一, מה הופך את איכות המים RAS לעכורה ומה ההשפעות שלה?
ישנן שלוש קטגוריות בסיסיות של דברים שהופכות את המים במערכת RAS לעכורים:
חומר חלקיקים מרחפים: זה כולל קקי של דגים, מזון לא מעוכל, להקות ביולוגיות ומיקרואורגניזמים מתים. חלקיקים אלה הם בדרך כלל בקוטר של בין 0.1 ל-100 מיקרומטר. חלקיקים קולואידים שקטנים מ-1 מיקרומטר יוצרים מערכות מתלים יציבות שקשה להיפטר מהן על ידי מתן אפשרות לשקוע באמצעות כוח הכבידה.
חומר אורגני מומס: זה מה שקורה כאשר חלבונים, חומצות אמינו, חומצות הומיות וחומרים אחרים מתפרקים. זה לא יוצר עכירות באופן ישיר, אבל זה יכול להפוך חלקיקים לגדולים יותר על ידי היצמדות אליהם והפיזור האור יותר.
קהילת חיידקים: חיידקים מחנקים, חיידקים הטרוטרופיים וביופילם אחרים נדבקים לפני השטח של חלקיקים, ומייצרים סרטי ביופי שהופכים את המים לעכורים עוד יותר.
הדרך העיקרית למדידת עכירות איכות המים היא על ידי הסתכלות על עכירות (NTU). ב-RAS, ערכי העכירות מושפעים מאוד מדברים כמו קצב הזנת ההזנה, משך הזמן שלוקח למים להישאר במערכת ויעילות המסנן. בחקלאות ימית בצפיפות- גבוהה, אם מפריד הנוזל המוצק- אינו פועל מספיק טוב, חנקן האמוניה והניטריט המגיעים מפירוק שאריות צואת הזנה יעודדו את הצמיחה של חיידקים. זה יגרום לעכירות לעלות מ-50 NTU ליותר מ-200 NTU תוך 24 שעות בלבד.
2, התהליך הפיזי שבו האור חודר דרך מים מלוכלכים
על פי חוק למברט באר, האור עובר דרך מים בצורה מסוימת. עומק החדירה (Z) קשור באופן שלילי לעכירות (K). ישנן שתי דרכים בסיסיות שבהן אור נחסם במים עכורים.
השפעת הפיזור: פיזור מי מתרחש כאשר קוטר החלקיקים מתקרב לאורך הגל של האור (400-700 ננומטר). זה גורם לנתיב האופטי להתכופף. מקדם הפיזור של חלקיקים בגודל של 0.5 מיקרומטר לאור ירוק (550 ננומטר) גבוה פי 1.8 מאשר לאור אדום (650 ננומטר). זו הסיבה שמים עכורים נראים כחולים-ירוק.
השפעת הספיגה: קבוצות כרומוגניות בחומר אורגני מומס (DOM), כגון חומצה הומית וחומצה פולבית, סופגות אור אולטרה סגול (280-400 ננומטר) ואור כחול (450-495 ננומטר) בצורה טובה מאוד, מה שמשנה את אופן הפצת האנרגיה הספקטרלית.
כאשר העכירות עוברת מ-50NTU ל-200NTU, עומק החדירה של אור באורך גל של 550nm יורד בחדות מ-1.2m ל-0.3m, וקצב הנחתת העוצמה מגיע ל-97%. זה מה שניסויים מגלים. לשינוי זה שלוש השפעות על אורגניזמים של חקלאות ימית:
הפרעה פוטו-מחזורית: לדגים יש תאי חרוט ברשתית שלהם הרגישים לאורכי גל מסוימים. עכירות יכולה לשנות את אופן פעולתם של תאים אלה, מה שעלול לקלקל את השעון הצירקדי שלהם. כאשר העכירות גבוהה מ-150 NTU, למשל, תקופת ההבשלה הגונדאלית בפורל הקשת ארוכה ב-30%.
עיכוב התנהגות האכלה: הרבה דגים תלויים בראות היכן נמצאים חלקיקי המזון, וכאשר העכירות גדולה מ-100NTU, יעילות ההאכלה של האמנונים יורדת ב-45%, מה שמאט את גדילתם.
לפוטוסינתזה יש גבולות: במערכות של תרבות- משותפת של אצות, כאשר העכירות עולה על 80 NTU, היעילות הפוטוסינתטית של מיקרו-אצות פוחתת ב-60%, מה שפוגע ביכולת המערכת להסיר חנקן וזרחן.
