SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề: XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG HỆ THỐNG NI TRỒNG THỦY SẢN TUẦN HỒN TRONG PHÁT TRIỂN NUÔI TÔM BỀN VỮNG Biên soạn: Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Công nghệ Với cộng tác của:  PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn Phòng thí nghiệm trọng điểm Điều khiển số Kỹ thuật hệ thống, ĐH Bách Khoa TP.HCM  TS Nguyễn Minh Hà Giám đốc Trung tâm Phát triển Công nghệ Thiết bị Cơng nghiệp Sài Gòn TP.Hồ Chí Minh, 03/2017 MỤC LỤC I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG HỆ THỐNG NI TRỒNG THỦY SẢN TUẦN HỒN TRONG PHÁT TRIỂN NUÔI TÔM BỀN VỮNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1.1.Cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn 1.2.Ngành nuôi tôm Việt Nam bối cảnh biến đổi khí hậu xâm nhập mặn 1.3.Tổng quan đổi công nghệ thiết bị nuôi tôm bền vững Việt Nam 1.4.Đề xuất nghiên cứu phát triển công nghệ thiết bị nuôi tôm bền vững Việt Nam Hướng hợp tác, xây dựng phát triển liên minh thủy sản bền vững II PHÂN TÍCH XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TUẦN HOÀN TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ10 2.1.Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn theo thời gian 12 2.2.Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hoàn quốc gia 14 2.3.Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế công nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn theo hướng nghiên cứu 17 III GIỚI THIỆU HỆ THỐNG GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC NI TƠM CHI PHÍ THẤP 19 3.1.Giới thiệu hệ thống giám sát tự động chất lượng nước nuôi tôm 19 3.2.Giới thiệu số giải pháp điều khiển chất lượng nước nuôi tôm quản lý trang trại 21 3.3.Giới thiệu số kết ứng dụng TP.HCM, Bạc Liêu, An Giang, Sóc Trăng 21 3.4.Tư vấn tính tốn hiệu đầu tư cho hệ thống 23 3.5.Giới thiệu mơ hình hệ thống giám sát tự động chất lượng nuôi tôm ứng dụng Sóc Trăng 25 XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG HỆ THỐNG NI TRỒNG THỦY SẢN TUẦN HỒN TRONG PHÁT TRIỂN NUÔI TÔM BỀN VỮNG ************************** I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG HỆ THỐNG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TUẦN HỒN TRONG PHÁT TRIỂN NI TƠM BỀN VỮNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1.1 Công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hoàn 1.1.1 Nhu cầu thủy sản giới Nhu cầu tiêu thụ tôm giới tăng vượt bậc năm qua, tiếp tục tăng thời gian tới nhu cầu gia tăng sản lượng đánh bắt sụt giảm Hình 1: Nuôi trồng thủy sản mở rộng để đáp ứng nhu cầu thủy sản giới Ngành nuôi trồng thủy sản giới đánh giá phát triển vượt bậc hai thập niên qua, năm 2012 đạt 70 triệu tấn/ năm, trị giá 140 tỷ USD, đóng góp 50% sản lượng thủy sản giới, sử dụng 23 triệu nhân công, 16 triệu trực tiếp, triệu gián tiếp Khu vực Châu Á – Thái bình Dương chiếm 88,5 % sản lượng tồn cầu Dự báo giai đoạn 2010 – 2021 (hình 2): tăng trưởng nuôi trồng thủy sản: 33%, tăng trưởng đánh bắt thủy sản: 3% Hình 2: Tăng trưởng ni trồng đánh bắt thủy sản giới 2010 – 2021 Đến năm 2030, dự kiến giới cần gấp 331% so với 2012, khoảng 232 triệu thủy sản, tốc độ tăng trưởng ngành đánh bắt nuôi trồng thủy sản phát triển mạnh Đầu tư cho nuôi trồng thủy sản giới dự kiến vào khoảng 100 tỷ USD thập niên tới 1.1.2 Công nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn giới Ni trồng thủy sản cung cấp 42% nhu