一, Kas daro RAS vandens kokybę drumstą ir koks jos poveikis?
Yra trys pagrindinės dalykų kategorijos, dėl kurių vanduo RAS sistemoje drumstas:
Suspenduotos dalelės: tai žuvų išmatos, nesuvirškintas pašaras, biologiniai pūkai ir negyvi mikroorganizmai. Šios dalelės paprastai yra nuo 0,1 iki 100 μm skersmens. Mažesnės nei 1 μm koloidinės dalelės sukuria stabilias pakabos sistemas, kurių sunku atsikratyti leidžiant joms nusėsti veikiant gravitacijai.
Ištirpusios organinės medžiagos: taip nutinka, kai suyra baltymai, aminorūgštys, humino rūgštys ir kitos medžiagos. Jis tiesiogiai nesudaro drumstumo, bet gali padidinti daleles, prilipdamas prie jų ir labiau išsklaidydamas šviesą.
Mikrobų bendruomenė: Nitrifikuojančios bakterijos, heterotrofinės bakterijos ir kitos bioplėvelės prilimpa prie dalelių paviršiaus, todėl susidaro bioplėvelės, dėl kurių vanduo dar labiau drumstas.
Pagrindinis vandens kokybės drumstumo matavimo būdas yra drumstumo (NTU) analizė. RAS drumstumo vertes labai veikia tokie dalykai kaip pašarų padavimo greitis, vandens išlikimo sistemoje trukmė ir filtro efektyvumas. Didelio-tankio akvakultūroje, jei kietųjų-skysčių separatorius neveikia pakankamai gerai, amoniakinis azotas ir nitritai, atsirandantys skaidant pašarų likučius, paskatins mikrobų augimą. Dėl to drumstumas padidės nuo 50 NTU iki daugiau nei 200 NTU vos per 24 valandas.
2, fizinis procesas, kurio metu šviesa patenka per nešvarų vandenį
Pagal Lamberto Beerio dėsnį šviesa vandeniu keliauja tam tikru būdu. Įsiskverbimo gylis (Z) neigiamai susijęs su drumstumu (K). Yra du pagrindiniai būdai, kaip drumstame vandenyje blokuoti šviesą.
Sklaidos poveikis: Mie sklaida įvyksta, kai dalelių skersmuo priartėja prie šviesos bangos ilgio (400–700 nm). Dėl to optinis kelias išlinksta. Žalia šviesa (550 nm) dalelių, kurių dydis yra 0,5 μm, sklaidos koeficientas yra 1,8 karto didesnis nei raudonos šviesos (650 nm). Štai kodėl drumstas vanduo atrodo mėlynai{9}}žalias.
Absorbcijos poveikis: Chromogeninės grupės ištirpusiose organinėse medžiagose (DOM), tokios kaip humino rūgštis ir fulvo rūgštis, labai gerai sugeria ultravioletinę šviesą (280–400 nm) ir mėlyną šviesą (450–495 nm), o tai keičia spektrinės energijos pasiskirstymo būdą.
Kai drumstumas sumažėja nuo 50 NTU iki 200 NTU, 550 nm bangos ilgio šviesos prasiskverbimo gylis smarkiai sumažėja nuo 1,2 m iki 0,3 m, o intensyvumo slopinimo laipsnis siekia 97%. Tai atskleidžia eksperimentai. Šis pakeitimas turi tris poveikius akvakultūros organizmams:
Fotoperiodinis sutrikimas: žuvų tinklainėje yra kūginių ląstelių, kurios yra jautrios tam tikriems bangos ilgiams. Drumstumas gali pakeisti šių ląstelių darbą, o tai gali sujaukti jų cirkadinį laikrodį. Pavyzdžiui, kai drumstumas yra didesnis nei 150 NTU, vaivorykštinio upėtakio lytinių liaukų brendimo laikotarpis yra 30 % ilgesnis.
Maitinimosi slopinimas: Daugelis žuvų priklauso nuo to, kur yra pašaro dalelės, o kai drumstumas yra didesnis nei 100 NTU, tilapijų maitinimosi efektyvumas sumažėja 45%, o tai lėtina jų augimą.
Fotosintezė turi ribas: dumblių ko{0}kultūros sistemose, kai drumstumas viršija 80 NTU, mikrodumblių fotosintezės efektyvumas sumažėja 60 %, todėl pablogėja sistemos gebėjimas pašalinti azotą ir fosforą.
