Chuyên đề Biofloc: Yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành flocs

Nghiên cứu của Mugwanya và cộng sự đã cung cấp một cái nhìn tổng quan ngắn gọn về các hệ thống Biofloc (BFT), bao gồm các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành flocs cũng như thông số chất lượng nước, đánh giá các nghiên cứu trước đây trong việc áp dụng công nghệ BFT để nuôi các loài thủy sản quan trọng về mặt kinh tế; cũng như những mặt hạn chế của hệ thống này. 

Công nghệ Biofloc là gì?

Sơ đồ công nghệ hệ thống biofloc nuôi trồng thủy sản. Ảnh: proquest

Để định nghĩa công nghệ biofloc, các nhà nghiên cứu trích dẫn Thuật ngữ Thư viện Nông nghiệp Quốc gia (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ), định nghĩa biofloc (BFT) là “việc sử dụng tập hợp vi khuẩn, tảo và động vật nguyên sinh, cùng với các hạt vật chất hữu cơ để cải thiện chất lượng nước, xử lý chất thải và phòng chống dịch bệnh trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản thâm canh”. Nói cách khác, BFT dựa trên nguyên tắc tái chế chất thải nitơ của một số loài vi sinh vật có trong hệ thống đồng thời cải thiện chất lượng nước và tăng trưởng loài nuôi. 

Yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành floc và chất lượng nước 

1. Tỷ lệ cacbon – nitơ

Trong môi trường nước, tỷ lệ cacbon-nitơ (C:N) đóng một vai trò quan trọng trong việc cố định các hợp chất N vô cơ độc hại thành sinh khối vi sinh vật hữu ích có thể làm thức ăn trực tiếp cho các loài thủy sản nuôi. Để vi sinh vật có thể đồng hóa amoni thành sinh khối vi sinh vật thì lệ C:N trong hệ thống biofloc phải lớn hơn >10. Và sự thay đổi tỷ lệ này trong hệ thống BFT có thể dẫn đến thay đổi sự đa dạng của cộng đồng vi sinh vật từ đó tác động đến chất lượng nước. 

De Schryver và cộng sự (2008) cho thấy rằng tỷ lệ C:N cao tạo điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn dị dưỡng, dẫn đến những thay đổi đáng kể về chất lượng nước và thành phần biofloc. Việc điều chỉnh tỷ lệ C:N có thể đạt được thông qua việc thay đổi hàm lượng carbohydrate trong thức ăn hoặc bổ sung nguồn carbon bên ngoài vào nước nuôi. 

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) là một trong những thông số chất lượng nước quan trọng có sự phụ thuộc vào tỷ lệ C:N. Xu và cộng sự (2016) quan sát thấy rằng tỷ lệ C:N cao (15: 1 và 18: 1) làm tăng nồng độ TSS trong nước, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng L. vannamei. Hơn nữa, các tác giả dự đoán rằng chi phí sản xuất sẽ giảm với tỷ lệ C:N 12: 1 trong hệ thống biofloc so với 15: 1 và 18: 1 do giảm sử dụng carbon hữu cơ, tiết kiệm khoảng 20.000L mật đường mỗi ha nuôi tôm ở cùng mật độ thả. Nghiên cứu của Pérez-Fuentes và cộng sự năm 2016 cũng phát hiện ra rằng, khi nuôi cá rô phi sông ninh O. niloticus mật độ cao trong hệ thống BFT, tỷ lệ C:N vượt quá 15: 1 ảnh hưởng đến tăng trưởng của cá. Các tác giả khuyến nghị tỷ lệ C:N là 10: 1 là tối ưu để nuôi cá rô phi trong các điều kiên tương tự. Lưu ý rằng sự khác biệt trong kết quả của các nghiên cứu có thể do nuôi các loài và nguồn cacbon khác nhau.

2. Nguồn carbon hữu cơ

Các nguồn carbon khác nhau, chẳng hạn như mật đường, glucose, tinh bột sắn, bột ngô, bột mì, bột lúa miến, bã mía, đường, cám gạo, bánh mì vụn, glycerol và anhydrous glucose... Những nguồn carbon này được bổ sung để tăng cường hàm lượng carbohydrate nhằm thay đổi tỉ lệ C:N cũng như cải thiện sản lượng của các loài giáp xác và một số loài cá có vây. 

Hiệu quả của các nguồn carbon phụ thuộc vào hàm lượng carbon và tốc độ phân hủy của chúng, do đó một số nguồn carbon có hiệu quả hơn trong việc thúc đẩy sự hình thành flocs so với những nguồn khác. Đường đơn như mật đường sẽ phân hủy nhanh hơn đường phức tạp như tinh bột sắn, làm chất lượng nước được cải thiện (nồng độ amoniac thấp hơn) và tốc độ phát triển sinh khối vi sinh vật có lợi cao hơn (El-Sayed và cộng sự 2021). Mật đường là nguồn carbon được sử dụng phổ biến nhất trong hệ thống BFT vì nó phân hủy nhanh hơn các loại đường khác.

Một trong những ưu điểm nổi trội của hệ thống BFT là khả năng tái sử dụng các flocs trong nước để sản xuất một số loài cá khác. Điều này nhằm ngăn chặn việc xả nước thải giàu dinh dưỡng ra môi trường, giúp hạn chế ô nhiễm. Nghiên cứu của Liu và cộng sự năm 2018 đã cho thấy có thể tái sử dụng nước nuôi tôm thẻ cho nuôi cá rô phi mà không cần bổ sung thêm carbonhydrate.

References: Mugwanya, Muziri; Dawood, Mahmoud A O; Kimera, Fahad; Sewilam, Hani.Sustainability; Basel Vol. 13, Iss. 13, (2021): 7255. DOI:10.3390/su13137255