cầu toàn cầu, tiếp tục tăng trưởng thị trường hệ thống ni trồng thủy sản tuần hồn (Recirculating aquaculture systems_RAS) tăng nhanh giới nhờ công nghệ Hiện hệ thống RAS cung cấp 6% tổng sản lượng Trung Quốc 12% Mỹ Châu Âu Trung Quốc áp dụng RAS qua giai đoạn: tiên phong (thập niên 1980), khám phá (1999 – 2006), tích hợp (2007 – 2011) tăng trưởng nhanh (từ 2012) Vào năm 2030, nuôi trồng thủy sản đáp ứng 62% nhu cầu tồn cầu 40% cung cấp từ hệ thống RAS tiên tiến Theo môn nuôi trồng thủy sản, Đại học công nghệ Virginia, Mỹ, RAS cách nuôi trồng thủy sản Thay ni thủy sản theo phương pháp truyền thống ao mở trời, hệ thống nuôi thủy sản với mật độ cao, bể (bồn) nhà với môi trường kiểm sốt Hệ thống tuần hồn lọc làm nước để đưa bể nuôi Theo Khoa Khoa học ứng dụng Kỹ thuật, Đại học Cơng nghệ Ontario, Canada, RAS đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo tính bền vững mơi trường ngành thủy sản Theo Viện Nghiên cứu Máy Dụng cụ thủy sản, Viện hàn lâm khoa học thủy sản, Trung Quốc RAS giải pháp hiệu ni trồng thủy sản hệ thống tuần hồn, nước tái sử dụng sau xử lý học sinh học nhằm giảm tiêu thụ nước lượng, giảm thải chất dinh dưỡng vào môi trường RAS phát triển nhằm đáp ứng quy định môi trường ngày nghiêm khắc nước với nguồn đất nước bị hạn chế RAS có nhiều ưu điểm mặt giảm tiêu thụ nước, cải thiện khả quản lý chất thải tái sử dụng chất dinh dưỡng, quản lý vệ sinh, dịch bệnh kiểm sốt nhiễm môi trường sinh học tốt Theo Trung tâm nghiên cứu quản lý bờ biển, Đại học Södertörn, Thụy Điển RAS cho bể ni thủy sản, nước với chất thải xử lý học sinh học, đưa lại bể nuôi trở thành giải pháp cho ni trồng thủy sản bền vững mặt sinh thái quy mô lớn RAS đặc biệt phù hợp khu vực mà nguồn nước tác động chất thải môi trường xung quanh bị hạn chế Theo Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc viễn cảnh RAS Trung Quốc đầy triển vọng 10 năm tới Có thể tiên đốn hệ thống RAS sản xuất công ty Trung Quốc tin cậy hơn, mang lại lợi nhuận cao đáp ứng kỳ vọng doanh nghiệp nuôi trồng thủy sản Theo Viện nuôi trồng thủy sản, Đại học Stirling, Anh Quốc quốc gia Châu Âu thúc đẩy RAS giải pháp khả thi hội để phát triển ni trồng thủy sản RAS khuyến khích văn kiện chiến lược Cộng đồng Châu Âu Nhiều quốc gia Châu Âu chuyển sang RAS nhằm đảm bảo tính bền vững ni trồng thủy sản Tương lai nuôi trồng thủy sản sản xuất thủy sản cách bền vững nhu cầu ngày tăng sách mơi trường ngày nghiêm ngặt Vì vậy, cơng nghệ RAS cần đảm bảo kiểm sốt thơng số chất lượng nước tối ưu hóa điều kiện ni trồng với chi phí mơi trường thấp Hình 3: Bốn q trình hệ thống RAS 1.1.3 Các hướng nghiên cứu RAS - Đánh giá tính bền vững RAS: cho ăn, sản xuất thủy sản, chất thải, lượng - Các vấn đề vòng tuần hồn: xử lý nitrit, cơng nghệ xử lý bùn, công nghệ diệt khuẩn - Những tiếp cận hướng hệ thống tích hợp: bãi ngập, hệ thống kiểm soát tảo - Giảm chất thải rắn: giảm lãng phí thức ăn, tăng hiệu suất cho ăn, tối ưu hóa ổn định nước, hệ thống hút chất thải rắn - Xử lý nitơ, phốt phát, … - Giám sát điều khiển chất lượng nước - Tối ưu hóa yếu tố đầu vào, q trình đầu để lợi nhuận lớn bền vững 1.2 Ngành nuôi tôm Việt Nam bối cảnh biến đổi khí hậu xâm nhập mặn - Tình trạng xâm nhập mặn diễn biến phức tạp: Gần triệu tỉnh ven biển Đồng Sông Cửu Long bị xâm nhập mặn gay gắt ảnh hưởng biến đổi khí hậu - Chịu tác động nặng nề ô nhiễm môi trường biến đổi khí hậu: Khoảng 80% diện tích ni tôm ĐBSCL tự phát, nuôi