Kiểm soát khử nitơ trong nuôi trồng thủy sản tuần hoàn

Một nhóm các nhà khoa học của Đại học Mons đã nghiên cứu việc áp dụng các phương pháp điều khiển khác nhau trong quá trình khử nitơ nhằm tối ưu hóa hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS).

Một hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn. Ảnh Wikimedia Commons.

Việc kiểm soát lượng cacbon bổ sung vào trong bộ lọc sinh học khử nitơ rất quan trọng nhằm đảm bảo nồng độ nitrat/nitrit ở mức không độc hại đối với cá, phù hợp với các quy định xả thải và giảm chi phí liên quan đến các nguồn cacbon hữu cơ bị lãng phí. Do đó, nghiên cứu này nhằm đánh giá các phương pháp điều khiển khác nhau trong bộ khử nitơ của hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện đánh giá toàn diện về quá trình kiểm soát nitrat bằng cách sử dụng axit axetic (pH được điều chỉnh để không đổi) và hai phương pháp kiểm soát khác nhau được xem xét: kiểm soát PID với các thông số được xác định bằng phương pháp SIMC và kiểm soát dựa trên một mô hình tuyến tính hóa đơn giản.

Hệ thống tuần hoàn trong nuôi trồng thủy sản (RAS)

Hệ thống tuần hoàn trong nuôi trồng thủy sản (RAS) ngày càng được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nơi với ưu điểm cho phép điều kiện nuôi được tối ưu hóa quanh năm, sử dụng hiệu quả nguồn nước, đất, dễ dàng kiểm soát cho ăn cũng như chất lượng nước để đảm bảo sự phát triển của cá.
RAS có thể được định nghĩa là các hệ thống cho phép tái sử dụng 1 số lượng nước đáng kể trong đó ít hơn 10% tổng lượng nước được thay thế mỗi ngày. Hệ thống RAS thường được sử dụng khi: nguồn nước nuôi cá bị hạn chế hoặc giá thành cao (do chi phí máy bơm), nguy cơ nguồn nước đầu vào bị ô nhiễm hoặc nhiễm bệnh, công suất xử lý nước thải bị giới hạn hoặc khi nhà quản lý muốn kiểm soát chặt chẽ về chất lượng nước và nhiệt độ trong hệ thống nuôi.
Hạn chế của hệ thống tuần hoàn trong nuôi trồng thủy sản là tích tụ một số hợp chất độc hại, chẳng hạn như amoniac, khi không có biện pháp xử lý phù hợp. Amoniac có trong hệ thống do quá trình bài tiết của cá, 60-70% lượng nitơ không được cá tiêu thụ được bài tiết dưới dạng amoniac qua mang và qua sự phân hủy của thức ăn thừa.

Nitrat hóa và khử nitrat hóa

Sự phức tạp của các hệ thống RAS được tạo ra bởi vòng khép kín của nguồn nước nuôi và sự tương tác giữa xử lý nước và tăng trưởng của cá. Hiệu quả của hệ thống phụ thuộc một phần vào khả năng quản lý chất thải dinh dưỡng. Hàm lượng amoniac tích tụ phải được chuyển hóa thành nitrat bằng cách sử dụng bể nitrat hóa. Quá trình loại bỏ nitơ làm giảm lượng amoniac bằng cách sử dụng vi sinh vật biến đổi nó thành nitrat (nitrat hóa). 
Mặc dù nitrat ít độc hơn đối với cá, nhưng nó cũng tích tụ trong hệ thống và cần được loại bỏ để đảm bảo sự bền vững của hệ thống. Do đó, trong thiết kế RAS, sẽ có một hệ thống với nhiệm vụ chuyển nitrat thành khí nitơ (khử nitơ). 
Bằng phương pháp khử nitơ, các hợp chất nitơ vô cơ bị oxy hóa, nitrit và nitrat bị khử thành nitơ nguyên tố (N2). Quá trình này được tiến hành bởi các vi sinh vật kỵ khí với các chất cho điện tử và cacbon bên ngoài (cacbohydrat).

