طبقه بندی و توابع استرایل‌کننده‌های فرابنفش در سیستم‌های کشت آبزیان با بازگشت جریان

سیستم پاکسازی آب زیردریایی بازگشتی

در سیستم‌های تولید ماهیگیری بازگشتی، نباید از خطرات باکتری‌ها و ویروس‌ها کم‌شمار شود. باکتری‌ها مقدار زیادی از اکسیژن محلول در آب را مصرف می‌کنند که منجر به کمبود اکسیژن در موجودات تربیتی، رشد کند و حتی مرگ می‌شود. باکتری‌های بیماری‌زا مانند...  فلاوباکتریوم کلمناره و آروموناس هیدروفیلا می‌توانند بیماری‌هایی مانند زنگینی و سپتیس‌میا در جانداران تربیتی ایجاد کنند، که منجر به مرگ‌ومیر فراگیر و زیان اقتصادی قابل توجه برای تولیدکنندگان آبزیان می‌شود. عفونت‌های ویروسی با سرعت بالا منتقل می‌شوند و کنترل آنها دشوار است، که می‌تواند در زمان کوتاهی تعداد زیادی از موجودات تربیتی را آلوده کرده، توابع فیزیولوژیکی آنها را اختلال دهد و به طور شدید به کارایی تربیت آبزیان ضربه بزند.

فرایند اولتر ویولت (UV) و ازون بسیار کارآمد در نابودی باکتری‌ها و ویروس‌هاست. تابش UV باetration از طریق موج‌های نوری قوی از ممبران سلولی میکروارگانیسم‌ها عبور کرده، به هسته می‌رسد و ساختار دوگلوکس DNA را شکست می‌دهد که منجر به جلوگیری از تکثیر باکتری‌ها و در نهایت مرگ آنها می‌شود. این فرایند به خصوص برای باکتری‌های معلق در آب مؤثر است. ازون، با خواص اکسیداسیون قوی، به سرعت با باکتری‌ها و ویروس‌ها واکنش نشان می‌دهد و ارگانل‌های آن‌ها، DNA و RNA را نابود می‌کند و از طریق تغییر در نفوذپذیری سلولی به لیز سلولی و مرگ آنها منجر می‌شود. این ماده می‌تواند انواع مختلفی از میکروارگانیسم‌ها از جمله سلول‌های گیاهی باکتری‌ها، سپورها، ویروس‌ها و قارچ‌ها را نابود کند. به دلیل پخش خوب خود، ازون می‌تواند کل آب مزرعه ماهی‌داری را بدون زاویه مرده به صورت ضد عفونی کند.

استریل سازی UV

۱. طبقه‌بندی بر اساس روش نصب

لامپ‌های استریل‌سازی UV می‌توانند بر اساس روش نصب به دو نوع تقسیم شوند: مونتاژ لوله‌ای و مونتاژ کانالی:

• لامپ‌های استریل‌کننده مونتاژ شده بر روی لوله، معمولاً در داخل لوله‌های توزیع آب سیستم‌های آکوآکتشر بازگشتی نصب می‌شوند. آب به طور مستقیم از بخش لوله حاوی لامپ استریل‌کننده عبور می‌کند که تماس کامل بین آب و نور UV را تضمین می‌کند و به طور کارآمد آب جاری را استریل می‌کند. مزایای آنها شامل ساختار فشرده‌ای هست که به خوبی با سیستم لوله‌کشی ادغام می‌شود، که آنها را مناسب برای استریل کردن آب در سناریوهایی با نرخ جریان نسبتاً پایین می‌کند.

• لامپ‌های استریل‌کننده مونتاژ شده بر روی کانال، معمولاً بالا یا در کنار کانال‌های آب باز با عرض و عمق مشخصی نصب می‌شوند و آب جاری از طریق کانال را با اشعه و استریل کردن تابش می‌کنند. آنها می‌توانند سطح وسیعی از آب را پوشش دهند که آنها را مناسب برای مدیریت نرخ‌های جریان بالا و بدن‌های آب باز می‌کند، تا تضمین کنند که سطح وسیعی از آب به طور مؤثر توسط نور UV تابش یابد و عملکرد استریل‌سازی تضمین شود.

۲. طبقه‌بندی بر اساس شدت ولتاژ

لامپ‌های استریل‌کننده UV بر اساس شدت ولتاژ به دو نوع تقسیم می‌شوند: فشار پایین و فشار متوسط:

لامپ‌های استریل‌کننده UV با فشار پایین (LP) در ولتاژ‌های نسبتاً کم عمل می‌کنند و معمولاً نور UV با طول موج تک‌سانه تولید می‌کنند، بیشتر حدود 254 نانومتر . این طول موج دارای اثر قابل توجهی بر ضد میکروبی است، مصرف انرژی کم و پایداری خوب دارد. با این حال، توان آنها نسبتاً محدود است، که آنها را مناسب جهت کاربردهای کوچک مقیاس یا مکان‌هایی که نیاز به شدت بالای استریل‌سازی ندارند می‌کند.