quy mô nhỏ Thiếu quy hoạch nên gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường xã hội - Dịch bệnh: vụ nuôi tôm năm 2017 bắt đầu tháng, song dịch bệnh tôm nuôi tăng đột biến lây lan rộng Trong đó, bệnh đốm trắng xảy tỉnh Trà Vinh, Bạc Liêu Cà Mau với tổng diện tích thiệt hại gần 200 cao gấp ba lần so với kỳ năm 2016 Bệnh hoại tử gan tụy cấp thiệt hại gần 240 cao gấp 2,49 lần so kỳ năm 2016 - Sử dụng kháng sinh tràn lan: Chỉ tính riêng q I/2016, có khoảng 31 lơ hàng thủy sản xuất khẩu, nhiên có tới 10 lơ vi phạm quy định hóa chất, kháng sinh bị đối tác Nhật, Liên minh Châu Âu báo động “đỏ” - Thiếu mơ hình ni tơm mang lại hiệu kinh tế cao bền vững: Tỷ lệ nuôi tôm thành công Việt Nam đạt 33%-35% môi trường ô nhiễm, nhiều dịch bệnh; Indonesia, Ấn Độ… tỷ lệ nuôi thành công tới 70% Tỷ lệ nuôi tôm thành công Việt Nam 30%-35%, Ấn Độ, Thái Lan 70% dẫn đến giá thành tôm Việt Nam xuất cao nước khác từ đến USD/kg để giảm giá thành, nhiều doanh nghiệp tăng cường sử dụng kháng sinh, hóa chất ni trồng, bảo quản tôm” 1.3 Tổng quan đổi công nghệ thiết bị nuôi tôm bền vững Việt Nam Để khắc phục nhược điểm tạo mô hình ni tơm mang lại hiệu kinh tế cao việc ứng dụng số giải pháp RAS phù hợp với điều kiện Việt Nam nên thực sau: 1.3.1 Hệ thống dùng vi sinh vật có lợi để xử lý nước - Đặc điểm: Dùng vi sinh vật có lợi để xử lý nước môi trường nuôi Hệ thống bao gồm hai nhánh: dùng công nghệ vi sinh hai dùng công nghệ biofloc - Ưu điểm: Đảm bảo an toàn sinh học cao nhờ điều khiển chất lượng nước thơng qua việc điều khiển tình trạng mức độ phát triển vi sinh vật - Nhược điểm: Điều khiển chất lượng nước xác ổn định phức tạp, không đảm bảo “đánh sập” biofloc tiêu diệt tôm Tiêu hao lượng điện vấn đề phải quạt nước 24/24 điện 1.3.2 Hệ thống ni trồng thủy sản tuần hồn Hình 4: Hệ thống ni tơm tuần hồn ao - Đặc điểm: Nước xử lý để loại bỏ chất thải tôm thải ra, đồng thời cấp thêm ôxy cho chúng Một hệ thống tuần hồn thơng thường hoạt động sau: nước lợ từ đầu bể nuôi tôm qua lọc học, sau qua lọc sinh học, cấp thêm ơxy sau quay trở bể ni Bể có đường kính phổ biến từ - 13 mét - Ưu điểm: Đảm bảo an toàn sinh học cao, nghĩa tỷ lệ nuôi tôm thành công cao, đồng thời thân thiện với môi trường nhờ sử dụng đất nước - Nhược điểm: Chi phí đầu tư vận hành cao so với ni tơm truyền thống Hình 5: Hệ thống ni tơm tuần hồn bể 1.4 Đề xuất nghiên cứu phát triển công nghệ thiết bị nuôi tôm bền vững Việt Nam Hướng hợp tác, xây dựng phát triển liên minh thủy sản bền vững Năm 1987, Báo cáo “Tương lai chung chúng ta”, Ủy ban Thế giới Môi trường Phát triển (WCED-World Commission on Environment and Development) Liên hợp quốc, "phát triển bền vững" định nghĩa là: “Sự phát triển đáp ứng nhu cầu mà không làm tổn thương khả cho việc đáp ứng nhu cầu hệ tương lai” Nội hàm phát triển bền vững tái khẳng định, bổ sung, hoàn chỉnh Hội nghị Thượng đỉnh giới Phát triển bền vững tổ chức Johannesburg (Cộng hoà Nam Phi) năm 2002: "Phát triển bền vững" q trình phát triển có kết hợp chặt chẽ, hợp lý hài hòa mặt phát triển, gồm: - Phát triển kinh tế (nhất tăng trưởng kinh tế), - Phát triển xã hội (nhất thực tiến bộ, công xã hội; xố đói giảm nghèo giải việc làm) - Bảo vệ môi trường (nhất xử lý, khắc phục ô nhiễm, phục hồi cải thiện chất lượng mơi trường; phòng chống cháy chặt phá rừng; khai thác hợp lý sử dụng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên) Tại Việt Nam, theo định số 432/QĐ-TTg Thủ tướng Chính phủ: Phê duyệt chiến lược Phát triển bền vững Việt Nam giai đoạn 2011 – 2020 Định hướng phát triển ngành tôm Việt Nam trở thành công xưởng sản xuất tôm giới Đồng sông Cửu Long phải “thủ phủ” ngành công nghiệp, nuôi trồng chế biến tơm chất lượng cao tồn giới Ngành tơm trở thành ngành chủ lực nông nghiệp Việt Nam trở thành ngành kinh tế quan trọng Việt Nam, phấn đấu đạt khoảng 10% GDP nước, kim ngạch xuất 10 tỷ USD vào năm 2025 Bên cạnh phát triển diện tích ni, tăng sản lượng, tăng giá trị cho người nuôi đồng thời cần đưa tiến KHCN vào xử lý nguồn nước cấp, nước nuôi nước thải nuôi tôm bảo vệ môi trường sinh thái Hướng hợp tác, xây dựng phát triển liên minh thủy sản bền vững thể qua ba mặt: kinh tế, xã hội mơi trường Hình 6: Nuôi tôm bền vững kinh tế, xã hội môi trường Do mật độ nuôi cao cao, để nuôi tôm thâm canh siêu thâm canh bền vững quy trình ni phải đáp ứng u cầu sau: - Không xả chất thải nước thải chưa qua xử lý môi trường - Việc xả chất thải nước thải môi trường cách làm gây ô nhiễm môi trường trầm trọng gia tăng sản lượng, khiến dịch bệnh tràn lan ngành nuôi tôm phát triển - Nước từ ao nuôi cần phải xử lý để tái sử dụng, giảm phụ thuộc vào nguồn nước bên vốn ngày biến động nhiều ảnh Số liệu cho ta thấy xu hướng ứng dụng cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn chủ đề giới quan tâm Năm 1974, nuôi trồng thuỷ sản cung cấp 7% lượng cá cho tiêu dùng đến năm 1994 tỷ trọng tăng lên 26%, theo biểu đồ thập niên 90 bắt đầu có sáng chế nộp đơn đăng kí bảo hộ sáng chế Năm 2004, tỷ trọng cung cấp thủy sản từ nuôi trồng tiếp tục tăng lên 39% tương ứng số lượng sáng chế giai đoạn vượt lên 64 sáng chế Trong nửa đầu thập niên giai đoạn 2010-2019, số sáng chế nuôi trồng thủy sản tăng mạnh đạt 182 sáng chế ảnh hưởng mạnh mẽ từ Sáng kiến tăng trưởng xanh (Blue Growth InitiativeBGI) năm 2013 FAO phát triển toàn cầu, tăng trưởng xanh an ninh lương thực Thông qua BGI, FAO hỗ trợ nước phát triển, thực kinh tế xanh chương trình tăng trưởng 182 200 150 64 100 50 Thập niên 90 Giai đoạn 2000-2009 Giai đoạn 2010-2016 Biểu đồ 4: Tình hình nộp đơn bảo hộ sáng chế công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hoàn theo giai đoạn Từ kết phân tích cho thấy xu hướng nộp đơn đăng kí bảo hộ sáng chế cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn thay đổi theo nhu cầu lượng thủy sản nuôi trồng ngày gia tăng để bù đắp cho sản lượng đánh bắt dần sụt giảm 2.2 Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hoàn quốc gia Sáng chế đăng kí bảo hộ cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hoàn nộp đơn bảo hộ 16 quốc gia tổ chức từ châu lục: Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Úc Châu Phi 14 Hình 9: Sự phân bố khu vực có sáng chế nộp đơn bảo hộ công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hoàn giới Châu Á: có 160 sáng chế đăng kí bảo hộ quốc gia Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Đài Loan, Ấn Độ, Singapore Châu Âu: có 47 sáng chế đăng kí bảo hộ tổ chức: EP WO quốc gia Na Uy, Romani, Ý, Pháp Châu Mỹ: có 37 sáng chế đăng kí bảo hộ quốc gia Mỹ, Canada, Mexico Braxin Châu Úc: có sáng chế đăng kí bảo hộ quốc gia Úc Châu Phi: có 1sáng chế đăng kí bảo hộ quốc gia Nam Phi 160 47 37 Biểu đồ 5: Số lượng sáng chế nộp đơn bảo hộ cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn theo châu lục 15 Trong đó, năm quốc gia dẫn đầu nhận đơn đăng kí bảo hộ sáng chế cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn Trung Quốc (135 SC), Mỹ (28 SC), Hàn Quốc (16 SC), Úc (8 SC) Canada (6 SC) 128 150 100 14 50 13 12 Trung Quốc Mỹ Hàn Quốc Úc Giai đoạn 2010-2016 Giai đoạn 2000-2009 Thập niên 90 Canada Biểu đồ 6: Tình hình nộp đơn bảo hộ sáng chế cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn năm quốc gia dẫn đầu theo thời gian Trung Quốc: quốc gia có lịch sử ni trồng thủy sản khoảng 3000 năm, chủ yếu nuôi cá ao Năm 1978, thành lập nhóm nghiên cứu thuộc Cơ quan quản lý nuôi trồng Thủy sản phát triển công nghệ ứng dụng vào nuôi trồng thủy sản Vào thập niên 90 bắt đầu có sáng chế nộp đơn công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hồn Sản lượng thủy sản ni trồng Trung Quốc tăng mạnh từ 1,3 triệu vào năm 1970 lên 47,8 triệu năm 2010, chiếm 61,2% tổng sản lượng thủy sản ni trồng tồn cầu, ta nhận thấy số lượng sáng chế đăng kí bảo hộ ni trồng thủy sản tuần hồn tăng nhanh chóng giai đoạn 2010-2016 đạt 128 sáng chế, gấp 20 lần giai đoạn 20002009 Mỹ : từ thập niên 90 có sáng chế nộp đơn bảo hộ ta nhận thấy khơng có thay đổi nhiều số lượng, đến giai đoạn 2000-2009 số lượng sáng chế tăng lên 12 sáng chế, giai đoạn 2010-2016 có 14 sáng chế nộp đơn đăng kí bảo hộ vấn đề Hàn Quốc: vào giai đoạn 2000-2009 bắt đầu có sáng chế đăng kí bảo hộ cơng nghệ ni trồng thủy sản đến giai đoạn 2010-2016 có 13 sáng chế nộp đơn 16 Úc: nhận đơn đăng kí bảo hộ sáng chế cơng nghệ ni trồng thủy sản vào thập niên 90 giai đoạn 2000-2009 số lượng đơn đăng kí bảo hộ tăng lên sáng chế Canada: nhận đơn đăng kí bảo hộ sáng chế công nghệ nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2000-2009 giai đoạn 2010-2016 có sáng chế nộp đơn vấn đề 2.3 Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn theo hướng nghiên cứu Theo bảng phân loại sáng chế quốc tế IPC, số lượng sáng chế công nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn tập trung chủ yếu vào ba hướng nghiên cứu sau: - Hướng nghiên cứu nuôi cá, tôm, thủy sản ao, bể chiếm 60,4% tổng lượng sáng chế - Hướng nghiên cứu quy trình xử lý nước, nước thải chiếm 20,3% tổng lượng sáng chế - Hướng nghiên cứu trình, thiết bị lọc chiếm 3,6% tổng lượng sáng chế - Và hướng nghiên cứu khác 3.6% Hướng nghiên cứu nuôi cá, tôm, thủy sản ao, bể Hướng nghiên cứu quy trình xử lý nước, nước thải Hướng nghiên cứu trình, thiết bị lọc 20.3% 60.4% Biểu đồ 7: Tình hình nộp đơn đăng ký bảo hộ sáng chế công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hoàn số phân loại sáng chế quốc tế IPC 17 Các sáng chế đăng kí bảo hộ cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn quốc gia Trung Quốc, Mỹ, Hàn Quốc phân bố vào hướng nghiên cứu tập trung chủ yếu vào hướng nghiên cứu nuôi cá, tôm, thủy sản ao, bể Tại Úc Canada tập trung hướng nghiên cứu ni quy trình xử lý nước thải 66 70 60 50 40 30 20 2 10 Canada Úc 16 15 Hàn Quốc Hướng nghiên cứu nuôi cá, tôm, thủy sản ao, bể Hướng nghiên cứu quy trình xử lý nước, nước thải Hướng nghiên cứu trình, thiết bị lọc Mỹ Trung Quốc Biểu đồ 8: Tình hình đăng kí sáng chế bảo hộ hướng nghiên cứu cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn quốc gia Kết luận: Công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hồn cơng nghệ ni trồng xử lý nước thải chuyên sâu bảo vệ thủy sản nuôi, giảm tác động đến môi trường, cải thiện điều kiện nuôi hiệu Có khoảng 253 sáng chế cơng nghệ đăng kí bảo hộ 16 quốc gia châu lục, nộp đơn nhiều Trung Quốc