Επιχειρηματικό Σύστημα Ανακύκλωσης Αλιείας (RAS) με βάση την Χώρα: Διαδικασία και Σχεδιασμός Παραμέτρων (Μέρος 3): Παράμετροι Ποιότητας Νερού

Παράμετροι Ποιότητας Υδάτων Ανακύκλωσης

Οι παράμετροι ποιότητας νερού και οι πρότυποι σχεδιασμού αποτελούν τη βάση για την σχεδιασμό και τη διαχείριση λειτουργίας των συστημάτων μεταχείρισης νερού ανακύκλωσης. Κάτω από αυτά είναι αναφερόμενα διαγράμματα και παράμετροι που χρησιμοποιούνται συνήθως από το  Ομάδα Μηχανικών :

1. Σχεδιασμός Συστήματος Αφαίρεσης Στερεών Σωμάτων

Το συνολικό ανεπάλυστο υλικό (TSS) χρησιμοποιείται συνήθως ως παράμετρος για τη μέτρηση του ανεπάλυστου ιονιζόμενου υλικού στα συστήματα ανακύκλωσης αλιευτικών καλλιέργειων (RAS). Αναφέρεται κυρίως στο συνολικό ποσό ανεπάλυστων σωματιδίων με μέγεθος μεγαλύτερο από 1 μικρόμετρο σε μονάδα νερού. Στο σύστημα ανακύκλωσης νερού, το TSS περιλαμβάνει τα φεκές των ψαριών, τα υπόλοιπα φαγητό, βιολογικά συστατικά (θνησιμένα και ζωντανά βακτήρια), κλπ. Το μέγεθος αυτών των ανεπάλυστων σωματιδίων διαφέρει σημαντικά, από το επίπεδο μικρομέτρων μέχρι το επίπεδο εκατοστών. Τα ανεπάλυστα σωματίδια μπορούν να επηρεάσουν άμεσα την υγεία και την αύξηση των ψαριών (ειδικά των ψαριών κρύου νερού) και επίσης να αυξήσουν το φορτίο των βιολογικών φιλτρών. Για τον λόγο αυτό, είναι απαραίτητο να διατηρείται η συγκέντρωση των ανεπάλυστων σωματιδίων στο νερό ανακύκλωσης σε έναν λογικό όρο.

Σε μερικές χώρες της ΕΕ, στα συστήματα Ανακύκλωσης Αquatιculture (RAS), η ελέγχου των εναιωρών παραγόντων είναι σχετικά αυστηρή. Για παράδειγμα, για τις νεροποιΐες που χρησιμοποιούνται για τα συστήματα Ανακύκλωσης Αquatιculture (RAS), η συγκέντρωση των εναιωρών παραγόντων (μετρούμενη με την μέθοδο total suspended solids TSS) αναμένεται συνήθως να κρατάται κάτω από 15mg/L για να διατηρείται καλή ποιότητα νερού και οικολογικό περιβάλλον.

Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν επίσης σχετικές κανονισμούς ποιότητας νερού στους τομείς της αλιευτικής και της νεροεπεξεργασίας. Στο σύστημα Ανακύκλωσης Αquatιculture (RAS), η αντίστοιχη συγκέντρωση εναιωρών παραγόντων (μετατρεπόμενη με βάση την διαφάνεια και άλλες σχετικές δείκτες) έχει επίσης ορισμένες περιορισμούς. Το αναλκυρικό εύρος για τη συγκέντρωση εναιωρών παραγόντων είναι περίπου 8-12 mg/L, το οποίο χρησιμοποιείται για να εξασφαλίζει την επιβίωση και αναπαραγωγή των αιματοφάγων οργανισμών.

Στην πραγματική λειτουργία του βάσει εργοστασίου Συστήματος Αξιοποίησης Αquatιc (RAS) στην Κίνα, γενικά απαιτείται να διαχειριστούμε την συγκέντρωση αναλύσιμων σωματιδίων (αναλύσιμα σωματιδιακά SS) κάτω από 10mg/L. Για μερικές τιμιές ειδή που απαιτούν υψηλότερη ποιότητα νερού, όπως τον θάλασσιν, απαιτείται ακόμη και να το διαχειριστούμε κάτω από 5mg/L.

