一, Mitől zavaros a RAS vízminősége és milyen hatásai vannak?
Három alapvető kategória van, amelyek zavarossá teszik a vizet a RAS rendszerben:
Lebegő részecskék: ide tartozik a halkaka, az emésztetlen takarmány, a biológiai pelyhek és az elpusztult mikroorganizmusok. Ezek a részecskék általában 0,1 és 100 μm közötti átmérőjűek. Az 1 μm-nél kisebb kolloid részecskék stabil szuszpenziós rendszereket alkotnak, amelyektől nehéz megszabadulni a gravitáció hatására.
Oldott szerves anyag: Ez történik, amikor a fehérjék, aminosavak, huminsavak és más anyagok lebomlanak. Közvetlenül nem hoz létre zavarosodást, de megnagyobbíthatja a részecskéket azáltal, hogy hozzáragad, és jobban szórja a fényt.
Mikrobák közössége: A nitrifikáló baktériumok, heterotróf baktériumok és más biofilmek megtapadnak a részecskék felületén, és biofilmeket hoznak létre, amelyek még zavarosabbá teszik a vizet.
A vízminőség zavarosságának mérésének fő módja a zavarosság (NTU) vizsgálata. A RAS-ban a zavarossági értékeket nagymértékben befolyásolják olyan dolgok, mint a betáplálás sebessége, a víz rendszerben való tartózkodásának időtartama és a szűrő hatékonysága. A nagy-sűrűségű akvakultúrában, ha a szilárd-folyadékleválasztó nem működik elég jól, az ammónia-nitrogén és nitrit, amely a takarmánymaradványok ürülékének lebontásából származik, elősegíti a mikrobák növekedését. Ezáltal a zavarosság 50 NTU-ról 200 NTU fölé emelkedik mindössze 24 óra alatt.
2, Az a fizikai folyamat, amelynek során a fény átjut a piszkos vízen
Lambert Beer törvénye szerint a fény bizonyos módon áthalad a vízen. A behatolás mélysége (Z) negatívan kapcsolódik a zavarossághoz (K). Két alapvető módja van annak, hogy a fényt zavaros vízben blokkolják.
A szórás hatása: Mie szórás akkor következik be, amikor a részecskék átmérője megközelíti a fény hullámhosszát (400-700 nm). Ez meghajlítja az optikai utat. A 0,5 μm méretű részecskék szórási együtthatója zöld fénynél (550 nm) 1,8-szor nagyobb, mint vörös fénynél (650 nm). Ezért néz ki a zavaros víz kék{9}}zöldnek.
Az abszorpció hatása: Az oldott szerves anyagban (DOM) lévő kromogén csoportok, mint a huminsav és a fulvosav, nagyon jól elnyelik az ultraibolya fényt (280-400 nm) és a kék fényt (450-495 nm), ami megváltoztatja a spektrális energia eloszlását.
Amikor a zavarosság 50 NTU-ról 200 NTU-ra csökken, az 550 nm-es hullámhosszú fény behatolási mélysége 1,2 m-ről 0,3 m-re élesen csökken, és az intenzitás csillapítása eléri a 97%-ot. Ezt mutatják ki a kísérletek. Ez a változás három hatással van az akvakultúra-szervezetekre:
Fotoperiodikus rendellenesség: A halak retinájában kúpsejtek vannak, amelyek érzékenyek bizonyos hullámhosszokra. A zavarosság megváltoztathatja ezeknek a sejteknek a működését, ami összezavarhatja a cirkadián órájukat. Ha például a zavarosság meghaladja a 150 NTU-t, a szivárványos pisztráng ivarmirigy-érési ideje 30%-kal hosszabb.
A táplálkozási viselkedés gátlása: Sok hal attól függ, hogy látja-e a takarmányrészecskéket, és ha a zavarosság meghaladja a 100 NTU-t, a tilápia táplálkozási hatékonysága 45%-kal csökken, ami lelassítja növekedésüket.
A fotoszintézisnek korlátai vannak: Az alga-ko{0}}tenyésztési rendszerekben, amikor a zavarosság meghaladja a 80 NTU-t, a mikroalgák fotoszintetikus hatékonysága 60%-kal csökken, ami rontja a rendszer nitrogén- és foszforeltávolító képességét.