chiếm 57% tổng lượng sáng chế Các sáng chế bảo hộ công nghệ nuôi trồng thủy sản tuần hồn tập trung đăng kí vào ba hướng quy trình ni thủy sản ao; quy trình xử lý nước, nước thải trình, thiết bị lọc 18 III GIỚI THIỆU HỆ THỐNG GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC NI TƠM CHI PHÍ THẤP Chất lượng nước nuôi tôm vấn nạn tỷ lệ ni tơm thành cơng Đồng Sông Cửu Long vào khoảng 30 – 35% so với giá trị 70% số nước khu vực (Indonesia, Thái Lan, Ấn Độ) Thông tư số 22/2014/TT-BNNPTNT ngày 29/7/2014 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Việt Nam ban hành “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia sở nuôi tôm nước lợ - Điều kiện đảm bảo vệ sinh thú y, bảo vệ mơi trường an tồn thực phẩm” QCVN 02-19: 2014/BNNPTNT, theo cần đảm bảo tiêu chí chất lượng nước cấp vào ao nuôi nước ao nuôi tôm sú tôm chân trắng: nồng độ ô xy hòa tan (DO), pH, độ mặn, độ kiềm, độ trong, NH3, H2S, nhiệt độ; đảm bảo tiêu chí chất lượng nước thải từ ao xử lý nước thải trước thải mơi trường bên ngồi: pH, BOD5, COD, chất rắn lơ lửng, coliform Trong thông số nêu trên, chia làm hai nhóm: biến đổi nhanh biến đổi chậm - Các thông số chất lượng biến đổi nhanh bao gồm: Nồng độ oxy hòa tan, nhiệt độ, pH - Các thông số chất lượng biến đổi chậm bao gồm: NH3 TAN, NO2, độ mặn, H2S, nồng độ kali, nồng độ phốt pho, mật độ tảo, … Quy trình giám sát tiêu nước thực nghiêm ngặt ngăn chặn rủi ro phát sinh tỉ lệ thủy sản nuôi trồng thành công cao 3.1 Giới thiệu hệ thống giám sát tự động chất lượng nước nuôi tôm a Nguyên lý hoạt động hệ thống giám sát tự động Hệ thống đo tự động tiêu biến đổi nhanh, cảm biến có chi phí vừa phải (nồng độ oxy hòa tan, pH, nhiệt độ, độ mặn) Dùng cảm biến đo nhiều điểm đo để giảm chi phí tính điểm đo) – cụ thể cảm biến dùng để đo điểm (hình 11) Việc giám sát tiêu khác thực kit đo 19 Nguyên lý hoạt động hệ thống đăng ký sở hữu trí tuệ nhận định chấp nhận đơn hợp lệ số 7012/ QĐ-SHTT Cục trưởng Cục Sở hữu trí tuệ 02 phần mềm đăng ký quyền Hình 10: Hệ thống giám sát tự động chất lượng nước ni tơm Hình 11: Sơ đồ bố trí điểm đo b Một số đặc điểm hệ thống giám sát tự động chất lượng nước nuôi tôm Một hệ thống dùng để đo điểm đo, ao lớn, nên đo điểm, điểm cách bờ 1/3 khoảng cách từ bờ đến tâm điểm cách mép hố xi phông độ -2 m 20 Như vậy, hệ thống dùng cho ao lớn Nếu ao nhỏ, đo điểm hệ thống dùng cho ao nhỏ, khoảng cách từ điểm cần đo máy không nên vượt 100m c Ưu điểm - Hiển thị số, đơn giản, khơng đòi hỏi kỹ người sử dụng việc đo - Liên tục, suốt 24/24 giờ, ngày mưa, ngày nắng, ban ngày, ban đêm - Không cần giám sát người giám sát tự động hóa - Có thể lưu trữ liệu để phân tích d Nhược điểm - Đầu tư cao, công nghệ sản xuất cảm biến đắt tiền, đặc biệt đo NH3, NO2, H2S - Còn phức tạp sử dụng 3.2 Giới thiệu số giải pháp điều khiển chất lượng nước nuôi tôm quản lý trang trại a Máy hút chất thải từ ao ni tơm Máy có chức sau đây: giảm lượng chất thải ao nuôi hiệu nhiều so với phương pháp xi phông giúp gia tăng mật độ ni trì chất lượng nước giảm chất gây ô nhiễm tảo độc, diệt khuẩn sử dụng từ trường, UV giúp giảm lượng vi khuẩn ao mà khơng phải dùng hóa chất diệt khuẩn b Phần mềm quản lý trang trại FARMPRO Phần mềm có chức năng: lưu trữ phân tích liệu đo tay, truy xuất nguồn gốc, theo dõi liện tục chi phí ni trồng, tính tốn hiệu kinh tế ao ni thu hoạch, quản lý xuất nhập tồn kho bảo trì thiết bị 3.3 Giới thiệu số kết ứng dụng TP.HCM, Bạc Liêu, An