Thiết kế ao tiên tiến của dự án phát triển công nghệ sản xuất tôm sú cỡ lớn ở Brunei

Tóm tắt: Được thực hiện ở Brunei Darussalam, dự án này đang triển khai các ao nuôi tăng trưởng và quy trình thực hành tiên tiến với các hệ thống tăng cường an toàn sinh học, loại bỏ bùn, tái sử dụng nước, hiệu suất năng lượng, cho ăn tự động và thu hoạch bằng máy. Trong thử nghiệm các thiết kế dòng chảy nước ao, phương thức “đu quay” (xoay tròn) với bộ chia trung tâm và cả hai hệ thống sục khí bánh guồng và lỗ Venturi đã vượt trội hơn cách bố trí các ô xoay ngược vòng nhau trong các ao.

Vận hành các ao xử lý qua 3 giai đoạn để lắng chất rắn và khử độc nước thải trước khi tái sử dụng trở lại trong các ao nuôi ở Brunei.

Chris Howell

Công ty Integrated Aquaculture International (Tích hợp Nuôi trồng Thủy sản Quốc tế)

3303 West Twelfth Street, Hastings, Nebraska 68902-0609 USA

Tom James

Rosinah Yussof

Abidah Yazid

Syairazi Suni

Tôm sú Penaeus monodon là loài tôm penaeid có kích cỡ to nhất và lớn nhanh nhất được nuôi thịnh hành một thời ở Châu Á. Trong suốt những năm 1970 và 1980, tôm sú bình quân đạt kích cỡ 30 g/con và sản lượng là 10 tấn/ha. Tuy nhiên, năng suất của loài này giảm dần đều theo thời gian do các vấn đề bệnh tật gia tăng. Hiện nay tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương Litopenaeus vannamei chiếm ưu thế trong nuôi tôm ở Châu Á.

Năm 2007, Bộ Thủy sản Brunei và Công ty Integrated Aquaculture International đã thực hiện một dự án 5 năm để sản xuất một cách hiệu quả tôm sú cỡ lớn với mật độ thâm canh áp dụng các công nghệ tiên tiến về sức khỏe, lai giống, dinh dưỡng và nuôi tăng trưởng. Các ao nuôi tăng trưởng thực nghiệm được tiến hành ở Trung tâm Phát triển và Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản (ARDC), một trang trại ao quy mô thí điểm được thiết kế để giảm thiệu rủi ro bệnh tật, kích thích tăng trưởng nhanh, cải thiện hệ số chuyển đổi thức ăn, giảm nhân công và năng lượng đến mức tối thiểu, đồng thời giảm các tác động môi trường. Các công nghệ được triển khai ở ARDC sẽ được chuyển ra một trang trại quy mô lớn hơn đang xây dựng kế bên.

Thiết kế trang trại an toàn sinh học

ARDC là trang trại sản xuất có diện tích 5,15 ha nằm trong khu rộng 14 ha ở Sungai Paku thuộc quận Telisai, Brunei. Trang trại sản xuất bao gồm 15 ao diện tích 2.500 m²/ ao với tỉ lệ chiều dài / chiều ngang là 4:1. Các ao này có thể được định dạng khác nhau để thí nghiệm nhiều khái niệm khác nhau về tuần hoàn nước, rút bỏ bùn và sục khí.

Ngoài ra, 2 ao diện tích 7.000 m² cũng sẵn sàng để thử nghiệm xem các khái niệm thiết kế có thể tăng lên mà không mất đi hiệu quả hay không. Hạ tầng đi kèm bao gồm văn phòng, nhà ở, phòng thí nghiệm, kho chứa thức ăn, một hệ thống cho ăn tự động và một hệ thống thu hoạch bằng máy.

Hệ thống nuôi được thiết kế để duy trì an toàn sinh học gồm lọc và khử trùng nước biển nguyên chất, các ao lót bạt HDPE, lưới chắn chim và ngăn cua. Lượng nước biển khử trùng được giảm đến tối thiểu bằng một hệ thống tuần hoàn nước biển trung tâm về cơ bản loại bỏ nhu cầu thay nước một khi các ao đã cho nước vào. Vận hành các quy trình kiểm soát hệ thống vệ sinh và hoạt động vận chuyển, thiết bị và nhân công trong phạm vi trang trại.

