Khí ô-zôn làm tăng năng suất trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn

Xây dựng một hệ thống oxy hóa quyết định độ tin cậy

Khí ô-zôn được tạo ra ở địa điểm cần cải thiện chất lượng nước.

Khi ngành nuôi trồng thủy sản phát triển và cố gắng tìm kiếm các hệ thống tiết kiệm nước hơn và bền vững hơn, cũng cần phải xem xét những biện pháp xử lý nước mới. Các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn có tỷ lệ trao đổi nước thấp (RAS) thì bền vững và có thể được sử dụng ở những khu vực có nguồn nước hạn chế, nhưng các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu suất của cá có thể bị hạn chế trong hệ thống tuần hoàn. Tải lượng thức ăn cao và tỷ lệ trao đổi nước thấp làm cho việc kiểm soát chất lượng nước trở nên khó khăn và thường gây ra mối bận tâm về sự tích tụ kim loại, chất rắn mịn và chất rắn keo và nồng độ nitrit.

Khí ô-zôn

Khí ô-zôn đã được chứng minh cả về mặt xử lý nước máy và xử lý nước trong ngành nuôi trồng thủy sản để cải thiện chất lượng nước và kiểm soát các chỉ số chất lượng nước khác nhau.

Điều làm cho khí ô-zôn hiệu quả là khả năng oxy hóa cao của nó phản ánh khả năng phản ứng mạnh mẽ đối với các chất khác và được đo bằng millivôn (mV) như điện thế oxy hóa - khử (viết tắt trong tiếng anh là ORP hoặc quá trình oxy hóa và sự khử). Ô-zôn oxy hóa mạnh hơn gấp năm lần so với oxy và oxy hóa mạnh hơn gần gấp đôi so với clo.

Ô-zôn là một loại khí dễ bay hơi và do đó được sản xuất tại chỗ với máy tạo khí ô-zôn từ khí oxy được tạo ra tại chỗ hoặc tạo ra từ oxy lỏng. Ô-zôn được sản xuất khi cần thiết và ở nồng độ vừa đủ, điều đó có nghĩa là không cần lưu trữ cồng kềnh và chi phí vận chuyển tốn kém.

Chất lượng nước tối ưu

Trong một nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi John Davidson và cộng sự tại Viện Nước ngọt thì sự tăng trưởng của cá hồi cầu vồng cao hơn đáng kể ở hệ thống tuần hoàn có tỷ lệ trao đổi nước thấp được vận hành bằng khí ô-zôn so với các hệ thống không có ô-zôn hóa. Một trong số những mục tiêu của bài nghiên cứu là xác định xem liệu khí ô-zôn có tạo ra môi trường chất lượng nước thuận lợi hơn cho họ cá hồi hay không.

Kết luận là về tổng thể, khí ô-zôn "đã tạo ra một môi trường chất lượng nước tối ưu hơn mà thường dẫn đến tỷ lệ tăng trưởng, tỷ lệ sống, chuyển đổi thức ăn và hệ số điều hòa của cá hồi cầu vồng gia tăng." Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nếu không sử dụng khí ô-zôn thì sẽ có nguy cơ tích tụ kim loại nặng trong hệ thống tuần hoàn có tỷ lệ trao đổi nước bị hạn chế.

Tăng sản lượng tại trang trại ứng dụng hệ thống tuần hoàn (RAS)

Tại trang trại cá Valperca ởThụy Sĩ mới được xây dựng, các nhà quản lý đã gặp vấn đề trong việc sản xuất cá rô do tải trọng hữu cơ và nấm cao. Ô nhiễm hữu cơ làm cho nước gây hại cho cá và do đó làm hạn chế năng suất.

Nước không được làm sạch đúng cách bằng hệ thống xử lý được lắp đặt, điều đó có nghĩa là các giá trị oxy giảm xuống quá thấp còn tải trọng hữu cơ thì lại quá cao.

Sau khi lắp đặt hệ thống ô-zôn được thiết kế hoàn tất cùng với máy tạo khí ô-zôn thì hệ thống hòa tan và bể phản ứng, chất lượng nước được cải thiện một cách nhanh chóng. Với việc tạo ra khí ô-zôn được kiểm soát bởi đầu dò oxy hóa khử làm cho chất lượng nước được giữ ở mức mong muốn từ 270 đến 290 mV. Với các giá trị oxy hóa khử tăng lên, lần đầu tiên trang trại cá Valperca có thể sản xuất cá với công suất thiết kế mà không gây nguy hiểm đến sức khỏe và năng suất của cá.

Tại sao khí ô-zôn lại hiệu quả

Loại bỏ chất rắn, hợp chất hữu cơ

Như đã nêu trước đó, tải trọng hữu cơ là mối bận tâm xuyên suốt đối với hệ thống tuần hoàn, đặc biệt là khi mật độ cá cao còn tỷ lệ trao đổi nước thấp. Ngoài ra, còn có nguy cơ tích tụ kim loại nặng và nitrit.

