Kontinentalni industrijski sustav recirkulacije akvakulture (RAS) proces i dizajn parametara (Dio 3): Parametri kvalitete vode

Parametri kvalitete recirkulirajuće vode

Parametri kvalitete vode i standardi dizajna čine temelj za dizajn i operativno upravljanje sustavom za obradu recirkulirajuće vode. Ispod su referentni dijagrami i parametri koji se često koriste u  Inženjerski tim :

1. Dizajn sustava za uklanjanje čestica

Ukupne održane čestice (TSS) često se koriste kao parametar za mjerenje čvrstog čestičastog materijala u recirkulacijskom ribarstvu (RAS). Glavno se odnosi na ukupan iznos čestica veličine veće od 1 mikrona u jedinici vode. U sustavu recirkulacije, TSS uključuje riblje izmete, preostale krmive, biološke flokove (mrtve i žive bakterije) itd. Veličina tih suspenziranih čestica mnogo se razlikuje, od mikrometarske do centimetarske razine. Suspenzirane čestice mogu direktno utjecati na zdravlje i rast riba (posebno riba hladne vode), te povećati opterećenje biofiltara. Stoga je nužno držati koncentraciju suspenziranih čestica u recirkulacijskoj vodi unutar razumnog raspona.

U nekim europskim državama, u sustavima za recirkulaciju akvakulture (RAS), kontrola ovisnih čestica je relativno stroga. Na primjer, za vodene tijela koji se koriste u sustavima za recirkulaciju akvakulture (RAS), koncentracija ovisnih čestica (mjerenjem ukupnih ovisnih tvari - TSS) obično treba biti kontrolirana ispod 15 mg/L kako bi se održao dobar kvalitet vode i ekološko okruženje.

Sjedinjene Američke Države također imaju odgovarajuće propise o kvalitetu vode u područjima akvakulture i obrade vode. U sustavu za recirkulaciju akvakulture (RAS), odgovarajući sadržaj ovisnih čestica (pretvoren prema nebivosti i drugim povezanim indikatorima) također ima određena ograničenja. Idealni raspon koncentracije ovisnih čestica je oko 8-12 mg/L, što se koristi za osiguranje preživljavanja i razmnožavanja ribljih organizama.

U stvarnoj eksploataciji tvorničkog sustava recirkulacije akvakulture (RAS) u Kini, općenito je potrebno kontrolirati koncentraciju suspenziranog čestićnog materijala (suspenzirani tvari SS) ispod 10 mg/L. Za neke dragocjene vrste koje zahtijevaju visoku kvalitetu vode, poput lososa, čak je potrebno kontrolirati koncentraciju ispod 5 mg/L.

2. Parametri uklanjanja disolvisanih kontaminanata

Disolvcija u vodi obuhvaća disolvisane neorganiske tvari i disolvisane organske tvari. Među njima, štetne disolvisane tvari glavno su amonijak (NH3-N) i nitriti (NO2--N). Amonijak može ulaziti u krvižni tok ribe kroz žabre i kožu, ometajući njihov normalni ciklus tricarboxilne kiseline, mijenjajući njihov osmotski tlak i smanjujući sposobnost da prihvaćaju kisik iz vode, što utječe na njihov normalni rast i preživljavanje.

Uobičajeno korišteni fiksni membrani nitrifikacijski biofiltar u sustavima za ponovno koristenje ribarstva (RAS) je zajednica bakterija koje pretvaraju amonijak koji raste na površini određenog biološkog punjenja, a amonijak se prenosi na fiksan biofilm difuzijom i pretvara. Glavni cilj dizajna biološkog filtriranja je osigurati da filter ima dovoljno nitrificirajućih bakterija za uklanjanje amonijaka koji izbjegnu ribe, držati koncentraciju amonijaka u ribarskom sustavu unutar predviđenog raspona i osigurati sigurnost i učinkovito rast riba.

2.1 Kontrola amonijaka (NH₃-N)

Amonijev nitrogen je jedan od glavnih onesnaživača otopljenih u vodi u sustavima za ponovno korištenje vode (RAS). Glavno izvire iz izmetaka i nepotrosenog hrane uzgojnih organizama. Visoke koncentracije amonijevog nitrogena mogu biti toksične za uzgojne organizme, utjecajući na njihov rast, imunološku sposobnost i reproduktivnu sposobnost. U biofiltrovima, uklanjanje amonijevog nitrogena uglavnom zavisi od nitifikacije mikroorganizama, poput bakterija koje provode nitifikaciju, koje pretvaraju amonijev nitrogen u nitrit i nitrat.

Prilikom projektiranja biofiltara treba uzeti u obzir dovoljnu površinu i volumen filtracijskog materijala kako bi se pružilo dovoljno prostora za rast i razmnožavanje nitrofijnih bakterija. Isto vrijeme, potrebno je kontrolirati opterećenje amonijevim dionikom u ulaznoj vodi i izbjegavati preveliku koncentraciju amonijevog dužnika koja bi utjecala na biološki filter. Na primjer, koncentraciju amonijevog dužnika u ulaznoj vodi može se smanjiti pomoću automatskog hrmitelja i usvojivši strategiju hrane u malim količinama i više obroka. Odrediti dopuštenu koncentraciju amonijevog dužnika za biofilter temeljem tolerancije amonijevog dužnika i gustoće uzgoja kod uzgojenih organizama. Općenito govoreći, za većinu slatkovodnih riba za uzgoj, ukupna koncentracija amonijevog dužnika treba biti kontrolirana ispod 1 mg/L, a neionizirani amonij ne smije premašiti 0.025 mg/L.