Thiết kế ao

Các ao nuôi tôm theo tập quán có xu hướng tích tụ lớp lắng của chất hữu cơ phân hủy yếm khí và giải phóng H₂S làm chậm tăng trưởng. Các máy sục khí thường được sử dụng để tạo các luồng nước theo chiều ngang nhằm đưa lớp bùn lắng gần các hố thoát trung tâm có thể được tháo cạn hoặc siphon từ ao. Tuy nhiên, các hố thoát trung tâm mất đi hiệu quả khi đường kính ao tăng lên.

Ở ARDC, 3 kiểu thiết kế được thử nghiệm để giảm lắng đọng chất hữu cơ và cải thiện hiệu suất năng lượng: các ô bố trí xoay ngược vòng nhau với sục khí bánh guồng, các ô bố trí xoay ngược vòng nhau với sục khí bánh guồng và trộn tầng chìm, hệ thống “đu quay” xoay tròn với sục khí bánh guồng và lỗ Venturi.

Lắp thêm trong các ao có các “ô” sục khí xoay ngược chiều một hệ thống “đu quay” kết hợp bộ chia trung tâm và sục khí bánh guồng / lỗ Venturi để vận chuyển nước khắp các ao.

Hệ thống kiểm soát bằng máy vi tính trung tâm để phân phát thức ăn đến riêng từng ao qua hệ thống máy rải luân phiên.

Để cân bằng các lợi ích tự làm sạch của các ao hình tròn nhỏ, đồng thời giảm các chi phí xây dựng các ao lớn hơn, bố trí ô xoay ngược vòng nhau với hệ thống sục khí bánh guồng kết hợp bốn mẫu tuần hoàn tròn sát nhau. Ở giữa mỗi ô có chỗ tháo bùn mở đóng bằng cửa van ở mương thu. Bùn được tháo thường xuyên để ngăn hoạt động yếm khí và cải thiện chất lượng nước ao.

Hiệu quả của sục khí khuyếch tán tăng lên với các cỡ bọt bong bóng giảm và độ sâu tăng. Trong các thực nghiệm với Đại học Auburn, một hệ thống “trộn tầng” chìm giúp khuyếch tán bọt bong bóng mịn từ một đường ống 3 m dưới đáy ao đã nhận thấy hiệu suất sử dụng năng lượng tăng gấp 3 lần so với bánh guồng truyền thống.

Thiết kế kết hợp một hệ thống trộn tầng chìm ở mỗi 4 ô xoay ngược vòng nhau trong một ao. Thiết kế đu quay kết hợp một màn nhựa giữa để ngăn một phần ao theo chiều dọc, tạo thuận lợi cho dòng nước chảy như kiểu raceway (nước chảy suốt). Trong khi hiệu quả tự làm sạch của các ao tròn giảm theo đường kính tăng thì nuôi raceway có tiềm năng để tăng giảm mà không thay đổi tuần hoàn nước. Nhằm tăng khía cạnh tự làm sạch của thiết kế này, vòi phun nước lỗ Venturi được lắp đặt lần lượt dọc theo đáy ao.  

Xử lý nước thải, tái sử dụng

Nước thải từ mọi hố thoát bùn và các ống thoát nước chảy về một hố chứa nước thải chung, sau đó được bơm vào 1 trong 2 hệ thống song song gồm các ao xử lý ba giai đoạn. Mỗi hệ thống được thiết kế để tiếp nhận dòng nước thải định kỳ 48 giờ luân phiên. Hệ thống này có thể thay khoảng 9% nước hàng ngày khi vận hành 15 ao mỗi ao 0,25 ha hoặc 6% khi vận hành 17 ao. Các ao giai đoạn 1 có độ sâu 2,5 m và được thiết kế để lắng cặn, tiếp xúc với bùn hoạt tính, phân hủy yếm khí và khử nitrat hóa. Các ao này tiêu hủy chất hữu cơ ngoan cố và giải phóng nitơ ở dạng khí. Nước đen thiếu oxy từ các ao giai đoạn 1 chảy qua các ao giai đoạn 2 được sục khí mạnh với các bánh guồng và vòi sục hút.

