Clasificare și funcții ale sterilizatorilor ultravioleți în sistemele de piscicolie cu recirculare

Sistem de disinfectare pentru piscicultura cu recirculare

În sistemele de piscicultură cu recirculare, pericolul bacteriilor și viruselor nu trebuie subestimat. Bacteriile consumă o cantitate mare de oxigen dissolvat în apă, ceea ce duce la deficiența de oxigen în organismelesl cultivate, creștere lentă și chiar moartea. Bacteriile patogene precum...  Flavobacterium columnare și Aeromonas hydrophila pot cauza boli precum podiră și septicemie la organismele deșteptate, ducând la mortalitate în scară largă și pierderi economice semnificative pentru acvacultori. Infețiile virale sunt caracterizate de o transmisie rapidă și dificultatea de control, care pot infecționa un număr mare de indivizi deșteptați într-un timp scurt, perturbând funcțiile lor fiziologice și afectând grav eficiența acvaculturii.

Lumina ultravioletă (UV) și ozonul sunt extrem de eficace în uciderea bacteriilor și virusilor. Radiațiile UV penetrează membrana celulară a microorganismelor prin valuri puternice de lumină, ajungând la nucleu și distrugând structura dublă a ADN-ului, împiedicând reproducerea bacteriilor și ducând la moartea lor. Este mai ales eficientă împotriva microorganismelor bacteriene suspendate în apă. Ozonul, cu proprietățile sale puternice de oxidare, reacționează rapid cu bacterii și virusi, distrugând organelurile lor, ADN-ul și ARN-ul, și modificând permeabilitatea celulelor, ceea ce duce la liză și moarte celulară. Poate să ucidă o varietate de microorganisme, inclusiv celule vegetative bacteriene, sporuri, virusi și fungi. Datorită bunei sale difuzabilități, ozonul poate dezinfcta întreaga apă de piscicultură fără unghiuri morte.

Sterilizare UV

1. Clasificare după metodă de montare

Lampile de sterilizare UV pot fi clasificate în două tipuri pe baza metodei de montare: montare pe tub și montare pe canale:

• Lampile de sterilizare UV montate pe tub sunt de obicei instalate în interiorul conductelor de distribuție a apei din sistemele de acvacultură recirculante. Apa curge direct prin secțiunea de tub cu lamplă de sterilizare, asigurând un contact complet între apă și lumină UV, astfel că apa care curge este sterilizată eficient. Avantajele lor includ o structură compactă care se integrează bine în sistemul de conducte, făcându-le potrivite pentru sterilizarea apei în scenarii cu rate de curgere relativ mici.

• Lampile de sterilizare UV montate pe canale sunt de obicei instalate deasupra sau pe laturile canalelor deschise cu o anumită lățime și adâncime, iradiind și sterilizând apa care curge prin canal. Ele pot acoperi o zonă largă de apă, ceea ce le face potrivite pentru tratarea unor rate mari de curgere și a corpurilor de apă deschiși, asigurând că o zonă extinsă de apă este iradiată eficient cu lumină UV pentru a garanta performanța de sterilizare.

2. Clasificare după intensitatea voltajului

Lampile de sterilizare UV sunt împărțite în două tipuri în funcție de intensitatea voltajului: cu presiune scăzută și cu presiune medie:

Lampile de sterilizare UV cu presiune scăzută (LP) functionează la voltaje relativ mici și generează, de regulă, lumină UV de o singură lungime de undă, majoritar în jur de 254 nanometri . Această lungime de undă are un efect germicidal semnificativ, consumă puțină energie și are o bună stabilitate. Cu toate acestea, puterea lor este relativ limitată, ceea ce le face potrivite pentru aplicații pe scară mică sau locuri unde nu se necesită o intensitate de sterilizare extrem de mare.

Lampile de sterilizare UV cu presiune medie (MP) functionează la tensiuni mai ridicate, generând lumină UV multi-wavelength cu o acoperire mai largă și o capacitate germicidală mai puternică. Acestea au o putere mai mare, permițând tratamentul rapid al corpurilor de apă cu debit ridicat și foarte poluate. Cu toate acestea, consumă mai multă energie și au costuri mai mari ale echipamentelor, ceea ce le face să fie folosite comun în sistemele de piscicolie recirculante la scară largă cu cerințe ridicate privind eficiența de sterilizare și capacitatea de tratare.

3. Principii și Factori de Influță a Sterilizării cu UV

Lumina UV este un tip de radiație electromagnetică, împărțită în mai multe benzi de lungime de undă. Banda principală folosită pentru sterilizare este banda UVC (200-280 nanometri), cu aproximativ 254 nanometri fiind cea mai eficientă lungime de undă pentru scopuri germicidale. Când apa recirculată care transportă microorganisme precum bacteriile trece prin zona de iradiație a unei lampe de sterilizare UV, energia fotonenilor UV este absorbită de materialul genetic (cum ar fi ADN-ul sau ARN-ul) din celulele microbien. Legăturile chimice din aceste materiale genetice se rupt după absorbția unei cantități suficiente de energie UV — de exemplu, legăturile de hidrogen din structura dublă aelanxului ADN sunt distruse — ceea ce perturbă procesele de informație genetică, cum ar fi replicarea și transcripția. Acest lucru previne reproducerea microorganismelor precum bacteriile, ducând la moartea lor și astfel sterilizând și purificând apa recirculată, asigurând siguranța calității apei și creând un mediu sănătos de creștere pentru organismelevate.

Factorii principal care influențează eficacitatea sterilizării UV în acvacultura recirculată sunt următorii:

1.Dezambarcarea UV

Dezambarcarea UV, determinată de intensitatea UV și timpul de iradiație, este crucială pentru eficacitatea sterilizării. O dezambarcare insuficientă nu poate distruge structura DNA sau RNA a microorganismelor, cum ar fi bacteriile și virusii, ceea ce duce la o sterilizare neeficientă. Doar atunci când se atinge dezambarcarea specifică necesară microorganismelor țintă se poate asigura o rată bună de sterilizare.

2.Turbidența apei

Particulele suspendate și particulele organice din apă cresc turbidența. Aceste impurități difractează și absorb UV-ul, împiedicându-l să pătrundă în apă și reducând expunerea reală a microorganismelor la UV, ceea ce scade eficiența sterilizării. Cu cât turbidența este mai mare, cu atât mai mult se atenuează radiația UV, iar capacitatea de sterilizare devine mai slabă.

• Debitul de apă

Un debit de apă prea mare reduce timpul de retenție al microorganismelor în zona de iradiere UV, impiedicându-le să primească o doză suficientă de UV și provocând o sterilizare incompletă. Un debit prea lent, deși asigură timpul de iradiere, poate afecta eficiența generală a sistemului de apă recirculată.

• Specii microbien

Diferite microorganisme au toleranțe variate la lumina UV. De exemplu, sporurile bacteriene, din cauza structurii lor speciale, sunt mai rezistente la iradierea UV decât celulele bacteriene obișnuite. Virusii, care nu au o structură celulară, diferă și ei în sensibilitate la UV față de bacterii. Prin urmare, tipurile de microorganisme prezentă influențează eficacitatea sterilizării.

• Gradul de îmbătrânire al lampii

Cu mărirea timpului de utilizare, eficiența luminosă a lantrelor UV scade treptat, reducând intensitatea UV de ieșire și doza efectivă de sterilizare oferită. Acest lucru duce la o scădere a performanței de sterilizare față de când lantrele au fost montate nou.