Lupa-sapantaha Industriyal na Rehiyeling Aquaculture System (RAS) Proseso at Disenyo ng mga Parameter (Bahagi 3): Mga Parameter ng Kalidad ng Tubig

Mga Parameter ng Kalidad ng Tubig sa Pagbabalik

Ang mga parameter ng kalidad ng tubig at mga pamantayan sa disenyo ay nagiging basehan para sa disenyo ng sistema ng pagproseso ng tubig na bumabalik at pamamahala sa operasyon. Sa ibaba ay mga parameter at diagramang pangugusap na madalas ginagamit ng  Ekip ng Inhinyerya :

1. Disenyo ng Sistemang Pag-aalis ng Solid na Partikulo

Ang Total Suspended Solids (TSS) ay madalas gamitin bilang parameter upang sukatin ang solid na partikulong anyo sa Recirculating Aquaculture System (RAS). Umaapo ito sa kabuuan ng halaga ng mga solid na partikulo na may laki ng higit sa 1 micron sa isang unit ng tubig. Sa sistemang tubig na circulate, ang TSS ay umiiral bilang dumi ng isda, natitirang bait, biyolohikal na flocs (patay at buhay na bakterya), etc. Ang laki ng mga suspensoyong partikulo ay maaaring mabago-bago mula sa antas ng mikrometer hanggang sa antas ng sentimetro. Maaaring direktang epekto ang mga suspensoyong partikulo sa kalusugan at paglaki ng mga isda (lalo na ang mga isdang malamig na tubig), at pati na rin magdagdag ng sakripisyo sa biofilters. Kaya nito'y kinakailanganang panatilihing nasa wastong saklaw ang konsentrasyon ng mga suspensoyong partikulo sa circulating water.

Sa ilang mga bansa sa EU, ang kontrol ng materya na suspenso ay kumakatawan sa mga sistema ng Recirculating Aquaculture System (RAS). Halimbawa, para sa mga katawan ng tubig na ginagamit para sa sistema ng Recirculating Aquaculture System (RAS), inaasahan na ikontrol sa ibaba ng 15mg/L ang konsentrasyon ng materya na suspenso (ninuukulan sa pamamagitan ng kabuuang suspenso na solid TSS) upang panatilihin ang mabuting kalidad ng tubig at ekolohikal na kapaligiran.

Mayroon ding tugmaang mga regulasyon sa kalidad ng tubig sa larangan ng aquaculture at pagsisikat ng tubig sa Estados Unidos. Sa sistema ng Recirculating Aquaculture System (RAS), mayroon ding tiyak na mga limitasyon ang katumbas na nilalaman ng materya na suspenso (konbertido mula sa turbidity at iba pang talaksan na nauugnay dito). Ang ideal na saklaw para sa konsentrasyon ng materya na suspenso ay tungkol sa 8-12 mg/L, na ginagamit upang siguruhin ang pagmamalago at pagpaparami ng mga organismo sa dagat.

Sa aktwal na operasyon ng sikatong sistema ng Recirculating Aquaculture System (RAS) sa China, karaniwang kinakailangan na kontrolin ang konsentrasyon ng mga suspensoyang partikulong anyo (suspended solids SS) sa ibaba pa ng 10mg/L. Para sa ilang mahalagang espesye na nangangailangan ng mataas na kalidad ng tubig, tulad ng salmon, kailangan pati na ring kontrolin ito sa ibaba pa ng 5mg/L.

2. Mga Parameter para sa Pag-aalis ng Disolbidong Kalokohan

Ang solubilidad ng tubig ay umiiral bilang disolbidong inorganikong anyo at disolbidong organikong anyo. Sa kanila, ang mga bantaing disolbidong anyo ay pangunahing ammonia nitrogen (NH3-N) at nitrite nitrogen (NO2-- N). Ang ammonia nitrogen ay maaaring pumasok sa dugo sa pamamagitan ng balat at braya ng isda, nagdudulot ng pagkabulok sa kanilang normal na tricarboxylic acid cycle, pagbabago sa kanilang osmotikong presyon, at pagbaba sa kanilang kakayahan na humikayat ng oksiheno mula sa tubig, na nakakaapekto sa kanilang normal na paglaki at pagmamalagi.