Nghiên cứu mô hình kiểm soát khử nitơ trong RAS

Các nhà khoa học đã thiết lập mô hình nghiên cứu với một hệ thống tuần hoàn quy mô công nghiệp trong nuôi trồng thủy sản bao gồm các bể nuôi cá, một hệ thống lọc vật lý và hai bộ lọc sinh học (một để nitrat hóa và một để khử nitơ).
biểu đồ
Chất thải nitơ trong các hệ thống RAS có thể được loại bỏ thông qua các bộ lọc sinh học nitrat hóa và khử nitơ. Ảnh: mdpi.com.
Cá được nuôi trong bể, nước nuôi cá được chảy vào hệ thống lọc cơ học để loại bỏ chất rắn lơ lửng. Sau đó dòng nước này được chảy qua một hệ thống khử nitơ, nơi một nguồn cacbon, axit axetic, được bổ sung. Bộ lọc nitrat hóa bao gồm 6 ngăn, mỗi ngăn chứa đầy các giá thể nhựa cố định.
Các nhà nghiên cứu cho biết việc kiểm soát thủ công quá trình khử nitơ của bộ lọc sinh học có hiệu suất không ổn định và chi phí cao. Đặc biệt, việc thiếu nguồn cacbon để khử nitơ làm cho vấn đề trở nên nghiêm trọng hơn.
biểu đồ
Bộ điều khiển tuyến tính hóa và PI.
Điều khiển PID đa biến, điều khiển lưu lượng nước tuần hoàn và sục khí để kiểm soát hàm lượng nitrat, cùng với các thuật toán điều khiển trực tuyến nhằm tối ưu hóa bộ lọc sinh học khử nitơ thông qua việc điều chỉnh lượng carbon được bổ sung. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng bộ điều khiển PID và bộ điều khiển tuyến tính hóa có khả năng giữ cho hệ thống ổn định.
Đăng ngày 11/11/2021
Lệ Thủy
Nuôi trồng

FLOCponics: Sự tích hợp hoàn hảo của công nghệ biofloc và cây thủy canh

FLOCponics là một loại Aquaponics thay thế tích hợp công nghệ biofloc (BFT) với sản xuất cây trồng không sử dụng đất.

flocponics
• 15:51 07/03/2022

Mô hình nuôi ba ba lãi 300 triệu đồng/năm

Mô hình nuôi ba ba của ông Lương Thành Kỷ, ở thị trấn Búng Tàu, huyện Phụng Hiệp. Qua 14 năm phát triển, đến nay đàn ba ba sinh sản của ông Kỷ đã phát triển hơn 1.500 con, mỗi năm xuất bán ra thị trường từ 8.000-10.000 con giống, trừ hết các khoản chi phí, lợi nhuận gần 300 triệu đồng/năm.

Ba ba.
• 09:38 14/06/2021

Kinh tế ổn định nhờ nuôi ba ba sinh sản

Hơn 20 năm nuôi ba ba sinh sản, anh Nguyễn Đức Lợi, ấp Phước Thọ B, xã Mỹ Phước, huyện Mỹ Tú, tỉnh Sóc Trăng có cuộc sống khấm khá. Gắn bó lâu năm với con ba ba một phần cũng vì sự yêu thích loài vật này, ba ba lại dễ nuôi, nhẹ công chăm sóc, thị trường tiêu thụ tốt, đem lại nguồn thu nhập ổn định cho gia đình anh.

• 15:40 03/03/2021

Thu trăm triệu đồng mỗi năm từ nuôi ba ba

Nuôi ba ba gai là một công việc đòi hỏi phải có nguồn vốn lớn và kỹ thuật cao. Nhưng bằng ý chí, nghị lực, sự đam mê tận tụy với công việc cùng với áp dụng các kiến thức khoa học kỹ thuật mà ông Phạm Tất Đạt ở xã Yên Bình, thành phố Tam Điệp đã thành công, vươn lên trở thành triệu phú.

kỹ thuật sản xuất giống baba
• 10:00 30/05/2017

Bí quyết biến chất thải thành thức ăn tự nhiên cho cá tôm

Mô hình nuôi thủy sản khép kín ứng dụng công nghệ vi sinh đang tạo ra một cuộc cách mạng xanh bằng cách biến chính chất thải dưới đáy ao thành nguồn dinh dưỡng tái sinh. Phương pháp đột phá này không chỉ giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm môi trường nước mà còn giúp người nông dân cắt giảm hàng chục phần trăm chi phí thức ăn công nghiệp.

