Bốn Cách Để Tối Ưu Hóa Tính Ổn Định Của Hệ Thống Biofloc

Tiến sĩ Maurício Emerenciano, chuyên gia Biofloc, từ CSIRO tại Úc, chia sẻ bốn mẹo về cách tối ưu hóa hệ thống biofloc

Thử nghiệm BFT quy mô thương mại để sản xuất tôm tại Việt Nam

Việc thiết lập hệ thống nuôi trong nhà này được điều chỉnh liên tục để có chất lượng nước tối ưu, nâng cao sản lượng tôm và độ an toàn © CSIRO

Hướng dẫn trước đây của chúng tôi về công nghệ biofloc đã tiết lộ nhiều ưu điểm của hệ thống nuôi này. Nghiên cứu mới cho phép chúng tôi hiểu rõ hơn và tối ưu hóa hơn nữa các hệ thống sản xuất biofloc, dẫn đến năng suất cao hơn và ổn định hơn với chi phí môi trường thấp hơn.

Được phát triển đầu tiên như một phương pháp tự nhiên để xử lý nước thải, các hệ thống công nghệ biofloc (BFT) đã trở thành kỹ thuật sản xuất phổ biến trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là ở Châu Á. Hệ thống BFT tận dụng chu trình nitơ để đồng thời xử lý nước nuôi và cung cấp thêm thức ăn cho tôm hoặc cá nuôi, mang lại nhiều lợi ích của probiotic tự nhiên.

Hệ thống BFT sử dụng tảo, vi khuẩn và các vi sinh vật khác để tái chế chất thải dinh dưỡng và tăng cường sự phát triển của vật nuôi. Nhiều loài vi khuẩn có thể phân hủy amoniac và nitrit độc hại thành nitrat, hoặc đồng hóa amoniac thành sinh khối vi sinh vật. Tảo trôi nổi tự do cũng giúp cải thiện chất lượng nước, ngoài việc làm thức ăn cho động vật phù du, cá và tôm, những vi khuẩn nhỏ bé này cũng có thể sinh sống trong các cấu trúc tổng hợp bởi một loạt sinh vật ngày càng phát triển – bao gồm nấm, động vật nguyên sinh và các sinh vật hữu ích khác. Chính những khối trôi nổi này được gọi là biofloc.

Được bao bởi chất nhầy của vi khuẩn, hầu hết các tập hợp nổi này chủ yếu là ở dạng vi mô, nhưng các tập hợp lớn hơn có thể được nhìn thấy bằng mắt thường dưới dạng các mảnh lơ lửng màu nâu hoặc xanh lục. Một trong những ưu điểm chính của BFT là chúng chỉ cần một số chất dinh dưỡng nhất định và sục khí liên tục để cung cấp môi trường nuôi có chức năng cao. Các chất bổ sung vào nước như khoáng chất và probiotics giúp cải thiện sự ổn định đáng kể của BFT. Hệ thống BFT đôi khi có thể ít phức tạp hơn về mặt cơ sở hạ tầng so với các hệ thống siêu thâm canh khác. BFT cũng cải thiện tính tuần hoàn trong các hệ thống thủy sinh, thân thiện với môi trường và hiệu quả hơn, đồng thời có thể giảm sự lây lan của các mầm bệnh chết người – những điều này làm cho chúng trở thành một công cụ canh tác đầy hứa hẹn.

Cận cảnh khối vi sinh vật

Một trong những ưu điểm chính của BFT là chúng chỉ cần một số chất dinh dưỡng nhất định và sục khí liên tục để cung cấp môi trường nuôi có chức năng cao. © Bill McGraw

Những tiến bộ mới trong nghiên cứu biofloc

Các nghiên cứu gần đây của Khanjani, Mohammadi và Emerenciano đã phân tích các vi sinh vật liên quan đến hệ thống biofloc. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng BFT chứa nhiều loại vi sinh vật – bao gồm vi tảo, vi khuẩn dị dưỡng, vi khuẩn nitrat hóa, nấm, trùng lông, động vật nguyên sinh và động vật phù du ăn được như luân trùng, giáp xác chân chèo và tuyến trùng. Sự hiện diện và số lượng của các vi sinh vật hữu ích này phụ thuộc vào nhiều yếu tố – bao gồm sục khí, chiếu sáng, độ mặn, chất lượng nước và mật độ thả nuôi.