3, A legfontosabb dolgok, amelyeket figyelembe kell venni a választás soránVízálló led lámpák akváriumba
Mivel a RAS vízminősége zavaros, az akváriumi lámpákat a "penetrációs prioritás, a spektrális adaptáció és az energiahatékonyság optimalizálása" elvek alapján kell kiválasztani. A pontos technikai út a következő:
1. A hullámhosszok megválasztásának stratégiája
A vörös fény (620–750 nm) mélyen behatol a vízbe, és 60%-os áthatolási arányt tart fenn még akkor is, ha a víz meglehetősen zavaros (200 NTU). Mély, 1,5 méternél mélyebb akvakultúrás tavakhoz a legjobb. Például a 660 nm-es vörös fény alkalmazása a lazactenyésztésben elősegítheti a halak izmosodását és 8%-kal javíthatja a hús mennyiségét.
Világoszöld (495-570 nm): A 0,3-1 μm átmérőjű részecskéken nem nagyon szóródik, közepes zavarosságú helyeken (50-150 NTU) a legjobb. Dél-amerikai fehér garnélarák termesztése során az 520 nm-es zöld fény elősegítheti a sikeres vedlést, és csökkentheti a lágyhéj-betegség kockázatát.
Kék fény (450-495 nm): Nem megy túl mélyre, de megakadályozhatja az algák túlzott szaporodását. Az algák együtttenyésztési rendszereiben vörös fénnyel (piros: kék=3:1) kell hasznosítani.
2. Technológia a fényintenzitás dinamikus szabályozására
Zavarosság-visszacsatoló rendszer: Beépített zavarosság-érzékelő és LED-es fényerőszabályzó modul, amely valós időben tudja változtatni a fény fényerejét. Ha például a zavarosság 50 NTU-ról 200 NTU-ra csökken, a rendszer automatikusan 2000 lux-ról 5000 lux-ra emeli a fény intenzitását, hogy a behatoló fény intenzitása állandó maradjon.
Impulzusos világítás módja: Folyamatos világítás helyett rövid, nagy intenzitású sorozatokat (például 10000 lux/10 ms) alkalmaznak. Ez nagy zavarossággal áthaladhat a vízen, és kevesebb energiát fogyaszthat. A kísérlet azt mutatja, hogy az impulzus üzemmód 15%-kal növelheti a süllő növekedési ütemét, miközben 30%-kal csökkenti az energiafelhasználást.
3. A lámpa szerkezetének kialakításának javítása
Anti-fouling coating technology: Putting superhydrophobic nanoparticles (contact angle>150 fok) a lámpatesten, hogy a részecskék ne tapadjanak rá. Például a fluorszilánnal bevont LED-lámpák 30 napos folyamatos használat után mindössze 5%-ot veszítenek fényhatékonyságukból. Ez lényegesen kevesebb, mint a kezeletlen lámpák 30%-os vesztesége.
A moduláris tömb elrendezése: Tegye könnyen szétszedhetővé a világítótesteket, hogy rendszeresen tisztíthatók és karbantarthatók legyenek. Egy 10 méter átmérőjű, kör alakú akvakultúrás tóban hat darab 120 W-os moduláris világítótestet helyeznek el körben. Ez 40%-kal egyenletesebbé teheti a világítást a régi központi világítási módhoz képest.
4. Egy tipikus pályázati eset vizsgálata
1. eset: Lazac nagy sűrűségű előállítására szolgáló technika
Egy norvég szárazföldi -alapú RAS-gyár zavarossági zárt-hurkú szabályozási technológiát használ a LED-spektrumarány valós idejű megváltoztatására a tenyésztőállomány zavarosságának mérésével (50–300 NTU):
Zavarosság<100NTU: Red light makes up 70% of the light, which helps things grow; 100NTU
Turbidity>200NTU: A vörös fény a fény 80%-át teszi ki, és az intenzitást 8000 lux-ra emeljük, hogy ne hatoljon át.
A terv 20%-kal csökkenti a lazac növekedéséhez szükséges időt, és 12%-kal növeli a takarmány energiává alakításának ütemét.
2. eset: Rák- és garnélarák-rendszer társtenyésztéshez{1}}
Egy Jiangsu-i (Kína) cég többszintű világítási rendszert használ a dél-amerikai fehér garnélarák és a kínai ujjas rák közös tenyésztésére{0}}.
A felszíni rétegben (0-0,5 m) a kék fény (450 nm) a leggyakoribb szín, amely megakadályozza az algák növekedését.
Középső réteg (0,5-1,5 m): A garnélarák és rákok változatos spektrális igényeinek megfelelően zöld fény (520 nm) és vörös fény (660 nm) váltakozva világít rájuk.
Bottom layer (>1,5 m): A nagy teljesítményű vörös fény (10000 lux) áthalad a zavaros fenékvízen.
Ez a kialakítás 92%-ra emeli a garnélarák és rákok túlélési arányát, és 25%-kal növeli az egységhozamot.
