Перформансе раста и технологија контроле квалитета воде слатководне рибе у рециркулационом систему аквакултуре
Уз континуирано унапређење интензивирања у индустрији аквакултуре и све строжије захтеве заштите животне средине, традиционални модели аквакултуре суочавају се са бројним проблемима као што су загађење животне средине, расипање водних ресурса и пад квалитета производа. Рециркулацијски систем аквакултуре (РАС), као нова врста методе аквакултуре, има предности укључујући очување воде, уштеду земљишта, високу густину насељености, могућност контроле животне средине и смањено испуштање репне воде. Усклађен је са актуелним националним стратешким захтевима за кружну економију и очување енергије и смањење емисија, представљајући важан правац за трансформацију и развој индустрије аквакултуре и постао је кључни модел за одрживи развој савременог рибарства. У РАС, вода из аквакултуре се враћа у циркулацију након физичке филтрације, биолошког пречишћавања, аерације, дезинфекције и других третмана, што захтева да систем континуирано одржава услове квалитета воде погодне за раст рибе. Као директно окружење за преживљавање риба, флуктуације у различитим параметрима квалитета воде директно утичу на физиолошке функције, метаболичку ефикасност и отпорност риба на болести, што се на крају манифестује као разлике у перформансама раста. Стога,-дубинско истраживање суштинске везе између контроле квалитета воде и раста слатководне рибе у РАС има значајан теоријски и практични значај за побољшање ефикасности аквакултуре и промовисање здравог развоја индустрије.
1 Преглед система рециркулације аквакултуре
Рециркулацијски модел аквакултуре је метода узгоја у којој се вода за културу враћа у циркулацију након третмана кроз физичке, хемијске и биолошке процесе филтрирања. Истраживања о рециркулационој технологији аквакултуре почела су раније у иностранству. Шездесетих година прошлог века, земље попут Сједињених Држава, Холандије и Данске покренуле су релевантне студије. Сједињене Државе су га првенствено користиле за узгој калифорнијске пастрмке, пругастог бранцина и црног бранцина; Холандија га је углавном користила за европску јегуљу и афричког сома; Дански систем рециркулационог процеса аквакултуре био је отворени полузатворени систем који се углавном користио за производњу калифорнијске пастрмке.
Кина је 1980-их увела страну технологију и објекте за рециркулацију аквакултуре. Због високих инвестиционих и оперативних трошкова, већина уведених објеката брзо је напуштена. Године 1988. Институт за истраживање машина и инструмената у рибарству Кинеске академије рибарских наука, ослањајући се на западнонемачку технологију, дизајнирао је и изградио прву кинеску рециркулацијску радионицу за производњу аквакултуре. Последњих година, кинески научници као што је Ку Кеминг предложили су високо, средње и ниско{5}}технолошке моделе рециркулације аквакултуре засноване на различитим потребама различитих типова предузећа за аквакултуру и промовисали их у приобалним областима; Лиу Бо из станице за проширење технологије рибарства провинције Хеилонгјианг предложио је технологију и моделе за рециркулацију аквакултуре „контејнера“; Професор Хе Ксуганг са Пољопривредног универзитета Хуазхонг предложио је зелени и ефикасан модел аквакултуре „заробљеног” у рибњаку.
Рециркулацијски модели аквакултуре су углавном подељени на типове као што су „трака“, „контејнер“ и „заробљени“. Узимајући за пример модел аквакултуре „пута тркања“, он се састоји од протока-кроз резервоара, области за сакупљање отпада, постројења за аерацију, постројења за преусмеравање, подручја за пречишћавање, мочварног земљишта и других компоненти. Подручје аквакултуре која потискује воду-вода-тела{5}} састоји се од правоугаоних резервоара, који заузимају 2%–5% површине језера. Последњих година, спецификације домаћег протока-кроз резервоара су генерално дугачке 20 м, широке 4 м и високе 2,5 м, са 1–2 резервоара постављена на 6670 м² воденог тела. Основна компонента је опрема за{17}}аерацију која потискује воду. Ране верзије су користиле импелерне уређаје за потискивање воде и уређаје за аерацију за оксигенацију, али сада већина користи опрему за ваздушно{19}}дизање састављену од дуваљки, микропорозних цеви за аерацију и преграда. Генерално, два међусобно повезана потопљена резервоара за сакупљање отпада запремине 10 м³ су изграђена за свака три резервоара, постављена на задњем крају протока-кроз резервоара за сакупљање отпада из области културе. Велико подручје еколошког пречишћавања-водних{25}}тела заузима 95%–98% површине рибњака, са насипима за скретање и дубином воде изнад 2 м. Ово подручје првенствено филтрира-културе које хране рибу, са покривеношћу воденим биљкама контролисаном на 20%–30% подручја за пречишћавање. Опремљен је аераторима са лопатицама, аераторима са импелерима, машинама за прављење таласа{34}} итд., а микробни препарати се додају по потреби.
2 Ефекти рециркулацијског модела аквакултуре на перформансе раста слатководне рибе
2.1 Стопа раста
Рециркулацијски модел аквакултуре може да обезбеди релативно стабилно окружење за раст слатководне рибе, што помаже у побољшању стопе раста. У традиционалној рибњачкој аквакултури, на квалитет воде у великој мери утичу спољни фактори животне средине као што су температура и падавине, што лако може изазвати флуктуације квалитета воде и утицати на раст рибе. У моделу аквакултуре са рециркулацијом, систем контроле квалитета воде може одржавати релативно стабилне параметре квалитета воде као што су температура воде, растворени кисеоник и пХ вредност, стварајући погодне услове за раст рибе. На пример, у моделу аквакултуре „тркачке стазе“, брзина протока воде у протоку-кроз резервоар се може подесити помоћу опреме за аерацију која потискује воду-. Одговарајућа брзина протока може подстаћи кретање рибе, побољшати физичку спремност, повећати унос хране и убрзати раст.
2.2 Стопа искоришћења хране
Рециркулацијски модел аквакултуре може побољшати стопу искоришћења хране за слатководне рибе. У традиционалној аквакултури, након давања хране, део хране тоне на дно, а да се не потроши, изазивајући отпад. У међувремену, храна која тоне на дно се разлаже и производи штетне материје, што утиче на квалитет воде. У рециркулацијском моделу аквакултуре, због ефекта протока воде, храна се може боље распршити у води, што олакшава конзумирање риба, чиме се смањује отпад од хране. Поред тога, јединице за третман као што су биофилтери у систему за рециркулацију аквакултуре могу да уклоне органску материју попут остатака хране и измета из воде за културу, смањујући садржај штетних супстанци као што су амонијачни азот и нитритни азот у води. Ово смањује утицај ових штетних материја на дигестивне и апсорпционе функције риба, чиме се побољшава степен искоришћења хране.
2.3 Квалитет производа
Рециркулацијски модел аквакултуре помаже у побољшању квалитета производа слатководне рибе. У традиционалној аквакултури, рибе су подложне инфекцији патогенима као што су паразити и бактерије, што доводи до појаве болести и утиче на квалитет производа. У моделу рециркулације аквакултуре, мере као што су контрола квалитета воде и дезинфекција могу ефикасно смањити број патогена у води, смањујући ризик од болести риба. Истовремено, релативно чисто окружење за раст рибе у моделу рециркулације аквакултуре смањује производњу непожељних мириса као што је замућен мирис, побољшавајући укус и квалитет производа.
3 Кључни параметри и методе контроле квалитета воде у моделу рециркулацијске аквакултуре
3.1 Кључни параметри
3.1.1 Растворени кисеоник
Растворен кисеоник је један од важних параметара квалитета воде који утиче на раст риба. Рибама је потребно довољно кисеоника за дисање током раста. Недовољно раствореног кисеоника може довести до спорог раста, смањења имунитета, па чак и смрти. Генерално, растворени кисеоник у рециркулацијским системима аквакултуре треба одржавати изнад 5 мг/Л.
3.1.2 Амонијачни азот
Амонијачни азот је један од главних загађивача у води аквакултуре, углавном настаје из рибљег измета и разградње остатка хране. Амонијачни азот је веома токсичан за рибе, оштећује ткиво шкрга, нервни систем и имуни систем, утичући на раст и преживљавање. Концентрацију амонијачног азота у рециркулацијским системима аквакултуре треба контролисати испод 0,5 мг/Л.
3.1.3 Нитритни азот
Нитритни азот је међупроизвод који настаје током нитрификације амонијачног азота и има одређену токсичност. Нитритни азот се комбинује са хемоглобином у крви рибе, смањујући њен капацитет за ношење кисеоника-и изазивајући хипоксију и гушење код риба. Концентрацију азота нитрита у рециркулацијским системима аквакултуре треба контролисати испод 0,1 мг/Л.
3.1.4 пХ вредност
пХ вредност је важан индикатор који одражава киселост или алкалност воде и има значајан утицај на раст рибе и физиолошке функције. пХ вредност у рециркулацијским системима аквакултуре треба контролисати између 7,0 и 8,5.
3.2 Методе контроле квалитета воде
3.2.1 Физичка контрола
Физичка контрола углавном укључује мере као што су филтрација, седиментација и аерација. Филтрација је ефикасан метод за уклањање суспендованих чврстих материја и честица из воде. Уобичајена опрема за филтрирање укључује микросит филтере и пешчане филтере. Седиментација користи гравитацију за таложење чврстих честица у води на дно, чиме се пречишћава квалитет воде. Аерација је важно средство за повећање раствореног кисеоника у води. Уобичајена опрема за аерацију укључује дуваљке, аераторе са лопатицом и аераторе са импелерима.
3.2.2 Хемијска контрола
Хемијска контрола углавном укључује додавање хемијских агенаса у воду како би се регулисао квалитет воде. На пример, када су концентрације амонијачног азота и нитритног азота у води превисоке, могу се додати препарати нитрификујућих бактерија да би се промовисале реакције нитрификације и смањио садржај амонијачног азота и нитритног азота; када је пХ вредност воде прениска, може се применити негашени креч за повећање пХ вредности.
