Nanobubbles of oxygen enhance water quality and increase the survival rate of Oreochromis niloticus fish 

https://www.researchgate.net/publication/399618565_Nanobubbles_of_oxygen_enhance_water_quality_and_increase_the_survival_rate_of_Oreochromis_niloticus_fish

Result and Discussion
Table 1 shows the results of observations of fish without NBsO2 and with NBsO2
treatment. NBsO2 can improve the water quality. Water with NBsO2 has a higher DO value
than water without NBsO2 treatment, from weeks 1, 2, and 3. According to [11], High DO
levels in water increase fish production. Micro/nano bubbles are a technique for increasing
DO levels quickly. Smaller particle size and larger surface area increase the solubility of DO
in water. Previous research by [7] revealed thatnanobubble technology enhances the
concentration of DO in cultivation water. It can also aid in the processing of both organic and
inorganic waste in cultivation containers by providing dissolved oxygen that supports
microbes responsible for decomposing organic waste.
High DO levels affect water clarity in biofloc ponds. In biofloc ponds with the addition
of NBsO2, the water is clearer than without the addition of NBsO2. Clear water makes it easier
for sunlight to penetrate to the bottom of the biofloc. When fish are exposed to water

containing NBsO2, the increased oxygen availability in the surrounding water is absorbed
through their gills, leading to better oxygenation within their cells.
Table 1. Parameter observed in biofloc without NBsO2 and with NBsO2

Fish mortality rates were found to be higher in biofloc without NBsO2 treatment. Daily
observations revealed that there were five fish deaths in the biofloc with NBsO2 treatment,
while the ponds without NBsO2 treatment experienced ten fish deaths each day. In the NBsO2
treatment group, five fish died each day, resulting in a total of 105 deaths over three weeks.
In contrast, in the group without NBsO2, there were 10 deaths per day, leading to a total of
210 deaths over the same three-week period, which is quite significant. This demonstrates
that NBsO2 can keep fish alive more effectively than the treatment without NBsO2.
Growth of Tilapia fish with NBsO2 treatment in three weeks shows an increase in size
(Figure 1). NBsO2 enhances water quality, which in turn promotes the growth of fish. NBsO2
creates a more favorable environment for fish because NBsO2 increases the concentration of
dissolved oxygen in water. The oxygen level is important for fish metabolism and respiration,
which can directly lead to improved growth rates, weight gain, and biomass. Improve the
overall health and survival rate of fish, also from high oxygen levels. In the previous research

it was revealed that NBsO2 is stable for a long time in water, and its density is up to two
times higher than normal. Higher fish density results in a significant boost in productivity,
greatly benefiting the industry’s economy. Nanobubbles have antimicrobial properties that
help eliminate pathogens in water, reducing the need for antibiotics and chemicals. They also
improve water quality by oxidizing organic matter and revitalizing nutrients, while
decreasing the organic matter load in aquaculture systems. By enhancing water quality,
nanobubbles lower the frequency of water changes, leading to significant water savings

===

Lợi ích chính của vi bọt khí oxy (Oxygen Nanobubbles) trong nuôi cá rô phi giống theo mô hình Biofloc

Vi bọt khí oxy (Oxygen Nanobubbles - ONBs) sử dụng oxy tinh khiết (90–99% O₂) là một giải pháp hiệu quả giúp nâng cao năng suất và ổn định hệ thống nuôi cá rô phi giống theo công nghệ Biofloc. Trong mô hình này, oxy không chỉ phục vụ hô hấp của cá mà còn đáp ứng nhu cầu rất lớn của hệ vi khuẩn dị dưỡng, vi khuẩn nitrat hóa và các hạt biofloc lơ lửng trong nước.

1. Duy trì hàm lượng oxy hòa tan (DO) ổn định

Khác với bọt khí thông thường, vi bọt khí nano có:

• Kích thước rất nhỏ (dưới 200 nm).

• Tốc độ nổi lên mặt nước rất chậm.

• Khả năng tồn tại trong nước từ nhiều giờ đến nhiều ngày.

• Hiệu suất hòa tan oxy rất cao.

Lợi ích:

• Duy trì DO ổn định cả ngày lẫn đêm.

• Giảm hiện tượng thiếu oxy cục bộ trong các khối biofloc.

• Hạn chế hiện tượng cá nổi đầu vào sáng sớm.

• Đảm bảo oxy luôn sẵn có cho cá và hệ vi sinh.

DO khuyến nghị: 6–8 mg/L đối với giai đoạn cá giống.

