Thiết lập hệ vi khuẩn nitrat trong hệ thống Biofloc siêu thâm canh

CHUỖI CUNG ỨNG VINHTHINH BIOSTADT HƯỚNG ĐẾN PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

ESOMAX - HOẠT CHẤT TINH DẦU KHÁNG SINH - GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT BỆNH GAN TỤY VÀ PHÂN TRẮNG

Wokozim đã được sử dụng trên 40 loại cây trồng và hơn 20 quốc gia trên thế giới

Liên doanh giữa Vinhthinh & tập đoàn Biostadt -Ấn Độ

Công ty thành viên

Trang chủThông tin kỹ thuậtBIOFLOC VÀ ƯƠNG, NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANHThiết lập hệ vi khuẩn nitrat trong hệ thống Biofloc siêu thâm canh

Thiết lập hệ vi khuẩn nitrat trong hệ thống Biofloc siêu thâm canh

Tóm tắt: Trong hệ thống nuôi Biofloc, vi khuẩn oxy hóa amonia (amonia oxidizing bacteria) sẽ chuyển hóa NH₃thành NO₂(nitrite), quá trình này sẽ cung cấp cơ chất (NO₂) giúp vi khuẩn oxy hóa Nitrite (nitrite oxidizing bacteria) chuyển hóa Nitrite thành dạng không độc Nitrate (NO₃). Để hạn chế sự biến động của NH₃và NO₂trong hệ thống nuôi Biofloc, một giải pháp quan trọng là tiến hành bổ sung Amonium Cloride (NH₄Cl₂) hoặc Natri Nitrite (NaNO₂). Việc bổ sung cơ chất này cho vi khuẩn nitrate hóa được thực hiện tức thời thay vì phải chờ đợi quá trình tích lũy NH₃và NO₂ một cách tự nhiên trong hệ thống nuôi.

Sử dụng công nghệ Biofloc cho nuôi tôm siêu thâm canh đang phát triển như một giải pháp thay thế cho cách nuôi truyền thống. Lợi thế của sản xuất siêu thâm canh biofloc bao gồm việc kiểm soát nhiệt độ để có thể nuôi quanh năm, giảm thiểu khả năng xâm nhập và lây lan của dịch bệnh, giảm hẳn việc thay nước và xả thải. Việc quản lý biofloc dựa vào nguồn vi khuẩn tại chỗ (bao gồm vi khuẩn và tảo) nhằm ngăn chặn sự tích lũy nitơ vô cơ từ quá trình chuyển hóa NH₃và NO₂ có thể gây độc cho tôm.

Một quần thể vi khuẩn dị dưỡng có thể làm giảm thiểu sự tích lũy amonia thông qua sự đồng hóa thành sinh khối vi khuẩn. Quần thể vi khuẩn này có thể nhân lên thông qua việc điều chỉnh tỉ lệ cacbon: nitơ trong khối nước bằng cách sử dụng thức ăn có hàm lượng đạm thấp và bổ sung nguồn carbon hữu cơ, chẳng hạn như mật đường.

Một quần thể vi khuẩn hóa tự dưỡng (ví dụ như vi khuẩn Nitrat) có thể hạn chế sự tích lũy NH₃và NO₂ thông qua quá trình oxy hóa thành NO₃. Quần thể vi khuẩn này có thể duy trì bằng cách thay thế kiềm được tiêu thụ trong quá trình nitrat hóa bằng một nguồn cacbon vô cơ như NaHCO₃(sodium bicarbonate)hoặc CaCO₃(Calcium carbonate).

Tùy thuộc và khả năng chiếu sáng và kỹ năng quản lý, sinh vật quang tự dưỡng (chẳng hạn như tảo) có thể xuất hiện. Chúng giảm thiểu sự tích lũy NH₃ và NO₃ thông qua việc đồng hóa thành sinh khối tảo.

Vi khuẩn dị dưỡng tăng sinh khối trong thời gian ngắn và có thể hình thành một cách nhanh chóng, trong khi vi khuẩn nitrat sinh trưởng và nhân đôi chậm hơn nhiều, do đó đòi hỏi sự quản lý cẩn thận trong hệ thống biofloc.

