So với hình thức nuôi thủy sản trên ao hoặc lồng bè, hình thức RAS (hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn) mang đến nhiều lợi ích hơn khi chúng có sự linh động trong việc di chuyển vị trí nuôi trồng, giảm lượng nước sử dụng cũng như giảm thiểu các chất gây hại cho môi trường nhưng mang đến hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên, khi mật độ dự trữ và mức độ tái sử dụng nước tăng lên, chất thải tích tụ nhanh chóng và việc kiểm soát môi trường trở nên khó khăn hơn. Thực tế đó đặt ra yêu cầu với hệ thống xử lý nước nuôi trồng để giảm thiểu các vấn đề gây hại cho vật nuôi.

Các phương pháp thông thường để loại bỏ chất rắn như bể lắng giúp loại bỏ các chất rắn thô có thể lắng và lọc được, nhưng không loại bỏ các chất rắn dạng keo mịn. Tương tự, quá trình nitrat hóa của vi khuẩn trong bộ lọc sinh học loại bỏ amoniac và nitrit hòa tan, chứ không loại bỏ các chất thải hòa tan khác. Khi lượng chất hữu cơ tăng lên cùng với cường độ sản xuất, vi khuẩn chuyển nitrit thành nitrat hoạt động kém hiệu quả hơn, dẫn đến tăng mức nitrit. Sự tích tụ các chất rắn dạng keo mịn, chất hữu cơ hòa tan và nitrit trong RAS có thể làm suy giảm chức năng lọc sinh học, đồng thời làm tăng nhu cầu oxy sinh hóa trong đàn nuôi từ đó làm giảm khả năng tăng trưởng, giảm sản xuất nuôi trồng.

Việc tăng tỷ lệ trao đổi nước hàng ngày trong RAS sẽ loại bỏ các chất rắn dạng keo, chất hữu cơ và nitrit tích tụ, gây phương hại làm tăng chi phí sản xuất. Phương pháp thay thế để loại bỏ các chất gây ô nhiễm là phân hủy các chất thải hữu cơ bằng cách sử dụng chất oxy hóa, chẳng hạn như ozone. Ozone cũng được sử dụng rộng rãi để khử trùng nước cấp và nước thải đầu ra cho RAS để loại bỏ mầm bệnh.

Khả năng xử lý nước nuôi thủy hải sản của ozone

Ozone là một chất khí trong suốt, có màu xanh lam, tạo ra mùi hăng dễ phát hiện ở nồng độ thấp tới 5 phần triệu (ppm) trong không khí. Ở nồng độ ozone cao hơn, không khí trở nên chát và cực kỳ nguy hại cho sức khỏe. Ozone (O₃) được hình thành khi một phân tử oxy (O₂) buộc phải liên kết với nguyên tử thứ ba của oxy (O). Nguyên tử thứ ba chỉ liên kết lỏng lẻo với phân tử, làm cho ôzôn không ổn định cao. Đặc tính này làm cho ozone trở thành một chất oxy hóa tuyệt vời và lý tưởng để sử dụng trong xử lý nước. Tuy nhiên, việc bảo quản rất khó khăn nênozone thường được tạo ra tại chỗ và sử dụng ngay lập tức.

Ozone có thể được sử dụng trong xử lý nước cho các mục đích sau:

Loại bỏ các chất rắn mịn và keo

Chất rắn dạng keo và mịn bao gồm các hạt có kích thước từ 1-30 micron (mm) và 0,001-1 mm. Kích thước nhỏ của các hạt cho phép chất rắn ở trạng thái huyền phù và tránh được hầu hết các phương pháp tách cơ học. Sự tích tụ của các chất rắn mịn và dạng keo có thể làm giảm hiệu quả nitrat hóa của bộ lọc sinh học và gây hại cho vật nuôi.

Ozone loại bỏ các chất rắn mịn và dạng keo bằng cách gây ra sự kết tụ của chất rắn (vi keo tụ), điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ bằng cách phân đoạn bọt, lọc và lắng cặn.

Mô hình ứng dụng ozone trong nuôi trồng thủy hải sản tuần hoàn

Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hòa tan

Các hợp chất hữu cơ hòa tan (DOC) hoặc các chất hữu cơ chịu lửa, làm cho nước có màu đặc trưng. DOC không phân hủy sinh học và tích tụ theo đầu vào của thức ăn, tỷ lệ trao đổi nước và tốc độ loại bỏ chất rắn. Mức độ cao của DOC có thể gây hại cho động vật và làm giảm hiệu quả nitrat hóa của bộ lọc sinh học.

Ozone loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan bằng cách:

• Oxy hóa chất hữu cơ thành các sản phẩm dễ dàng nitrat hóa hơn trong bộ lọc sinh học;
• Cho phép loại bỏ các hạt chất thải bằng cách lọc hoặc lắng thông thường.

Loại bỏ Nitrit

Nitrit có thể tích tụ khi sản xuất tăng cường và tải lượng hữu cơ trên bộ lọc sinh học tăng lên. Vi khuẩn xử lý amoniac thành nitrit ( Nitrosomonas spp) hoạt động hiệu quả hơn dưới lượng chất hữu cơ cao hơn vi khuẩn xử lý nitrit thành nitrat ( Nitrobacter ) và mức nitrit tăng lên tương ứng.

Hàm lượng nitrit cao có thể gây độc cho vật nuôi. Dữ liệu có sẵn về cá rô bạc, Bidyanus bidyanus chỉ ra mức nitrit thấp tới 2,8 phần triệu (ppm) có thể làm

giảm 5% tốc độ tăng trưởng của cá giống.

Ozone loại bỏ nitrit bằng cách:

• Oxy hóa trực tiếp thành nitrat;
• Giảm tải hữu cơ, giúp cải thiện hiệu quả lọc sinh học và quá trình nitrat hóa.

Khử trùng

Mật độ thả nuôi cao làm tăng sản lượng chất thải, tạo điều kiện thuận lợi để các vi sinh vật gây bệnh phát triển. Một bước quan trọng trong việc giảm nguy cơ bùng phát dịch bệnh trong RAS là sử dụng các quy trình kiểm dịch tiêu chuẩn đối với bất kỳ loài vật nào được đưa vào. Các cơ sở sử dụng nước mặt, bao gồm RAS và hệ thống trại giống thông qua dòng chảy, cũng quan tâm đến việc giảm tải lượng mầm bệnh đưa vào qua nước nguồn. Việc khử trùng nước thải trước khi đưa ra môi trường cũng rất quan trọng để ngăn ngừa sự lây lan của các bệnh ngoại lai.

Ứng dụng ozone trong hồ nước nuôi tôm

Ozone có thể khử hoạt hiệu quả một loạt các vi khuẩn, vi rút, nấm và động vật gây bệnh. Hiệu quả của việc xử lý ozone phụ thuộc vào nồng độ ozone, thời gian tiếp xúc với ozone (thời gian tiếp xúc), tải lượng mầm bệnh và hàm lượng chất hữu cơ. Nếu hàm lượng chất hữu cơ cao, nhu cầu được tạo ra bằng cách oxy hóa chất hữu cơ có thể gây khó khăn cho việc duy trì đủ lượng ozone dư để khử trùng hiệu quả.