Pevninský industrializovaný systém recirkulační akvakultury (RAS) - Návrh procesu a parametrů (Část 3): Parametry kvality vody

Parametry kvality recirkulující vody

Parametry kvality vody a návrhové normy tvoří základ pro návrh a operační řízení systému očistné techniky recirkulující vody. Níže jsou uvedeny referenční diagramy a parametry běžně používané  Inženýrský tým :

1. Návrh systému pro odstraňování pevných částic

Celkové věšené látky (TSS) se běžně používají jako parametr pro měření pevného částicového materiálu v recirkulačních akvakultuře (RAS). Odkazuje především na celkové množství pevných částic s velikostí částic větší než 1 mikron v jednotce vody. V systému recirkulační vody zahrnují TSS rybí výkaly, nezpracované krmivo, biologické floky (mrtvé a živé bakterie) atd. Velikost těchto věšených částic se liší od mikrometru až po centimetrové úrovně. Věšené částice mohou přímo ovlivňovat zdraví a růst ryb (zejména studenovodních), ale také zvyšují zátěž biofiltrem. Proto je nutné udržovat koncentraci věšených částic v recirkulační vodě v rozumném rozsahu.

V recirkulačních systémech akvakultury (RAS) v některých evropských zemích je řízení懸浮 částic relativně přísné. Například u vodních toků používaných pro recirkulační systémy akvakultury (RAS) se očekává, že bude koncentrace懸浮 částic (měřená jako celková懸浮 látky TSS) obvykle držet pod 15 mg/l, aby se udržela dobrá kvalita vody a ekologické prostředí.

Spojené státy mají také relevantní předpisy o kvalitě vody v oblastech akvakultury a čištění vody. V systému recirkulační akvakultury (RAS) existují určité omezení pro obsah懸浮 částic (převedený pomocí mlhavosti a dalších souvisejících ukazatelů). Ideální rozsah pro koncentraci懸浮 částic je asi 8-12 mg/l, což se používá k zajištění přežití a rozmnožování vodních organismů.

Při skutečném provozu továrny na základě systému rekulační akvakultury (RAS) v Číně se obecně vyžaduje, aby byla koncentraceuspendované částicové hmoty (suspendované pevné látky SS) udržována pod 10 mg/l. Pro některé cenné druhy, které vyžadují vysokou kvalitu vody, jako je losos, se dokonce vyžaduje její udržení pod 5 mg/l.

2. Parametry odstraňování disperzních kontaminantů

Vodná rozpustnost zahrnuje rozpustné anorganické látky a rozpustné organické látky. Mezi nimi jsou rozpustné škodlivé látky především amoniakální dusík (NH3-N) a dusičnan dusíku (NO2--N). Amoniakální dusík může proniknout do krve oběžníkem a pletvy ryb, ruší jejich normální citrátový cyklus, mění jejich osmotický tlak a snižuje jejich schopnost absorbovat kyslík z vody, což ovlivňuje jejich normální růst a přežití.

Běžně používaný pevný membránový nitrifikační biofiltr v systémech rekolační akvakultury (RAS) je komunita bakterií převádějících amonní dusík, která roste na povrchu určité biologické vyztužovací látky, a amonní dusík je přenesen na pevnou biofilmovou vrstvu difúzí a přeměněn. Hlavním účelem návrhu procesu biologického filtru je zajistit, aby filtr měl dostatek nitrifikačních bakterií pro odstranění amonního dusíku vylučovaného rybami, udržet koncentraci amonního dusíku v systému akvakultury v předem stanoveném rozsahu a zajistit bezpečnost a efektivní růst ryb.

2.1 Ovládání amonního dusíku (NH₃-N)

Ammoniakový dusík je jedním z hlavních znečistění rozpuštěných ve vodě v systémech rekulační akvakultury (RAS). Pochází především z výkalů a nezpracovaného krmiva chovaných organismů. Vysoké koncentrace ammoniaku mohou být toxické pro chované organismy, ovlivňují jejich růst, imunitu a rozmnožovací schopnost. V biofiltrech je odstranění ammoniaku založeno převážně na nitrifikaci mikroorganismy, jako jsou nitriční bakterie, které přeměňují ammoniakový dusík na nitrit a nitrat.

Při návrhu biofiltru je třeba zvážit dostatečnou povrchovou plochu a objem filtru, aby se poskytlo dostatek místa pro růst a rozmnožování siřičkových bakterií. Zároveň je nutné kontrolovat výkon amoniaku ve vstupním proudu a zabránit příliš vysoké koncentraci amoniaku, která by mohla ovlivnit biologický filtr. Například lze snížit koncentraci amoniaku ve vstupním proudu použitím automatického krmení a přijetím strategie krmení malými dávkami vícekrát denně. Určete přípustnou koncentraci amoniaku pro biofiltr na základě tolerance amoniaku a hustoty chovu u chovaných organismů. Obecně řečeno, pro většinu sladkovodních ryb by měla být celková koncentrace amoniaku držena pod 1 mg/l a neionizovaný amonii by neměl překročit 0,025 mg/l.

