7. Động thái của ammonia
Điều quan trọng trong quản lý hệ thống nuôi trồng thủy sản là duy trì hàm lượng ammonia dưới mức gây độc cho tôm cá. Trong hệ thống biofloc, có 3 quá trình chính trong kiểm soát hàm lượng ammonia: sự hấp thu của tảo, sự đồng hóa của vi khuẩn và quá trình nitrate hóa. Sự chuyển đổi và động thái của ammonia trong hệ thống biofloc rất phức tạp, nó liên quan đến tảo và vi khuẩn trong sự cạnh tranh ammonia. Mỗi quá trình có mối liên hệ mật thiết với nhau và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như tỷ lệ cho ăn hàng ngày, nồng độ chất rắn lơ lửng (biofloc), nồng độ ammonia, cường độ ánh sáng và tỷ lệ carbon : nitơ (C:N) bổ sung.
a. Sự tiêu thụ của tảo
Trong hệ thống biofloc có tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, tảo sẽ nhanh chóng phát triển và “nở hoa” do nguồn dinh dưỡng dồi dào từ thức ăn. Dinh dưỡng từ phân hủy các hợp chất hữu cơ (bao gồm xác tảo chết, phân tôm cá, và thức ăn thừa) sẽ nhanh chóng được hấp thu và tích lũy trong tế bào tảo. Mức độ hấp thu dinh dưỡng của tảo trong hệ thống biofloc chịu ảnh hưởng rất lớn bởi cường độ ánh sáng. Trong những hệ thống biofloc mà tỷ lệ tảo cao có thể gây nên những vấn đề về ammonia trong những ngày thời tiết âm u do tảo bị hạn chế quang hợp và có thể bị lụi tàn. Sự biến động nồng độ oxy hòa tan và pH mặc dù được sụt khí mạnh là một đặc điểm của hệ thống biofloc với sự hoạt động của tảo chiếm ưu thế. Một cách tổng quát, khi tỷ lệ cho ăn dưới 300 kg/ha (30 g/m2), hoạt động của tảo là yếu tố chính trong kiểm soát chất lượng nước.
b. Sự đồng hóa của vi khuẩn
Rất nhiều tên gọi trước đây của hệ thống biofloc bao gồm từ “dị dưỡng” (heterotrophic), để mô tả một nhóm vi khuẩn sử dụng carbon từ nguồn hữu cơ. Mặc dù số lượng lớn thức ăn được cung cấp cho tôm cá trong hệ thống nuôi thâm canh nhưng sự phát triển của vi khuẩn dị dưỡng trong hệ thống biofloc vẫn bị giới hạn bởi sự thiếu hụt hàm lượng carbon hữu cơ hòa tan. Để kích thích quần thể vi khuẩn dị dưỡng phát triển trong hệ thống biofloc, tỷ lệ C:N bổ sung được tăng lên bằng cách bổ sung nguồn carbohydrate hoặc giảm hàm lượng protein trong thức ăn. Bằng các thao tác này sẽ kích thích quần thể vi khuẩn dị dưỡng phát triển và sử dụng nitrogen (cũng như là ammonia), vì carbon hữu cơ và nitrogen vô cơ thường được sử dụng bởi vi khuẩn theo một tỷ lệ cố định cần thiết cho sự tổng hợp tế bào vi khuẩn. Hơn nữa, ammonia có thể được kiểm soát bằng cách bổ sung carbon hữu cơ để kích thích sự phát triển của vi khuẩn dị dưỡng.
Một cách tương tự, trong khi ammonia được “cố định” trong tảo thì ammonia lại được “đóng gói” trong tế bào vi khuẩn dị dưỡng ở dạng protein. Bởi vì sự phát triển của vi khuẩn dị dưỡng tốt hơn rất nhiều so với vi khuẩn nitrate hóa, ammonia được kiểm soát bởi vi khuẩn dị dưỡng xảy ra nhanh chóng, thường chỉ vài giờ hay vài ngày nếu cung cấp đủ lượng cacbon hữu cơ đơn giản (như đường hoặc tinh bột). Sự “đóng gói” nitrogen trong tế bào vi khuẩn chỉ là tạm thời, bởi vì khi bị phân hủy chúng nhanh chóng chuyển thành các dạng nitrogen như là ammonia. Các tế bào vi khuẩn này cũng bị tiêu thụ bởi tôm cá hoặc bị loại bỏ khi siphong chất rắn trong ao. Cũng giống như nitrogen tích lũy trong tảo, nguồn protein từ vi khuẩn dị dưỡng trong các hạt biofloc như là một nguồn dinh dưỡng bổ sung cho tôm cá nuôi.