---

2. Tăng tỷ lệ sống của cá giống

Cá rô phi giống rất nhạy cảm với:

• Thiếu oxy.

• Hàm lượng amoni cao.

• Nitrite tăng.

• Stress khi vận chuyển hoặc phân cỡ.

Vi bọt khí oxy giúp:

• Tăng khả năng hấp thu oxy qua mang.

• Giảm stress sinh lý.

• Phục hồi nhanh sau vận chuyển.

• Giảm tỷ lệ hao hụt trong giai đoạn ương.

Hiệu quả thực tế:

• Tỷ lệ sống có thể tăng khoảng 5–15% so với hệ thống chỉ sử dụng sục khí thông thường.

---

3. Thúc đẩy phát triển hệ Biofloc

Biofloc hình thành nhờ hoạt động của:

• Vi khuẩn dị dưỡng.

• Vi khuẩn nitrat hóa.

• Các vi sinh vật có lợi.

Các vi sinh này đều cần oxy để hoạt động.

Vi bọt khí oxy giúp:

• Tăng tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn.

• Biofloc hình thành nhanh hơn.

• Floc ổn định hơn.

• Tăng khả năng cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh.

---

4. Tăng hiệu quả xử lý amoni

Trong hệ Biofloc, amoni phát sinh từ:

• Thức ăn dư.

• Phân cá.

• Chất hữu cơ phân hủy.

Oxy nanobubbles giúp:

• Vi khuẩn Nitrosomonas hoạt động hiệu quả hơn.

• Vi khuẩn Nitrobacter chuyển hóa nitrite nhanh hơn.

• Vi khuẩn dị dưỡng hấp thu amoni để tạo sinh khối.

Kết quả:

• Giảm TAN (Total Ammonia Nitrogen).

• Giảm nitrite.

• Chu trình nitơ ổn định hơn.

---

5. Cải thiện hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR)

Khi cá được cung cấp đủ oxy:

• Tiêu hóa thức ăn tốt hơn.

• Hấp thu protein hiệu quả hơn.

• Ít tiêu hao năng lượng cho hô hấp.

Kết quả:

• FCR có thể giảm khoảng 5–15%.

• Giảm lượng thức ăn thất thoát.

• Tiết kiệm chi phí nuôi.

---

6. Tăng tốc độ tăng trưởng

Oxy đầy đủ giúp:

• Cá ăn khỏe hơn.

• Trao đổi chất mạnh hơn.

• Phát triển cơ nhanh hơn.

• Chuyển hóa dinh dưỡng hiệu quả hơn.

Hiệu quả:

• Tốc độ tăng trưởng có thể cao hơn 10–20%.

• Rút ngắn thời gian ương.

• Cá đạt kích cỡ đồng đều hơn.

---

7. Giảm stress cho cá

Khi oxy luôn ổn định:

• Cá ít nổi đầu.

• Giảm hiện tượng tranh giành oxy.

• Hoạt động bơi lội bình thường.

• Giảm phản ứng stress.

Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống nuôi mật độ cao.

---

8. Cải thiện chất lượng nước

Vi bọt khí oxy thúc đẩy các quá trình phân hủy hiếu khí:

• Giảm chất hữu cơ hòa tan.

• Giảm nhu cầu oxy sinh hóa (BOD).

• Hạn chế tích tụ các hợp chất gây mùi.

• Cải thiện độ trong của nước.

Kết quả:

• Môi trường nuôi ổn định hơn.

• Ít phát sinh khí độc.

---

9. Nâng cao giá trị dinh dưỡng của Biofloc

Biofloc khỏe mạnh chứa:

• Protein vi sinh.

• Axit amin.

• Vitamin.

• Enzyme.

• Vi khuẩn có lợi.

Cá rô phi liên tục sử dụng biofloc làm nguồn thức ăn tự nhiên.

Điều này giúp:

• Giảm lượng thức ăn công nghiệp.

• Cải thiện hệ vi sinh đường ruột.

• Tăng sức khỏe tổng thể.

---

10. Giảm tích tụ bùn đáy

Do quá trình phân hủy hiếu khí diễn ra hiệu quả hơn:

• Ít bùn đen.

• Giảm khí H₂S.

• Giảm vùng yếm khí.

• Giảm tần suất vệ sinh bể.

---

11. Tăng sức đề kháng

Môi trường giàu oxy giúp:

• Tăng miễn dịch tự nhiên.

• Giảm stress oxy hóa.

• Hạn chế bệnh do vi khuẩn.