3.2.3 Биолошка контрола
Биолошка контрола користи микроорганизме, водене биљке и друге организме за пречишћавање квалитета воде. Микроорганизми могу да разлажу органску материју у води, претварајући штетне супстанце као што су амонијачни азот и нитритни азот у безопасне супстанце. Обично коришћени микробни препарати укључују фотосинтетске бактерије, бациле и нитрификујуће бактерије. Водене биљке могу да апсорбују хранљиве материје као што су азот и фосфор из воде, смањујући појаву еутрофикације, истовремено обезбеђујући станишта и сенчење за рибе. Уобичајене водене биљке укључују водени зумбул, алигаторски коров и елодеју.
4 Корелација између перформанси раста слатководне рибе и контроле квалитета воде у моделу рециркулације аквакултуре
4.1 Растворени кисеоник и учинак раста
Када је растворени кисеоник у води довољан, дисање рибе функционише нормално, метаболизам је снажан, унос хране се повећава, а брзина раста се убрзава. Насупрот томе, метаболизам се успорава, а брзина раста се смањује. У моделу рециркулације аквакултуре, разумне мере аерације одржавају стабилне нивое раствореног кисеоника у води, обезбеђујући добро респираторно окружење за рибе и промовишући њихов раст и развој.
4.2 Амонијачни азот, нитритни азот и перформансе раста
Амонијачни азот и нитритни азот су токсичне супстанце у води аквакултуре које озбиљно штете расту и опстанку риба. Високе концентрације амонијачног азота оштећују ткиво шкрга рибе, утичући на респираторну функцију; они такође оштећују нервни систем и имуни систем риба, смањујући њихову отпорност на болести. У моделу рециркулације аквакултуре, јединице за третман као што су биофилтери могу брзо уклонити амонијачни азот и нитритни азот из воде, смањујући њихове токсичне ефекте на рибу и осигуравајући здрав раст рибе.
4.3 пХ вредност и перформансе раста
пХ вредност има важан утицај на раст риба и физиолошке функције. Различите врсте риба имају различите прилагодљиве опсеге пХ вредности. У моделу рециркулацијске аквакултуре, пХ вредност воде се редовно испитује, а на основу резултата испитивања предузимају се одговарајуће мере прилагођавања.
5 Развојни трендови и изазови модела рециркулације аквакултуре
5.1 Правац интелигентног и прецизног развоја
Са развојем Интернета ствари, великих података и технологија вештачке интелигенције, рециркулацијски модел аквакултуре еволуира ка интелигенцији и прецизности. Интегрисањем система као што су онлајн праћење квалитета воде, аутоматско храњење и контрола опреме, може се постићи-регулација окружења културе у реалном времену и аутоматизовано управљање производним процесом.
5.2 Ниско-Пута заштите животне средине и одрживог развоја
Рециркулацијски модел аквакултуре испуњава захтеве{0}}заштите животне средине са ниским садржајем угљеника и одрживог развоја кроз очување воде, уштеду енергије и смањење загађења. Будући напори су потребни да се даље оптимизују процеси пречишћавања воде, смање потрошња енергије и трошкови и побољшају стабилност и оперативност система. На пример, обновљиви извори енергије као што су соларна енергија и енергија ветра могу се користити за снабдевање електричном енергијом, смањујући емисију угљеника; Технологија микробних горивих ћелија може да се користи за постизање енергетског коришћења органске материје у отпадним водама, изградњом интегрисаног система „аквакултуре-енергије-заштите животне средине“.
5.3 Изазови и противмере
Тренутни модел рециркулације аквакултуре и даље се суочава са изазовима као што су велика улагања, техничка сложеност и високи захтеви за управљање. Неопходно је ојачати технолошка истраживања и развој и интегрисане иновације како би се смањили трошкови изградње система и оперативни трошкови; побољшати стандардни систем и оперативне спецификације како би се побољшао технички ниво фармера; и ојачати подршку политике и финансијска улагања за промовисање примене модела рециркулације аквакултуре у руралним областима.
6 Закључак и изглед
Рециркулацијски модел аквакултуре, кроз разумну контролу квалитета воде, одржава стабилне нивое кључних параметара квалитета воде као што су растворени кисеоник, амонијачни азот, нитритни азот и пХ вредност. Ово обезбеђује добро окружење за раст слатководне рибе, побољшавајући њихову стопу раста, стопу искоришћења хране и квалитет производа. Тренутно, у практичним применама рециркулацијског модела аквакултуре, и даље постоје проблеми као што је слаба ефикасност сакупљања отпада због утицаја структуре резервоара за културу на хидродинамичке карактеристике, и нестабилна ефикасност третмана биофилтера. Будућа истраживања би требало да додатно оптимизују структуру резервоара за културу како би се побољшала ефикасност сакупљања отпада; ојачати истраживање о регулацији раста биофилма и оптимизацији циркулације воде како би се побољшала ефикасност третмана биофилтера; истовремено комбинују интелигентне технологије за постизање-надгледања у реалном времену и аутоматске контроле параметара квалитета воде, додатно унапређујући научну и прецизну природу модела рециркулације аквакултуре и промовишући одрживи развој индустрије аквакултуре слатководне рибе.