c. Quá trình nitrate hóa
Hai bước trong oxy hóa ammonia thành nitrate được gọi là quá trình nitrate hóa. Vi khuẩn sẽ chuyển hóa nitrogen dạng độc (ammonia) thành dạng nitrogen chỉ gây độc khi hàm lượng cao (nitrate). Theo thời gian, nitrate tích lũy trong hệ thống biofloc có tỷ lệ trao đổi nước thấp. Ngược lại với quá trình chuyển hóa ammonia nhanh chóng ở tảo hay sự đồng hóa ở vi khuẩn, quá trình nitrate hóa chịu trách nhiệm về dài hạn, chúng chuyển hóa một lượng lớn (25-30%) nitrogen từ thức ăn trong hệ thống nuôi thâm canh dùng công nghệ biofloc.
Để hiểu đơn giản các động thái của nitrogen trong hệ thống biofloc trao đổi nước thấp: Chất thải nitrogen liên tục quay vòng giữa ammonia hòa tan và dạng chất rắn của tảo hoặc vi khuẩn. Nếu chất rắn được loại bỏ, một phần đáng kể lượng nitrogen thêm vào có thể được đưa ra khỏi hệ thống. Nếu chất rắn không được loại bỏ, một phần lớn của nitrogen (như amoniac) cuối cùng được oxy hóa thành nitrate và tích tụ trong ao.
8. Chiến lược quản lý để kiểm soát ammonia trong hệ thống biofloc
a. Cân bằng tỷ lệ C:N
Trong hệ thống biofloc, yếu tố quan trọng trong kiểm soát ammonia là tỷ lệ C:N thêm vào thông qua thức ăn hay các nguồn khác. Một loại thức ăn có hàm lượng protein khoảng 30-35% có tỷ lệ C:N tương ứng thấp, chỉ khoảng 9-10:1. Gia tăng tỷ lệ C:N thêm vào khoảng 12-15:1 để kiểm soát hàm lượng ammonia thông qua các vi sinh vật dị dưỡng. Tỷ lệ C:N thấp có thể được kiểm soát bằng cách bổ sung các nguồn nguyên liệu có tỷ lệ C:N cao hoặc gia tăng tỷ lệ C:N bằng cách dùng thức ăn có hàm lượng protein thấp. Ammonia được hấp thụ nhanh chóng bởi vi khuẩn sau khi bổ sung carbohydrate. Kiểm soát ammonia bằng vi khuẩn dị dưỡng thường ổn định và bền vững hơn so với tảo hay quá trình tritrate hóa.
Bảng 3: Tỷ lệ C:N của một số loại thức ăn
Có rất nhiều nguồn nguyên vật liệu có thể dùng để cung cấp carbohydrate vào hệ thống biofloc, bao gồm bột ngũ cốc, mật đường, bã mía, cỏ khô băm nhỏ (chopped hay) hay các nguồn khác. Nguồn carbohydrate phải có giá rẻ, dễ tìm và sẵn có. Nguồn chất hữu cơ bổ sung phân hủy nhanh và dễ dàng là tốt nhất. Vi khuẩn dị dưỡng trong hệ thống biofloc có thể phân hủy vật chất hữu cơ đơn giản một cách nhanh chóng, chỉ trong vài phút đến vài giờ. Carbohydrate đơn giản như đường (sucrose hay dextrose) hoặc tinh bột sẽ có tác dụng nhanh nhất. Nguồn carbon tốt nhất trong giai đoạn đầu của chu kỳ nuôi là đường đơn giản.
Để kiểm soát nồng độ ammonia thông qua con đường vi khuẩn dị dưỡng, carbohydrate bổ sung phải thự hiện theo tỷ lệ cho ăn. Đối với mỗi kg thức ăn có hàm lượng protein 30-38% thêm vào hệ thống, cần cung cấp 0.5-1 kg carbohydrate như là đường.
