一, Mikä tekee RAS-veden laadusta sameaa ja mitkä ovat sen vaikutukset?
On kolme perusluokkaa asioita, jotka tekevät RAS-järjestelmän vedestä sameaa:
Suspendoituneet hiukkaset: tähän sisältyvät kalankakka, sulamaton rehu, biologiset flokit ja kuolleet mikro-organismit. Nämä hiukkaset ovat yleensä halkaisijaltaan 0,1-100 μm. Alle 1 μm:n kolloidihiukkaset muodostavat vakaita ripustusjärjestelmiä, joista on vaikea päästä eroon antamalla niiden laskeutua painovoiman vaikutuksesta.
Liuennut orgaaninen aines: Näin tapahtuu, kun proteiinit, aminohapot, humushapot ja muut aineet hajoavat. Se ei suoraan aiheuta sameutta, mutta se voi tehdä hiukkasista suurempia tarttumalla niihin ja lisäämällä valon sirontaa.
Mikrobiyhteisö: Nitrifioivat bakteerit, heterotrofiset bakteerit ja muut biokalvot tarttuvat hiukkasten pintaan ja muodostavat biofilmejä, jotka tekevät vedestä entistä sameampaa.
Pääasiallinen tapa mitata veden laadun sameutta on tarkastella sameutta (NTU). RAS:ssa sameusarvoihin vaikuttavat suuresti mm. syöttönopeus, veden pysyminen järjestelmässä ja suodattimen tehokkuus. Jos vesiviljelyssä suuritiheyksisessä-nestenerotin ei toimi tarpeeksi hyvin, ammoniakkityppi ja nitriitti, jotka tulevat hajottamalla rehun jäämiä, edistävät mikrobien kasvua. Tämä nostaa sameuden 50 NTU:sta yli 200 NTU:iin vain 24 tunnissa.
2, Fyysinen prosessi, jolla valo pääsee likaisen veden läpi
Lambert Beerin lain mukaan valo kulkee veden läpi tietyllä tavalla. Tunkeutumissyvyys (Z) on negatiivisesti yhteydessä sameuteen (K). On kaksi perustapaa, joilla valo estyy sameassa vedessä.
Sironnan vaikutus: Mie-sironta tapahtuu, kun hiukkasten halkaisija lähestyy valon aallonpituutta (400–700 nm). Tämä saa optisen polun taipumaan. Sirontakerroin hiukkasille, joiden koko on 0,5 μm vihreällä valolla (550 nm), on 1,8 kertaa suurempi kuin punaisella valolla (650 nm). Tästä syystä samea vesi näyttää siniseltä{9}}vihreältä.
Absorption vaikutus: Liuenneen orgaanisen aineksen (DOM) kromogeeniset ryhmät, kuten humus- ja fulvohappo, absorboivat erittäin hyvin ultraviolettivaloa (280–400 nm) ja sinistä valoa (450–495 nm), mikä muuttaa spektrienergian jakautumistapaa.
Kun sameus laskee arvosta 50 NTU arvoon 200 NTU, 550 nm aallonpituuden valon tunkeutumissyvyys laskee jyrkästi 1,2 metristä 0,3 metriin ja intensiteetin vaimennusaste saavuttaa 97 %. Tämän kokeet paljastavat. Tällä muutoksella on kolme vaikutusta vesiviljelyorganismeihin:
Fotoperiodinen häiriö: Kaloilla on verkkokalvossaan kartiosoluja, jotka ovat herkkiä tietyille aallonpituuksille. Sameus voi muuttaa näiden solujen toimintaa, mikä voi sotkea niiden vuorokausikellon. Kun sameus on esimerkiksi yli 150 NTU, kirjolohen sukurauhasten kypsymisaika on 30 % pidempi.
Ruokintakäyttäytymisen esto: Monet kalat ovat riippuvaisia siitä, että näkevät missä rehuhiukkaset ovat, ja kun sameus on yli 100NTU, tilapian ruokintatehokkuus laskee 45%, mikä hidastaa niiden kasvua.
Fotosynteesillä on rajat: Levien yhteisviljelyjärjestelmissä, kun sameus ylittää 80 NTU:ta, mikrolevien fotosynteesitehokkuus heikkenee 60 %, mikä heikentää järjestelmän kykyä poistaa typpeä ja fosforia.
3, Tärkeimmät asiat, jotka on otettava huomioon valittaessaVedenpitävät led-valot akvaarioihin
Koska RAS-veden laatu on samea, akvaariolamput tulisi valita "läpäisyprioriteetti, spektrin mukauttaminen ja energiatehokkuuden optimointi" käsitteiden mukaisesti. Tarkka tekninen polku on seuraava:
1. Strategia aallonpituuksien valitsemiseksi
Punainen valo (620–750 nm) voi mennä syvälle veteen ja ylläpitää 60 %:n tunkeutumisnopeutta, vaikka vesi on melko sameaa (200 NTU). Se sopii parhaiten syviin vesiviljelylammikoihin, jotka ovat yli 1,5 metriä syviä. Esimerkiksi 660 nm:n punaisen valon käyttäminen lohenviljelyssä voi auttaa kaloja saamaan lihaksia ja parantaa niiden tuottaman lihan määrää 8 %.
