Các hệ thống nuôi tôm thâm canh ở Châu Á

Những bệnh cũ và mới nổi do virus và vi khuẩn đã gây ảnh hưởng đến ngành công nghiệp tôm nuôi, nên một vài năm trước, nhiều nước ở Châu Á đã bắt đầu phát triển và sử dụng công nghệ biofloc, hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn (RAS) và/hoặc xử lý nước đầu vào cho các hoạt động nuôi trồng và xử lý nước thải như là các biện pháp an ninh sinh học để phòng, chống dịch bệnh.

thuysan247.com
Các hệ thống biofloc và RAS giúp kiểm soát bệnh ở tôm nuôi

Trước năm 1994, các bệnh nghiêm trọng trên tôm nuôi đều có nguồn gốc từ vi khuẩn. Tuy nhiên, sau đó ở Châu Á xuất hiện nhiều bệnh nghiêm trọng trên tôm do virus gây ra như: virus gây hội chứng đốm trắng (WSSV), virus gây bệnh đầu vàng (YHV), virus gây hoại tử cơ (IMNV) cùng với các bệnh khác. Điều này đã làm thay đổi thiết kế và điều hành ở một số trang trại nhằm ngăn ngừa sự bùng phát và lây lan dịch bệnh.

Gần đây hơn, các vụ bùng phát dịch WSSV trên tôm thẻ chân trắng Ấn Độ (Penaeus indicus) nuôi tại Ả-rập Xê-út đã cung cấp thêm các bằng chứng rằng cần phải tăng cường các biện pháp an ninh sinh học. Kể từ năm 2009, các vụ bùng phát của một loại bệnh mới do vi khuẩn gây ra – Hội chứng hoại tử gan tụy cấp (AHPNS) – bắt đầu từ Trung Quốc và lây lan sang Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, sau đó là ở Mexico vào năm 2013 và đến Trung Mỹ năm 2015 – đã gây thiệt hại hàng tỉ USD. Các vụ dịch bệnh khác ở Brazil vào năm 2016, dịch WSSV trên tôm sú (Penaeus monodon) nuôi vào đầu năm 2017 ở Úc đã cung cấp thêm các bằng chứng về sự cần thiết phải thay đổi các hệ thống sản xuất tôm.

Vì những bệnh cũ và mới nổi do virus và vi khuẩn đã gây ảnh hưởng đến ngành công nghiệp tôm nuôi, nên một vài năm trước, nhiều nước ở Châu Á đã bắt đầu phát triển và sử dụng công nghệ biofloc, hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn (RAS) và/hoặc xử lý nước đầu vào cho các hoạt động nuôi trồng và xử lý nước thải như là các biện pháp an ninh sinh học để phòng, chống dịch bệnh.

Bài viết này đề cập đến các ví dụ về các hệ thống biofloc và hệ thống nuôi tôm tuần hoàn khác nhau đã được sử dụng ở Châu Á trong hai thập kỷ qua, cũng như triển vọng của những công nghệ này.

Ao đơn và quản lý kênh chung

Ở Indonesia, công ty PT Dipasena Citra Darmaja (DCD) được thành lập vào năm 1987 và phát triển 16.250 ha đất đầm lầy ở tỉnh Lampung, miền Nam Sumatra thành trang trại nuôi tôm tích hợp với hơn 18.000 ao, diện tích mỗi ao là 0,2 ha.

hinh1_1

Sơ đồ hệ thống nuôi ao đơn và quản lý kênh chung ở trang trại nuôi tôm Dipasena, Indonesia.

Trang trại hoạt động dưới cái gọi là hệ thống chia sẻ lợi nhuận “plasma”, mỗi gia đình có đủ khả năng điều hành hai ao 0,2 ha với sự hỗ trợ quản lý từ DCD. Vào năm 1995, công ty mở rộng và phát triển khu đất liền kề khoảng 124.000 ha. Hơn 7.700 ao, diện tích mỗi ao từ 0,25 – 1,80 ha được xây dựng với tổng diện tích gần 3.800 ha.

