Klasifikace a funkce ultrafialových sterilizátorů v systémech rekolační akvakultury

Systém dezinfekce recirkulačních akvakultur

V recirkulačních akvakultuře nemohou být podceněny rizika bakterií a virů. Bakterie spotřebovávají velké množství disetovaného kyslíku ve vodě, což vedete k nedostatku kyslíku u chovaných organismů, pomalému růstu a dokonce i k úmrtí. Patogenní bakterie jako že...  Flavobacterium columnare a Aeromonas hydrophila mohou způsobovat nemoci, jako je hnijící žabernice a septikémie u chovaných organismů, což vede k masivní úmrtnosti a významným ekonomickým ztrátám pro chovatelů ryb. Virální infekce jsou charakterizovány rychlým šířením a obtížemi v ovládání, čímž mohou nakazit velké množství chovaných jedinců v krátkém čase, rušit jejich fyziologické funkce a vážně ovlivňovat efektivitu akvakultury.

Ultrafialové (UV) záření a ozón jsou velmi účinné při likvidaci bakterií a virů. UV záření proniká skrz buněčnou membránu mikroorganismů prostřednictvím silného radiativního světelného vlnění, dosáhne do jádra a poškodí dvojitou helixovou strukturu DNA, což brání bakteriím v rozmnožování a způsobuje jejich smrt. Je zvláště účinné proti bakteriálním mikroorganismům ve vzněšeninách vod. Ozón, díky silným oxidacím vlastnostem, rychle reaguje s bakteriemi a viry, ničí jejich organelly, DNA a RNA a mění průchodnost buněčných stěn, což způsobuje buněčnou lysu a smrt. Dokáže zničit řadu mikroorganismů, včetně vegetativních buněk bakterií, spor, virů a houb. Díky dobré difúzivitě může ozón dezinfikovat celou akvakultuřskou vodu bez slepých úhlů.

UV sterilizace

1. Klasifikace podle způsobu montáže

UV sterilizační lampy lze rozdělit na dva typy podle způsobu montáže: montované do trubek a montované do kanálů:

• Lampy pro dezinfekci UV montované na potrubí jsou obvykle instalovány uvnitř potrubí pro dodávku vody v recirkulačních akvarkteristických systémech. Voda proudí přímo skrz část potrubí s dezinfekční lampou, což zajišťuje plný kontakt mezi vodou a ultrafialovým světlem, takže efektivně dezinfikuje tekoucí vodu. Jejich výhody zahrnují kompaktní strukturu, která se dobře integruje do systému potrubí, což je vhodné pro dezinfekci vody v situacích s relativně nízkými průtoky.

• Lampy pro dezinfekci UV montované na kanál jsou obecně instalovány nad nebo na stranách otevřených vodních kanálů s určitou šířkou a hloubkou, ozařují a dezinfikují vodu proudící kanálem. Dokážou pokrýt velkou plochu vody, což je vhodné pro zpracování velkých průtoků a otevřených vodních ploch, aby se zajistilo, že velká plocha vody je účinně ozařena ultrafialovým světlem a zaručí se tak dezinfekční výkon.

2. Klasifikace podle intenzity napětí

UV sterilizační lampy jsou děleny na dva typy podle intenzity napětí: nízkotlaké a střednětlaké:

Nízkotlaké (LP) UV sterilizační lampy pracují při relativně nízkém napětí a obvykle generují jednovlnkové UV světlo, většinou kolem 254 nanometrů . Tato vlnová délka má významný dezinfekční účinek, nízkou spotřebu energie a dobré stabilitě. Nicméně je jejich výkon relativně omezený, což je činí vhodnými pro maloměřítkové aplikace nebo místa, kde není vyžadována extrémně vysoká intenzita sterilizace.

Lampy pro střední tlak (MP) ultrafialového záření pracují při vyšším napětí, generují vícevlnové UV záření s širším působivým rozsahem a silnějšími dezinfekčními schopnostmi. Mají vyšší výkon, což umožňuje rychlé ošetřování velkých objemů vody s vysokou imitací. Nicméně spotřebovávají více energie a mají vyšší náklady na zařízení, čímž jsou běžně používány v velkém měřítku recirkulačních systémech akvakultury s vysokými požadavky na účinnost dezinfekce a kapacitu ošetření.

3. Zásady a ovlivňující faktory UV sterilizace

Ultrafialové světlo je druh elektromagnetického záření, které je rozděleno do několika pásem vlnových délek. Pro sterilizaci se používá především pás UVC (200-280 nanometrů), přičemž nejúčinnější vlnová délka pro germicidní účinek je kolem 254 nanometrů. Když proudí recirkulační voda s mikroorganismy, jako jsou bakterie, skrz oblast záření ultrafialové sterilizační lampy, absorbuje energii UV fotonů genetický materiál (například DNA nebo RNA) uvnitř buněk mikroorganismů. Po nasyceném absorpci UV energie dochází k porušení chemických vazeb v těchto genetických materiálech – například jsou ničeny vodíkové vazby ve dvojité spirále DNA – čímž se ruší procesy zpracování genetické informace, jako je replikace a transkripcese. Toto brání mikroorganismům, jako jsou bakterie, v rozmnožování, což vedou k jejich smrti a tak sterilizují a očišťují recirkulační vodu, zajistí bezpečnost vodní kvality a vytvářejí zdravé prostředí pro růst chovaných organismů.

Hlavní faktory ovlivňující účinnost UV sterilizace v recirkulační akvakultuře jsou následující:

1.UV dávka

UV dávka, která je určena intenzitou UV záření a časem irradiace, je kritická pro účinnost sterilizace. Nesprávně stanovená dávka nemůže poškodit DNA nebo RNA strukturu mikroorganismů, jako jsou bakterie a viry, což vede ke špatné sterilizaci. Teprve dosažením specifické dávky vyžadované cílovými mikroorganismy lze zajistit dobrý stupeň sterilizace.

2.Turbidita vody

Vzpojované látky a organické částice ve vodě zvyšují turbiditu. Tyto nepožadované látky rozptylují a absorbují UV záření, bráně v jeho pronikání do vody a snižují skutečnou expozici mikroorganismů na UV záření, čímž se snižuje účinnost sterilizace. Čím vyšší je turbidita, tím více je UV záření oslabováno a horší je schopnost sterilizace.

• Průtok vody

Příliš rychlý proud vody zkracuje čas pobytu mikroorganismů v oblasti UV záření, brání jim tak v přijetí dostatečné dávky UV a vedie k neúplnému sterilizaci. Příliš pomalý průtok, i když zajistí dobu záření, může ovlivnit celkovou účinnost systému recirkulace vody.

• Druhy mikroorganismů

Různé mikroorganismy mají různé tolerance vůči UV záření. Například bakteriální sporové formy, díky své speciální struktuře, jsou odolnější vůči UV záření než běžné bakteriální buňky. Vírusy, které nemají buněčnou strukturu, se také liší ve své citlivosti na UV od bakterií. Proto ovlivňují druhy přítomných mikroorganismů účinnost sterilizace.

• Stupeň stárnutí žárovek

S rostoucím časem použití postupně klesá světelná efektivita UV žárovek, což snižuje intenzitu vydatného UV záření a poskytovanou účinnou dávku sterilizace. To vede ke snížení výkonu sterilizace ve srovnání s nově nainstalovanými žárovkami.