2. Παράμετροι αφαίρεσης διαλύσιμων εμφυλίων

Η διαλυσιμότητα στο νερό περιλαμβάνει διαλύσιμα ανοργανικά υλικά και διαλύσιμα οργανικά υλικά. Μεταξύ αυτών, τα διαλύσιμα επικίνδυνα ουσιαστικά είναι κυρίως ο αζοτιούχος αμμωνίας (NH3-N) και ο αζοτιούχος νιτρίτος (NO2-- N). Η αζοτιούχη αμμωνία μπορεί να εισέλθει στο αίμα μέσω των βράγχιων και της δέρματος των ψαριών, διαταράσσοντας τον κανονικό κύκλο των τρικαρβοξυλικών οξάλων, αλλάζοντας την διαβαθμιδική πίεσή τους και μειώνοντας την ικανότητά τους να απορροφούν οξυγόνο από το νερό, επηρεάζοντας έτσι την κανονική ανάπτυξή τους και επιβίωσή τους.

Το συνηθισμένο επιβιότροφο μεμβράνης που χρησιμοποιείται στα συστήματα ανακύκλωσης αξιών (RAS) είναι η κοινότητα βακτηρίων που μετατρέπει το αζώτιο αμμωνίου που αναπτύσσεται στην επιφάνεια ενός συγκεκριμένου βιολογικού φόρτισματος, και το αζώτιο αμμωνίου μεταφέρεται στην σταθερή βιοθάλαμη μέσω διάχυσης και μετατρέπεται. Το κύριο σκοπός της σχεδιασμένης διαδικασίας βιολογικής φίλτρου είναι να διασφαλιστεί ότι το φίλτρο έχει αρκετές νιτρογενικές βακτηρίες για να αφαιρεθεί το αζώτιο αμμωνίου που εκκρίνεται από τα ψάρια, να διατηρείται η συγκέντρωση αζωτίου αμμωνίου στο σύστημα ιχθυοτροφείων μέσα στο προορισμένο όριο, και να διασφαλίζεται η ασφάλεια και η αποτελεσματική ανάπτυξη των ψαριών.

2.1 Ελεγχός Αζωτίου Αμμωνίου (NH₃-N)

Το άμμωνικό νιτρόγενο είναι ένας από τους κύριους ρυπαντές που διαλύονται στο νερό στα συστήματα Ανακύκλωσης Ακουατικής Κτηνοτροφίας (RAS). Προέρχεται κυρίως από τα εξοδήματα και την υπόλοιπη τροφή των κτενιζόμενων οργανισμών. Υψηλές συγκεντρώσεις άμμωνικού νιτρογόνου μπορούν να είναι δηλητηριώδεις για τους κτενιζόμενους οργανισμούς, επηρεάζοντας την ανάπτυξή τους, την ανοσία τους και την αναπαραγωγική τους ικανότητα. Στους βιοκρηνούς, η αφαίρεση του άμμωνικού νιτρογόνου βασίζεται κυρίως στην νιτροβολή από μικροοργανισμούς όπως τα νιτρογονικά βακτήρια, τα οποία μετατρέπουν το άμμωνικο νιτρόγενο σε νιτρίτιο και νιτράτο.

Όταν σχεδιάζετε ένα βιοφίλτρο, πρέπει να λάβετε υπόψη αρκετή επιφάνεια και όγκος του φιλτρώνου υλικού για να παρέχετε αρκετό χώρο για την ανάπτυξη και αναπαραγωγή των βακτηρίων που διοξειδίζουν. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να ελέγχετε την φορτίωση αμμωνιακού νιτρογόνου στο εισερχόμενο ύδατα και να αποφεύγετε υπερβολική συγκέντρωση αμμωνιακού νιτρογόνου που μπορεί να επηρεάσει το βιολογικό φίλτρο. Για παράδειγμα, η συγκέντρωση αμμωνιακού νιτρογόνου στο εισερχόμενο ύδατα μπορεί να μειωθεί με τη χρήση αυτόματης διατροφικής μηχανής και με την εφαρμογή μιας στρατηγικής διατροφής με μικρές ποσότητες και πολλές δοσεις. Καθορίστε την ανεκτή συγκέντρωση αμμωνιακού νιτρογόνου για το βιοφίλτρο με βάση την ανεξιάρεση του αμμωνιακού νιτρογόνου και την πυκνότητα καταπλήξεως των καλλιεργούμενων οργανισμών. Γενικά, για τα περισσότερα γλυκού ύδατος θαλάσσια ψάρια, η συνολική συγκέντρωση αμμωνιακού νιτρογόνου θα πρέπει να ελέγχεται κάτω από 1mg/L, και το μη ιονικό αμμώνιο δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0.025mg/L.