Lượng carbohydrate cần bổ sung nhiều hơn khi thức ăn có hàm lượng protein cao hơn để kiểm soát hàm lượng ammonia theo cách này. Tỷ lệ bổ sung carbohydrate giảm xuống khi ammonia được loại bỏ theo một con đường khác, chẳng hạn như siphong để loại bỏ các chất hữu cơ tích tụ ở đáy ao.
Cố một số mặt hạn chế khi tiếp tục bổ sung carbon hữu cơ để kiểm soát ammonia, vì chúng có thể tích lũy một lượng chất rắn (có chứa vi khuẩn) lớn trong ao. Nếu như không kiểm soát lượng chất rắn này, chúng có thể gây ảnh hưởng đến mang tôm và gây cản trở quá trình trao đổi khí ở mang. Ngoài ra, lượng oxy hòa tan cũng cần cung cấp nhiều hơn cho quá trình hô hấp diễn ra trong ao, từ đó nhu cầu năng lượng cũng tăng lên để duy trì trạng thái lơ lửng của chất rắn trong ao. Đồng thời các hoạt động để loại bỏ, xử lý chất rắn tích tụ trong ao cũng phải được triển khai thực hiện.
Bổ sung carbon liên tục là cần thiết để kiểm soát ammonia với cách tiếp cận này. Nếu muốn dừng bổ sung carbon, phải thực hiện quá trình này một cách từ từ giống như cai sữa cho em bé vậy. Dừng bổ sung carbon đột ngột trước khi quá trình nitrate hóa diễn ra sẽ làm cho chất lượng nước không ổn định và có khả năng làm gia tăng đột biến hàm lượng ammonia hoặc nitrite gây độc cho tôm. Sau khi dừng bổ sung carbon, quá trình kiểm soát ammonia sẽ chuyển sang quá trình nitrate hóa trong hệ thống nuôi siêu thâm canh sử dụng công nghệ biofloc.
b. Thúc đẩy quá trình nitrate hóa
Ngược lại với phương pháp dùng vi khuẩn dị dưỡng để kiểm soát ammonia, cách tiếp cận này không cần cung cấp carbohydrate hoặc xem xét tỷ lệ C:N thêm vào hệ thống. Cách tiếp cận này sử dụng vi khuẩn nitrate hóa để kiểm soát ammonia. Một hệ thống biofloc được khuấy trộn tốt và không bổ sung carbohydrate có xu hướng kiểm soát ammonia theo cơ chế tự nhiên này.
Một trong những bất lợi của phương pháp tiếp cận này là làm giảm độ kiềm do quá trình nitrate hóa. Cả ba quá trình kiểm soát ammonia trong công nghệ biofloc đều làm giảm độ kiềm, nhưng quá trình nitrate hóa là gây giảm độ kiềm nhiều nhất. Quá trình phản nitrate hóa có thể sử dụng để phục hồi sự sụt gảm độ kiềm, nhưng nó làm tăng chi phí sản xuất. Bón vôi là biện pháp thích hợp để quản lý hệ thống biofloc sử dụng cách tiếp cận này để kiểm soát hàm lượng ammonia.
9. Quản lý hệ thống ở giai đoạn đầu
Ở giai đoạn đầu, chất lượng nước trong hệ thống biofloc thay đổi giống như trong hệ thống tuần hoàn. Đặc điểm của giai đoạn đầu là sự gia tăng đến đỉnh điểm nồng độ ammonia sau đó là nitrite do sự phát triển khác nhau của quần thể vi khuẩn. Nếu như tỷ lệ cho ăn tăng quá nhanh, nồng độ ammonia, đặc biệt là nitrite có thể tăng cao đỉnh điểm và chúng có thể gây độc, hoặc ảnh hưởng đến tăng trưởng, hệ số chuyển đổi thức ăn, khả năng đề kháng bệnh hoặc trong một vài trường hợp có thể làm giảm tỷ lệ sống của tôm cá.
Quá trình diễn ra ở giai đoạn đầu trong hệ thống phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm nhiệt độ, tỷ lệ cho ăn, bổ sung đúng loại và số lượng vi sinh vật trước khi thả giống. Không có một qui trình chuẩn cho công nghệ biofloc, và sự kiểm soát các yếu tố cũng như quản lý hệ thống phụ thuộc rất lớn vào kinh nghiệm của mỗi người. Vi khuẩn nitrate hóa có thể phát triển độc lập trong hệ thống với nồng độ cao và duy trì chúng đến trước khi thả giống. Bổ sung bùn đáy ao hay nước từ các ao đang nuôi hoặc của vụ trước cũng là một cách làm hiệu quả để bổ sung vi sinh vật có ích cho bể hoặc ao nuôi mới, tuy nhiên, nó có thể gây nên các lo ngại về vấn đề an toàn sinh học vì mầm bệnh có thể theo đó truyền vào bể hoặc ao nuôi mới.
