Proces și proiectare a parametrilor pentru Sistemul Industrializat de Acvacultură cu Recirculare (RAS) bazat pe sol (Parte 3): Parametrii calității apei

Parametrii calității apei de recirculare

Parametrii calității apei și standardele de proiectare formează baza sistemelor de tratament a apei de recirculare și a gestionării operaționale. Mai jos se găsesc diagrame de referință și parametrii comunmente utilizați de  Echipa de Inginerie :

1. Proiectarea Sistemului de Eliminare a Particulelor Solide

Solidurile Suspendate Totale (TSS) sunt folosite frecvent ca parametru pentru măsurarea particulelor solide în sistemele de piscicolie cu recirculare a apei (RAS). Acestea se referă în principal la cantitatea totală de particule solide cu o dimensiune mai mare de 1 micron dintr-o unitate de apă. În sistemul de recirculare a apei, TSS include fecalele peștelui, resturile de mâncare, flocuri biologice (bacterii moarte și vii), etc. Dimensiunile acestor particule suspendate variază mult, de la nivel micrometric la nivel centimetric. Particulele suspendate pot afecta direct sănătatea și creșterea peștilor (în special peștele de apă rece) și pot crește sarcina biofiltrelor. Prin urmare, este necesar să se mențină concentrația particulelor suspendate din sistemul de recirculare a apei într-un interval rezonabil.

În unele țări ale UE, în sistemele de Acvicultură cu Recirculare (RAS), controlul particulelor suspendate este relativ strict. De exemplu, pentru corpurile de apă utilizate în sistemele de Acvicultură cu Recirculare (RAS), concentrația particulelor suspendate (măsurată prin solidii suspendați totali TSS) este de obicei prevăzută să fie menținută sub 15 mg/L pentru a asigura o calitate bună a apei și un mediu ecologic adecvat.

Statele Unite au, de asemenea, regulamente privind calitatea apei în domeniile acviculturii și tratării apei. În sistemul de Acvicultură cu Recirculare (RAS), conținutul corespunzător de particule suspendate (convertit prin turbidețe și alte indicatori legați) are, de asemenea, anumite limite. Intervalul ideal pentru concentrația de particule suspendate este de aproximativ 8-12 mg/L, care este folosit pentru a asigura supraviețuirea și reproducerea organismelor acvatice.

În exploatarea reală a sistemului de Acvicultură Recirculantă (RAS) bazat pe fabrică din China, este de obicei necesar să se mențină concentrația de particule suspendate (soliduri suspendate SS) sub 10 mg/L. Pentru unele specii prețioase care necesită o calitate ridicată a apei, cum ar fi somul, este chiar necesar să fie controlată sub 5 mg/L.

2. Parametri de eliminare a contaminanților dizolvati

Solubilitatea în apă include substanțe inorganice dizolvate și substanțe organice dizolvate. Printre acestea, substanțele nocive solubile în apă sunt în principal azotul amonic (NH3-N) și azotul de nitrit (NO2--N). Azotul amonic poate pătrunde în circulația sanguină prin brânză și piele, perturbând ciclul tricarboxilic normal al lor, modificând presiunea osmotica și reducând capacitatea lor de a absorbi oxigenul din apă, ceea ce afectează creșterea și supraviețuirea lor normale.

Biofiltrul de nitrificare cu membrană fixă folosit frecvent în sistemele de Acvaricultură cu Recirculare (RAS) este comunitatea bacteriană de conversie a nitrogenului amoniacal care crește pe suprafața unei anumite materiale biologice de umplere, iar nitrogenul amoniacal este transferat la biofilmul fix prin difuzie și convertit. Scopul principal al proiectării procesului de biofiltrare este de a se asigura că filtrul are suficiente bacterii nitrificatoare pentru a elimina nitrogenul amoniacal eliminat de pești, să păstreze concentrația de nitrogen amoniacal în sistemul de acvaricultură într-un interval predefinit și să asigure siguranța și creșterea eficientă a peștilor.

2.1 Control al Nitrogenului Amoniacal (NH₃-N)

Azotul amoniacal este unul dintre principalele poluanți dissolși în apă în sistemele de Acvaricultură cu Recirculare (RAS). Proviene în principal de la excremente și hrana residuală a organismelor deșteptate. Concentrații ridicate de azot amoniacal pot fi toxice pentru organismele deșteptate, afectând creșterea lor, imunitatea și abilitatea de reproducere. În biofiltre, eliminarea azotului amoniacal se bazează în principal pe nitrificare, prin care bacteriile nitritificatoare și alte microorganisme convertește azotul amoniacal în nitrit și nitrat.

Atunci când se proiectează un biofiltru, trebuie să se ia în considerare suprafața suficientă și volumul materialului de filtrare pentru a oferi spațiu suficient pentru creșterea și reproducerea bacteriilor nitrificatoare. În același timp, este necesar să se controleze sarcina de azot amoniacal din apa de intrare și să se evite concentrarea excesivă de azot amoniacal care ar putea afecta filtrul biologic. De exemplu, concentrarea de azot amoniacal din apa de intrare poate fi redusă prin utilizarea unei mașini automate de hranire și adoptarea unei strategii de hranire cu cantități mici și mai multe pasteli. Se determină concentrația permisă de azot amoniacal pentru biofiltru pe baza toleranței la azot amoniacal și densității de creștere a organismelor cultivate. În general, pentru majoritatea peștilor de piscicolie din apa dulce, concentrația totală de azot amoniacal ar trebui să fie controlată sub 1 mg/L, iar azotul amoniacal neionic nu ar trebui să depășească 0,025 mg/L.