3, דברים עיקריים שכדאי לחשוב עליהם בעת הבחירהנורות לד עמיד למים לאקווריומים
מכיוון שאיכות המים RAS עכורה, יש לבחור מנורות אקווריום לפי המושגים של "עדיפות חדירה, הסתגלות ספקטרלית ואופטימיזציה של יעילות אנרגטית". הנתיב הטכני המדויק הוא כדלקמן:
1. אסטרטגיה לבחירת אורכי גל
אור אדום (620–750 ננומטר) יכול להיכנס לעומק המים ולשמור על קצב חדירת 60% גם כשהמים עכורים למדי (200NTU). זה הכי טוב עבור בריכות חקלאות ימית עמוקות שעומקן יותר מ-1.5 מ'. לדוגמה, שימוש באור אדום 660 ננומטר בגידול סלמון יכול לעזור לדגים לצבור שרירים ולשפר את כמות הבשר שהם מייצרים ב-8%.
ירוק בהיר (495-570nm): הוא לא מתפזר הרבה על חלקיקים בקוטר 0.3-1 מיקרומטר, והוא הטוב ביותר למקומות עם עכירות בינונית (50-150 NTU). כאשר מגדלים שרימפס לבן דרום אמריקאי, אור ירוק של 520 ננומטר יכול לעזור להם להנשיר בצורה מוצלחת יותר ולהוריד את הסיכון למחלת קליפה רכה.
אור כחול (450-495 ננומטר): הוא לא עמוק מאוד, אבל הוא יכול למנוע מאצות להתרבות יותר מדי. במערכות תרבות משותפת של אצות, יש להשתמש בה עם אור אדום (אדום: כחול=3:1).
2. טכנולוגיה לשליטה בעוצמת האור באופן דינמי
מערכת משוב עכירות: חיישן עכירות משולב ומודול עמעום LED שיכול לשנות את בהירות האור בזמן אמת. כאשר העכירות עוברת מ-50NTU ל-200NTU, למשל, המערכת מעלה אוטומטית את עוצמת האור מ-2000 לוקס ל-5000 לוקס כדי לשמור על עקביות עוצמת האור החדירה.
מצב תאורת דופק: במקום תאורה רציפה, משתמשים בהתפרצויות קצרות בעוצמה גבוהה (כגון 10000 לוקס/10ms). זה יכול לעבור במים עם הרבה עכירות ולצרוך פחות אנרגיה. הניסוי מדגים שמצב הדופק יכול לשפר את קצב הגדילה של המוט ב-15% תוך הפחתת צריכת החשמל ב-30%.
3. שיפור עיצוב מבנה המנורה
Anti-fouling coating technology: Putting superhydrophobic nanoparticles (contact angle>150 מעלות) על גוף המנורה כדי למנוע מחלקיקים להידבק אליו. לדוגמה, נורות LED המצופים בפלוארוסילאן מאבדות רק 5% מיעילות האור שלהן לאחר 30 יום של שימוש רצוף. זה פחות מהותית מאובדן של 30% של אורות לא מטופלים.
פריסת המערך המודולרי: הפוך את גופי התאורה לקלים לפירוק כך שניתן יהיה לנקותם ולתחזק אותם באופן קבוע. בבריכת חקלאות ימית עגולה בקוטר 10 מ' מותקנים שישה סטים של גופי תאורה מודולריים בהספק של 120W במעגל. זה יכול להפוך את האור לאחיד יותר ב-40% בהשוואה למצב התאורה המרכזי הישן.
4. חקירה של תיק בקשה טיפוסי
מקרה 1: טכניקה לייצור סלמון בצפיפות גבוהה
מפעל RAS-בנורבגי ביבשה משתמש בטכנולוגיית בקרת לולאה סגורה-בעכירות כדי לשנות את היחס הספקטרלי של LED בזמן אמת על ידי מדידת העכירות של בריכת הרבייה (50-300 NTU):
עֲכִירוּת<100NTU: Red light makes up 70% of the light, which helps things grow; 100NTU
Turbidity>200NTU: אור אדום מהווה 80% מהאור, והעוצמה מוגברת ל-8000lux כדי למנוע ממנו לחדור.
התוכנית מקצצת את הזמן שלוקח לסלמון לגדול ב-20% ומעלה את הקצב שבו הם הופכים מזון לאנרגיה ב-12%.
מקרה 2: מערכת סרטנים ושרימפס לגידול משותף.-
חברה בג'יאנגסו, סין, משתמשת במערכת תאורה מדורגת בבריכת גידול- משותפת עבור שרימפס לבן דרום אמריקאי וסרטן כפפות סיני.
אור כחול (450 ננומטר) הוא הצבע הנפוץ ביותר בשכבת פני השטח (0-0.5 מ'), שעוצר את צמיחת האצות.
שכבה אמצעית (0.5-1.5 מ'): כדי להתאים לצרכים הספקטרליים המגוונים של שרימפס וסרטנים, מאיר עליהם אור ירוק (520 ננומטר) ואור אדום (660 ננומטר) לסירוגין.
Bottom layer (>1.5 מ'): אור אדום עם כוח רב (10000 לוקס) עובר דרך מים תחתונים עכורים.
עיצוב זה מעלה את שיעור ההישרדות של שרימפס וסרטנים ל-92% ומגביר את תפוקת היחידה ב-25%.