Trang trại được thiết kế và xây dựng dựa trên sự điều hành ao đơn và hệ thống quản lý kênh chung. Các ao được xếp thành hàng với các kênh cấp và thoát nước ở các phía đối diện. Các kênh thải chính được xây dựng không chỉ để thoát nước từ các ao nuôi, mà chúng còn được sử dụng làm đường thủy cho mục đích quản lý hậu cần bằng thuyền cao tốc và sà lan. Nguồn nước được lấy trực tiếp từ vùng biển ven bờ, nơi mà nước thải được thải vào thượng nguồn các con sông lớn gần sát các trang trại. Hoạt động sản xuất sử dụng các con kênh và hệ thống ao đơn để sản xuất tôm sú (Penaeus monodon) đã thành công cho đến khi các mầm bệnh virus mới nổi, đặc biệt là WSSV xảy ra vào giữa những năm 1990.

Hầu hết các trang trại nuôi tôm ở các nước, trong đó có Indonesia, đã bắt đầu điều chỉnh cách hoạt động, có thêm các ao trữ nước để xử lý nước nuôi trước khi sử dụng. Tuy nhiên, công ty Dipasena vẫn tiếp tục hoạt động bằng hệ thống ao nuôi đơn, dẫn đến sản lượng nuôi đạt được ở mức thấp và không bền vững.

Khi quá trình quản lý mới được tiến hành vào năm 2006, hệ thống ao nuôi đơn được thiết kế lại thành các mô-đun với 20% ao chứa ở phía kênh cấp chính. Việc thực hiện hệ thống mô đun này đã làm hồi sinh hoạt động sản xuất, dẫn đến việc sản xuất ổn định, áp dụng trao đổi nước tối thiểu và chỉ sử dụng nước đã được xử lý trong các ao nuôi. Tuy nhiên, mô hình này không có hệ thống xử lý nước thải ra từ ao nuôi trong suốt quá trình vận hành và thu hoạch. Vào thời điểm đó, cơ sở này cũng chuyển sang nuôi một loài mới, tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (Litopenaeus vannamei).

Hình 2. Sơ đồ một mô-đun của trang trại nuôi tôm Dipasena được thiết kế lại.

Ao đơn có hệ thống xử lý nước thải

Đây là mô hình ở trang trại nuôi tôm PT Sekar Abadi Jaya (SAJ) ở miền Tây Sumbawa – Indonesia, nơi nước biển được lấy trực tiếp vào các ao nuôi. Trang trại có hệ thống xử lý chất thải hiệu quả, khởi đầu bằng ao lắng và các kênh nước chảy (raceway). Chất thải được xử lý qua hai giai đoạn (đã được Bộ Môi trường Indonesia kiểm tra và phê duyệt) trước khi thải ra biển.

Hình 3. Sơ đồ một mô-đun có hệ thống xử lý nước thải của SAJ ở Sumbawa.

Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn

Ở Indonesia, trang trại nuôi tôm P.T. Central Pertiwi Bahari (CPB) ở Lampung, Nam Sumatra (thuộc tập đoàn C.P) hoạt động trên cơ sở mô-đun, mỗi mô-đun có 40 – 60 ao hình vuông, mỗi ao có diện tích 0,5 ha, có ao trữ nước và ao xử lý chất thải riêng, có một kênh tuần hoàn từ ao sản xuất sản xuất chảy vào ao lắng. Diện tích mặt nước của ao trữ/ao lắng từ 20 – 25% diện tích mặt nước ao nuôi. Sự bố trí này là một yếu tố có thể xảy ra khi bệnh dịch bùng phát sau khi cơ sở khởi động. Hệ thống trang trại được thiết kế lại với sự trao đổi nước tối thiểu hoặc không trao đổi nước ở một thời điểm nào đó của chu kỳ nuôi.

 

Hình 4. Sơ đồ một mô-đun của hệ thống RAS của công ty CPB, Indonesia.

Ao đơn có ao trữ nước và hệ thống xử lý nước thải

Trang trại được thành lập vào đầu những năm 1990 để nuôi tôm sú, ở Kedah, phía tây bắc của Kuala Lumpur – Malaysia. Ban đầu trang trại được bố trí một hệ thống nuôi với nước biển có chất lượng rất tốt lấy vào từ một kênh dài 2,4 km.