Hình 01 - Tảo xanh tồn tại trong nước ao nuôi siêu thâm canh thử nghiệm tại Viện Hải Dương Học Hawai

Trong các bể nuôi cá cảnh, thông thường người chơi cá cảnh nhiều kinh nghiệm sẽ thiết lập một hệ thống lọc sinh học đủ lâu để hình thành hệ vi sinh vật nitrat hóa trước khi thả cá cảnh để nuôi. Trong trường hợp một hệ thống lọc sinh học như thế không được chuẩn bị, họ cũng có thể hình thành hệ vi khuẩn nitrat hóa trong bể cá cảnh trước bằng cách thả vào bể số lượng vừa đủ một loài cá nào đó (không phải là loại cá cảnh cần nuôi). Cá được sử dụng trong chu trình sẽ bài tiết amonia (NH₃), là cơ chất cho vi khuẩn oxy hóa amonia (AOB). NH₃ được oxy hóa thành NO₂ (Nitrite) là cơ chất cơ chất cho vi khuẩn chuyển hóa Nitrite (NOB), Nitrite sẽ được oxy hóa bởi NOB chuyển thành Nitrate (NO₃) không độc. Ý nghĩa của việc làm này là tạo ra sự tích lũy NH₃ hoặc NO₂ trong nước trước để tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn nitrate hình thành. Chu trình này có thể mất từ 4-6 tuần, đặc trưng bởi sự biến động của các chỉ số NH₃ và NO₂ cho đến khi hệ vi khuẩn nitrat hóa (AOB và NOB) được hình thành hoàn chỉnh.

Có một số thủ thuật có thể đẩy nhanh chu trình hình thành nhóm vi khuẩn nitrat hóa này trong môi trường nước (thay vì phải chờ thời gian từ 4 - 6 tuần) và giảm thiểu sự biến động amonia. Một trong những thủ thuật đó là duy trì một lượng tối thiểu amonia và nitrite lúc bắt đầu chu trình thông qua việc bổ sung muối amonium chloride và/hoặc Sodium Nitrite. Việc bổ sung cơ chất này ngay lập tức cho vi khuẩn Nitrate thay vì phải đợi sự tích lũy tự nhiên. Nếu chu trình không được hoàn thiện thì NH₃ và NO₂ có thể tăng cao đến mức gây độc.

Khái niệm và phương pháp này cũng áp dụng tương tự cho trong giai đoạn chuẩn bị hệ thống nuôi biofloc sử dụng trong nuôi tôm siêu thâm canh. Quan trọng hơn, nếu hệ thống nuôi không được chuẩn bị hoàn chỉnh có thể gây ra những tác hại trầm trọng bởi sự sản sinh tự nhiên NH₃vàNO₂trong hệ thống nuôitrong khi hệ vi khuẩn nitrat hóa chưa được hình thành vì hệ thống nuôi biofloc siêu thâm canh có mật độ nuôi cao, tốc độ tăng trưởng nhanh và tỷ lệ cho ăn cao, chính vì thế NH₃vàNO₂sản sinh tự nhiên bởi tôm nuôi, phân, xác tảo ...sẽ nhanh chóng tích lũy với hàm lượng cao và gây độc cho tôm.

HỆ THỐNG SIÊU THÂM CANH BIOFLOC

Nghiên cứu trên hệ thống nuôi siêu thâm canh biofloc được thực hiện tại Viện hải dương học Waimanalo (OI), Hawaii, Hoa Kỳ từ năm 1977. Viện nghiên cứu này duy trì một chương trình chọn lọc nhân giống tôm thẻ chân trắng. Thí nghiệm này được thực hiện trong một hệ thống nuôi raceway biofloc siêu thâm canh 75m³, với mật độ nuôi 300-400 con/m³ tại Trung Tâm nhân giống của viện Hải Dương Hải Dương học Hawai (OI).

Các thủ tục về an toàn sinh học được thực thi nghiêm ngặt nhằm tránh những mối nguy bệnh dịch tiềm tàng. Các thiết bị raceway sẽ được khử trùng bằng clo và rửa sạch bằng nước ngọt giữa các thí nghiệm. Mỗi đợt thí nghiệm siêu thâm canh sẽ bắt đầu bằng nguồn nước biển sạch.

Những khó khăn trong việc thiết lập quần thể vi khuẩn nitrat hoàn chỉnh trong suốt quá trình thiết lập chu trình ở một vài thí nghiệm trước đây có kết quả biến động nitrite ở mức cao, một vài trường hợp mức Nitrite vượt mức 25mg/l (25 ppm). Với mức Nitrit hiện diện cao như vậy, kết quả thường tôm bị yếu và ngay thời điểm đó bắt buột phải hủy bỏ quy trình.