công nghệ biofloc
• 13:02 07/03/2026

Mưa trái mùa xuất hiện, người nuôi gấp rút bảo vệ tôm càng xanh khỏi sốc nhiệt

Sự xuất hiện của những cơn mưa trái mùa sau nhiều ngày nắng nóng tại vùng nuôi tôm càng xanh ở An Giang đang khiến người dân khẩn trương xử lý môi trường ao nuôi nhằm hạn chế tình trạng tôm bị sốc nhiệt và giảm thiểu thiệt hại.

tôm
• 12:00 06/03/2026

Làm Thế Nào Để Một Trang Trại Cá Có Thể Kiếm Được Lợi Nhuận?

Lợi nhuận trong nuôi cá không đến từ việc cắt giảm chi phí bằng mọi giá, mà đến từ khả năng tối ưu biên lợi nhuận trên mỗi kilogram cá bán ra. Điều này phụ thuộc vào ba yếu tố cốt lõi: lựa chọn loài nuôi, phương thức nuôi và chiến lược thức ăn.

• 09:00 05/03/2026

Công Nghệ Nuôi Tôm Ít Thay Nước: Giải Pháp Hiệu Quả Trong Bối Cảnh Nguồn Nước Ô Nhiễm

Trước tình hình nguồn nước cấp cho nuôi trồng thủy sản ngày càng suy giảm về chất lượng do ô nhiễm, xâm nhập mặn và biến đổi khí hậu, việc phụ thuộc vào thay nước thường xuyên không còn là giải pháp bền vững.

ao tôm
• 09:00 03/03/2026

Phụ thu 10% và những điều chỉnh tức thời của thị trường nhập khẩu thủy sản tại Hoa Kỳ

Chính sách phụ thu nhập khẩu 10% của Hoa Kỳ đang tạo ra nhiều biến động đối với thị trường thủy sản toàn cầu, buộc các nhà nhập khẩu phải nhanh chóng điều chỉnh chiến lược kinh doanh, chuỗi cung ứng và cấu trúc chi phí. Diễn biến này được dự báo sẽ tác động trực tiếp đến hoạt động xuất khẩu thủy sản của Việt Nam trong năm 2026.

chế biến thủy sản
• 19:44 10/03/2026

Bộ Nông nghiệp và Môi trường trả lời cử tri TP.HCM về giải pháp ngăn thực phẩm bẩn

Trước lo ngại về tình trạng sử dụng chất cấm trong chăn nuôi, thủy sản và thực phẩm không rõ nguồn gốc, Bộ Nông nghiệp và Môi trường cho biết sẽ tiếp tục hoàn thiện chính sách, tăng cường hậu kiểm và xử lý nghiêm vi phạm để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

cá
• 19:44 10/03/2026

Làm Thế Nào Để Một Trang Trại Cá Có Thể Kiếm Được Lợi Nhuận?

Lợi nhuận trong nuôi cá không đến từ việc cắt giảm chi phí bằng mọi giá, mà đến từ khả năng tối ưu biên lợi nhuận trên mỗi kilogram cá bán ra. Điều này phụ thuộc vào ba yếu tố cốt lõi: lựa chọn loài nuôi, phương thức nuôi và chiến lược thức ăn.

• 19:44 10/03/2026

Xung Đột Trung Đông Leo Thang: Chuỗi Cung Ứng Thủy Sản Việt Nam Đối Mặt Rủi Ro Lớn

Theo Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thuỷ sản Việt Nam (VASEP), Trung Đông đang nổi lên là một trong những thị trường tăng trưởng đáng chú ý của thủy sản Việt Nam.

cảng
• 19:44 10/03/2026

Chuyển giao công nghệ tạo giống tôm kháng bệnh (SPR)

Việc chuyển giao thành công kỹ thuật chọn giống kháng bệnh chính là chìa khóa giải quyết triệt để rủi ro từ gốc rễ, thay vì thụ động chạy chữa bằng hóa chất như trước đây.

tôm
• 19:44 10/03/2026
Some text some message..