Nam áp dụng hệ thống sản xuất giống lọc sinh học tuần hoàn.

Năm 2010 – 2012, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2 cùng các chuyên gia Đại học Wageningen (Hà Lan) lắp đặt và vận hành RAS nuôi cá tra thương phẩm. Kết quả, năng suất đạt trên 600 tấn/ha/vụ, cao gấp 2 lần tính theo diện tích và cao hơn 4,9 lần tính theo thể tích, chi phí thức ăn giảm 5%, chi phí dịch bệnh giảm 30% so với nuôi bình thường.

Công nghệ RAS trong nuôi trồng thủy sản đang được ứng dụng tại Việt Nam dựa trên nguyên lý công nghệ và có cải tiến để phù hợp thực tế. Đây là một công nghệ có chi phí đầu tư cao, yêu cầu người vận hành công nghệ phải có trình độ chuyên môn và được đào tạo bài bản.

Công nghệ RAS được ứng dụng vào nuôi thâm canh ở nước ta đang còn khiêm tốn, chỉ dừng ở đề tài, dự án nghiên cứu và mô hình thử nghiệm. Nguyên nhân do nghề nuôi thủy sản ở phần lớn quy mô nhỏ lẻ, nông hộ; việc đầu tư một hệ thống có kinh phí hàng tỷ đồng để nuôi là không dễ. Mặt khác, cá nuôi có giá bán tương đối rẻ và đầu ra không ổn định nên khó thuyết phục các nhà đầu tư sử dụng. Hiện, chỉ một số trang trại sản xuất giống tôm mới ứng dụng công nghệ này vào sản xuất.