Trang trại có 226 ao đất, hầu hết có diện tích 0,8 ha/ao, bố trí theo hàng với các kênh cấp và xả nước thải ở hai bên đối diện. Hai ao trữ lớn cung cấp nước biển đã được xử lý, có các ao lắng xử lý nước thải trước khi thải ra biển. Các cửa cống cấp chính làm bằng ván gỗ để cho nước vào kênh cấp thứ cấp. Các cửa cống thoát hoặc các cửa cống thu hoạch của ao nuôi được làm bằng ván gỗ để vận hành nước trong ao. Hệ thống này không có cống trung tâm hoặc hố thu hoạch.

Vào đầu năm 2010, trang trại đã được thiết kế lại thành hệ thống mô-đun an ninh sinh học từ các hàng ao đơn được bao phủ bằng polyethylene mật độ cao (HDPE) và các ao chứa để xử lý nước. Hai mô-đun được lót hết bằng bạt HDPE, các mô-đun còn lại chỉ được lót bờ bên trong ao. Trang trại vẫn có 226 ao, nhưng mỗi mô-đun mới bao gồm 20 ao, diện  tích 0,8 ha/ao và hai ao nuôi cá với diện tích từ 0,4 – 0,6 ha. Bốn ao (0,8 ha/ao) bên cạnh các kênh cấp chính đã được sửa đổi thành các ao trữ nước cho mỗi mô-đun.

Hình 5. Mô-đun của hệ thống được thiết kế lại.

Tất cả các cửa cống cấp và xả đã được xây dựng lại để an toàn sinh học hơn, đảm bảo không có rò rỉ. Một hệ thống thoát nước trung tâm đã được lắp đặt để thoát bùn trong quá trình nuôi và làm tăng sức tải của ao nuôi. Hệ thống cung cấp nước biển (đã được sửa chữa) chuyển nước qua bốn ao xử lý trước khi đến các ao nuôi – điều này đảm bảo chỉ có nước được xử lý đi vào các ao nuôi trong một mô-đun.

Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS)

Dự án iSHARP ở Malaysia được thiết kế như một hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn (RAS). Tất cả nước thải được đưa trực tiếp đến một ao lắng chính để xử lý nhằm tái sử dụng hoặc thải ra lại môi trường. Hệ thống xử lý có 4 pha: ngoại trừ ao lắng ra thì kênh xử lý có độ lớn thứ nhất và thứ hai chứa cá, vẹm, hào, rong biển để lọc sinh học các hạt lơ lửng và nitrat hóa các chất thải hòa tan, hai ao còn lại có sục khí và xử lý hóa học (bằng chlorin hoặc vôi) trước khi nước được cho quay trở lại kênh cấp chính để tái sử dụng hoặc thải ra bên ngoài. Các thông số chất lượng nước như: nhu cầu oxy hóa học và nhu cầu oxy sinh hóa, tổng đạm amon (Total ammonia nitrogen – TAN) cũng như phospho được kiểm tra thường xuyên dựa theo yêu cầu của chính quyền địa phương.

Hình 6. Sơ đồ hệ thống nuôi tôm RAS của dự án iSHARP

Chất lượng của nước khi ra khỏi hệ thống xử lý nước thải cũng tốt y như nước biển đầu vào và chúng được xử lý lại như lúc đầu để phục vụ các hoạt động nuôi. Sau đó, nước được bơm sang kênh cấp chính và từ đây chúng được bơm trở lại vào các ao chứa trong các mô-đun. Nước được xử lý lại đối với các bệnh cụ thể (tùy theo yêu cầu) bên trong ao chứa trước khi được bơm sang các ao nuôi. Trong mỗi mô-đun có 04 ao chứa, 24 ao nuôi được thiết kế thành hai hàng.

Những thực tiễn hoạt động của hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn của dự án này ở Malaysia và kỹ thuật biofloc (quá trình tự nitrat hóa bên trong các ao nuôi) đã được tác giả mô tả vào năm 2013. Hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn không có nghĩa là lượng nước mất đi do quá trình xi-phong bùn, do bay hơi hay thấm qua đất không được cấp bù. Lượng nước cần thiết trong suốt quá trình hoạt động phải được thay bằng một lượng nước mới được xử lý phù hợp.

Dự án rất may mắn có hai hệ thống RAS kết hợp, tạo thành một trang trại nuôi tôm an ninh sinh học và ổn định hơn so với các trang trại điển hình khác. Tôm được thả nuôi đợt đầu tiên vào năm 2011, và kể từ khi ấy không có bất kỳ báo cáo nào liên quan đến các sự cố về bệnh tôm ở đây.