2.2 Kontrola nitrita (NO₂⁻-N)

Nitrit je također parametar kvalitete vode koji treba blisko pratiti u sustavu recirkulacije akvakulture (RAS). To je međuproizvod u procesu nitracije amonijaka i također je toksičan za akvakulturne organizme. Nitrit može utjecati na prijevoz oksigena u krvi uzgojnih organizama, što može dovesti do simptoma hipoksije poput odaha, plutanja glava i čak smrti.

U dizajnu potrebno je osigurati da biološki filter može učinkovito dalje pretvoriti nitrit u nitrat. To zahtjeva održavanje aktivnosti desnitrificirajućih bakterija u biološkom filtru i pružanje im odgovarajućih okolišnih uvjeta, kao što su odgovarajuće rasoljivosti kisika. Općenito se traži kontrola koncentracije nitrita ispod 0.5mg/L.

2.3 Razmatranja kod uzgoja u moru

Soljenost mora je relativno visoka, sadrži razneione, poput natrijumskih iona (Na ⁺ ), klorskih iona (Cl ⁻ ) , magnezijumskih iona (Mg ² ⁺ ), kalcijumskih iona (Ca ² ⁺ ), itd. Marinim organizmima akvakulture evoluirali su složeni sistemi regulacije iona tijekom svoje dugoročne prilagodbe visokosolanim okruženjima. Kada se nitrit pojavljuje u marinim organizmima, ti organizmi mogu djelomično smanjiti fiziološke učinke nitrita koristeći vlastiti sistem regulacije iona. U sustavu za cirkularnu akvakulturu (RAS), chloride (Cl -) mogu smanjiti toksičnost nitrita (NO2-) za akvakulturne organizme putem konkurentnog inhijbiciranja. Konkretno, chloride i nitrit moraju ulaziti u tijelo ribe kroz chloride stanice na žabernim pločama. Prisutnost chlorideova ionska povećava težinu ulaska nitrita u tijelo ribe, time smanjujući njegovu toksičnost. Općenito, kada je koncentracija chlorideova ionska šest puta veća od koncentracije nitrita u vodi, može učinkovito inhijbitirati toksičnost nitrita za akvakulturne organizme. U usporedbi s slatkovodnom akvakulturom, solana akvakultura ima manje toksičnih opasnosti od nitrita, što je povezano s višom koncentracijom chlorideova ionska u solenom vodu. Stoga, u sustavu za cirkularnu akvakulturu (RAS), pravilnom regulacijom soljenosti može se učinkovito smanjiti toksičnost nitrita i zaštititi zdravlje i sigurnost akvakulturnih organizama.

3. Rasoljena kisik (DO)

U sustavu za recirkulaciju akvakulture (RAS), rasoljeni kisik (DO) je ključni parametar kvalitete vode. Ribe i druge vodene organizme prihvaćaju rasoljeni kisik iz vode putem dišnje radi održavanja svoje metaboličke aktivnosti. Koncentracija rasoljenog kisika koja je potrebna za normalno rastanje većine riba u toplom vodi obično je oko 5-8mg/L. Kada je koncentracija rasoljenog kisika ispod kritične razine, disanje vodenih organizama bit će usporeno, brzina rasta se usporit će, imunološka odbrana smanjiti će se, a one su podložne bolestima. Na primjer, kada je rasoljeni kisik ispod 2mg/L, mnoge ribe doživljavaju pojavu plivanja na površinu, a dugotrajno izlaganje niskim rasoljenim kisikom može dovesti do smrti riba.

U sustavu za recirkulaciju akvakulture (RAS) preporučuje se održavanje disperziranog kisika između 8-10 mg/L. Viši nivo disperziranog kisika koristan je za povećanje razina hrane i smanjenje omjera hrane.

4. Kontrola pH-a

U sustavu za recirkulaciju akvakulture (RAS), odgovarajući raspon pH-a za ribe je obično između 7.0-8.5. Na primjer, većina slatkovodnih riba dobro raste u okolinama s pH-om 7.2-7.8. To je zato što unutar ovog raspona pH-a fiziološke funkcije riba, poput disanja i regulacije osmotičkog tlaka, mogu se izvršavati relativno normalno. Pljučanje se odvija kroz žabre, a prikladna kiselost ili bazicitet vode olakšava normalni proces razmjene kisika i ugljičnog dioksida.

Za uzgoj školjke, poput južnoameričke bijele školjke, prikladan raspon pH iznosi približno 7,8-8,6. To je zbog fiziološke strukture i karakteristika djelatnosti križetaca, što ih čini prilagodljivijima za okruženje s malo višim pH-om. Prikladan pH je koristan za rast odmračanja školjke.

Međutim, tijekom procesa cirkularnog sustava uzgoja (RAS), vrijednost pH će neprestano opadati tijekom uzgoja, a potrebno je prilagoditi pH vrijednost vode. Može se koristiti naprava za automatsku prilagodbu pH-a. Automatski prilagodite pH vrijednost tijela vode na temelju podataka senzora pH-a.