Có thể tránh hoặc tối ưu hàm lượng ammonia hoặc nitrite tăng cao trong giai đoạn đầu bằng cách bổ sung carbohydrate. Để trung hòa 1 mg/L ammonia, cần bổ sung 15-20 mg/L đường. Bổ sung carbohydrate để làm giảm hàm lượng ammonia có thể kéo dài trong thời gian cần thiết cho đến khi hệ thống ổn định. Khi hệ thống đã hoạt động ổn định, bổ sung carbohydrate tùy theo nhu cầu bởi vì khi đó vi khuẩn nitrate hóa đã có thể duy trì hàm lượng ammonia và nitrite an toàn cho tôm cá. Carbohydrate có thể bổ sung khi cần thiết trong suốt quá trình nuôi, ví dụ như khi hàm lượng ammonia tăng cao.
10. Quản lý chất rắn
Trong hệ thống biofloc, chất thải rắn sẽ được tích lũy và tăng lên do quá trình sụt khí mạnh cộng với lượng bổ sung từ carbohydrate. Sau một thời gian, lượng chất rắn có thể tích lũy lên đến 2000-3000 mg/L. Chất rắn lơ lửng trong hệ thống biofloc thường được kiểm soát ở nồng độ nhỏ hơn 1000 mg/L, thông thường là dưới 500 mg/L. Nồng độ chất rắn lơ lửng từ 200-500 mg/L là tốt nhất cho hệ thống biofloc và nó sẽ kiểm soát hiệu quả hàm lượng NH3 trong ao nuôi. Tôm bắt mồi tốt nhất khi nồng độ chất rắn lơ lửng khoảng 100-300 mg/L đối với hệ thống raceway dùng công nghệ biofloc.
Bình Imhoff hay bình lắng hình nón là một thiết bị đơn giản để đo hàm lượng chất rắn lơ lửng (Hình 3). Thiết bị đơn giản này là một cái bình thường được làm bằng nhựa có hình nón úp ngược, bên ngoài có thang chia vạch, chúng thường được dùng để kiểm tra hàm lượng chất rắn lơ lửng bằng cách cho lắng 1 lít nước từ hệ thống nuôi. Nước sau khi cho vào bình được để lắng khoảng 20-30 phút, sau đó ghi nhận thể tích chất rắn lắng xuống đáy bình. Ngoài ra, người ta còn dùng thước đo độ đục (turbidity meter) để đo hàm lượng chất rắn lở lửng.
Hình 3: Bình hình nón Imhoff để đo hàm lượng biofloc sau khi để lắng 10-20 phút. Hình này cho thấy hàm lượng biofloc sau khi lắng là 10-15 ml/L ở ao nuôi tôm và 25-50 ml/L đối với ao nuôi cá rô phi.
Duy trì hàm lượng chất rắn từ 25-50 ml/L (đo bằng bình Imhoff) là tốt nhất đối với hệ thống nuôi cá rô phi dùng công nghệ biofloc. Trong ao nuôi tôm có lót bạt dùng công nghệ biofloc, hàm lượng chất rắn thích hợp là 10-15 ml/L. Độ đục được khuyến cáo trong hệ thống biofloc là 75-150 NTU (Nephelometric Turbidity Units).
Nồng độ chất rắn trong hệ thống biofloc được quản lý sao cho cân bằng giữa chức năng lọc sinh học (để kiểm soát ammonia) và nhu cầu oxy của ao (nhu cầu oxy sẽ tăng khi hàm lượng chất rắn tăng). Nói cách khác, chúng ta phải quản lý sao cho hàm lượng chất rắn thấp nhất nhưng vẫn phải đảm bảo được chức năng lọc sinh học của biofloc mà không làm gia tăng nhu cầu sụt khí và đảo trộn nước. Quản lý hệ thống nuôi tốt trong việc cân bằng mối quan hệ giữa duy trì hàm lượng chất rắn lơ lửng sẽ tránh được nguy cơ giảm hàm lượng oxy hòa tan đột ngột. Duy trì hàm lượng chất rắn lơ lửng thấp cũng cho phép quá trình quang hợp của tảo diễn ra và cung cấp một phần oxy hòa tan cho hệ thống.
