Класификация и функции на ултравиолетовите стерилизатори в системи за аквакултура с повторно използване на вода

Система за дезинфекция на аквакултурни системи с рециркулация

В аквакултурните системи с рециркулация рисковете от бактерии и вируси не трябва да бъдат подценявани. Бактериите поглеждат голямо количество разтворен кислород във водата, което води до кислороден дефицит у отглежданите организми, забавен растеж и дори смърт. Патогенни бактерии като ...  Flavobacterium columnare и Aeromonas hydrophila могат да причинят заболявания като гниене на жаби и септицемия у отглежданите организми, което води до масови смъртности и значителни икономически загуби за аквакултурните производители. Вирусните инфекции се характеризират с бърза трансмисия и трудност в контрола, което може да зарази голямо число отглеждани особи в кратко време, да нарушава техните физиологични функции и сериозно да повлиява върху ефективността на аквакултурата.

Ултравиолетовият (UV) и озон са изключително ефективни при убиването на бактерии и вируси. Ултравиолетовото излъчване прониква чрез силни радиативни светлинни вълни през клетъчната мембрана на микроби, достига ядрото и разрушава двойната спирала на ДНК, предотвратявайки размножаването на бактериите и водейки до техната смърт. Това е особено ефективно срещу бактериалните микроби, подвъскиращи във вода. Озонът, със силен окислителен потенциал, бързо реагира с бактериите и вирусите, разрушавайки техните органели, ДНК и РНК, и променяйки клетъчната им проницаемост, което води до клетъчна лиза и смърт. Той може да убива различни видове микроорганизми, включително вегетативни бактерийски клетки, спори, вируси и гъби. Благодарение на добрата му дифузия, озонът може да дезинфицира цялата аквакултурна вода без мъртви ъгли.

УВ стерилизация

1. Класификация по метод на инсталиране

УВ стерилизационните лампи могат да бъдат класифицирани на два типа според метода на инсталиране: монтирана в труба и монтирана в канал:

• Лампите за ув стерилизация, монтирани на цевете, обикновено се инсталират вътре в водопроводните цеви на системите за рекрентно аквакултуриране. Водата протича директно през секцията на цевта с ув лампата, което гарантира пълен контакт между водата и ув светлината, по този начин ефективно стерилизиращ протичащата вода. Преварите им включват компактна конструкция, която добре се интегрира в системата от цеви, правейки ги подходящи за стерилизация на вода в сценариите с относително ниски скорости на протичане.

• Лампите за ув стерилизация, монтирани в канали, обикновено се инсталират над или на страните на отворените водни канали с определена ширина и дълбочина, изсветляйки и стерилизайки водата, протичаща през канала. Те могат да покрият голяма площ на вода, което ги прави подходящи за управление на големи обеми на протичане и отворени водни масиви, гарантирайки, че голяма площ на вода е ефективно изсветлена от ув светлина, за да се осигури стерилизационната производителност.

2. Класификация според напрежението

УВ стерилизационните лампи се делят на два вида според интензитета на напрежението: с ниско и средно налягане:

Лампите за УВ стерилизация с ниско налягане (LP) работят при сравнително ниски напрежения и обикновено генерират едноволнова УВ светлина, най-често около 254 нанометра . Тази българна дължина има значителен микробиологичен ефект, ниско потребление на енергия и добра стабилност. Всъщност мощността им е относително ограничена, което ги прави подходящи за малкомащабни приложения или места, където не е необходима изключително висока стерилизационна интензитете.

УВ лампи за стерилизация със средно налягане (MP) работят при по-високи напрежения, генерирайки многоvalовна ултравиолетова светлина с по-широко покритие и по-силна бактерицидна способност. Те разполагат с по-висока мощност, която позволява бързо очищане на големи обеми вода с високо ниво на замърсяване. Всичко това обаче води до по-голямо енергиен потребление и по-високи资本 затрати, поради което те се използват често в голям мащаб в системите за рециркулирана аквакултура с високи изисквания към ефективността на стерилизацията и капацитета за обработка.

3. Принципи и фактори, влиятелни върху УФ стерилизацията

УВ светлината е вид електромагнитно излъчване, разделено на няколко дължини на вълни. Основният диапазон, използван за стерилизация, е УВС диапазонът (200-280 нанометра), приблизително 254 нанометра бъдещ най-ефективната дължина на вълна за гермицидни цели. Когато водата с микроби като бактерии протича през зоната на облучване на УВ лампата за стерилизация, УВ фотоните се абсорбират от генетичния материал (например ДНК или РНК) в клетките на микробите. Химическите връзки в тези генетични материали се разрушават след абсорбиране на достатъчно УВ енергия – например водородните връзки в двойната спирала на ДНК се разрушават, прекъсвайки процесите на репликация и транскрипция на генетичната информация. Това предотвратява размножаването на бактериите, което води до техната смърт и по този начин стерилизира и очиства рециркулиращата вода, гарантирайки безопасността на качеството на водата и създавайки здрава среда за растеж на плодовите организми.

Основните фактори, които влияят върху ефективността на УФ стерилизацията в рециркулиращото аквакултурно производство, са следните:

1.УФ доза

УФ дозата, определена от УФ интензитет и време на иридиране, е критична за ефективността на стерилизацията. Недостатъчна доза не може да разрушава ДНК или РНК структурите на микроби като бактерии и вируси, което води до неефективна стерилизация. Само когато необходимата доза за целевите микроби е постигната, може да се гарантира добър процент на стерилизация.

2.Мътност на водата

Подвешените твърди частици и органични частици в водата увеличават мътността. Тези импрегнатори разсейват и абсорбират УФ светлина, предотвратявайки я да прониква в водата и намаляват действителното УФ излагане на микробите, съответно намаляващ ефикасността на стерилизацията. Чимкава по-висока мътност, толкова повече УФ светлина се атенирува и по-лоша е способността за стерилизация.

• Препускане на вода

Прекалено висока скорост на течението на вода намалява времето за пребиваване на микробите в зоната на УФ иризация, което ги спира от да получат достатъчен УФ дозир, водейки до непълно стерилизиране. Прекалено ниска скорост на течението, макар и гарантиращо време за иризация, може да повлияе върху общата ефективност на системата за циркулираща вода.

• Видове микроорганизми

Различните микроорганизми имат различни толеранции към УФ светлината. Например, бактериалните спори, поради специалната си структура, са по-устойчиви към УФ иризацията от обикновените бактериални клетки. Вирусите, които не разполагат с клетъчна структура, също показват различна УФ чувствителност спрямо бактериите. Следователно видовете на присъстващите микроорганизми влияят върху ефикасността на стерилизацията.

• Степен на стареене на лампата

С увеличаването на времето на употреба, световната ефективност на УФ лампите постепенно намалява, намалява силата на изходящия УФ лъч и предоставеният ефективен стерилизационен дозир. Това води до намаляване на ефекта на стерилизацията в сравнение с новоинсталираните лампи.