Ang madalas gamiting itinatag na membrana nitrification biofilter sa mga sistema ng Recirculating Aquaculture System (RAS) ay ang komunidad ng bakterya na nagbabago ng ammonia nitrogen na lumalago sa ibabaw ng isang tiyak na biyolohikal na pakete, at ang ammonia nitrogen ay ipinapasa pabalik sa itinatag na biyolohikal na pelikula sa pamamagitan ng pagpuputok at kinokonverta. Ang pangunahing layunin ng disenyo ng proseso ng biyolohikal na filter ay upang siguraduhin na may sapat na bakterya ng nitrifikasi sa filter upangalis ang ammonia nitrogen na inilabas ng isda, panatilihin ang antas ng ammonia nitrogen sa sistema ng aquaculture sa loob ng pinagtibayang saklaw, at siguraduhin ang kaligtasan at epektibong paglaki ng mga isda.

2.1 Kontrol ng Ammonia Nitrogen (NH₃-N)

Ang nitrogen ammonium ay isa sa mga pangunahing polutante na natutunaw sa tubig sa mga sistema ng Recirculating Aquaculture System (RAS). Nagmula ito pangunahin mula sa dumi at natitirang pagkain ng mga inuulat na organismo. Ang mataas na konsentrasyon ng nitrogen ammonium ay maaaring maging nakakalason sa mga inuulat na organismo, naapektuhan ang kanilang paglaki, immuniti, at kakayahan sa reproduksyon. Sa mga biofilter, ang pagtanggal ng nitrogen ammonium ay umuugat pangunahin sa nitrifikasi ng mga mikrobyo tulad ng nitrifying bacteria, na nagbabago ng nitrogen ammonium sa nitrite at nitrate.

Kapag dinisenyo ang isang biofilter, kinakailangang ituring ang sapat na sukat ng ibabaw at volumen ng anyo ng filter upang magbigay ng sapat na puwang para sa paglago at pagsisimula ng mga bakterya na nitrifying. Sa parehong panahon, kailangan ding kontrolin ang presyo ng amonya nitrogen sa influent at iwasan ang sobrang konsepsyon ng amonya nitrogen na maaaring impluksa sa biyolohikal na filter. Halimbawa, maaaring bawasan ang konsepsyon ng amonya nitrogen sa influent sa pamamagitan ng paggamit ng isang automatikong machine na pagsasagana at pagtutulak ng isang estratehiya ng pagsasagana ng maliit na halaga at maraming pagkain. Tukuyin ang pinapayagan na konsepsyon ng amonya nitrogen para sa biofilter batay sa toleransiya ng amonya nitrogen at densidad ng pagbibidahan ng mga nililinang na organismo. Sa pangkalahatan, para sa karamihan sa mga isda sa freshwater aquaculture, dapat kontrolin ang kabuuang konsepsyon ng amonya nitrogen sa ibaba ng 1mg/L, at hindi dapat lumampas ang non-ionic amonya sa 0.025mg/L.

2.2 Kontrol sa Nitrito (NO₂⁻-N)

Ang nitrito ay isang parameter ng kalidad ng tubig na kailangang maitindihan nang malapit sa sistema ng Recirculating Aquaculture System (RAS). Ito ay isang produkto ng pagitan sa proseso ng pag-nitrify ng anmoniya nitrogen at toxic din sa mga organismo ng aquaculture. Maaaringpektahin ng nitrito ang transportasyon ng oksigeno sa dugo ng mga inuulak, humahantong sa sintomas ng kakulangan ng oksigeno tulad ng paghinga ng mahirap, pag-uulat ng ulo, at patuloy na kamatayan.

Sa disenyo, kinakailangang siguraduhin na maipapatupad ng biofilter ang masusing pag-convert ng nitrito sa nitrate. Kailangan itong panatilihin ang aktibidad ng mga bakterya ng denitrification sa biofilter at ipagbigay sa kanila angkop na kondisyon ng kapaligiran tulad ng wastong disolved oxygen. Sa pangkalahatan, kinakailangang kontrolin ang konsentrasyon ng nitrito sa ibaba ng 0.5mg/L.

