Biofloc là gì? Áp dụng công nghệ Biofloc trong nuôi tôm thẻ chân trắng

Công nghệ cơ bản được phát triển bởi Tiến sĩ Yoram Avnimelech ở Israel và bước đầu thực hiện thương mại tại Belize bởi Belize Aquaculture. Nó cũng đã được áp dụng thành công trong nghề nuôi tôm ở Indonesia và Úc. Sự kết hợp của hai công nghệ, thu hoạch một phần và biofloc, đã được nghiên cứu ở miền bắc Sumatra, Indonesia.

Công nghệ Biofloc Biofloc được định nghĩa là macroaggregates bao gồm: diatoms, macroalgae, fecal pellets, exoskeleton, remains of dead organisms, bacteria and invertebrates. Protein của những vi sinh vật này cao hơn so với protein thức ăn chăn nuôi.

Yêu cầu cơ bản cho hoạt động hệ thống biofloc bao gồm: mật độ thả cao với 130-150 PL10/m2 và máy sục khí cao từ 28 HP-32 HP / ha (sử dụng hệ thống cung cấp oxy bằng ống Aero Tube).

Ao nuôi phải được bằng bê tông hoặc lót bạt HDPE, ngũ cốc dạng viên và mật mía được thêm vào môi trường nước. Sản lượng tôm đạt 20-25 tấn / ha / vụ là bình thường cho các hệ thống biofloc. Sản xuất tối đa gần 50 tấn / ha đã đạt được trong các ao nhỏ ở Indonesia.

Một yếu tố quan trọng trong hệ thống là sự kiểm soát của Biofloc trong ao trong quá trình hoạt động. Bioflocs được duy trì ở mức dưới 15 ml / L trong khi hoạt động. Tỷ lệ Carbon(C):Nitơ(N) được điều chỉnh và giữ ở mức trên 15:01 bằng cách điều chỉnh mật mía, ngũ cốc và các đầu vào thức ăn.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Biofloc nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng

Công nghệ Biofloc (BFT) ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản được coi là công nghệ sinh học theo hướng mới (Avnimelech, 2006) dựa trên nguyên lý cơ bản của bùn hoạt tính dạng lơ lửng. Công nghệ BFT là giải pháp giải quyết 2 vấn đề: (1) Loại bỏ các chất dinh dưỡng chuyển hóa vào sinh khối vi khuẩn dị dưỡng xử lý nước ao nuôi, (2) Sử dụng Biofloc làm thức ăn bổ sung tại chỗ cho đối tượng nuôi. Do đó, BFT làm giảm chi phí thức ăn và được coi là giải pháp để phát triển bền vững ngành nuôi trồng thủy sản quy mô công nghiệp.

https://www.youtube.com/watch?v=DX3_JcU2Ah0

Để ứng dụng công nghệ Biofloc trong nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng, giải pháp công nghệ cần thực hiện là tính toán tỷ lệ Các bon và Nitơ (tỷ lệ C : N) hợp lý, để vi sinh vật chuyển hóa thành sinh khối và xác định ngưỡng tối ưu các thông số ảnh hưởng đến sự phát triển của Biofloc.

Thí nghiệm xác định tỷ lệ C : N được thực hiện ở bể 3 – 3,5m3, bể có dạng hình tròn (ngoài trời) và bể hình chữ nhật (trong nhà) với 02 nguồn Các bon (Rỉ đường và tinh bột) và các tỷ lệ C : N khác nhau gồm 10:1 (CN10); 12:1 (CN12) và 20:1 (CN20). Tiến hành các bước chuẩn bị bể nuôi để đảm bảo tiêu chuẩn nuôi an toàn sinh học. Cỡ tôm thí nghiệm là tôm Post 15 ngày tuổi. Mật độ tôm thí nghiệm là 120 con/m3. Sử dụng thức ăn công nghiệp CP (>40% Protein) cho tôm ăn, lượng cho ăn tùy thuộc vào tuổi của tôm và giảm 15 – 20% theo khẩu phần ăn thông thường. Thời gian thí nghiệm là 90 ngày.