2.2 Ελεγχός Νιτριτών (NO₂⁻-N)

Το νιτρίτο είναι επίσης παράμετρος ποιότητας νερού που πρέπει να παρακολουθείται κοντά στο σύστημα Ανακύκλωσης Αquatικής Κτηνοτροφίας (RAS). Είναι μεσαίο προϊόν της διαδικασίας νιτροβολήσεως του αμμωνιακού άζωτου και είναι επίσης δηλητηριώδες για τα αξιακτά οργανισμούς. Το νιτρίτο μπορεί να επηρεάσει τη μεταφορά οξυγόνου στο αίμα των κτενιζόμενων οργανισμών, προκαλώντας συμπτώματα υποξίας όπως δύσπνοια, φλογμένα κεφάλια και ακόμη και θάνατο.

Στον σχεδιασμό, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί ότι ο βιοφιλτρών μπορεί να μετατρέψει αποτελεσματικά το νιτρίτο σε νιτράτο. Αυτό απαιτεί την διατήρηση της δραστηριότητας των απονιτριωτικών βακτηρίων στον βιοφιλτρών και την παροχή σε αυτές των κατάλληλων περιβαλλοντικών συνθηκών, όπως κατάλληλος διαλύσιμος οξυγόνος. Γενικά, απαιτείται να ελέγχεται η συγκέντρωση νιτρίτου κάτω από 0.5mg/L.

2.3 Συστατικά για τη θαλάσσια αξιακτοτροφία

Η αλάτιμοτητα του θαλάσσιου νερού είναι σχετικά υψηλή, περιέχοντας διάφορες ιόντες όπως ιόντες νατρίου (Na ⁺ ), ιόντες χλωρίου (Cl ! ) , ιόντες μαγνησίου (Mg ² ⁺ ), ιόντες κάλσιου (Ca ² ⁺ ), κλπ. Οι οργανισμοί της θαλάσσιας αλιευτικής κτηνοτροφίας έχουν εξελιχθεί σύγχρονα συστήματα υπολόγισης ιών κατά τη μακροχρόνια προσαρμογή τους σε υψηλά βαθμούς αλάτων. Όταν το νιτριτό εισέρχεται σε θαλάσσιους οργανισμούς, αυτοί μπορούν να μειώσουν εν μέρει τα φυσιολογικά επιπτώσεις του νιτριτού χρησιμοποιώντας το δικό τους σύστημα υπολόγισης ιών. Στο σύστημα Ανακύκλωσης Αλιευτικής Κτηνοτροφίας (RAS), οι ιόνες χλωρίδιου (Cl -) μπορούν να μειώσουν τη δηλητηριότητα του νιτριτού (NO2-) για τους οργανισμούς της αλιευτικής κτηνοτροφίας μέσω ανταγωνιστικής επιβράδυνσης. Ειδικότερα, τόσο τα ιόνη χλωρίδιου όσο και το νιτριτό πρέπει να εισέλθουν στο σώμα των ψαριών μέσω των κυττάρων χλωρίδιου στα λαγόνια. Η παρουσία των ιώνων χλωρίδιου αυξάνει τη δυσκολία εισόδου του νιτριτού στο σώμα των ψαριών, μειώνοντας έτσι τη δηλητηριότητά του. Γενικά, όταν η συγκέντρωση των ιώνων χλωρίδιου στο νερό είναι έξι φορές μεγαλύτερη από εκείνη του νιτριτού, μπορεί να αποτελεσματικά εμποδίσει τη δηλητηριότητα του νιτριτού για τους οργανισμούς της αλιευτικής κτηνοτροφίας. Σε σύγκριση με την εγκατάσταση αλιευτικής κτηνοτροφίας σε γλυκά νερά, η θαλάσσια αλιευτική κτηνοτροφία έχει μικρότερες δηλητηριώδεις επιπτώσεις από το νιτριτό, το οποίο σχετίζεται με την υψηλότερη συγκέντρωση ιώνων χλωρίδιου στο νερό της θάλασσας. Έτσι, στο σύστημα Ανακύκλωσης Αλιευτικής Κτηνοτροφίας (RAS), με την εύλογη ρύθμιση της αλάτινης συγκέντρωσης, η δηλητηριότητα του νιτριτού μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά και να προστατευθεί η υγεία και ασφάλεια των οργανισμών της αλιευτικής κτηνοτροφίας.

