Hướng dẫn nuôi trồng thủy sản tuần hoàn - Phần 4

Khử khí, sục khí và tách khí

Trước khi nước chảy trở lại bể cá thì khí bị tích tụ gây bất lợi cho cá phải được loại bỏ. Quá trình khử khí này được thực hiện bằng cách sục khí và phương pháp này thường được gọi là tách khí. Nước có chứa carbon dioxide (CO2) từ sự hô hấp của cá và từ vi khuẩn trong bộ lọc sinh học ở nồng độ cao nhất nhưng nitơ tự do (N2) cũng có mặt. Sự tích tụ nồng độ carbon dioxide và khí nitơ sẽ có tác động bất lợi đến phúc lợi và sự tăng trưởng của cá. Trong điều kiện kỵ khí, hydro sunfua (H2S) có thể được tạo ra, đặc biệt là trong các hệ thống nước mặn. Khí này cực kỳ độc hại đối với cá ngay cả ở nồng độ thấp và cá sẽ bị chết nếu như H2S được tạo ra trong hệ thống.

Sục khí có thể được thực hiện bằng cách bơm không khí vào nước, theo đó sự tiếp xúc hỗn loạn giữa bọt khí và nước đẩy khí ra ngoài. Máy sục khí dưới nước này có thể di chuyển nước cùng một lúc, ví dụ về một hệ thống thiết bị sục khí được sử dụng (xem hình 2.12).

Hình 2.12 Hệ thống thiết bị sục khí.

 

Hình 2.13 Ảnh và bản vẽ bộ lọc nhỏ giọt được bọc trong một lớp lót nhựa màu xanh để ngăn không cho nước văng lên sàn (Billund Akvakulturservice, Đan Mạch). Quá trình sục khí / tách khí cũng được gọi là quá trình tách CO2. Thiết bị trong bộ lọc nhỏ giọt thường bao gồm cùng loại thiết bị được sử dụng trong bộ lọc đáy sinh học cố định - xem hình 2.10.

Tuy nhiên, hệ thống sục khí (còn được gọi là bộ khử khí) không có hiệu quả loại bỏ khí như hệ thống lọc nhỏ giọt. Trong hệ thống lọc nhỏ giọt, khí bị loại bỏ bởi sự tiếp xúc vật lý giữa nước và thiết bị nhựa được xếp chồng lên nhau thành dạng hình cột. Nước được dẫn lên đỉnh của bộ lọc thông qua một tấm lọc kim loại có lỗ và xả xuống qua thiết bị nhựa để tối đa hóa sự hỗn loạn và tiếp xúc, đây gọi là quá trình tách khí.

Oxy hóa

Quá trình sục khí là quá trình vật lý tương tự như khử khí hoặc tách khí, nó sẽ thêm một ít oxy vào nước thông qua sự trao đổi đơn giản giữa các khí trong nước và các khí trong không khí tùy thuộc vào mức độ bão hòa của oxy trong nước. Cân bằng oxy trong nước là 100% độ bão hòa. Khi nước đã chảy qua bể cá thì hàm lượng oxy trong nước đã bị hạ xuống, thường là giảm xuống còn 70% và hàm lượng này bị giảm thêm trong bộ lọc sinh học. Sục khí vào nước này thường sẽ mang lại độ bão hòa lên đến khoảng 90%, trong một số hệ thống có thể đạt được 100%. Tuy nhiên, độ bão hòa oxy trên 100% trong nước đầu vào bể chứa được ưu tiên hơn để có đủ oxy sẵn sàng cho mức tăng trưởng cao và ổn định của cá. Mức bão hòa trên 100% yêu cầu đối với một hệ thống sử dụng oxy tinh khiết.

Hình 2.14 Nón nén oxy để hòa tan oxy tinh khiết ở áp suất cao và cảm biến (đầu dò) để đo độ bão hòa oxy trên mặt nước. Nguồn: nhóm AKVA / Oxyguard International.