Giang, Sóc Trăng Hệ thống thử nghiệm ứng dụng tại: - Trang trại Công ty TNHH SX & TM Trúc Anh tỉnh Bạc Liêu - Trang trại Ông Nguyễn Thanh Sang tỉnh An Giang 21 - Trang trại của Ông Trần Quang Cần Hợp tác xã Hưng Phú, huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng  Tại TP.HCM: lắp đặt Trang trại Cenintec Cần Giờ từ cuối năm 2015 - Sử dụng cho: ao - Đo: DO, nhiệt độ, pH - Đối tượng nuôi: Tôm thẻ chân trắng  Tại Bạc Liêu: lắp đặt Công ty TNHH SX & TM Trúc Anh từ tháng 01/2016 - Sử dụng cho: ao - Những thông số đo: DO, nhiệt độ, pH - Đối tượng ni: Tơm thẻ chân trắng Hình 12: Hệ thống lắp đặt Bạc Liêu  Tại An Giang: lắp đặt trang trại Ông Nguyễn Thanh Sang từ tháng 11/2015 - Sử dụng cho: ao - Đo: DO nhiệt độ - Đối tượng nuôi: Tơm xanh Hình 13: Hệ thống lắp đặt An Giang 22  Tại Sóc Trăng: lắp đặt trang trại Ông Trần Quang Cần từ tháng 8/2016 - Sử dụng cho: ao, điểm đo - Đo: DO nhiệt độ - Đối tượng nuôi: tơm thẻ chân trắng Hình 14: Hệ thống lắp đặt Sóc Trăng Hiện nay, dự án KHCN cấp Nhà nước triển khai để thử nghiệm hồn thiện quy trình sử dụng, đánh giá độ xác, tính tốn hiệu kinh tế khả nhân rộng mơ hình Trung tâm Ứng dụng Dịch vụ Khoa học Công nghệ, Cục Công tác phía Nam - Bộ Khoa học Cơng nghệ chủ trì với hợp tác Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản Trung tâm Phát triển Cơng nghệ Thiết bị Cơng nghiệp Sài Gòn 3.4 Tư vấn tính tốn hiệu đầu tư cho hệ thống a Chi phí đầu tư hệ thống tính cho điểm đo Bảng 1: Chi phí hệ thống tính cho điểm đo Chức Giá hệ thống Giá tính điểm đo (triệu đồng) (triệu đồng) Đo nồng độ Oxy 113,7 14,2 Đo nồng độ oxy nhiệt độ 123,7 15,5 Đo nồng độ oxy, nhiệt độ pH 140,6 17,6 23 Đo nồng độ oxy, nhiệt độ, pH 159,4 19,9 0,8 0,2 độ mặn Màng đo PH (3 tháng thay lần) b Chi phí đầu tư hệ thống tính cho điểm đo Nếu sử dụng điểm đo ao sử dụng hệ thống cho năm, vụ chi phí tính trình bày bảng (hệ thống sử dụng khoảng năm phải thay cảm biến) Bảng 2: Chi phí hệ thống tính cho điểm đo (triệu đồng) Chức Giá Giá ao Giá vụ/1 điểm đo (2 điểm đo) ao Đo nồng độ Oxy 14,2 28,4 7,1 Đo nồng độ oxy nhiệt độ 15,5 31 7,75 Đo nồng độ oxy, nhiệt độ pH 17,6 35,2 8,8 Đo nồng độ oxy, nhiệt độ, pH 19,9 39,8 9,95 0,2 0,4 0,1 độ mặn Màng đo pH (3 tháng thay lần) - Giá hệ thống nhập ngoại: 70 – 300 triệu cho điểm đo - Lắp đặt ao nên bảo trì khó nhiều, lắp đặt ao - Các cổng liệu để điều khiển hạn chế - Quản lý phức tạp nhiều đầu đo hình liệu - Không thể khai báo đối tượng cần đo (điểm nằm ao nào) - Những thiết bị khách hàng cần trang bị: - Đầu phát wifi (khoảng triệu đồng) - Ống nước phi 21 (khoảng 700 ngàn đồng) - Dây mạng (khoảng 700 ngàn đồng) - Dây điện (khoảng 300 ngàn đồng) - Thuê bao 3G SIM - Điện thoại thơng minh, máy tính bảng 24 c Chi phí đầu tư số chức khác Có thể lựa chọn số chức cộng thêm chi phí tương ứng trình bày bảng Bảng 3: Những chức cộng thêm chi phí tương ứng (triệu đồng) Chức Giá Cảnh báo cúp điện 3,1 Cổng tín hiệu oxy thấp để điều khiển thiết bị khác (16 13,7 cổng) Một số lợi ích mang lại hệ thống: tăng suất, giảm rủi ro kịp thời xử lý môi trường nuôi, tiết kiệm điện vận hành thiết bị hợp lý, chủ trang trại hay người quản lý nắm tình hình trại cách xác, giảm chi phí lao động giảm cơng đo chất lượng nước, theo dõi ao, giảm chi phí kít đo, lưu trữ cho việc phân tích cải tiến cho vụ sau Khuyến cáo sử dụng: Hệ thống phù hợp cho hộ nuôi tôm thâm canh hay siêu thâm canh 3.5 Giới thiệu mơ hình hệ thống giám sát tự