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, ôxy hoà tan (DO) đến các thông số Biofloc. Các thông số nhiệt độ, pH, độ mặn, DO được đo bằng máy ngay tại các bể thí nghiệm vào buổi sáng lúc 9 – 10 giờ và buổi chiều 14 – 15 giờ. Nhiệt độ, DO đo bằng máy DO YSI 5100 (Mỹ); độ mặn đo bằng máy đo Atago (Nhật); pH đo bằng máy YSI 5500 (Mỹ); độ trong đo bằng đĩa Secchi.

Mẫu nước được thu, lọc qua giấy lọc GF/C Whatman và phân tích ngay trong ngày. Nitrit (NO3−–N) phân tích bằng phương pháp cho chạy qua cột khử Cadimi; Nitrit (NO2−–N) được phân tích bằng phương pháp sử dụng thuốc thử Gressi; Tổng Nitơ dạng Amonia (TAN) được phân tích bằng phương pháp Nessler; Phốt pho dạng Phốt phát được phân tích bằng phương pháp ascorbic acid; Tổng Nitơ (NTs) trong nước được phân tích theo phương pháp Kjeldahl. Tro phân tích theo phương pháp nung ở nhiệt độ 5500C và cân trọng lượng. Protein xác định bằng phương pháp Kjeldahl. Lipid xác định bằng bộ chiết Soxhlet. Các phương pháp phân tích theo APHA (1995).
Mẫu Biofloc được phân tích theo các phương pháp phân tích bùn trầm tích. Mẫu Tổng Cacbon Hữu cơ (TOC) được xác định theo phương pháp El Wakeel and Riley (1957). Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) được lọc qua giấy lọc GF/C Whatman sấy khô qua đêm tại 1050C (xác định trọng lượng trước và sau khi sấy). Tổng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS), sau khi mẫu lọc qua giấy lọc (giấy lọc không tro), sấy ở 1050C, cân trọng lượng trong điều kiện nhiệt độ 6000C và xác định trọng lượng. Chỉ số thể tích Floc (VFI) được thu bằng bình Imhoff và ống đong 1000ml, lấy thể tích 1lit, sau đó để lắng 30 phút, đọc thể tích Floc lắng.

Tỷ lệ C : N được đánh giá thông qua các chỉ số Biofloc là FVI, TSS, VSS và thông số đánh giá chất lượng nước (TAN, NO2-); các thông số kỹ thuật nuôi tôm gồm hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR), tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống.

Kết quả thí nghiệm tỷ lệ CN10; CN12; CN20 cho thấy TSS là tổng chất rắn lơ lửng ở bể CN12 thấp hơn so với CN10; CN20. Giá trị TSS chỉ dao động trong khoảng 0,1 – 0,75mg/l. Các khoảng giá trị TSS trong các thí nghiệm đều ở mức độ cho phép, tốt nhất là giá trị TSS <1g/l. VSS là tổng chất rắn dễ bay hơi (thông số này phản ánh lượng chất hữu cơ trong tổng lượng chất rắn). Cũng như TSS, các VSS có giá trị tăng đều và ít biến động. FVI là chỉ số thể tích của Biofloc, FVI ở tỷ lệ CN10 chỉ số FVI thấp; CN20 FVI cao nhất 15ml/l (ở giá trị này, Floc dày đặc). Ở tỷ lệ CN12 giá trị TSS thấp nhất; VSS có sự tăng tuyến tính cao nhất (VSS phản ánh lượng chất hữu cơ dễ hòa tan lơ lửng trong nước), FVI cao nhất trong khoảng 10 – 12ml/l. Như vậy, lựa chọn CN12 (với 2 nguồn các bon là rỉ đường và bột đậu nành) là phù hợp với các thông số chất lượng Biofloc cho công nghệ BFT nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng. Công nghệ BFT giải quyết vấn đề của Nitơ. Thông số đánh giá chất lượng nước chủ yếu là TAN và NO2-; Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ TAN trong các thí nghiệm có giá trị luôn nhỏ hơn 1 mg/l. Trong khi ở các ao nuôi tôm quy mô công nghiệp, giá trị TAN thường lớn hơn 1 mg/l (Hiền và ctv, 2005). Xét nồng độ TAN các bể ngoài trời, với tỷ lệ CN12 có nồng độ TAN thấp nhất (0,2 – 0,4 mg/l), nồng độ TAN, NO2- tăng cao ở tháng thứ 2. Nồng độ chu kỳ tăng Nitrit trong 5 tuần và bắt đầu chu kỳ giảm. Giá trị Nitrit tăng cao là kết quả của quá trình chuyển hóa. Tuy nhiên, nếu Nitrit tăng quá cao (> 5mg/l) vượt quá ngưỡng giới hạn cho phép đối với tôm nuôi thì cần tiến hành các giải pháp kiểm soát Nitrit.