3. Διαλυμένος Οξυγόνος (DO)

Σε ένα σύστημα Ανακύκλωσης Αquatιculture (RAS), ο διαλυμένος οξυγόνος (DO) είναι μια κλειδιά παράμετρος ποιότητας νερού. Τα ψάρια και άλλα αquatικά οργανισμοί απορροφούν διαλυμένο οξυγόνο από το νερό μέσω της αναπνοής με τους λαγόνες για να διατηρήσουν την μεταβολική δραστηριότητά τους. Η συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου που απαιτείται για την κανονική ανάπτυξη των περισσότερων ψαριών θερμού νερού είναι γενικά περίπου 5-8mg/L. Όταν η συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου είναι κάτω από το κρίσιμο επίπεδο, η αναπνοή των αquatικών οργανισμών θα εμποδιστεί, ο ρυθμός ανάπτυξής τους θα βραδύνει, η ανοσία τους θα μειωθεί και είναι πρόχειροι να μολύνονται από ασθένειες. Για παράδειγμα, όταν ο διαλυμένος οξυγόνος είναι κάτω από 2mg/L, πολλά ψάρια θα εμφανίσουν το φαινόμενο της «ανύψωσης των κεφαλών», και μερικές μακροχρόνιες εκτεταμένες εκτεταμένες εκτεταμένες εκτεταμένες εκτεταμένες.

Στο σύστημα Ανακυκλώσιμων Αξιοθρεπτικών Συστημάτων (RAS), προτείνεται να διατηρείται η διαλυμένη υδρογόνο του οξυγόνου μεταξύ 8-10 mg/L. Υψηλότερη διαλυμένη υδρογόνο είναι ωφέλιμη για την αύξηση των επιπέδων διατροφής και τη μείωση των αναλογιών διατροφής.

4. Ελέγχος pH

Σε ένα σύστημα Ανακυκλώσιμων Αξιοθρεπτικών Συστημάτων (RAS), ο κατάλληλος εύρος pH για τα ψάρια είναι συνήθως μεταξύ 7.0-8.5. Για παράδειγμα, τα περισσότερα ψωμιάτικα ψάρια αναπτύσσονται καλά σε περιβάλλοντα με pH 7.2-7.8. Αυτό συμβαίνει επειδή, μέσα σ' αυτό το εύρος pH, οι φυσιολογικές λειτουργίες των ψαριών, όπως η αναπνοή και η ρύθμιση της διαδοχικής πίεσης, μπορούν να εκτελούνται σχετικά κανονικά. Η ανταλλαγή αερίων γίνεται μέσω των βράγχιων και η κατάλληλη οξύτητα ή βασικότητα στο νερό ενισχύει την κανονική ανταλλαγή διαδικασίας του οξυγόνου και του διοξειδίου του άνθρακα.

Για την καλλιέργεια γαλεού, όπως του λευκού γαλεού της Νότιας Αμερικής, ο επιτρεπτός περίβλεπτος pH είναι περίπου 7.8-8.6. Αυτό οφείλεται στη φυσιολογική δομή και τις δραστηριότητες των αράχνες, οι οποίες τους κάνουν πιο ευέλικτους σε περιβλέπτες με ελαφρώς υψηλότερο pH. Ένας κατάλληλος pH είναι ωφέλιμος για την αποδοχή και την ανάπτυξη του γαλεού.

Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας του Συστήματος Ανακύκλωσης Αλιευτικών (RAS), η τιμή pH θα μειώνεται συνεχώς καθώς προκειμένει να προgresse η αλιευτική διαδικασία, και είναι απαραίτητο να ρυθμιστεί η τιμή pH του νερού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτόματο εξοπλισμός για την ρύθμιση του pH. Να ρυθμίζεται αυτόματα η τιμή pH του σώματος νερού με βάση τα δεδομένα των αισθητήρων pH.