Vaaleanvihreä (495–570 nm): Se ei siroa paljoa halkaisijaltaan 0,3–1 μm hiukkasiin, ja se sopii parhaiten paikkoihin, joissa on kohtalainen sameus (50–150 NTU). Etelä-Amerikan valkoisia katkarapuja kasvatettaessa 520 nm:n vihreä valo voi auttaa niitä sulamaan paremmin ja pienentämään pehmeäkuorisen taudin riskiä.
Sininen valo (450-495 nm): Se ei mene kovin syvälle, mutta se voi estää levien lisääntymisen liikaa. Levien yhteisviljelyjärjestelmissä sitä on hyödynnettävä punaisella valolla (punainen: sininen=3:1).
2. Tekniikka valon voimakkuuden dynaamiseen säätelyyn
Sameuden palautejärjestelmä: Integroitu sameusanturi ja LED-himmennysmoduuli, joka voi muuttaa valon kirkkautta reaaliajassa. Kun sameus esimerkiksi laskee 50 NTU:sta 200 NTU:hun, järjestelmä nostaa automaattisesti valon intensiteetin 2000 luksista 5000 luksiin pitääkseen tunkeutuvan valon intensiteetin tasaisena.
Pulssivalaistustapa: Jatkuvan valaistuksen sijasta käytetään lyhyitä, voimakkaita jaksoja (kuten 10000 luksia/10 ms). Tämä voi kulkea veden läpi, jossa on paljon sameutta ja kuluttaa vähemmän energiaa. Kokeilu osoittaa, että pulssitila voi tehostaa ahvenen kasvunopeutta 15 % ja vähentää virrankulutusta 30 %.
3. Lampun rakenteen suunnittelun parantaminen
Anti-fouling coating technology: Putting superhydrophobic nanoparticles (contact angle>150 astetta) lampun runkoon, jotta hiukkaset eivät tartu siihen. Esimerkiksi LED-valaisimet, jotka on päällystetty fluorisilaanilla, menettävät vain 5 % valotehostaan 30 päivän jatkuvan käytön jälkeen. Tämä on huomattavasti vähemmän kuin 30 %:n häviö käsittelemättömistä valoista.
Modulaarisen järjestelmän asettelu: Tee valaisimien purkaminen helposti osiin, jotta ne voidaan puhdistaa ja huoltaa säännöllisesti. Halkaisijaltaan 10 metrin pyöreään vesiviljelylammeen on asennettu kuusi sarjaa 120 W modulaarista valaisinta ympyrään. Tämä voi tehdä valosta tasaisempaa 40 % verrattuna vanhaan keskusvalaistustilaan.
4. Tyypillisen hakemustapauksen tutkiminen
Tapaus 1: Tekniikka suuren tiheyden lohen tuottamiseksi
Norjalainen{0}}maalla sijaitseva RAS-tehdas käyttää sameuden suljetun-silmukan säätötekniikkaa LED-spektrisuhteen muuttamiseen reaaliajassa mittaamalla lisääntymisaltaan sameutta (50–300 NTU):
Sameus<100NTU: Red light makes up 70% of the light, which helps things grow; 100NTU
Turbidity>200NTU: Punainen valo muodostaa 80% valosta, ja intensiteetti on nostettu 8000 luxiin, jotta se ei pääse tunkeutumaan.
Suunnitelma lyhentää lohen kasvuun kuluvaa aikaa 20 % ja nostaa vauhtia, jolla ne muuttavat rehua energiaksi 12 %.
Tapaus 2: Rapu- ja katkarapujärjestelmä yhteiskasvatusta{1}} varten
Kiinassa Jiangsussa sijaitseva yritys käyttää porrastettua valaistusjärjestelmää eteläamerikkalaisten valkoisten katkarapujen ja kiinarapujen{0}}jalostusaltaassa.
Sininen valo (450 nm) on pintakerroksen (0–0,5 m) yleisin väri, joka estää levien kasvun.
Keskikerros (0,5–1,5 m): Katkarapujen ja rapujen vaihteleviin spektritarpeisiin soveltuvat vuorotellen vihreää valoa (520 nm) ja punaista valoa (660 nm).
Bottom layer (>1,5 m): Punainen valo, jossa on paljon tehoa (10000 luksia) kulkee hämärän pohjaveden läpi.
Tämä malli nostaa katkarapujen ja rapujen eloonjäämisasteen 92 prosenttiin ja lisää yksikkösatoa 25 %.
