So sánh hiệu quả của các dạng máy tạo khí ao tôm

Thiết bị tạo khí trong nuôi tôm thâm canh

Nuôi tôm mật độ cao cần nhiều oxy hơn so với nuôi tôm mật độ thưa như mô hình nuôi quảng canh. Sục khí là yêu cầu bắt buộc để duy trì mức oxy mong muốn trong ao nuôi tôm. Nếu không, nước ao có thể trở nên thiếu oxy hoặc thậm chí cạn kiệt oxy, đặc biệt là vào ban đêm, do sự phân hủy các chất hữu cơ tích lũy và sự hô hấp của các sinh vật. Do đó, oxy hòa tan (DO) là yếu tố quan trọng hàng đầu trong việc đảm bảo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của tôm nuôi.

Sục khí cơ học là phương pháp phổ biến để ngăn ngừa suy giảm hàm lượng oxy hòa tan trong các ao nuôi tôm thẻ chân trắng thâm canh. Máy sục khí cơ học sử dụng các lực cơ học (thường thấy là quạt nước nuôi tôm) để làm nước văng tung tóe vào không khí từ đó gia tăng diện tích tiếp xúc giữa nước và không khí làm khuếch tán oxy từ không khí vào nước. Quạt nước nuôi tôm được sử dụng khá phổ biến bởi vừa có chức năng cung cấp oxy vừa khuấy đảo lưu thông nước, giúp giảm sự phân tầng trong nước ao đảm bảo cân bằng nhiệt độ, độ mặn, oxy ở lớp nước mặt và lớp nước dưới.

Độ mặn là một trong những yếu tố sinh học quan trọng nhất trong nuôi tôm, vì mỗi loài chỉ tăng trưởng tối ưu trong một phạm vi độ mặn nhất định. Hơn nữa, hiệu quả của các thiết bị sục khí sẽ khác nhau ở các độ mặn khác nhau. Khả năng của các máy sục khí ở các độ mặn khác nhau cần được nghiên cứu để giảm chi phí sản xuất và sử dụng năng lượng. Có nhiều loại thiết bị sục được giới thiệu thích hợp cho nuôi tôm nhưng chưa có sự so sánh hiệu quả của chúng trong mô hình tuần hoàn nước. 

Các nhà nghiên cứu đã đánh giá hiệu quả của các hệ thống sục khí khác nhau được sử dụng để sục khí trong ao nuôi thủy sản về tỷ lệ truyền oxy tiêu chuẩn (SOTR) và hiệu quả sục khí tiêu chuẩn (SAE). SOTR biểu thị khối lượng oxy mà thiết bị có thể đưa vào một khối nước trong một đơn vị thời gian ở điều kiện tiêu chuẩn. Còn SAE là SOTR trên một đơn vị công suất do đó SAE được dùng để so sánh các loại máy sục khí nuôi tôm.

Các loại thiết bị tạo khí trong nuôi tôm

Hình 1: Máy sục khí hút 1 chiều (số 1), máy hút 4 chiều (số 2) và máy bơm tăng sóng (số 3), máy sục khí dạng bánh xe quạt nước cải tiến (số 4) được kiểm tra hiệu quả và so sánh với máy sục khí dạng bánh xe quạt nước (số 5) được sử dụng phổ biến nhất trong nuôi tôm thẻ chân trắng.

Máy sục khí hút một chiều được đặt tên là máy sục khí Venturi Jet (VENJA) và máy hút bốn chiều có tên là máy sục khí Scorpion Jet (SCOJA) của hãng Unolex aquatech, Ấn Độ có cánh quạt và buồng chân không hút không khí và phân tán dưới dạng bọt khí theo hướng đã chọn. VENJA cung cấp không khí theo một hướng trong khi SCOJA cung cấp không khí theo bốn hướng trong nước ao.

Sục khí Venturi hoạt động theo cơ chế giảm áp lực chất lỏng khi một dòng chất lỏng thông qua một phần thắt (cổ họng hoặc sặc) của một ống sẽ có đồng thời sự kết hợp lượng hút khí từ bên ngoài trộn vào chất lỏng đó tạo thành một chất lỏng hỗn hợp oxy mịn và đều.

Hình 2:Máy sục khí dạng hút không khí một chiều. Ảnh: Internet

Hình 3: Máy sục khí dạng bánh xe quạt nước cải tiến (MOPWA) có một trục cánh quạt duy nhất với các cánh quạt được bố trí dọc theo trục để bắn nước vào không khí và trộn oxy từ không khí vào nước ao. Ảnh: Internet

Hình 4: Máy sục khí đẩy sóng dụng cánh quạt để gia tăng lượng oxy hòa tan trong nước.

So sánh hiệu quả của các thiết bị sục khí 

Sục khí kiểu bánh xe quạt nước cải tiến có hiệu suất sục khí trung bình cao nhất là 2,018 kg O₂/kWh ở độ mặn 35‰, tiếp theo là bánh xe quạt nước với 1,434 kg O₂/kWh ở độ mặn 20‰ của nước. So với điều này, máy Scorpion và máy tăng song Wavesurge cho thấy hiệu suất sục khí 0,667 và 0,412 kg O₂/kWh ở độ mặn nước 20 và 35‰. Hiệu suất của máy sục khí tốt hơn ở độ mặn nước trung bình (20 và 35‰) so với nước có độ mặn thấp (5‰) hoặc cao (50‰). Ngoài việc sục khí, máy sục khí bánh xe quạt nước có tốc độ lưu thông nước tối đa 3 ft/giây và khoảng cách bao phủ là 24 m.

Nghiên cứu này đã kết luận rằng máy sục khí kiểu bánh xe quạt nước hoạt động tốt hơn (về mặt truyền oxy và lưu thông nước) so với ba loại máy sục khí còn lại. Tốc độ truyền oxy của các thiết bị sục khí ở độ mặn trung bình cao hơn so với các ở môi trường nước có độ mặn thấp hoặc cao, điều này cho thấy kích thước của các thiết bị sục khí để nuôi tôm phải thay đổi theo độ mặn của nước. 

Việc lựa chọn chính xác các thiết bị sục khí và số lượng của chúng có thể làm giảm chi phí sản xuất tôm và cũng tiết kiệm năng lượng điện. Sục khí tiêu thụ năng lượng tối đa trong các trang trại nuôi tôm, tức là 90–95% năng lượng điện là sử dụng cho nuôi tôm ở Ấn Độ và khoảng 80% ở Úc. Ngoài ra chi phí điện chiếm hơn 10% chi phí đầu tư cho vụ nuôi tôm. Do đó việc tối ưu hóa việc sử dụng các thiết bị sục khí sẽ giúp tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất và năng lượng. Kết quả của nghiên cứu này gợi ý cho việc lựa chọn máy sục khí phù hợp với các môi trường độ mặn khác nhau có thể góp phần đảm bảo hiệu quả và tối đa hóa lợi nhuận cho người nuôi tôm.