động chất lượng ni tơm ứng dụng Sóc Trăng Dự án “Ứng dụng thí điểm hệ thống giám sát e-Aqua cho ao nuôi tôm thẻ chân trắng” triển khai lắp đặt HTX Hưng Phú, huyện Cù lao Dung, tỉnh Sóc Trăng Mục đích: cải tiến quy trình ni, mang lại hiệu nâng cao suất sản xuất góp phần phát triển kinh tế an sinh xã hội Quy mô: Hai ao (4.000 m2/ao), mật độ 80 con/m2, 04 giàn quạt/ao (10 15 cánh quạt/dàn) Đối tượng: tôm thẻ chân trắng Post 12 a Lắp đặt hệ thống giám sát e-Aqua Hệ thống giám sát e-Aqua bao gồm: - Hệ thống điều khiển: điều khiển PLC, thiết bị lưu điện UPS, tủ điều khiển (nút dừng khẩn cấp, đèn báo, còi) - Các cảm biến thu nhận tín hiệu 25 - Cơ cấu chấp hành: van điện từ, máy bơm - Giao diện giám sát điều khiển - Phần mềm thu thập, thống kê số liệu Hình 15: Giao diện giám sát điều khiển hệ thống giám sát e-Aqua b Một số đánh giá ban đầu Tính hiệu hệ thống: Tơm phát triển nhanh, hệ số sử dụng thức ăn - FCR thấp, chi phí sử dụng thuốc vụ ni thấp (là yếu tố định đến lợi nhuận), sản lượng tôm tăng từ 8,8 - 10,3%, giảm dịch bệnh thủy sản Tính kinh tế hệ thống: hệ thống hoạt động ổn định giúp tiết kiệm thời gian, giảm chi phí điện từ 2-2,5 triệu đồng/vụ, chi phí giám sát, nhân lực sản xuất Tính kỹ thuật hệ thống: Phần mềm hoạt động tốt, thông báo kịp thời, nhanh xác Phần cứng hoạt động tốt, nhiên có số khuyết điểm cần khắc phục như: chi tiết lắp ráp dễ bị độ mặn nước ăn mòn nhanh chóng rỉ sét gây rò rỉ nước; bồn đo nhanh dơ làm ảnh hưởng kết đo Sau vụ cần hiệu chuẩn lại thiết bị 26 Tính ổn định hệ thống: Hệ thống hoạt động ổn định trì nguồn điện tốt, vệ sinh bể bơm định kỳ kịp thời, đường truyền internet ổn định Tóm lại nhìn chung hệ thống ổn định lỗi phần mềm lỗi hệ thống điều khiển từ xa mà không cần đến trường khắc phục thời gian vừa qua Đồng thời, cần có sách bảo hành đầu dò phương pháp hiệu chuẩn thích hợp để kết đọc xác tin cậy hơn, kịp thời theo dõi đánh giá liên tục nồng độ DO ao nuôi xuyên suốt thời gian ngày từ đầu đến cuối vụ 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO Food and Agriculture Organization, The state of world fisheries and agriculture 2016 (FAO, 2016) Sustainable fisheries and aquaculture for food security and nutrition, June 2014 Biao Xie, Jun Qin, Hao Yang, Xia Wang, Yan-Hua Wang, Ting-You Li, Organic aquaculture in China: A review from a global perspective, Aquaculture 414–415 (2013) 243–253 Dane Klinger and Rosamond Naylor, The Annual Review of Environment and Resources, Searching for Solutions in Aquaculture: Charting a Sustainable Course, August 6, 2012 Rosamond L Naylor, Rebecca J Goldburg, Jurgenne H Primavera, Nils Kautsky, Malcolm C M Beveridge, Jason Clay , Effect of aquaculture oworld fish supplies, Nature vol 405, 29 June 2000 28 ... NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG HỆ THỐNG NI TRỒNG THỦY SẢN TUẦN HỒN TRONG PHÁT TRIỂN NUÔI TÔM BỀN VỮNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1.1.Công nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn 1.2.Ngành nuôi tôm. .. nghệ nuôi trồng thủy sản áp dụng sau [3]: - Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hồn (Recirculating Aquaculture System): hệ thống ni trồng thủy sản có xử lý tái sử dụng nước thải - Hệ thống nuôi trồng. .. quản lý nuôi trồng Thủy sản phát triển công nghệ ứng dụng vào nuôi trồng thủy sản Vào thập niên 90 bắt đầu có sáng chế nộp đơn cơng nghệ ni trồng thủy sản tuần hồn Sản lượng thủy sản nuôi trồng