Các ao này khử độc các chất chuyển hóa từ đáy ao yếm khí, kích thích biofloc và tảo tăng trưởng. Nước bị oxy hóa từ các ao giai đoạn 2 chảy qua các ao giai đoạn 3, nước không được sục khí và được giữ để lắng loại các chất rắn thừa trước khi tái sử dụng.

Hệ thống xử lý nước được bổ sung men vi sinh , men tiêu hóa (probiotic) và mật đường theo từng đợt trên cơ sở khi cần dựa theo quan sát bằng mắt trên tôm và chất lượng nước. Sử dụng Dolomite cho mỗi ao hàng tuần.

Cho ăn tự động

Thức ăn độ đạm cao được tính toán và đưa vào mỗi ao bằng hệ thống cho ăn tự động phân bổ làm 4 lần hàng ngày lúc bắt đầu vụ và 12 lần ngày vào cuối vụ. Ban đầu thiết kế dành cho các trang trại cá hồi, hệ thống cho ăn trung tâm này được vận hành bằng khí nén và điều khiển bằng máy tính. Phần mềm thích ứng dùng cho các ao nuôi tôm ở ARDC, tính toán tự động, chia liều lượng và phân bổ thức ăn cho tất cả các ao từ trung tâm kiểm soát đặt ở giữa.

Máy thổi công suất 15 kw đẩy thức ăn qua các ống vòi đến từng ao ở các khoảng cách đến 500m. Thức ăn được kiểm soát bằng van định lượng ở đáy của mỗi 3 silo. Thức ăn từ van định lượng được đưa thẳng đến ống vòi thích hợp đối với ao cụ thể bởi một thiết bị chọn lọc.

Các máy rải quay bị động ở cuối mỗi ống vòi giúp phân bổ thức ăn vòng tròn theo lưu lượng không khí và thức ăn. Mỗi ao 0,25 ha được trang bị 2 roto và mỗi ao 0,7 ha có 4 roto.

Thả giống

Trong suốt giai đoạn 30 ngày đầu tháng 9 năm 2011, 15 ao ở ARDC được thả giống chất lượng cao từ nguồn tôm sú sạch bệnh (SPF) do cơ sở lai giống của Bộ Thủy sản sản xuất. Trong vụ sản xuất đầu tiên của ARDC, có một số vấn đề nhỏ ở khâu diệt khuẩn đã dẫn đến một số ao đã thả giống mà không đủ thời gian chuẩn bị ao và tảo chưa phát triển đầy đủ.

Việc này đã gây căng thẳng và tỷ lệ chết ở một vài ao trong những ngày đầu tiên sau khi thả. Quan sát không thấy các trường hợp chết nào khác trong vụ nuôi này.

Thu hoạch bằng máy

Hệ thống thu hoạch bằng máy được sử dụng để giảm chi phí nhân công và tối đa chất lượng sản phẩm. Hệ thống này sử dụng bơm thu hoạch sống để nâng tôm từ cửa thu hoạch của một ao tháo nước đến máy thu hoạch đặt bên cạnh ao.

Máy thu hoạch tách tôm từ nước ao ấm, chuyển tôm đã ráo nước đến bể làm lạnh, chuyển tôm đã ráo nước và làm lạnh đến một băng chuyền kiểm tra, sau đó chuyển tôm qua tắm sodium metabisulfite có định thời gian để phòng ngừa bệnh hắc tố. Tôm đã làm lạnh và xử lý được vận chuyển trong các thùng nước đá để đưa đến nhà máy đóng gói.

Trong một chuyến thăm gần đây, Bộ trưởng Pehin Dato Haji Yahya (trái) – Bộ Tài nguyên chính và Công nghiệp Brunei đã đến xem quá trình vận hành của máy thu tôm. Máy có tác dụng thu gom, làm lạnh và xử lý tôm thu hoạch một cách hiệu quả.

Các kết quả năng suất

Đối với các thực nghiệm 2011, thời gian nuôi trung bình của 15 ao là 136 ngày, với năng suất trung bình là 1.573 kg/ao, tỷ lệ sống trung bình là 57% và trọng lượng con trung bình là 48 g (Hình 1, Bảng 1).