2.2 Ovládání nitritu (NO₂⁻-N)

Nitrit je také parametr kvality vody, který je třeba pečlivě sledovat v systému recirkulace akvakultury (RAS). Je to mezivýsledek v procesu nitrifikace amoniakového dusíku a je také toxický pro chovné organismy. Nitrit může ovlivnit přenos kyslíku v krvi chovaných organismů, což může vést ke symptómem nedostatku kyslíku, jako jsou potíže s dýcháním, plavání na hladině a dokonce i smrt.

Při návrhu je nutné zajistit, aby biofiltr mohl účinně dále převádět nitrit na nitrat. To vyžaduje udržování aktivity denitrifikačních bakterií v biofiltru a poskytnutí jim vhodných podmínek, jako je vhodná koncentrace disperzního kyslíku. Obvykle je třeba kontrolovat koncentraci nitritu pod 0,5 mg/l.

2.3 Aspekty mořské akvakultury

Slanost mořské vody je relativně vysoká a obsahuje různé ionty, jako jsou sodíky (Na ⁺ ), chloridy (Cl ⁻ ) , magneziové ionty (Mg ² ⁺), vápenaté ionty (Ca , magneziové ionty (Mg ), atd. Organismy mořského chovu živočichů vyvinuly komplexní systémy iontové regulace během své dlouhodobé adaptace na vysoké solné prostředí. Když se dusitan dostane do těl mořských organismů, mohou tyto organismy částečně zmírnit fyziologické účinky dusitanu pomocí vlastního systému iontové regulace. V recirkulačním systému chovu (RAS) mohou chloridové ionty (Cl -) snížit toxické účinky dusitanu (NO2-) na chované organismy díky konkurenční inhibici. Specificky, jak chloridové ionty, tak i dusitan musí projít do těla ryb prostřednictvím chloridových buněk na žaberních deskách. Přítomnost chloridových iontů zvyšuje obtíži při pronikání dusitanu do těla ryby, čímž snižuje jeho toxicity. Obecně platí, že když je koncentrace chloridových iontů ve vodě šestkrát vyšší než u dusitanu, může efektivně potlačit toxické účinky dusitanu na chované organismy. Ve srovnání s chovem v sladkovodních podmínkách má chov v mořské vodě menší toxiční rizika způsobená dusitanem, což souvisí s vyšší koncentrací chloridových iontů v mořské vodě. Proto lze v systému recirkulačního chovu (RAS) efektivně snížit toxické účinky dusitanu a ochránit zdraví a bezpečnost chovaných organismů správným regulačním nastavením slanosti.

3. Vzduch v rozpouštěném stavu (DO)

V systému recirkulace akvakultury (RAS) je vzduch v rozpouštěném stavu (DO) klíčovým parametrem kvality vody. Ryby a další vodní organismy pohlcují rozpouštěný kyslík z vody prostřednictvím dýchání žaberním, aby udržely svou metabolismus. Koncentrace rozpouštěného kyslíku potřebná pro normální růst většiny teplokrevných ryb je obvykle asi 5-8 mg/l. Když koncentrace rozpouštěného kyslíku klesne pod kritickou hladinu, bude dýchání vodních organismů omezeno, jejich růst se zpomalí, imunita sníží a jsou náchylnější ke kontaminaci nemocemi. Například, když je rozpouštěný kyslík nižší než 2 mg/l, mnoho druhů ryb zažívá fenomén plavání s hlavou nahoru a dlouhodobé vystavení nízkému množství rozpouštěného kyslíku může vést ke smrti ryb.

V systému recirkulační akvakultury (RAS) se doporučuje udržovat disperzní kyslík na úrovni 8-10 mg/L. Vyšší koncentrace disperzního kyslíku je prospěšná pro zvýšení dávkování krmení a snížení poměru potravy ke krmení.

4. Ovládání pH

V systému recirkulační akvakultury (RAS) je vhodný rozsah pH pro ryby obvykle mezi 7.0-8.5. Například většina sladkovodních ryb dobře roste v prostředích s pH 7.2-7.8. To je proto, že v tomto rozsahu pH mohou být fyziologické funkce ryb, jako je dýchání a regulace osmotického tlaku, prováděny relativně normálně. Plynová výměna probíhá přes žábry a vhodná kyselost nebo zásaditost vody usnadňuje normální výměnný proces kyslíku a oxidu uhličitého.

Pro chov krevet, jako jsou například jihoamerické bílé krevety, je vhodný pH rozsah přibližně 7,8-8,6. To je způsobeno fyziologickou strukturou a činnostními vlastnostmi korýšů, které je dělají přizpůsobivější mírně vyšším pH prostředím. Vhodné pH podporuje šupinování a růst krevet.

Nicméně během procesu recirkulačního systému akvakultury (RAS) se hodnota pH postupně snižuje s pokračováním akvakultury a je třeba upravit pH vody. Lze použít zařízení pro automatickou úpravu pH. Na základě dat z pH senzoru lze automaticky upravit pH vodní hmoty.