Oxy tinh khiết được cung cấp trong các bể dưới dạng oxy lỏng, nhưng cũng có thể được sản xuất tại trang trại bằng một máy tạo oxy. Có một số cách để tạo ra nước siêu bão hòa với hàm lượng oxy đạt tới 200-300%. Thông thường các hệ thống nón nén oxy áp suất cao hoặc hệ thống nén oxy đầu thấp, chẳng hạn như các bình nén oxy dẹt được sử dụng. Nguyên lý sử dụng là như nhau. Nước và oxy tinh khiết được trộn lẫn bằng áp lực, theo đó oxy bị nén vào trong nước. Đối với nón nén oxy, áp lực được thực hiện bằng máy bơm tạo ra áp suất cao thường khoảng 1,4 bar trong nón. Bơm nước bằng áp lực vào nón nén oxy tiêu thụ rất nhiều điện. Đối với bình nén oxy dẹt thì áp suất thấp hơn nhiều, thường xuống khoảng 0,1 bar và nước chỉ đơn giản được bơm thông qua hộp trộn nước và oxy. Sự khác biệt giữa hai loại hệ thống này là giải pháp nón nén oxy chỉ sử dụng một phần của nước tuần hoàn để làm giàu oxy, trong khi đó, bình nén oxy dẹt được sử dụng cho dòng chảy tuần hoàn chính thường kết hợp bơm nước chung trong hệ thống.

 

Hình 2.15 Bình nén oxy dẹt để hòa tan oxy tinh khiết ở áp suất thấp trong khi bơm nước xung quanh trang trại. Hệ thống thường tăng mức oxy hòa tan lên mức trên 100% khi đưa vào bể chứa tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy và thiết kế trang trại.  Nguồn: Giải pháp nuôi trồng thủy sản FREA

Dù sử dụng phương pháp nào thì quy trình vẫn nên được kiểm soát với sự trợ giúp của máy đo oxy. Cách tốt nhất để làm như vậy là sử dụng đầu dò oxy đo sau khi hệ thống xử lý bằng oxy ở áp suất không khí bình thường, ví dụ buồng đo được cung cấp bởi nhà cung ứng. Điều này làm cho phép đo dễ dàng hơn so với khi nó được thực hiện dưới áp lực vì đầu dò sẽ cần được thỉnh thoảng lau chùi và hiệu chuẩn.

Tia cực tím/ UV

Khử trùng bằng tia UV thực hiện bằng cách áp dụng ánh sáng trong các bước sóng phá hủy DNA trong cơ thể sinh vật.  Đối với nuôi trồng thủy sản thì vi khuẩn gây bệnh và các sinh vật đơn bào được nhắm mục tiêu. Phương pháp điều trị đã được sử dụng cho các mục đích y tế từ nhiều thập kỷ và không gây ảnh hưởng đến đến cá vì việc xử lý bằng tia cực tím trong nước được áp dụng bên ngoài khu vực sản xuất cá. Điều quan trọng là phải hiểu rằng vi khuẩn phát triển rất nhanh trên chất hữu cơ mà hiệu quả kiểm soát số lượng vi khuẩn trong các trang trại truyền thống bị hạn chế. Sự kiểm soát tốt nhất đạt được khi hiệu ứng cơ học được kết hợp với công nghệ sinh học một cách hiệu quả để loại bỏ hoàn toàn chất hữu cơ ra khỏi vùng nước đang xử lý, theo cách đó làm cho tia UV hoạt động hiệu quả.

Lượng phóng xạ của tia UV có thể được biểu thị bằng nhiều đơn vị khác nhau. Một trong những đơn vị được sử dụng rộng rãi nhất là micro Watt-seconds trên mỗi cm2 (µWs/cm2). Độ chính xác phụ thuộc vào kích thước và loài của sinh vật mục tiêu và độ đục của nước. Để kiểm soát vi khuẩn và vi-rút thì nước cần được xử lý bằng lượng phóng xạ khoảng 2000 đến 10000 µWs/cm2 để tiêu diệt 90% sinh vật, nấm sẽ cần khoảng 10000 đến 100000 và ký sinh trùng nhỏ cần khoảng 50000 đến 200000 µWs/cm2.

