Hạn chế Geosmin và MIB-2 bằng Ozone Nanobubbles

https://youtube.com/shorts/VpxqpTJpkeQ

Vi bọt khí ozone và thiết bị tách bọt (protein skimmer) có thể bổ trợ cho nhau để giảm thiểu geosmin và 2-methylisoborneol (2-MIB) (thường bị gọi nhầm là "vi khuẩn MIB-2"; thực tế 2-MIB là một hợp chất gây mùi chứ không phải vi khuẩn) trong các hệ thống nuôi cá nước ngọt, đặc biệt là hệ thống nuôi tuần hoàn (RAS), bể nuôi cá bố mẹ, hệ thống lưu giữ cá sống và ao nuôi mật độ cao.

Nguồn gốc của geosmin và 2-MIB

Geosmin và 2-MIB là các hợp chất gây mùi đất/mùi mốc, chủ yếu được sinh ra bởi:

*   Vi khuẩn lam (tảo lam)
*   Xạ khuẩn (Actinomycetes), đặc biệt là chi *Streptomyces*
*   Một số loại vi khuẩn dạng sợi và nấm

Cá hấp thụ các hợp chất này qua mang và da, gây ra mùi vị lạ ngay cả khi nồng độ trong nước chỉ ở mức vài nanogram trên mỗi lít.

Vai trò của vi bọt khí ozone

1.  Oxy hóa geosmin và 2-MIB

Ozone là một trong những chất oxy hóa mạnh nhất được sử dụng trong xử lý nước.

Các lợi ích bao gồm:

*   Phân hủy các phân tử geosmin
*   Oxy hóa 2-MIB thành các hợp chất không mùi
*   Rút ngắn thời gian làm sạch cá (loại bỏ mùi lạ) trước khi thu hoạch
*   Cải thiện hương vị và chất lượng thương phẩm

Vi bọt khí giúp nâng cao hiệu quả của ozone nhờ:

*   Đường kính bọt khí thường nhỏ hơn 200 nm
*   Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa khí và lỏng rất lớn
*   Ozone hòa tan gần như hoàn toàn
*   Thời gian lưu trong nước lâu hơn so với bọt khí kích thước lớn
*   Giảm thiểu lượng ozone thất thoát ra khí quyển

So với phương pháp sục ozone thông thường:

*   Hiệu suất chuyển đổi ozone cao hơn
*   Lượng ozone tiêu thụ thấp hơn
*   Hiệu quả xử lý đồng đều hơn

2. Kiểm soát vi sinh vật gây mùi

Việc định lượng ozone phù hợp giúp ức chế:

*   Vi khuẩn lam (Cyanobacteria)
*   Xạ khuẩn (Actinomycetes)
*   Màng sinh học hữu cơ
*   Các tập hợp vi khuẩn lơ lửng

Điều này làm giảm sự hình thành geosmin và 2-MIB mới.

3. Oxy hóa chất hữu cơ hòa tan (DOM)

DOM cung cấp chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật gây mùi.

Ozone:

*   oxy hóa một phần các chất humic
*   phân cắt các phân tử hữu cơ lớn thành các hợp chất nhỏ hơn có khả năng phân hủy sinh học
*   cải thiện hiệu quả của quá trình lọc sinh học ở giai đoạn sau

Tải lượng hữu cơ thấp hơn thường dẫn đến sự sụt giảm số lượng vi sinh vật gây mùi.

4. Cải thiện độ trong của nước

Ozone:

* kết tụ các hạt keo mịn
* giảm màu vàng của nước
* tăng khả năng xuyên thấu của tia cực tím (UV)
* giảm lượng hạt lơ lửng

Điều này tạo ra môi trường ít thuận lợi hơn cho sự bùng phát tảo.

Vai trò của thiết bị tách bọt (protein skimmer)

Thiết bị tách bọt được sử dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản nước mặn, nhưng cũng mang lại lợi ích trong môi trường nước ngọt khi có đủ các chất hoạt động bề mặt hoặc các bong bóng khí siêu nhỏ.

1. Loại bỏ carbon hữu cơ hòa tan

Thiết bị tách bọt giúp loại bỏ:

* protein
* axit amin
* lipid
* các hạt hữu cơ lơ lửng kích thước nhỏ
* các chất polymer ngoại bào do vi khuẩn tiết ra

Việc giảm lượng carbon hữu cơ hòa tan giúp hạn chế nguồn dinh dưỡng cho sự phát triển của vi sinh vật.

2. Loại bỏ các bông cặn vi khuẩn

Các bong bóng khí nhỏ thu gom:

*   các cụm vi khuẩn
*   các mảnh vụn tảo
*   các chất polyme ngoại bào (EPS)
*   các mảnh vụn màng sinh học

Việc loại bỏ các hạt này giúp giảm sinh khối của các sinh vật sản sinh geosmin.

3. Giảm thiểu các chất tiền thân

Mặc dù thiết bị tách bọt (protein skimmer) không loại bỏ trực tiếp geosmin hòa tan một cách hiệu quả (do geosmin và 2-MIB là các phân tử hòa tan có kích thước tương đối nhỏ), chúng vẫn hỗ trợ quá trình này bằng cách loại bỏ:

*   sinh khối gây mùi
*   các chất tiền thân hữu cơ
*   các hạt vật chất tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển

Điều này giúp giảm thiểu sự sản sinh geosmin trong tương lai.

4. Cải thiện khả năng cung cấp oxy

Khi kết hợp với việc sục khí hoặc bơm oxy, thiết bị tách bọt (skimmer) sẽ:

*   tăng lượng oxy hòa tan
*   cải thiện quá trình trao đổi khí
*   loại bỏ lượng CO₂ dư thừa
*   ổn định độ pH

Cá khỏe mạnh hơn sẽ chuyển hóa và đào thải các hợp chất gây mùi lạ hiệu quả hơn trong quá trình làm sạch (depuration).

Trình tự thực hiện rất quan trọng:

1. Thiết bị tách bọt (protein skimmer) loại bỏ các chất hữu cơ lơ lửng và cô đặc chất thải dạng bọt.
2. Các bọt khí nano ozone oxy hóa những hợp chất gây mùi hòa tan và các vi sinh vật còn sót lại.
3. Bộ lọc sinh học chuyển hóa các sản phẩm oxy hóa có khả năng phân hủy sinh học thành những sản phẩm cuối cùng vô hại.

Quy trình tích hợp này giúp giảm thiểu cả nguồn gốc gây ra mùi vị lạ lẫn các hợp chất đã tồn tại sẵn trong nước.