Những sinh vật nhỏ bé này thường thực hiện ba chức năng chính:

1. Cải thiện chất lượng nước thông qua tích lũy sinh học, đồng hóa sinh học, nitrat hóa, khử nitrat và một số cách khác để loại bỏ các hợp chất nitơ một cách an toàn trong nước nuôi.
2. Tạo ra hoặc tăng cường các đặc tính probiotic của các hệ thống nuôi.
3. Đóng vai trò là nguồn thức ăn bổ sung cho vật nuôi.

BFT hoạt động rất hiệu quả trong nuôi tôm

Sử dụng biofloc để nuôi tôm hoặc cá có thể giảm nhu cầu thức ăn của vật nuôi từ 30-50% © CSIRO

Một nghiên cứu bổ sung gần đây của Khanjani và cộng sự đã đánh giá giá trị dinh dưỡng và các đặc tính chức năng của sinh khối biofloc và bột khô biofloc như một cách để tăng cường định lượng thức ăn trong nuôi trồng thủy sản. Nghiên cứu cho thấy rằng biofloc chứa một lượng đáng kể protein và chất béo, có lợi ích bổ sung là luôn có sẵn cho vật nuôi. Probiotics và các chất dẫn xuất của vi sinh vật có thể kích hoạt tác dụng kích thích miễn dịch, làm giảm nhu cầu thức ăn của vật nuôi được nuôi lên đến 30-50%.

Một trong những tác giả chính của hai nghiên cứu này là Tiến sĩ Maurício Emerenciano, người đã phân tích và phát triển các kỹ thuật sản xuất tôm và cá, đặc biệt là BFT, trong 15 năm qua. Năm 2018, ông tham gia Tổ chức Nghiên cứu Công nghiệp và Khoa học Khối thịnh vượng chung (CSIRO) hỗ trợ các dự án nuôi trồng thủy sản tại Úc và Việt Nam.

Ngoài chuyên môn về BFT, Tiến sĩ Emerenciano còn là một nhà văn, với hơn 130 tác phẩm được xuất bản trên các báo, tạp chí và sách. Từ năm 2018 đến năm 2021, ông làm việc tại các trang trại nuôi tôm thâm canh sử dụng công nghệ BFT tại Việt Nam. Nhóm của ông đã tiến hành một loạt các hệ thống thử nghiệm quy mô thương mại mang lại năng suất cao, bao gồm tỷ lệ sống ổn định trên 90% và năng suất tối đa là 46 tấn tôm/ha trong một chu kỳ nuôi.

Thiết lập BFT từ dự án hợp tác giữa Việt-Úc và CSIRO

Các nhà khai thác BFT cần liên tục theo dõi chất lượng nước bằng thiết bị đáng tin cậy để tạo ra dữ liệu chính xác và có thể thực hiện được © CSIRO

Ông chia sẻ bốn mẹo để tối ưu hóa độ ổn định của BFT:

1. Theo dõi và duy trì chất lượng nước

Hệ thống BFT của bạn yêu cầu mức độ kiềm và oxy hòa tan tối ưu để giữ cho quần thể vi sinh vật của biofloc hoạt động và và phát triển. Việc giám sát chặt chẽ chất lượng nước bằng cách sử dụng các thiết bị và phương pháp đáng tin cậy là cần thiết để tạo ra dữ liệu chính xác và có thể thực hiện được. Phân tích dữ liệu thích hợp và các hành động tiếp theo là rất quan trọng. Thực tiễn này chưa phổ biến ở các khu vực như Đông Nam Á và Nam Mỹ, nơi mà ngay cả những người nuôi trồng thủy sản lâu năm cũng thường vận hành các trang trại mà không hiểu đầy đủ về khoa học đằng sau chúng.

