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 (khoảng 100kg/m3), chất lượng cá nuôi được đảm bảo và không gây ô nhiễm môi trường.
Nguyên lý vận hành hệ thống
Hệ thống tuần hoàn RAS bao gồm một loạt các quy trình bổ sung cho phép tái sử dụng nước thải trong ao nuôi. Hệ thống được chia thành hai loại: hệ thống nước tuần hoàn một phần (10-70% lượng nước tuần hoàn / ngày) và hệ thống tuần hoàn nước hoàn toàn (tỷ lệ trao đổi nước nhỏ hơn 10% / ngày).
Hệ thống tuần hoàn RAS bao gồm ao nuôi canh tác, ao lắng và lọc cơ học, ao lọc sinh học, hệ thống đường ống cấp nước, thoát nước và sục khí. Chi tiết:
Ao lắng, lọc cơ học
Đây là ao chứa nước thải dẫn từ ao nuôi thu gom vào, ao được chia làm hai phần gồm phần lắng và phần lọc. Ao được làm bằng vật liệu composite hoặc xi măng, kích thước chiếm 10% diện tích ao nuôi.
Trong quá trình nuôi tôm, nước thải được chuyển từ hệ thống ao nuôi sang ao lọc. Với sự thúc đẩy bởi lực ly tâm của nước, các chất rắn trong nước được lắng lại và chuyển đến hố thu gom.
Sau đó lọc nước bằng vật liệu cát, sỏi, vải hoặc lưới; còn các chất thải lớn được giữ lại và chuyển sang ao chứa bùn. Lúc này, nước đã loại bỏ các chất rắn nhưng hàm lượng NH3, NO2, CO2, H2S… hòa tan trong nước vẫn còn nhiều và chưa được xử lý.
Ao lọc sinh học
Ao gồm các ngăn chứa giá thể và bộ phận lọc, có tác dụng chuyển hóa NH3, NO2, H2S… thành các dạng khí không độc hại. Sau khi lắng và lọc, nước được bơm vào ao lọc sinh học có chứa giá thể (san hô, nhựa, xốp,…).
Trên bề mặt giá thể có nhiều vết lồi lõm để tăng diện tích tiếp xúc với bên ngoài. Khi nước từ ao lắng, lọc cơ học liên tục chảy trong ao chứa giá thể, một lớp màng sinh học bao gồm vi sinh vật hiếu khí, vi sinh vật kỵ khí (nitrosomonas và Nitrobacter) sẽ dần hình thành trên bề mặt giá thể.
Vi sinh vật bám vào màng lọc sẽ hấp thụ amoniac và nitrit để thực hiện quá trình nitrat hóa, chuyển hóa nitơ và các hợp chất chứa cacbon thành dạng không độc hại. Kết quả là, nước được xử lý và chuyển sang bộ lọc trống để lọc tiếp và bơm trở lại ao nuôi. Trong bộ lọc sinh học, hệ thống sục khí chạy liên tục để cung cấp đủ oxy cho quá trình phân hủy.
Cơ sở vận hành hệ thống
Trong quá trình nuôi tôm, nước sẽ luân chuyển trong một hệ thống khép kín mà không cần thay nước gì cả, chỉ một lượng nhỏ nước được bổ sung vào hệ thống để bù lại lượng nước mất đi do bay hơi. Lượng nước cung cấp phụ thuộc vào việc hệ thống cấp nước được sử dụng một phần hay hoàn toàn.
Sau khi hệ thống hoạt động, kiểm tra các thông số môi trường (oxy hòa tan, pH, NH3, NO2 …) và nhiệt độ, sau đó đưa tôm trở lại ao nuôi. Thông thường, tôm đưa vào ao nuôi với mật độ phù hợp, sau đó phải kiểm tra thường xuyên các thông số môi trường để có những điều chỉnh phù hợp cho ao nuôi.
Hệ thống lọc phải hoạt động liên tục trong suốt mùa tôm sinh trưởng (3 – 5 tháng), hệ thống sục khí phải được duy trì hàng ngày nên nguồn điện cung cấp cho hệ thống bơm phải luôn ổn định. Sau khi hệ thống lọc tuần hoàn hoạt động từ 3 ngày trở lên, cho tôm vào ao và bổ sung hàm lượng thức ăn phù hợp.
Ứng dụng công nghệ RAS tại Việt Nam
Công nghệ RAS cải tiến đã được áp dụng cho các trại sản xuất tôm giống, đặc biệt là các trại giống ở Đồng bằng sông Cửu Long từ năm 2000 và đã đạt được kết quả đáng kể trong việc kiểm soát các yếu tố môi trường, giúp tiết kiệm nước và tăng tỷ lệ sống của ấu trùng (70-92%).
Trong ao nuôi thủy sản, công nghệ RAS đang được áp dụng dựa trên các nguyên tắc kỹ thuật và đã được cải tiến để phù hợp trong điều kiện thực tế. Đây là công nghệ có chi phí đầu tư cao, đòi hỏi người vận hành kỹ thuật phải có trình độ chuyên môn và được đào tạo.
Quy mô ứng dụng công nghệ RA tại ao nuôi thâm canh ở Việt Nam còn rất nhỏ, mới chỉ dừng lại ở các đề tài, dự án, mô hình thử nghiệm. Nguyên nhân là do nuôi trồng thủy sản phần lớn là quy mô nhỏ lẻ, đầu tư một hệ thống tốn hàng tỷ đồng để nuôi không hề đơn giản. Mặt khác, giá tôm nuôi tương đối thấp, đầu ra không ổn định nên khó thuyết phục nhà đầu tư sử dụng.