Triển vọng

Có nhiều kiểu hệ thống được người nuôi tôm ở Châu Á sử dụng, từ quản lý trên cơ sở các ao đơn cho đến các hệ thống RAS lớn hơn. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hệ thống chưa làm giảm được tác động của chúng đối với môi trường do lượng nước thải ra. Các nhà đầu tư và những người nuôi tôm quy mô nhỏ cần phải biết đến các hệ thống sản xuất hiện có khác để họ có cơ hội lựa chọn. Bên cạnh đó, ngành công nghiệp nuôi tôm cần tìm ra cách để ngăn chặn tốt hơn những ảnh hưởng này, bao gồm cả việc thực hiện nhiều hơn các chương trình chứng nhận như “Thực hành nuôi trồng thủy sản tốt nhất” của Liên minh Nuôi trồng thủy sản toàn cầu.

Tình trạng tương tự cũng tồn tại ở nuôi tôm bố mẹ, trại sản xuất giống, trại ương tôm cũng như ở những ở những hệ thống sản xuất kiểu nước chảy (raceway): nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất không được xử lý một cách hợp lý. Ảnh hưởng đến môi trường của nước thải xả ra từ các cơ sở sản xuất này cũng là một vấn đề quan trọng trong việc bùng phát dịch bệnh, lây lan sang các cơ sở sản xuất khác. Tuy nhiên, kỹ thuật RAS đã được ứng dụng một cách thành công trong các cơ sở này.

Các hệ thống biofloc đem lại sự sản xuất ổn định và bền vững, do chúng hỗ trợ quá trình tự nitrat hóa ở bên trong các ao nuôi tôm hoặc cá mà không cần thay nước. Hệ thống biofloc làm giảm nguy cơ tôm bị bệnh bởi vì: tỷ lệ thay nước thấp sẽ hỗ trợ ngăn chặn sự xâm nhập mầm bệnh và hỗ trợ an ninh sinh học, sục khí liên tục làm ổn định chất lượng nước (DO, pH), quần thể vi sinh vật đa dạng và ổn định sẽ kích thích hệ thống miễn dịch không đặc hiệu của vật nuôi cũng như hạn chế sự phát triển của các loài cơ hội (như Vibrio), thường xuyên loại bỏ bùn đáy tích tụ sẽ khống chế mật độ biofloc ở mức độ vừa phải.

Hình 7. Quang cảnh của một ao nuôi bằng hệ thống biofloc

Các hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn tái sử dụng nước, dùng lọc cơ học và lọc sinh học, hạn chế lượng nước được sử dụng là có lợi, bởi vì nước là một nguồn tài nguyên có hạn ở nhiều vùng. Thuật ngữ “Không xả thải” thỉnh thoảng được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản, và mặc dù tất cả nước và bùn xả thải từ các trang trại có thể được giữ lại nhưng xử lý nước thải thường tốn kém chi phí.

Sử dụng nước hạn chế sẽ làm dễ dàng nhiều hơn và ít tốn kém hơn khi loại bỏ các chất dinh dưỡng được thải ra từ các vật nuôi, bởi vì thể tích nước thải ra thấp hơn nhiều so với trang trại nuôi tôm, cá truyền thống. Nuôi trồng thủy sản tuần hoàn có thể được xem như một phương thức sản xuất tôm/cá thân thiện nhất với môi trường ở một mức độ thương mại có thể chấp nhận được. Các dưỡng chất thải ra từ tôm hoặc cá có thể được sử dụng làm phân bón trong nông nghiệp hoặc dùng sản xuất khí đốt biogas.

Bảng 1. Nhu cầu nước mới để tuần hoàn trong các hệ thống nuôi tôm, cá.

bang 1 nuoi tom tham canh

Trong bất kỳ hoạt động nuôi trồng thủy sản nào, tính bền vững của một hệ thống có thể cải thiện lợi nhuận. Với những vấn đề về dịch bệnh đang nổi lên thì xử lý nước thải được thải ra từ cơ sở nuôi hoặc hệ thống RAS là hết sức quan trọng. Điều mà các nhà đầu tư, người nuôi tôm và các kỹ thuật viên cần phải nhận thức là bất kỳ chất thải gì được thải ra môi trường, sớm hay muộn nó sẽ quay trở và gây bệnh trên vật nuôi.