Kiểm sóat biến động Nitrit trong suốt chu trình là rất cần thiết. Một số kỹ thuật như thêm hệ thống lọc ngược, nước hệ thống ương và nuôi cấy vi khuẩn nitrat hóa giai đoạn đầu đều cho kết quả thành công thấp. Ngoài ra các biện pháp này thường không phù hợp về chất lượng, không có sẵn và chi phí cao.

BỔ SUNG MUỐI SODIUM NITRITE (NaNO₂)

Vi khuẩn oxy hóa Nitrit có thời gian nhân đôi ít nhất 15 giờ, trong khi vi khuẩn oxy hóa amonia chỉ mất nửa thời gian để nhân đôi. Thời gian phát triển thế hệ ngắn hơn có thể giải thích cho sự biến động của chu trình amonia trong hệ thống siêu thâm canh của Viện Hải Dương Hải Dương Học Hawai không bao giờ đạt mức gây độc và hệ vi khuẩn oxy hóa amonia (AOB) trở nên ổn định dễ hơn hệ vi khuẩn oxy hóa Nitrit (NOB).

Bởi vì độc lực của Nitrit là mối quan tâm hàng đầu, theo kinh nghiệm thì việc bổ sung Nitrit dưới dạng muối Sodium Nitrit (NaNO₂) được thực hiện. Việc bổ sung muối Sodium Nitrit (NaNO₂) trước khi nuôi sẽ cung cấp chất nền cần thiết cho sự hình thành tự nhiên hệ vi khuẩn oxy hóa Nitrit (NOB) ngay lập tức. Quan trọng hơn nữa, các vi khuẩn Nitrat hóa rất nhạy cảm với bức xạ cực tím khi tự do, do đó các tấm bạt che tạo bóng tối đều được bố trí cho toàn bộ hệ thống raceway.

Hình 02 - Hệ thống nuôi Raceway Biofloc siêu thâm canh được phủ bạt che sáng tạo môi trường tối nhằm tạo điều kiện cho hệ vi khuẩn nitrat phát triển

Trong cả 5 thí nghiệm, hệ thống raceway biofloc được lắp hoàn chỉnh 2 tuần trước khi thả nuôi, mức biến động NaNO₂- Nitơ ban đầu là 1-2 mg/l. 5 liều tiếp theo được bổ dung vào hệ thống raceway nhằm duy trì sự hiện diện của nitrit ở mức tối thiểu.

Sự gia tăng Nitơ-Nitrat diễn ra chỉ vài ngày sau khi bổ sung muối NaNO₂, điều đó khẳng định hệ vi khuẩn oxy hóa Nitrit đã được hình thành thể hiện qua việc oxy hóa Nitrit thành Nitrat. Sự hiện diện sớm của nhóm vi khuẩn này trong chu trình cho phép nhóm vi khuẩn này phản ứng nhanh hơn quá trình tích lũy nitrit tự nhiên sau khi thả nuôi.

QUAN ĐIỂM

Có nhiều phương pháp đơn giản, hiệu quả để thiết lập hệ vi khuẩn nitrate hóa và sẽ rất hữu ích. chẳng hạn như việc bắt đầu một hệ thống, bắt đầu lại sau khi xử lý sát trùng do dịch bệnh diễn ra, khi thiếu hụt nước, hạn chế nhiễm chéo trong quá trình cấp nước hoặc quá trình khởi động liên tục của các thí nghiệm.

Trong thí nghiệm 5 - 4,3 kg NaNO₂ được sử dụng trong suốt chu trình cho bể nuôi nuôi raceway 75m³ với chi phí 10,63 USD. Dữ liệu từ thí nghiệm 5 cho thấy việc qui trình chuẩn bị ngắn hơn và bổ sung liều NaNO₂ ít hơn cũng đủ để hoàn thiện chu trình. Các dữ liệu điều tra trong tuơng lai sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa thời gian và số lượng NaNO₂ tối thiểu cần sử dụng nhằm giảm chi phí và nhân lực.

Biên dịch bởi: KS LÊ TRUNG VIỆT - CÔNG TY VINHTHINHBIOSTADT

Nguồn: Clete A. Otoshi, Neil Rodriguez, Tiến Sĩ Shaun M. Moss - Viện Hải dương học Hawai - Establishing Nitrifying Bacteria In Super-Intensive Biofloc Shrimp Production - Global Aquaculture Advocate - Tháng 5-6/2011