3, Pagrindiniai dalykai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantisVandeniui atsparios LED lemputės akvariumams
Kadangi RAS vandens kokybė yra drumsta, akvariumo lempos turėtų būti parenkamos atsižvelgiant į „skvarbos prioriteto, spektrinio pritaikymo ir energijos vartojimo efektyvumo optimizavimo“ sąvokas. Tikslus techninis kelias yra toks:
1. Bangos ilgių pasirinkimo strategija
Raudona šviesa (620–750 nm) gali prasiskverbti giliai į vandenį ir išlaikyti 60% prasiskverbimo greitį net tada, kai vanduo yra gana drumstas (200 NTU). Geriausiai tinka giliems akvakultūros tvenkiniams, kurių gylis didesnis nei 1,5 m. Pavyzdžiui, 660 nm raudonos šviesos naudojimas lašišų auginimui gali padėti žuvims užsiauginti raumenų ir 8 % pagerinti jų gaminamos mėsos kiekį.
Šviesiai žalia (495–570 nm): mažai išsisklaido ant 0,3–1 μm skersmens dalelių ir geriausiai tinka vietoms, kuriose yra vidutinio drumstumo (50–150 NTU). Auginant Pietų Amerikos baltąsias krevetes, 520 nm žalia šviesa gali padėti joms sėkmingiau lysti ir sumažinti minkštųjų lukštų ligos riziką.
Mėlyna šviesa (450-495 nm): ji nesileidžia labai giliai, bet gali sustabdyti dumblių per daug dauginimąsi. Dumblių kokultūros sistemose jį reikia panaudoti su raudona šviesa (raudona: mėlyna=3:1).
2. Technologija, skirta dinamiškai valdyti šviesos intensyvumą
Drumstumo grįžtamojo ryšio sistema: integruotas drumstumo jutiklis ir šviesos diodų pritemdymo modulis, galintis keisti šviesos ryškumą realiu laiku. Pavyzdžiui, kai drumstumas sumažėja nuo 50 NTU iki 200 NTU, sistema automatiškai padidina šviesos intensyvumą nuo 2000 liuksų iki 5000 liuksų, kad prasiskverbimo šviesos intensyvumas būtų pastovus.
Impulsinio apšvietimo režimas: Vietoj nuolatinio apšvietimo naudojami trumpi didelio intensyvumo serijos (tokie kaip 10000 liuksų / 10 ms). Tai gali pereiti per vandenį, kuriame yra daug drumstumo, ir sunaudoti mažiau energijos. Eksperimentas rodo, kad impulsinis režimas gali padidinti ešerių augimo greitį 15%, o energijos suvartojimą sumažinti 30%.
3. Lempos konstrukcijos dizaino tobulinimas
Anti-fouling coating technology: Putting superhydrophobic nanoparticles (contact angle>150 laipsnių) ant lempos korpuso, kad prie jo nepriliptų dalelių. Pavyzdžiui, LED lempos, padengtos fluorosilanu, po 30 dienų nuolatinio naudojimo praranda tik 5% savo šviesos efektyvumo. Tai yra daug mažiau nei 30 % neapdorotų šviesų nuostoliai.
Modulinės masyvo išdėstymas: kad šviestuvus būtų lengva išardyti, kad juos būtų galima reguliariai valyti ir prižiūrėti. Žiediniame 10m skersmens akvakultūros tvenkinyje ratu sumontuoti šeši 120W modulinių šviestuvų komplektai. Dėl to apšvietimas gali būti tolygesnis 40%, palyginti su senuoju centrinio apšvietimo režimu.
4. Tipinės taikymo bylos tyrimas
1 atvejis: didelio tankio lašišų auginimo būdas
Norvegijos sausumoje{0}} įsikūrusi RAS gamykla naudoja drumstumo uždaros{1} kilpos valdymo technologiją, kad pakeistų šviesos diodų spektrinį santykį realiuoju laiku, matuojant veisimosi telkinio drumstumą (50–300 NTU):
Drumstumas<100NTU: Red light makes up 70% of the light, which helps things grow; 100NTU
Turbidity>200NTU: Raudona šviesa sudaro 80% šviesos, o intensyvumas padidinamas iki 8000 liuksų, kad ji neprasiskverbtų.
Planas sutrumpina laiką, per kurį lašišos užauga 20 proc., ir 12 proc. padidina jų pašaro pavertimo energija tempą.
2 atvejis: krabų ir krevečių sistema bendram{1}}veisimui
Įmonė Dziangsu mieste (Kinija) naudoja daugiapakopę apšvietimo sistemą Pietų Amerikos baltųjų krevečių ir kininių kumštinių krabų{0}}veisimo baseine.
Mėlyna šviesa (450 nm) yra labiausiai paplitusi paviršinio sluoksnio (0–0,5 m) spalva, kuri stabdo dumblių augimą.
Vidurinis sluoksnis (0,5–1,5 m): siekiant patenkinti įvairius krevečių ir krabų spektrinius poreikius, ant jų pakaitomis šviečia žalia (520 nm) ir raudona (660 nm) šviesa.
Bottom layer (>1,5 m): Raudona šviesa su daug galios (10000 liuksų) eina per drumstą dugno vandenį.
Dėl šios konstrukcijos krevečių ir krabų išgyvenamumas padidėja iki 92%, o vieneto derlius padidėja 25%.
