I. Tổng quan về nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước lợ đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu, đặc biệt tại các quốc gia châu Á. Sản lượng tôm nuôi liên tục tăng, đạt khoảng 4.6 triệu tấn vào năm 2019. Tuy nhiên, ô nhiễm môi trường và dịch bệnh là những thách thức lớn. Việc thay nước thường xuyên trong các ao nuôi thâm canh gây ra ô nhiễm môi trường và nguy cơ bùng phát dịch bệnh. Tại Việt Nam, diện tích nuôi tôm nước lợ đạt 720 nghìn ha vào năm 2019, với sản lượng 450 nghìn tấn. Hải Phòng là một trong những khu vực có tiềm năng lớn trong nuôi trồng thủy sản, nhưng cũng đối mặt với áp lực bảo vệ môi trường.
1.1. Tình hình nuôi trồng thủy sản nước lợ trên thế giới
Nuôi trồng thủy sản đã trở thành động lực tăng trưởng kinh tế tại nhiều quốc gia. Sản lượng tôm nuôi toàn cầu đạt 4.6 triệu tấn vào năm 2019, chủ yếu từ phương thức nuôi thâm canh. Tuy nhiên, ô nhiễm môi trường và dịch bệnh đã làm giảm sản lượng tại nhiều quốc gia như Trung Quốc và Mexico. Việc thay nước thường xuyên trong các ao nuôi gây ra ô nhiễm môi trường và nguy cơ bùng phát dịch bệnh.
1.2. Tình hình nuôi trồng thủy sản nước lợ tại Việt Nam và Hải Phòng
Tại Việt Nam, diện tích nuôi tôm nước lợ đạt 720 nghìn ha vào năm 2019, với sản lượng 450 nghìn tấn. Hải Phòng là một trong những khu vực có tiềm năng lớn trong nuôi trồng thủy sản, nhưng cũng đối mặt với áp lực bảo vệ môi trường. Diện tích nuôi tôm tại Hải Phòng đạt 2,289.5 ha vào năm 2021, với sản lượng 6,722.3 tấn. Phương thức nuôi chủ yếu là thâm canh, chiếm 80% tổng sản lượng.
II. Ô nhiễm nitơ vô cơ trong nuôi trồng thủy sản
Ô nhiễm nitơ vô cơ là một trong những vấn đề nghiêm trọng trong nuôi trồng thủy sản. Các hợp chất nitơ như ammonia và nitrite tích tụ trong nước ao nuôi, gây độc hại cho sinh vật thủy sản. Chu trình nitơ sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa các hợp chất nitơ. Tuy nhiên, quá trình nitrate hóa bị giới hạn do tốc độ sinh trưởng chậm của vi khuẩn nitrate hóa. Việc xử lý ammonia và nitrite trong nước ao nuôi là thách thức lớn, đòi hỏi các giải pháp công nghệ hiệu quả.
2.1. Vai trò của vi sinh vật trong chuyển hóa nitơ
Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong chu trình nitơ sinh học. Quá trình nitrate hóa bao gồm hai giai đoạn: chuyển hóa ammonia thành nitrite và nitrite thành nitrate. Tuy nhiên, tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn nitrate hóa chậm, dẫn đến hiệu quả xử lý thấp. Các giải pháp như tăng cường sinh học và lọc sinh học được nghiên cứu để cải thiện hiệu quả xử lý nitơ.
2.2. Giải pháp xử lý nitơ vô cơ trong nuôi trồng thủy sản
Các giải pháp xử lý nitơ vô cơ bao gồm tăng cường sinh học, kích thích sinh học và lọc sinh học. Lọc sinh học là phương pháp hiệu quả để xử lý ammonia và nitrite trong nước ao nuôi. Việc sử dụng các giá thể bám dính vi sinh vật giúp tăng cường quá trình nitrate hóa, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
III. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nitơ vô cơ
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nitơ vô cơ tập trung vào việc phát triển các giải pháp hiệu quả để quản lý môi trường nuôi trồng thủy sản ven biển. Công nghệ nuôi tuần hoàn (RAS) là một trong những giải pháp tiên tiến, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường bằng cách xử lý nước tuần hoàn. Tuy nhiên, việc xử lý ammonia và nitrite trong hệ thống RAS là thách thức lớn, đòi hỏi các nghiên cứu sâu hơn về quy trình nitrate hóa và tạo màng lọc sinh học.
3.1. Quy trình làm giàu vi khuẩn nitrate hóa
Nghiên cứu tập trung vào việc làm giàu quần xã vi khuẩn nitrate hóa từ môi trường ven biển. Quy trình làm giàu đa bước giúp nhân nuôi thành công nhóm vi khuẩn này, tạo ra chế phẩm nitrate hóa bản địa. Việc sử dụng các giá thể bám dính như đá sỏi, xơ dừa giúp tăng cường hiệu quả của quá trình nitrate hóa.
3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý nitơ trong hệ thống RAS
Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý ammonia và nitrite của màng lọc nitrate hóa trong hệ thống RAS quy mô 100m3. Kết quả cho thấy, màng lọc nitrate hóa giúp giảm đáng kể nồng độ ammonia và nitrite, cải thiện chất lượng nước và tăng năng suất nuôi trồng.