2.2 Control al nitritului (NO₂⁻-N)

Nitritul este de asemenea un parametru al calității apei care trebuie monitorizat în mod strâns în sistemul de acvacultură cu recirculare (RAS). Este un produs intermediar în procesul de nitrificare a azotului amoniacal și este, de asemenea, toxicos pentru organismele de acvacultură. Nitritul poate afecta transportul oxigenului în sângele organismelor decrii, ducând la simptome de hipoxie, cum ar fi respirația dificilă, fluturarea la suprafață și chiar moartea.

În proiectare, este necesar să se asigure că biofiltrul poate converti eficient nitritul în nitrat. Acest lucru necesită menținerea activității bacteriilor denitrificatoare din biofiltru și oferirea lor de condiții de mediu potrivite, cum ar fi un oxigen dissolvat adecvat. În general, se cere să se controleze concentrația de nitrit sub 0.5mg/L.

2.3 Considerente privind acvacultura în apă salată

Saliinitatea apei de mare este relativ ridicată, conținând diverse ioni, cum ar fi ionii de sodiu (Na ⁺ ), ionii de clor (Cl ⁻ ), ionii de magneziu (Mg ² ⁺ ), ionii de calciu (Ca ² ⁺ ), etc. Organismele de acvacultură marine au dezvoltat sisteme complexe de reglare a ionilor în timpul adaptării lor pe termen lung la medii cu conținut ridicat de sare. Când nitritul pătrunde în organismele marine, acestea pot atenua parțial efectele fiziologice ale nitritului prin utilizarea sistemului lor propriu de reglare a ionilor. În Sistemul de Acvacultură cu Recirculare (RAS),ioniile de clor (Cl -) pot reduce toxicitatea nitritului (NO2-) asupra organismelor de acvacultură prin inhibire competitivă. Mai exact, atât ionii de clor, cât și nitritul trebuie să pătrundă în organismul peștelui prin celulele de clor din plăcușele branchiale. Prezența ionilor de clor crește dificultatea prin care nitritul poate pătrunde în organismul peștelui, reducând astfel toxicitatea acestuia. În general, când concentrația de ioni de clor din apă este de șase ori mai mare decât cea a nitritului, aceasta poate inhiba eficient toxicitatea nitritului asupra organismelor de acvacultură. Comparativ cu acvacultura în apă dulce, acvacultura în apă salată prezintă mai puține riscuri toxice din cauza nitritului, ceea ce este legat de concentrația mai ridicată de ioni de clor din apa de mare. Prin urmare, în sistemul de Acvacultură cu Recirculare (RAS), prin reglarea corectă a salinității, toxicitatea nitritului poate fi redusă eficient, protejând sănătatea și siguranța organismelor de acvacultură.

3. Oxigen Dissolvat (DO)

Într-un sistem de Acvaricultură cu Recirculare a Apelor (RAS), oxigenul dissolvat (DO) este un parametru cheie al calității apei. Peștii și alte organism aquatice absorb oxigenul dissolvat din apă prin respirația prin brânză pentru a menține activitatea lor metabolică. Concentrația de oxigen dissolvat necesară pentru creșterea normală a majorității peștilor cu apă caldă este, în general, în jur de 5-8 mg/L. Când concentrația de oxigen dissolvat este sub nivelul critic, respirația organismelor acvatice va fi inhibată, rata lor de creștere se va încetini, imunitatea lor va scădea, iar acestea sunt predispuși la infecții cu boli. De exemplu, când oxigenul dissolvat este sub 2 mg/L, mulți pești vor experimenta fenomenul de 'cap la suprafață', iar o expoziție prelungită la un oxigen dissolvat scăzut poate duce la moartea peștilor.

În sistemul de acvacultură cu recirculare (RAS), este recomandat să se mențină oxigenul dissolvat între 8-10 mg/L. Un oxigen dissolvat mai ridicat este benefic pentru creșterea nivelurilor de hranire și reducerea rapoartelor de alimentație.

4. Control al pH

Într-un sistem de acvacultură cu recirculare (RAS), intervalul potrivit de pH pentru pești este de obicei între 7.0-8.5. De exemplu, majoritatea peștilor din apa dulce cresc bine în medii cu pH între 7.2-7.8. Acest lucru se datorează faptului că, în cadrul acestui interval de pH, funcțiile fiziologice ale peștilor, cum ar fi respirația și reglarea presiunii osmotice, pot fi realizate relativ normal. Schimbul de gaze are loc prin brânzuri, iar aciditatea sau alcalinitatea corespunzătoare a apei facilitează procesul de schimb normal al oxigenului și dioxidului de carbon.

Pentru creșterea gambaselor, cum ar fi gamba albă sud-americană, intervalul de pH potrivit este aproximativ 7,8-8,6. Acest lucru se datorează structurii fiziologice și caracteristicilor de activitate a crustaceelor, care le fac mai adaptables la medii cu un pH ușor mai ridicat. Un pH potrivit este beneficiu pentru creșterea prin schimbarea de piele a gambaselor.

Cu toate acestea, în timpul procesului de sistem de acvacultură cu recirculare (RAS), valoarea de pH scade continuu pe măsură ce progresă acvacultura, iar este necesar să ajustați valoarea de pH a apei. Se poate utiliza echipament automat de ajustare a pH-ului. Ajustează automat valoarea de pH a corpurilor de apă pe baza datelor senzorului de pH.