2.3 Mga Pagsusuri sa Seawater Aquaculture

Ang salinity ng seawater ay relatibong mataas, naglalaman ng iba't ibang ions tulad ng sodium ions (Na ⁺ ), chloride ions (Cl ⁻ ) , magnesium ions (Mg ² ⁺ ), calcium ions (Ca ² ⁺ ), atbp. Ang mga organisong pang-aquaculture sa dagat ay umunlad ng mga kumplikadong sistema ng pagpapagana ng ion habang nagdadaglat sa mataas na kapaligiran ng asin. Kapag pumasok ang nitrito sa mga organisong ito, maaaring ihalintulad ng mga ito ang mga fisiyolohikal na epekto ng nitrito sa pamamagitan ng kanilang sariling sistema ng pagpapagana ng ion. Sa Recirculating Aquaculture System (RAS), maaaring bawasan ng mga asinang ions (Cl -) ang dumi ng nitrito (NO2-) sa mga organisong pang-aquaculture sa pamamagitan ng kompetitibong inhibisyon. Katamtaman, kailangan ng parehong asinang ions at nitrito na pumasok sa katawan ng isda sa pamamagitan ng mga chloride cells sa gill plates. Ang presensya ng asinang ions ay nagdidagdag sa kadakilaan ng pagpasok ng nitrito sa katawan ng isda, kaya't binabawasan ang kanyang dumi. Sa pangkalahatan, kapag ang konsepsyon ng asinang ions sa tubig ay anim na beses ang yung iba sa nitrito, maaari itong epektibong mag-inhibita sa dumi ng nitrito sa mga organisong pang-aquaculture. Kumpara sa freshwater aquaculture, mas mababa ang toksikong panganib ng nitrito sa seawater aquaculture, na may kaugnayan sa mas mataas na konsepsyon ng asinang ions sa seawater. Kaya nito, sa sistemang Recirculating Aquaculture System (RAS), sa pamamagitan ng wastong pagpaplano ng salinity, maaaring epektibong bawasan ang dumi ng nitrito at iprotect ang kalusugan at seguridad ng mga organisong pang-aquaculture.

3. Disolved Oxygen (DO)

Sa isang Recirculating Aquaculture System (RAS), ang disolved oxygen (DO) ay isang pangunahing parameter ng kalidad ng tubig. Ang mga isdang at iba pang organismo sa dagat ay kinakamkam ang disolved oxygen mula sa tubig sa pamamagitan ng respratoryong gil na upang panatilihin ang kanilang aktibidad metaboliko. Ang kinakailangang konsentrasyon ng disolved oxygen para sa normal na paglaki ng karamihan sa mga isda sa mainit na tubig ay karaniwan nang humahantong sa 5-8mg/L. Kapag ang konsentrasyon ng disolved oxygen ay pababa sa kritisong antas, ang resprasyon ng mga organismo sa dagat ay maiihi, mababawasan ang kanilang rate ng paglago, bababa ang kanilang immuniti, at madaling makakuha ng sakit. Halimbawa, kapag ang disolved oxygen ay pababa sa 2mg/L, maraming isda ay magiging sanhi ng pag-uulat ng ulo, at matagal na pag-uugali sa mababang disolved oxygen ay maaaring humantong sa kamatayan ng mga isda.

Sa Recirculating Aquaculture System (RAS), inirerekomenda na ipanatili ang disolbidong oksiheno sa pagitan ng 8-10 mg/L. Ang mas mataas na antas ng disolbidong oksiheno ay mabisa para sa pagtaas ng antas ng pagkain at pagsunod sa proporsyon ng pagkain.

4. Kontrol ng pH

Sa sistemang Recirculating Aquaculture System (RAS), angkop na saklaw ng pH para sa isda ay madalas na nasa pagitan ng 7.0-8.5. Halimbawa, maraming isda sa tubig-dagat na lumago nang maayos sa kapaligiran na may pH na 7.2-7.8. Ito dahil sa loob ng saklaw na ito ng pH, maaring gawin ng mga isda ang kanilang mga pisikolohikal na pagkilos, tulad ng paghinga at regulasyon ng osmotiko, nang halos normal. Nagaganap ang pagbabago ng gas sa pamamagitan ng balat, at ang wastong lebel ng asididad o alkalinidad sa tubig ay nagpapahintulot sa normal na proseso ng pagbabago ng oksiheno at bikarbono.

Sa pagkukuha ng hipon, tulad ng hipong puti mula sa Timog Amerika, angkop na saklaw ng pH ay halos 7.8-8.6. Ito ay dahil sa fiziolohikal na anyo at aktibidad na katangian ng mga crustacean na nagiging sanhi para sa kanila upang mas adaptable sa kaunting mas mataas na kapaligiran ng pH. Angkop na pH ay maaaring makabuti para sa paglubag at paglaki ng hipon.

Gayunpaman, habang nagaganap ang proseso ng Recirculating Aquaculture System (RAS), ang valor ng pH ay patuloy na bababa habang dumadagdag ang pagkukuha, at kinakailangan ang pag-adjust ng valor ng pH ng tubig. Maaaring gamitin ang awtomatikong kagamitan para sa pag-adjust ng pH. Awtomatiko ang pag-adjust ng valor ng pH ng katawan ng tubig batay sa datos ng sensor ng pH.