Hình 1. Tốc độ tăng trưởng trung bình của tôm ở các hệ thống khác nhau.

Về sản lượng chung, các ao định dạng đu quay đã trội hơn các ao định dạng xoay ngược vòng nhau và sục khí trộn tầng. Tuy nhiên có 3 trong số 5 ao trộn tầng bị ảnh hưởng của các sự cố trong khâu chuẩn bị ao và tỷ lệ sống thấp. Việc so sánh này nên được lập lại.

Hệ thống xoay ngược vòng nhau có năng suất hiệu quả nhất là 211 kg/hp so với 171 kg/hp trong các ao định dạng đu quay. Các ao định dạng đu quay thể hiện mức oxy hòa tan thấp hơn trong suốt vụ so với 2 hệ thống kia. Ngoài ra, nhiệt độ ở các ao định dạng đu quay hơi cao hơn khi so sánh với các hệ thống xoay ngược vòng nhau và sục khí trộn tầng.

Các triển vọng

Nghiên cứu đã chứng minh tôm sú có thể nuôi thâm canh tới kích cỡ lớn với tốc độ tăng trưởng nhanh và hiệu suất thức ăn cao trong các ao an toàn sinh học, thân thiện môi trường. Năng suất trung bình vượt 6.000 kg/ha trong khoảng từ 4.000 đến 7.500 kg/ha. Ao tốt nhất sản xuất trên 10.000 kg/ha. Hệ số chuyển đổi thức ăn trung bình là 1,59:1 trong khoảng từ 1,22: 1 đến 2,32:1. Tốc độ tăng trưởng trung bình là 2,55 g/tuần trong khoảng từ 1,81 đến 3,10 g/tuần. Các mức dao động quan sát trong vụ nuôi đầu tiên cho thấy những cơ hội để tối ưu hóa hơn nữa công việc chuẩn bị ao, mật độ thả giống và quản lý ao để cải thiện thêm năng suất, hệ số chuyển đổi thức ăn và mức tăng trưởng.

Bảng 1: Tóm tắt vụ nuôi ở ARDC, vụ 1

Ao Hệ thống	Sáng Oxy  hòa tan trung bình	Sáng Oxy hòa tan tối thiểu	Sáng Oxy hòa tan tối đa	Tỉ lệ sống (%)	Thu hoạch (g/m2)	Thu hoạch (kg/hp/ao)	Thu hoạch  (kg/ha)	FCR	Ngày nuôi	Tăng trọng hàng ngày (kg)
3 4 5 6 7	5,28 5,59 5,52 5,40 5,34	3,39 3,81 3,90 3,10 2,11	7,22 7,26 7,16 7,15 7,01	76 67 45 69 55	750 640 340 950 700			1,78 1,38 1,22 1,82 1,60	159 141 122 149 137	11,79 11,30 6,98 15,89 12,85
Xoay ngược vòng trung bình	5,43			62	676	211,25	6.760	1,56		11,76
8 9 10 11 12	4,92 4,72 4,75 4,75 5,05	3,51 2,60 3,25 3,10 3,65	6,89 6,93 7,20 7,27 6,95	27 60 25 77 38	230 570 250 920 330			1,65 1,64 1,48 1,41 1,56	102 133 120 143 117	5,67 10,29 5,17 16,03 6,96
Trộn tầng/ Xoay ngược vòng	4,84			44	401	125,30	4.010	1,55		8,82
13 14 15 16 17	4,44 4,29 4,30 4,21 4,55	2,32 1,97 2,20 2,10 2,52	7,52 7,38 7,61 6,48 7,53	70 39 69 72 66	740 420 740 1,060 800			1,42 2,32 1,61 1,42 1,47	141 140 139 145 146	13,19 6,88 13,22 18,22 13,77
Carousel Đu quay	4,36			63	752	170,90	7.520	1,65		13,05

FCR: hệ số chuyển đổi thức ăn

BioAqua dịch

Nguồn: The Advocate – Tạp chí nuôi trồng thủy sản toàn cầu (Tháng 1 – 2/2013)