Đặc biệt giảm nguy cơ mắc các bệnh do:

• Aeromonas spp.

• Streptococcus spp.

• Flavobacterium spp.

---

12. Cho phép nuôi mật độ cao hơn

Trong hệ Biofloc, oxy thường là yếu tố giới hạn đầu tiên.

Vi bọt khí oxy giúp:

• Tăng khả năng cung cấp oxy.

• Duy trì hoạt động của vi sinh.

• Cho phép tăng lượng thức ăn.

Nhờ đó:

• Sinh khối nuôi có thể tăng khoảng 10–30% nếu hệ thống quản lý chất rắn và lọc nước được thiết kế phù hợp.

---

13. Tiết kiệm điện năng

So với việc chỉ tăng công suất máy thổi khí:

• Vi bọt khí oxy có hiệu suất chuyển oxy (OTE) cao hơn.

• Giảm lượng oxy thất thoát lên mặt nước.

• Tăng lượng oxy thực sự hòa tan vào nước.

Điều này giúp giảm chi phí năng lượng trên mỗi kg cá sản xuất.

---

14. Cá đồng đều kích cỡ hơn

Điều kiện môi trường ổn định giúp:

• Cá ăn đồng đều.

• Giảm cạnh tranh.

• Giảm chênh lệch kích cỡ.

Nhờ đó:

• Ít phải phân cỡ.

• Nâng cao chất lượng đàn cá giống.

---

15. Giảm rủi ro thiếu oxy vào ban đêm

Ban đêm:

• Tảo ngừng quang hợp.

• Vi khuẩn Biofloc vẫn tiêu thụ oxy.

• Cá vẫn hô hấp liên tục.

Vi bọt khí oxy đóng vai trò như một nguồn dự trữ oxy phân tán trong nước, giúp hạn chế hiện tượng sụt giảm DO đột ngột và giảm nguy cơ cá nổi đầu vào sáng sớm.

---

Tổng hợp lợi ích

Chỉ tiêu	Biofloc thông thường	Biofloc kết hợp Oxygen Nanobubbles
Oxy hòa tan (DO)	Dao động theo thời gian	Ổn định hơn
Tỷ lệ sống	Tốt	Tăng khoảng 5–15%
Tốc độ tăng trưởng	Bình thường	Tăng khoảng 10–20%
Hệ số FCR	Bình thường	Giảm khoảng 5–15%
Kiểm soát amoni	Khá	Hiệu quả hơn
Kiểm soát nitrite	Trung bình	Ổn định hơn
Chất lượng Biofloc	Tốt	Hoạt động mạnh, giàu dinh dưỡng hơn
Chất lượng nước	Dao động	Ổn định hơn
Mật độ nuôi	Giới hạn bởi oxy	Có thể tăng thêm 10–30%
Sức khỏe cá	Tốt	Tăng sức đề kháng, giảm stress

Khuyến nghị vận hành

Để đạt hiệu quả tối ưu khi sử dụng Oxygen Nanobubbles trong hệ thống Biofloc nuôi cá rô phi giống:

• Duy trì DO ở mức 6–8 mg/L và tránh để độ bão hòa oxy vượt quá khoảng 120–130% trong thời gian dài.

• Sử dụng vi bọt khí oxy kết hợp với hệ thống sục khí hoặc quạt nước truyền thống, vì các thiết bị này vẫn cần thiết để tạo dòng chảy và giữ biofloc lơ lửng.

• Duy trì nồng độ chất rắn lơ lửng (TSS) trong phạm vi phù hợp với quy trình quản lý biofloc (thường khoảng 200–500 mg/L, tùy mật độ nuôi và chế độ vận hành).

• Theo dõi định kỳ các chỉ tiêu DO, TAN, nitrite, pH, độ kiềm và ORP để điều chỉnh lượng oxy cấp phù hợp.

Kết luận

Vi bọt khí oxy (Oxygen Nanobubbles) không chỉ cung cấp oxy hiệu quả cho cá rô phi giống mà còn tăng cường hoạt động của hệ vi sinh Biofloc, giúp cải thiện chất lượng nước, giảm độc tính của amoni và nitrite, nâng cao tốc độ tăng trưởng, tăng tỷ lệ sống, cải thiện hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) và cho phép nuôi ở mật độ cao hơn. Khi được thiết kế và vận hành đúng cách, đây là một giải pháp công nghệ có tiềm năng nâng cao hiệu quả kinh tế và tính bền vững của các hệ thống ương nuôi cá rô phi theo mô hình Biofloc.