لامپ‌های استریل‌کننده میان فشار (MP) در ولتاژ‌های بیشتری عمل می‌کنند و نور UV چندموجی را تولید می‌کنند که پوشش گسترده‌تری دارد و توانایی استریل‌سازی قوی‌تری دارد. آنها قدرت بیشتری دارند که اجازه درمان سریع آب‌های با جریان زیاد و آلودگی بالا را می‌دهد. با این حال، آنها انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و هزینه‌های تجهیزات آنها بالاتر است، بنابراین معمولاً در سیستم‌های ماهی‌داری بازگشتی بزرگ مقیاس با الزامات بالایی برای کارایی استریل‌سازی و ظرفیت درمان استفاده می‌شوند.

۳. اصول و عوامل موثر بر استریلیزاسیون با فرابنفش

نور УV نوعی از تابش الکترومغناطیسی است که به چندین محدوده طول موج تقسیم شده است. محدوده اصلی که برای پسته‌سازی استفاده می‌شود، محدوده УVC (200 تا 280 نانومتر) است و طول موج حدود 254 نانومتر موثرترین طول موج برای منظورهای جراثیم‌کش بوده است. هنگامی که آب بازچرخه‌دار حاوی میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها از منطقه تابش نوری لامپ پسته‌سازی UV عبور می‌کند، انرژی فوتون‌های UV توسط ماده ژنتیکی (مانند DNA یا RNA) در داخل سلول‌های میکروبی جذب می‌شود. پس از جذب انرژی کافی از نور UV، پیوندهای شیمیایی در این مواد ژنتیکی شکسته می‌شوند — به عنوان مثال، پیوندهای هیدروژنی در ساختار دوپیچه DNA نابود می‌شوند — که این موضوع فرآیندهای اطلاعات ژنتیکی مانند تکثیر و ترنسکریپشن را مختل می‌کند. این موضوع باعث می‌شود که میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها نتوانند تکثیر شوند و در نتیجه مرگ می‌یابند و این باعث پسته‌سازی و تصفیه آب بازچرخه‌دار می‌شود و امنیت کیفیت آب را تضمین می‌کند و محیط رشد سالم برای موجودات تربیتی ایجاد می‌کند.

عوامل اصلی تأثیرگذار بر کارایی استریل سازی میکرو موج در محیط های آبزی پروری با بازگشت جریان به شرح زیر است:

1.مقدار میکرو موج

مقدار میکرو موج، که توسط شدت میکرو موج و زمان تابش تعیین می‌شود، برای کارایی استریل سازی حائز اهمیت است. مقدار ناکافی نمی‌تواند ساختار DNA یا RNA میکروارگانیسم‌ها مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها را شکست دهد و منجر به استریل سازی ناموفق می‌شود. فقط وقتی مقدار خاص مورد نیاز برای میکروارگانیسم‌های هدف دستیاب باشد، می‌توان نرخ استریل سازی مناسبی تضمین کرد.

2.آب شفافیت

ذرات معلق و ذرات آلی در آب شفافیت را افزایش می‌دهند. این ناخالصی‌ها نور میکرو موج را پراکنده و جذب می‌کنند و جلوگیری از نفوذ آن به آب می‌کنند و این موضوع باعث کاهش نور میکرو موج واقعی برای میکروارگانیسم‌ها می‌شود، که در نتیجه کارایی استریل سازی را کاهش می‌دهد. هرچه شفافیت بیشتر باشد، نور میکرو موج بیشتری کاهش می‌یابد و استریل سازی ضعیف‌تر خواهد بود.

• نرخ جریان آب

نرخ جریان آب بیش از حد سریع زمان ماندگاری میکروارگانیسم‌ها در منطقه تابش فرابنفش را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود تا دوز کافی تابش فرابنفش دریافت نکنند و به همین ترتیب، استریل شدن به طور کامل انجام نشود. ژرفای جریان آب، هرچند زمان تابش را تضمین می‌کند، ممکن است کارایی کل سیستم آب بازگشتی را تحت تأثیر قرار دهد.

• گونه‌های میکروبی

میکروارگانیسم‌های مختلف تحمل‌های متفاوتی نسبت به نور فرابنفش دارند. به عنوان مثال، سپورهای باکتریایی به دلیل ساختار خاص خود مقاوم‌تر به تابش فرابنفش نسبت به سلول‌های معمولی باکتری هستند. ویروس‌ها که ساختار سلولی ندارند، نیز حساسیت متفاوتی نسبت به فرابنفش نسبت به باکتری‌ها دارند. بنابراین، نوع میکروارگانیسم‌های موجود بر کارایی استریل‌سازی تأثیر می‌گذارد.

• درجه قدیمی شدن لامپ

با افزایش زمان استفاده، کارایی نورانی لامپ‌های فرابنفش به تدریج کاهش می‌یابد، که منجر می‌شود به کاهش شدت نور فرابنفش خروجی و دوز قابل عمل استریلیزاسیون ارائه شده. این موضوع منجر می‌شود به کاهش عملکرد استریلیزاسیون نسبت به زمانی که لامپ‌ها جدید نصب شده بودند.