Klassifisering og funksjoner av ultraviolette sterilisatører i systemer for omkjørende akvakultur

System for desinfeksjon i akvakultur med omkjøring

I akvakultursystemer med omkjøring kan farene ved bakterier og virus ikke underestimes. Bakterier forbruker en stor mengde av den løste oksygen i vannet, noe som fører til oksygenvoksling blant dyrkede organismer, treig vekst og endog død. Patogene bakterier som ...  Flavobacterium columnare og Aeromonas hydrophila kan forårsake sykdommer som gullforråtning og septisemi hos dyr i oppdrett, noe som fører til stor skala dødelighet og betydelige økonomiske tap for akvakulturister. Virusinfeksjoner er preget av rask spreding og vanskelig kontroll, og kan infisere et stort antall dyr i kort tid, forstyrre deres fysiologiske funksjoner og påvirke akvakulturens effektivitet alvorlig.

Ultraviolett (UV) og ozon er veldig effektive i å drepe bakterier og virus. UV-stråling tränger inn i selve membraenen til mikroorganismer gjennom sterke radiative lysbølger, nårer kernen og bryter DNA-dobbelheliksen, forhindrer at bakteriene kan reproduksjon og fører til deres død. Det er spesielt effektivt mot suspenderte bakterielle mikroorganismer i vannet. Ozon, med sterke oksiderende egenskaper, reagerer raskt med bakterier og virus, ødelegger deres organelle, DNA og RNA, og endrer cellepåklengsel, fører til cellelyse og død. Det kan drepe en rekke av mikroorganismer, inkludert bakterielle vegetative celler, spor, virus og sopper. Grunnet sin gode diffusibilitet kan ozon desinfisere hele akvakulturvannet uten døde vinkler.

UV-desinfeksjon

1. Klassifisering etter installasjonsmetode

UV-desinfeksjonslamper kan deles inn i to typer basert på installasjonsmetode: rørmontert og kanalmontert:

• Rørmonterte UV-steriliseringslamper blir vanligvis installert inni vannleveranserørene i sirkulær akvakultur. Vannet strømmer direkte gjennom rørsnutten med steriliseringslappen, som sikrer full kontakt mellom vannet og UV-ljuset, og effektivt steriliserer det løpende vannet. Deres fordeler inkluderer en kompakt struktur som integrerer godt med røresystemet, noe som gjør dem egnet for vannsterilisering i situasjoner med relativt lave vannstrømmer.

• Kanalmonterte UV-steriliseringslamper installeres vanligvis over eller på siden av åpne vannkanaler med en bestemt bredde og dybde, og deirdiserer og steriliserer vannet som strømmer gjennom kanalen. De kan dekke et stort vannareal, noe som gjør dem egnet for å håndtere store vannstrømmer og åpne vannkropper, og sikre at et stort vannareal effektivt blir utsatt for UV-ljus for å garantere steriliseringsytelsen.

2. Klassifisering etter spenningstyrke

UV-steriliseringslamper deles inn i to typer basert på spenningstetthet: lavtrykk og mediumtrykk:

Lavtrykks (LP) UV-steriliseringslamper fungerer ved relativt lav spenning og genererer vanligvis enkelbølgelengdes UV-lys, for det meste rundt 254 nanometer . Denne bølgelengden har en betydelig germisk virkning, lave energiforbruk og god stabilitet. Likevel er deres kapasitet relativt begrenset, noe som gjør dem egnet for småskalaanvendelser eller steder hvor ekstrem høy steriliseringsintensitet ikke er nødvendig.

Mellomtrykk (MP) UV-steriliseringslamper fungerer ved høyere spenninger, og produserer fler-bølgelengdes UV-lys med større dekningsgrad og sterke germisidal egenskaper. De har høyere effekt, som tillater rask behandling av store mengder og høyforurenet vann. Likevel forbruker de mer energi og har høyere utstyrskostnader, noe som gjør dem vanligvis brukt i store akvakultursystemer med omsetning, der det er høye krav til steriliserings-effektivitet og behandlingskapasitet.

3. Prinsipper og påvirkningsfaktorer for UV-sterilisering

UV-lys er en type elektromagnetisk stråling, delt inn i flere bølgebandsgrupper. Den viktigste båndbrukeren for sterilisering er UVC-båndet (200-280 nanometer), med omtrent 254 nanometer som den mest effektive bølgetallslengden for germicidal formål. Når sirkulerende vann med mikroorganismer, som bakterier, flyter gjennom utsendingssonen av en UV-steriliseringslampe, absorberes energien fra UV-fotonene av det genetiske materialet (som DNA eller RNA) inne i mikrobielle celler. De kjemiske bindingene i disse genetiske materialene brytes etter å ha absorbert tilstrekkelig UV-energi – for eksempel ødelegges hydrogenbindingene i DNA-dobbelheliksen – og dermed styrtes genetiske prosesser som replikasjon og transkripsjon. Dette forhindre at mikroorganismer som bakterier kan multiplisere seg, hvilket fører til deres død og dermed steriliserer og renser det sirkulerende vannet, sikrer vannkvalitet og opprettholder et helsefremmende vekstmiljø for oppdrettsorganismer.

De viktigste faktorene som påvirker effektiviteten av UV-sterilisering i genbruk av akvakultur er følgende:

1.UV-dosering

UV-dosering, bestemt av UV-intensitet og utssettingstid, er avgjørende for steriliserings-effektiviteten. For lite dosering kan ikke ødelegge DNA- eller RNA-strukturen til mikroorganismer som bakterier og virus, noe som fører til uffektiv sterilisering. Kun når den spesifikke doseringen som kreves av målmikroorganismene oppnås, kan en god steriliseringsrate sikres.

2.Vannets turbiditet

Forsvømmende partikler og organiske stoffer i vannet øker turbiditeten. Disse urene spredder og absorberer UV-lys, hindrer det fra å tråkke gjennom vannet og reduserer den faktiske UV-eksponeringen av mikroorganismer, noe som minsker steriliserings-effektiviteten. Jo høyere turbiditet, jo mer blir UV-lyset attentuert, og jo dårligere blir steriliseringskapasiteten.

• Vannfløte

For høy vannfløte forkorter oppholdstiden for mikroorganismer i UV-bestralesonen, noe som hindrer dem fra å motta tilstrekkelig UV-dosis og fører til ufullstendig desinfeksjon. For lav fløte, mens den sikrer bestraletid, kan påvirke den generelle effektiviteten av det sirkulerte vannsystemet.

• Mikrobielle arter

Forskjellige mikroorganismer har ulike tåligheter mot UV-lys. For eksempel er bakteriespor, grunnet deres spesielle struktur, mer motstandsdyktige mot UV-bestraling enn vanlige bakterieceller. Virus, som ikke har enzellstruktur, varierer også i sin UV-følsomhet i forhold til bakterier. Derfor påvirker typene mikroorganismer som er til stede desinfeksjons-effektiviteten.

• Lampeforaldring

Når brukstiden øker, synker lys-effektiviteten til UV-lampene gradvis, noe som reduserer utgangen av UV-intensitet og den effektive steriliseringsdosen som leveres. Dette fører til en nedgang i steriliseringsprestasjonen i forhold til da lampene var nyinstallert.