Một trong những phương pháp đơn giản để loại bỏ chất rắn trong hệ thống biofloc là sử dụng bể lắng để kiểm soát chất rắn. Một bể lắng theo nguyên tắt trọng lực đơn giản có thể được sử dụng để kiểm soát hàm lượng chất rắn trong hệ thống nuôi siêu thâm canh có tỷ lệ cho ăn cao sử dụng công nghệ biofloc. Bể lắng có thể được sử dụng khi hàm lượng chất rắn đo bằng bình Imhoff vượt quá ngưỡng thích hợp cho hệ thống nuôi. Một cách khác là bể lắng có thể được sử dụng liên tục trong quá trình nuôi nếu như sử dụng bể lắng có thể tích nhỏ. Thông thường, bể lắng chiếm 1-5% thể tích của hệ thống nuôi và tốc độ dòng chảy với thời gian lắng khoảng 20-30 phút là có hiệu quả nhất trong việc lắng tụ hầu hết các chất rắn có trọng lượng lớn.
Bể lắng rất dễ sử dụng và hiệu quả trong việc loại bỏ các chất rắn. Tuy nhiên, sử dụng bể lắng chỉ có thể lắng các chất rắn có kích thước lớn (nặng), các chất rắn có kích thước nhỏ có thể được loại bỏ cùng với các bọt nước trong ao. Trong thực tế, chúng ta không quản lý được kích thước của chất rắn mà chỉ giới hạn trong việc kiểm soát thời gian tồn lưu của chúng trong hệ thống.
11. Quản lý độ kiềm
Độ kiềm là khả năng đệm của nước để chống lại sự biến động của pH do sự thay đổi của các chất có tính acid hoặc base trong nước. Độ kiềm trong hệ thống biofloc phải được duy trì ở mức cao vì nó liên tục bị tiêu hao bởi các phản ứng sinh acid thêm vào nước. Các hoạt động của vi khuẩn nitrate hóa là nguyên nhân chính gây giảm độ kiềm trong hệ thống nuôi thâm canh sử dụng công nghệ biofloc. Theo thời gian, quá trình nitrate hóa làm cho độ kiềm giảm thấp trong nước. Khi độ kiềm giảm thấp, đồng nghĩa với việc pH cũng sẽ thấp trong ao làm ức chế hoạt động của vi khuẩn, trong đó có vi khuẩn nitrate hóa. Trong trường hợp này, sự tích lũy ammonia sẽ tăng cao do chất thải của tôm cá và thức ăn thừa không được vi khuẩn xử lý. Điều này làm giảm tỷ lệ cho ăn, hiệu quả sử dụng thức ăn và giảm năng suất.
Độ kiềm phải được giữ ổn định trong khoảng 100-150 mg/L CaCO3 bằng cách bổ sung natri bicarbonate (NaHCO3) thường xuyên. Những hóa chất khác để nâng độ kiềm thường không phù hợp. Các chất kiềm (ví dụ như calcium hydroxide – Ca(OH)2) có thể được sử dụng liên tục theo liều lượng phù hợp trong hệ thống. Trong hệ thống nuôi thâm canh dùng công nghệ biofloc với quá trình nitrate hóa chiếm ưu thế (sử dụng vi khuẩn dị dưỡng để kiếm soát ammonia), mỗi kg thức ăn thêm vào cần bổ sung 0.25 kg natri bicarbonate để duy trì độ kiềm trong hệ thống nuôi. Do đó, phải thường xuyên bổ sung natri bicarbonate để duy trì độ kiềm phù hợp cho hệ thống biofloc. Điều này cực kỳ quan trọng trong việc quản lý hệ thống biofloc.
12. Phản nitrate hóa và xử lý bùn đáy
Độ kiềm có thể tăng lên nhờ vào quá trình phản nitrate hóa. Nitrate được tích lũy trong hầu hết các hệ thống nuôi thâm canh sử dụng công nghệ biofloc do quá trình nitrate hóa. Nếu không được kiểm soát, nồng độ nitrate sẽ tích lũy ngày càng nhiều cùng với sự gia tăng tỷ lệ cho ăn. Sự tích lũy nitrate có thể được kiểm soát bằng cách thay nước, nhưng điều này gây nên các mối nguy về an toàn sinh học và không phải là mục tiêu của công nghệ biofloc hướng đến.