Xét tỷ lệ C : N và các thông số của tôm nuôi bao gồm hệ số chuyển đổi thức ăn FCR, tỷ lệ sống, trọng lượng tôm và tốc độ tăng trưởng của tôm nhận thấy rằng FCR của các tỷ lệ C : N thí nghiệm có giá trị thấp dao động khoảng 0,70 – 0,87 (so với thí nghiệm đối chứng, hệ số thức ăn là 1,03 – 1,13). Tỷ lệ sống của tôm nuôi lớn hơn 80% trong tất cả các nghiệm thức thí nghiệm. Khối lượng tôm nuôi và tốc độ tăng trưởng của tỷ lệ CN20 thấp hơn so với tỷ lệ CN10 và CN12. Xét các thông số của tôm nuôi, lựa chọn tỷ lệ CN12 là phù hợp.

CN12 được lựa chọn là hệ số tối ưu cho sự phát triển của công nghệ Biofloc trong nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng dựa trên đánh giá ảnh hưởng của các thông số (nhiệt độ, pH, ôxy hòa tan, nguồn các bon hữu cơ) đến sự phát triển của Biofloc gồm có thông số đánh giá chất lượng Biofloc (các thông số FVI, TSS, VSS) và thông số đánh giá thành phần dinh dưỡng của Biofloc (Prôtein, Lipid và Tro).

Ở khoảng nhiệt độ 28 – 300C được coi là khoảng tối ưu cho sự phát triển của Biofloc, vì ngoài khoảng đó nếu nhiệt độ thấp hơn, chỉ số FVI thấp dưới 1ml/l; ở khoảng nhiệt độ cao hơn, chỉ số FVI lớn 3 – 3,5ml/l. Khi nhiệt độ tối ưu trong khoảng hẹp hơn 29 – 300C, hệ vi khuẩn phát triển tối ưu, hệ vi khuẩn kết dính (polyme sinh học) có hoạt lực cao, kết dính các hạt Floc, vì vậy làm tăng chỉ số FVI.

Kết quả cho thấy khi pH < 7,1 thì chỉ số FVI của Biofloc < 0,5ml/l. Floc trong các bể nuôi có biểu hiện bị phá vỡ các liên kết, hạt Floc nhỏ. Giá trị FVI ổn định và tốt nhất khi pH > 7,3. pH 7,3 – 8,5 đồng thời cũng là khoảng pH thích hợp cho tôm nuôi chân trắng. Ảnh hưởng của pH đến chất lượng Biofloc đã được nghiên cứu, kết quả cho thấy rằng trong khoảng pH 6,8 – 8,5 với cả 2 nguồn Các bon, Protein và Lipid đều tăng khi pH tăng. Hàm lượng tro giảm khi pH tăng. Trong khoảng pH 8 – 8,5 thì giá trị dinh dưỡng Biofloc đạt tối ưu.

Hàm lượng DO trong nước còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của Biofloc, trong khoảng thí nghiệm DO từ 3,5 – 7,1 mg/l, Protein và Lipid tăng khi hàm lượng DO tăng; hàm lượng tro thì ngược lại. Trọng lượng của Biofloc (được đặc trưng bằng chỉ số TSS và VSI) nặng hơn khi DO cao, có thể giải thích là do sự hiện diện của một lượng lớn các vi khuẩn dạng sợi, vi khuẩn zoogloeal khi DO > 5mg/l.

Kết quả cho thấy độ kiềm trong khoảng 80 – 190mg/l thì không tác động đến các thông số Biofloc và thông số chất lượng Biofloc.

Tỷ lệ C : N được lựa chọn ứng dụng trong nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng là tỷ lệ 12 : 1. Khoảng thông số tối ưu của pH là 8 – 8,5; DO > 5mg/l; nhiệt độ 28 – 300C; TOC 0,4 – 1 mg/l.