Tiến sĩ Emerenciano giải thích: “Chìa khóa để đạt được hiệu suất nhất quán là tạo ra dữ liệu đáng tin cậy bằng cách sử dụng thiết bị được hiệu chỉnh tốt, sau đó hành động nhanh chóng và hợp lý. Công nghệ đắt tiền là không bắt buộc, nhưng thiết bị đáng tin cậy là điều quan trọng. Chúng tôi chủ yếu vẫn thực hiện giám sát thủ công trong các dự án của mình. Nếu không có dữ liệu đáng tin cậy và giám sát chặt chẽ, bạn có thể bỏ lỡ các khoảng thời gian quan trọng để hành động. Bạn sẽ ngạc nhiên về số lượng dữ liệu sai lệch mà bạn có thể tìm thấy trong quá trình nuôi. Đặc biệt là khi bắt đầu chu kỳ sản xuất, bắt buộc phải theo dõi các đường cong của hợp chất N, độ kiềm và mật độ Vibrio để bạn có thể thực hiện hành động phù hợp khi cần thiết.”

2. Chăm sóc quần thể vi sinh vật của hệ thống

Hiểu đúng về động lực vi khuẩn phức tạp nhưng không nhìn thấy được của BFT là rất quan trọng để thành công. Có ba quần thể mà bạn cần cân bằng: tảo, vi khuẩn dị dưỡng và vi khuẩn nitrat hóa.

Vì BFT tiếp xúc thường xuyên với ánh sáng mặt trời, chúng có thể nhanh chóng bị tảo tàn phá. Để kiểm soát điều này, bạn có thể hạn chế ánh sáng có sẵn để đảm bảo quần thể vi khuẩn dị dưỡng cân bằng và khỏe mạnh.

Một quần thể nitrat hóa dị dưỡng cân bằng sẽ kiểm soát hiệu quả quần thể tảo trong hệ thống nuôi. Tiến sĩ Emerenciano lưu ý: “Bạn không muốn tảo nở hoa trong hệ thống BFT của mình, vì chúng có thể làm giảm đáng kể lượng oxy vào ban đêm khi những loài thực vật nhỏ bé này ngừng quang hợp. Ngoài ra, khi mật độ giảm, các vùng bùn kỵ khí được hình thành nhanh chóng làm mầm bệnh lây lan.” Đối với BFT, tảo có lợi nhưng không bao giờ được chiếm ưu thế.

Làm thế nào để bạn tạo ra và duy trì một quần thể nitrat hóa dị dưỡng ổn định?

Tiến sĩ Emerenciano cho biết: “Các thông số chất lượng nước ổn định. Theo dõi sự phát triển của quần thể nitrat hóa của bạn bằng cách ghi nhận các xu hướng và đỉnh của hợp chất N, đồng thời nhanh chóng xử lý dữ liệu.”

Chu trình nitơ luôn hoạt động trong hệ thống BFT của bạn. Mức độ ổn định của oxy hòa tan, pH, độ mặn và nhiệt độ sẽ giúp ích cho quần thể nitrat hóa. Ngoài ra, độ kiềm và mức chất rắn lơ lửng thích hợp sẽ giúp quần thể vi sinh vật mong muốn của bạn phát triển mạnh.

Bạn có thể thúc đẩy hơn nữa sự phát triển của quần thể vi khuẩn dị dưỡng trong hệ thống của mình bằng cách quản lý chặt chẽ tỷ lệ carbon-nitơ (C:N) thông qua việc đưa các nguồn carbon bên ngoài vào hệ thống nuôi khi cần thiết.

Các bước đầu tiên để thả giống ao BFT

Người thực hành BFT cần tạo và duy trì quần thể vi khuẩn nitrat hóa dị dưỡng ổn định trong ao của họ

“Có một lời đồn rằng các nguồn carbon bên ngoài sẽ gây hại cho hệ thống BFT. Cung vượt cầu có thể gây ra tác động tiêu cực. Sự khác biệt giữa một chất độc và một loại thuốc thường là liều lượng”. Điều này đúng với BFT và đã được nhiều bài báo khoa học đã chứng minh. Một lần nữa, sự hiểu biết về vi sinh vật chính là chìa khóa. Tỷ lệ C:N là rất quan trọng. Bạn có thể xem bài viết trước của chúng tôi để biết thêm các mẹo thiết thực về chủ đề này.