Phản nitrate hóa được sử dụng như là một phần của việc bảo vệ nguồn nước và đảm bảo an toàn sinh học. Điều này thực sự cần thiết cho các hệ thống nuôi tôm biển siêu thâm canh, đặc biệt là ở những khu vực nội đồng, xa nguồn nước biển.
Quá trình phản nitrate hóa diễn ra trong điều kiện tĩnh và thiếu oxy. Chất rắn có thể được gom và lắng tụ ở một góc của hệ thống. Một dòng chảy chậm cho phép chất rắn lắng tụ và giữ lại trong khoảng 1-2 ngày là đủ thời gian cho quá trình phản nitrate hóa diễn ra và có thể kiểm soát được nồng độ nitrate. Tích tụ các chất rắn sẽ đạt đến một trạng thái ổn định. Trong điều kiện thiếu oxy, một nguồn cung ổn định của nitrate sẽ hoạt động như là một chất oxy hóa sẽ liên tục oxy hóa chất hữu cơ, mặc dù một số chất hữu cơ đơn giản như đường có thể cần thiết để thúc đẩy quá trình này diễn ra nhanh hơn. Bicarbonate (HCO3-) được sinh ra bởi vi khuẩn như là một sản phẩm phụ trong quá trình này. Do đó, độ kiềm bị giảm sút do quá trình nitrate hóa có thể được phục hồi nhờ vào quá trình phản nitrate hóa.
Nguồn nước nuôi trồng có thể bảo tồn bằng cách sử dụng một loạt các phản ứng theo trình tự để giảm khối lượng bùn đáy ao và phần lớn lượng chất rắn thải ra từ các hệ thống nuôi trồng thủy sản. Trình tự cụ thể các bước là:
– Làm đầy: Khối lượng bùn/chất rắn thu được từ bể lắng được cho vào bể phản ứng (hệ thống bể phản ứng kín hoạt động tốt hơn nhưng nó không thật sự cần thiết, tất cả các loại bể hay bình đều có thể sử dụng được).
– Phản ứng: Các chất rắn và biofloc được khuấy trộn mạnh và sụt khí từ 12-24 giờ để thúc đẩy quá trình phân hủy chất rắn.
– Lắng: Dừng quá trình sụt khí và khuấy trộn. Phần lớn chất rắn sẽ nhanh chóng lắng xuống trong vòng 2-3 giờ.
– Thu hồi: Nước sạch sau khi lắng được sử dụng và cấp lại cho hệ thống biofloc.
Trình tự này được lặp lại mỗi khi thu được lượng chất rắn cần thiết. Cần lưu ý là khi nước có mùi trừng thối, cho thấy hàm lượng hydro sulfide (H2S) cao thì không được cấp trực tiếp vào hệ thống nuôi mà phải sụt khí mạnh để loại bỏ H2S. Tốt nhất là nên kiểm tra hàm lượng H2S ở ngưỡng an toàn trước khi cấp vào hệ thống nuôi.
13. Thông số kỹ thuật và hiệu suất của hệ thống biofloc
a. Hệ thống ao nuôi tôm công nghiệp có lót bạt
Có rất nhiều nghiên cứu, phát triển hệ thống biofloc xuất phát từ Trung tâm Nuôi trồng hải sản Waddell (Waddel Mariculture Center) được áp dụng trong trang trại nuôi tôm thương phẩm Belize Aquaculture Limited vào giữa những năm 1990. Kể từ đó, công nghệ này được ứng dụng tại nhiều trang trại nuôi tôm ở Indonesia, Malaysia và Australia. Như đã nói ở trên, một động lực chính cho việc sử dụng công nghệ biofloc trong nuôi tôm là mối quan tâm về an toàn sinh học, đặc biệt là sự kiểm soát của virus đốm trắng (WSSV) và các bệnh virus khác.