Ô-zôn có khả năng làm cho chất rắn mịn và chất rắn keo vón cục lại hoặc kết tụ vi kết tụ, tạo điều kiện loại bỏ bằng cách lọc và lắng. Theo cách tương tự, khí ô-zôn thay đổi đặc tính của các hợp chất hữu cơ hòa tan (DOC) bằng quá trình oxy hóa và quá trình kết tủa và làm cho quá trình loại bỏ các hợp chất bằng cách lọc sinh học và lắng đọng dễ dàng hơn.

Tải trọng hữu cơ giảm tạo ra môi trường ít thuận lợi hơn cho nitrit phát triển mạnh ở vùng nước có tải trọng hữu cơ cao. Khí ô-zôn cũng có khả năng oxy hóa nitrit thành nitrat.

Khử trùng

Vi khuẩn tất nhiên cũng là một mối bận tâm đối với người chăn nuôi cá. Vi khuẩn phát triển nhanh trong nước bẩn và có thể gây thiệt hại nếu không được kiểm soát.

Nhờ vào khả năng oxy hóa cao nên ô-zôn là chất khử trùng rất hiệu quả. Nhưng khi nói đến nuôi trồng thủy sản thì lợi thế chính của khí ô-zôn nằm ở vi lọc và xử lý nước. Việc cải thiện chất lượng nước vẫn còn to tác. Để sử dụng khí ô-zôn như một chất khử trùng cần tính toán liều lượng trên tổng khí ô-zôn cần thiết trong việc xử lý các chất hữu cơ hòa tan, chất rắn keo, nitrat và khử trùng.

Việc giảm lượng chất rắn và các hợp chất hữu cơ hòa tan thường tạo ra một môi trường ít thuận lợi hơn đối với sự phát triển của vi khuẩn và nhờ đó tạo ra môi trường cần thiết để khử trùng.

Trong nghiên cứu được đề cập ở trên, Viện Nước ngọt đã kết luận rằng mặc dù khí ô-zôn được áp dụng trong nghiên cứu này không phải lượng cần dùng để khử trùng nhưng nó đã gián tiếp làm giảm thiểu vi khuẩn dị dưỡng. Mặt khác, khi nói về nước thải thì khí ô-zôn là một chất khử trùng tuyệt vời. Nhiều nơi có yêu cầu giấy chứng nhận nghiêm ngặt về chất lượng nước thải.

Thiết kế hệ thống

Độ tin cậy

Vì khí ô-zôn là một loại khí oxy hóa mạnh và do đó có thể gây hại ở nồng độ cao cho nên công trình xây dựng hệ thống ô-zôn là rất quan trọng. Thật không may, nhiều người sử dụng ô-zôn trước đây đã trải nghiệm các máy tạo khí ô-zôn thiếu tin cậy được cung cấp. Với công nghệ mới và tiên tiến hiện nay thì điều này không còn là vấn đề nữa. Các lò phản ứng ô-zôn làm bằng thép không gỉ được cung cấp bởi một số nhà cung ứng rất có uy tín so với các lò phản ứng có chứa thủy tinh.

Dự phòng cũng là một vấn đề quan trọng. Nếu có bất kỳ sự sai sót nào thì điều quan trọng là máy tạo ô-zôn có tích hợp dự phòng nếu không thì sự sống của cá thả trong hệ thống gặp rủi ro.

Giám sát, đo lường

Để đo lường khí ô-zôn cần thiết thì việc sử dụng các đầu dò oxy hóa khử là một lựa chọn chính xác. Các hệ thống ô-zôn nên được xây dựng để được kiểm soát tự động bằng các mức oxy hóa khử thực tế tại bất kỳ thời điểm nào để tạo ra liều lượng khí ô-zôn tối ưu. Mức oxy hóa khử lý tưởng trong hệ thống tuần hoàn nước ngọt được cho vào khoảng 300 mV, nhưng con số này thay đổi tùy thuộc vào loài vật nuôi trong hệ thống.

Liều lượng của đơn vị chăn nuôi

Một thách thức trong nuôi trồng thủy sản là các bể nuôi khác nhau có tải lượng cá khác nhau. Do đó, nhu cầu về khí ô-zôn khác nhau giữa các bể nuôi là cần thiết để tạo ra môi trường tăng trưởng tối ưu. Có một giải pháp là mô-đun phân phối tinh vi có thể phân phối khí ô-zôn đến một số dòng xử lý khác nhau với liều lượng riêng biệt trên mỗi dòng. Vì liều lượng cho mỗi bể nuôi được kiểm soát bởi tỷ lệ ORP / tỷ lệ oxy hóa khử thực tế của từng bể, mỗi bể có được liều lượng khí ô-zôn chính xác cần thiết. Một mô-đun phân phối khí ô-zôn có thể làm giảm số lượng máy tạo khí ô-zôn cần thiết và giảm chi phí.

Chi phí vòng đời thấp

Với công nghệ hiện tại, chi phí cho máy tạo khí ô-zôn tiết kiệm năng lượng, không cần bảo trì là khá thấp. Đầu tư vào một hệ thống ô-zôn được thiết kế tối ưu với liều lượng chính xác sẽ có tác động tích cực đến môi trường nước và sự phát triển cũng như sức khỏe của cá, cuối cùng làm tăng năng suất.