Hình 2.16 Các hệ thống xử lý bằng tia UV đóng và mở: Cài đặt trong một hệ thống đường ống kín và trong một hệ thống tần số quang phổ mở theo thứ tự. Nguồn: ULTRAAQUA.

Ánh sáng tia cực tím được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản phải hoạt động dưới nước để mang lại hiệu quả tối đa, nếu ánh sáng tia cực tím được chiếu bên ngoài vùng nước sẽ có ít hoặc không có tác dụng do sự phản chiếu ánh sáng trên bề mặt nước.

Ozone

Việc sử dụng ozone (O3) trong chăn nuôi cá đã bị chỉ trích vì ảnh hưởng của việc sử dụng quá liều có thể gây ra thương tích nghiêm trọng cho cá. Đối với các trang trại bên trong các tòa nhà, ozone cũng có thể gây hại cho những người làm việc trong khu vực đó vì họ có thể hít quá nhiều khí ozone. Do đó, việc định lượng chính xác và theo dõi chặt chẽ lượng khí ozone kết hợp với thông gió đúng cách là rất quan trọng để đạt được kết quả tích cực và an toàn.

Xử lý bằng ozone là một cách hiệu quả để tiêu diệt các sinh vật không mong muốn bằng quá trình oxy hóa nặng đối với các chất hữu cơ và sinh vật. Trong công nghệ xử lý bằng ozone, các hạt phân tử siêu nhỏ được phân ra thành các cấu trúc phân tử mà sẽ liên kết lại với nhau một lần nữa và tạo thành các hạt phân tử lớn hơn. Bằng hình thức kết tụ này, các chất rắn lơ lửng cực nhỏ, nhỏ đến nỗi không thể bắt được bây giờ có thể được loại bỏ khỏi hệ thống thay vì đi xuyên qua các loại bộ lọc khác nhau trong hệ thống tuần hoàn. Công nghệ này cũng được coi là cách làm sạch nước vì nó làm cho nước trong hơn và không có chất rắn và vi khuẩn nào có thể bám lơ lửng trong nước. Công nghệ này đặc biệt thích hợp trong các hệ thống trại ươm cá giống và cá con đang phát triển thành cá nhỏ, những sinh vật này rất nhạy cảm với các hạt phân tử và vi khuẩn siêu nhỏ trong nước.

Xử lý bằng Ozone cũng có thể được sử dụng khi nước đưa vào hệ thống tuần hoàn cần được khử trùng.

Điều đáng nói là trong nhiều trường hợp, xử lý nước bằng tia cực tím là biện pháp thay thế hiệu quả và an toàn so với xử lý nước bằng ozone.

Điều chỉnh độ pH

Quá trình nitrat hóa trong bộ lọc sinh học tạo ra axit, do đó độ pH sẽ giảm xuống. Để giữ độ pH ổn định cần phải thêm một bazơ vào nước. Trong một số hệ thống, một môi trường trộn vôi được lắp đặt nước vôi nhỏ giọt vào hệ thống và nhờ đó ổn định độ pH. Một hệ thống phối liệu tự động được điều chỉnh bởi dụng cụ đo độ pH xung lực hồi tiếp cho máy bơm phối liệu là một lựa chọn khác. Đối với hệ thống này tốt hơn là nên sử dụng natri hydroxit (NaOH) vì nó dễ xử lý và giúp cho hệ thống dễ bảo trì hơn. Natri hydroxit là một chất kiềm mạnh có thể làm bỏng mắt và da nghiêm trọng. Các biện pháp phòng ngừa an toàn phải được thực hiện và phải đeo kính và găng tay trong lúc xử lý chất này và các axit và bazơ mạnh khác.

Hình 2.17 Bơm phối liệu dùng để điều chỉnh độ pH bằng cách định lượng NaOH. Máy bơm có thể được kết nối với cảm biến độ pH để điều chỉnh độ pH hoàn toàn tự động.