Tiến sĩ Emerenciano lưu ý: “Trong các hệ thống của chúng tôi, chúng tôi bổ sung các nguồn carbon bên ngoài (ví dụ như mật đường mía) như một công cụ quản lý khi cần thiết. Điều này thúc đẩy sự phát triển của các sinh vật dị dưỡng, do đó giữ cho nước ổn định để ngăn chặn tảo nở hoa.”

Bạn cũng có thể sử dụng các chủng thương mại từ các thương hiệu đáng tin cậy (được gọi là probiotic dưới nước – chứ không phải trên cạn) để đảm bảo rằng bạn đang phát triển đúng quần thể của các loài hiệu quả nhất.

Ông giải thích: “Luôn tìm kiếm những sản phẩm chất lượng để tối đa hóa cơ hội đạt được kết quả tốt. Bạn cũng cần vi khuẩn nitrat hóa phát triển chậm và chuyển hóa chậm hơn. Một lần nữa, độ kiềm và mức oxy hòa tan thích hợp là chìa khóa để đảm bảo sự phát triển thích hợp của các quần thể vi sinh vật này.”

3. Quản lý thức ăn và chất thải hợp lý

Vì việc thay nước bị hạn chế trong bất kỳ hệ thống BFT nào, bạn phải liên tục theo dõi và quản lý chất lượng nước và chất thải. Chất thải có thể được giảm thiểu thông qua việc điều chỉnh máy cho ăn tự động một cách thích hợp và thức ăn chất lượng cao, giúp vật nuôi tăng trưởng tốt hơn nhờ khả năng tiêu hóa tốt hơn. Điều này lần lượt giúp giảm lượng chất thải thải ra.

Tôm nuôi trong hệ thống biofloc

Vì BFT phụ thuộc vào việc hạn chế trao đổi nước nên người vận hành phải liên tục theo dõi mức chất thải và các thông số chất lượng nước

Tiến sĩ Emerenciano phản ánh: “Mặc dù thức ăn chăn nuôi chất lượng cao đắt chi phí hơn, nhưng kết quả cuối cùng trong quá trình sản xuất của bạn sẽ tốt hơn nhiều.”

Bạn cũng nên áp dụng các chiến lược cho ăn phù hợp và không được cho ăn quá nhiều.

Tiến sĩ Emerenciano tiếp tục: “Dựa trên kết quả giám sát chất lượng nước, bạn nên điều chỉnh lượng thức ăn. Khi nitơ đạt đỉnh hoặc khi nhiệt độ giảm – bạn nên giảm lượng thức ăn cho phù hợp và chính xác.”

Thức ăn kém chất lượng, nguồn carbon dư thừa hoặc cho ăn quá nhiều sẽ làm tăng lượng bùn và mầm bệnh lây lan trong hệ thống nuôi. Oxy hòa tan, pH và các thông số khác như lượng amoniac, nitrit và vi khuẩn Vibrio cũng sẽ bị ảnh hưởng. Sự tích tụ bùn là tác nhân mạnh mẽ làm mất cân bằng hệ thống nuôi của bạn và là bước hoàn hảo dẫn đến thảm họa.”

Mọi thứ trong BFT đều tồn tại ở trạng thái cân bằng. Một thay đổi nhỏ có thể gây nguy hiểm. Sự lây lan của mầm bệnh thường liên quan trực tiếp đến chất lượng nước, việc cho ăn và quản lý chất thải không đúng cách. Do đó, để quản lý điều kiện nuôi tốt, hãy tiếp tục kiểm tra các thông số nuôi và giải thích chúng một cách chính xác.

Mẫu nước nuôi trong hệ thống biofloc

Sự lây lan của mầm bệnh trong BFT thường liên quan trực tiếp đến chất lượng nước, việc cho ăn và quản lý chất thải không đúng cách © Bill McGraw

4. Sử dụng đúng kỹ thuật và công cụ

Để hệ thống BFT của bạn thành công, bạn cần có cơ sở hạ tầng phù hợp.

Tiến sĩ Emerenciano nhận xét: “Sục khí thích hợp, loại bỏ bùn và thiết kế cống hiệu quả là rất quan trọng. Bạn sẽ cần một số lượng máy khuếch tán phù hợp, với sự chuyển động của nước và oxy hóa tốt. Công nghệ đơn giản là tốt, nhưng hãy giữ cho hệ thống của bạn luôn sạch sẽ và được bảo trì tốt để đảm bảo rằng mọi thứ đều hoạt động với hiệu suất cao nhất.”