Một cách tiếp cận cơ bản là sử dụng những ao nuôi tương đối nhỏ (0.5-1.5 ha) được lót đáy ao bằng nhựa HDPE có độ dày khoảng 30-40 mil (1 mil là một phần nghìn của một inch) và sụt khí với công suất khoảng 28-32 hp/ha với hệ thống cánh quạt để duy trì trạng thái lơ lửng của các hạt biofloc. Theo một qui tắc, một mã lực (hp) của việc sụt khí bằng hệ thống cánh quạt có thể cung cấp đủ nhu cầu cho khoảng 400-500 kg tôm. Vị trí của cách quạt rất quan trọng và phải bố trí tốt đảm bảo có thể tạo dòng chảy theo hình tròn để gom chất thải và tránh tạo nên những khu vực nước tĩnh trong ao. Hệ thống sụt khí phải được điều chỉnh vị trí thường xuyên để tránh việc các chất rắn lơ lửng lắng xuống đáy và hình thành nên những vùng yếm khí có khả năng sinh khí độc.
Nồng độ biofloc khoảng 15 ml/L (đo bằng bình Imhoff) được duy trì bằng cách bổ sung bột ngũ cốc (khoảng 18% protein) và mật đường và duy trì tỷ lệ C:N lớn hơn 15:1. Khi sinh khối tôm đạt khoảng 10 tấn/ha, bùn đáy ao nên cần được loại bỏ ở khu vực giữa ao nếu có thể.
Tôm được thả nuôi với mật độ cao, khoảng 125-150 tôm post10/m2. Tỷ lệ cho ăn tối đa hàng ngày trước khi thu hoạch là 400-600 kg thức ăn/ha. Sau khoảng 90-120 ngày, năng suất đạt khoảng 20-25 tấn/ha/vụ với kích cỡ tôm kỳ vọng là 18-20 g/con, mặc dù năng suất thông thường đạt được là khoảng 15-20 tấn/ha (Bảng 4). Thậm chí năng suất có thể đạt tới 50 tấn/ha trong hệ thống nuôi thâm canh tôm sử dụng công nghệ biofloc với mật độ tôm là 280 con/m2. Năng suất này cao hơn nhiều so với nuôi tôm bán thâm canh trong ao chỉ đạt khoảng 4-8 tấn/ha.
Bảng 4: Tóm tắt các báo cáo về năng suất ước lượng của các hệ thống biofloc khác nhau. Để đơn giản, giả sử độ sâu của nước trong hệ thống nuôi là 1 m.
b. Hệ thống nuôi tôm raceway trong nhà kính
Dựa trên nền tảng kỹ thuật nuôi tôm trong ao lót bạt ngoài trời, các thành viên của Hiệp hội nuôi tôm biển Hoa Kỳ đã phát triển công nghệ nuôi tôm thâm canh raceway trong nhà kính tiêu chuẩn (dài 100 feet x 25 feet chiều rộng). Công nghệ này cho phép nuôi tôm ở vùng nội đồng để tiết kiệm chi phí đất đắt tiền ở khu vực ven biển và cả vùng ôn đới nếu đảm bảo cung cấp nhiệt độ thích hợp. Hệ thống raceway cho thử nghiệm hoặc sản xuất giống (40-50 m3) và hệ thống nuôi thương mại (250-300 m3) được coi là tiêu chuẩn.
Hệ thống raceway thường nông, chỉ khoảng 50-100 cm và có vách ngăn ở trung tâm hoặc theo phân vùng để cải thiện sự lưu thông nước trong hệ thống. Chuyển động của nước được cung cấp bởi các máy bơm khí được bố trí sao cho không khí thổi từ dưới đáy lên bề mặt bể hoặc máy bơm bơm nước được thiết kế để vừa tạo dòng chảy và cung cấp khí thông qua vòi phun. Dòng nước di chuyển dọc theo bể theo một hướng và một dòng chảy đối xứng ở phía bên kia của vách ngăn của bể. Raceway cũng có một mạng lưới sụt khí khuếch tán để duy trì trạng thái lơ lửng của các hạt biofloc. Khi mật độ tôm cao hay sinh khối trong bể lớn, oxy có thể được cung cấp thêm trong một thời gian ngắn sau khi cho tôm ăn hoặc sụt khí liên tục nếu cần thiết.
Hàm lượng chất rắn biofloc được kiểm soát bằng bể lắng. Bể lắng có thể tích dưới 5% thể tích của hệ thống nuôi. Một số hệ thống còn có thêm bộ chưng cất phân đoạn để loại bỏ các hạt chất rắn có kích thước nhỏ và bọt không thể lắng xuống bể lắng. Hệ thống này hoạt động tốt với h&a.