Phát triển trong tương lai

Tiến sĩ Emerenciano lập luận: “Tương lai của BFT có vẻ tươi sáng, nhưng vẫn còn nhiều khoảng trống mà ngành công nghiệp và các nhà nghiên cứu mới có thể lấp đầy. Trong khi đó, các công cụ hỗ trợ ra quyết định sử dụng trí tuệ nhân tạo, được liên kết và kết nối với máy cho ăn tự động, cảm biến chất lượng nước và hệ thống dữ liệu dựa trên “đám mây” sẽ giúp thời gian phản ứng của hệ thống nhanh hơn.”

Ông tiếp tục: “Bạn sẽ nhận thấy rằng tôi luôn nhấn mạnh vào việc giám sát liên tục, điều này thực sự có thể tối ưu hóa thời gian phản ứng và các yêu cầu đầu vào đối với hệ thống của bạn. Chúng ta nên nắm bắt nhiều công nghệ hoặc am hiểu công nghệ như những người nuôi trồng thủy sản trẻ tuổi, những người hiện có thể hoàn thành một số nhiệm vụ đáng kinh ngạc trên điện thoại di động của họ. Tôi nghĩ rằng chúng ta sẽ thấy cuộc cách mạng thực sự trong nuôi trồng thủy sản tự động và kỹ thuật số trong vòng một thập kỷ.”

Phát triển hệ thống nuôi nước xanh cho ngày mai.

Mauricio và các nhóm CSIRO và Việt-Úc trong các hoạt động nghiên cứu của họ © CSIRO

Ông nói thêm: “Các công nghệ dự trữ nhiệt mới và sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng sạch tái tạo hiệu quả về chi phí –như năng lượng mặt trời, thủy điện quy mô nhỏ và năng lượng gió – cũng sẽ là một thách thức trong thập kỷ tới. Một số công nghệ có thể giảm lượng khí thải carbon không chỉ của BFT mà còn của tất cả các hoạt động nuôi trồng thủy sản trong tương lai của chúng tôi.”

Một khía cạnh quan trọng khác là xử lý chất thải đúng cách, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, nơi các hệ thống tự nhiên tương đối phong phú, nhưng thường bị đe dọa bởi sự phát triển kém và ô nhiễm. Việc xử lý và tiêu hủy rác thải không đúng cách có thể gây bùng phát dịch bệnh. Chúng ta đang chứng kiến kịch bản này lặp đi lặp lại. Trận chiến liên tục với AHPND/EMS ở Đông Nam Á là một ví dụ hoàn hảo. Khi đi qua cổng trang trại của bạn, việc giám sát mầm bệnh định kỳ là bắt buộc và sẽ hỗ trợ các quyết định của bạn.

Theo kịp sự phát triển của các công nghệ mới sẽ đảm bảo sản lượng thủy sản ổn định trong tương lai. Trong hệ thống biofloc đầy tiềm năng, việc giảm nhu cầu thức ăn, nước sạch và giàu vi sinh vật, lợi ích của probiotics và sản xuất đàn giống xanh hơn với chi phí tương đương có thể đạt được một cách thực tế khi tuân thủ các kỹ thuật quản lý phù hợp. Không có gì ngạc nhiên khi ngày càng có nhiều nhà khai thác nuôi trồng thủy sản đổ xô vào hệ thống này.

Theo The Fish Site

Nguồn: https://thefishsite.com/articles/four-tips-to-optimise-the-stability-of-your-biofloc-system

Biên dịch: Huyền Thoại – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

• Tại Sao Ủ Vi Sinh Cạnh Ao Mà Không Có Sự Giám Sát Chuyên Nghiệp Lại Có Thể Hình Thành Một Cơn Ác Mộng Tiềm Ẩn Về An Toàn Sinh Học?
• Liệu Kỹ Thuật Lai Tạo Này Có Thể Thổi Luồng Sinh Khí Mới Vào Nghề Nuôi Tôm Càng Xanh Không?
• Vi rút ánh kim (DIV1)