Литопенаеус ваннамеи, познатији као пацифички бели шкампи, је еурихална врста цењена због високог приноса меса, јаке толеранције на стрес и брзог раста. То је једна од најважнијих врста шкампа која се узгаја у Кини. Тренутно, примарни модели узгоја за Л. ваннамеи у Кини укључују језерце на отвореном, мале језерце са стакленицима и-језерце високог нивоа. Међутим, домаћа производња још увек не може да задовољи потражњу тржишта, што захтева значајан увоз. Штавише, брза експанзија модела као што је мала пољопривреда у стакленицима открила је проблеме као што су некомплетан технички оквир, честа избијања болести и изазови у третирању отпадних вода. У позадини залагања за очување ресурса и одрживи развој, систем рециркулације аквакултуре (РАС), препознат као интензиван, ефикасан и еколошки прихватљив модел узгоја, привукао је широку пажњу у индустрији последњих година.
РАС користи индустријске методе за активно регулисање водног окружења. Одликује се ниском потрошњом воде, малим отиском, минималним загађењем животне средине и даје високо{1}}квалитетне, безбедне производе са мање болести и већом густином складиштења. Његова производња је углавном неограничена географијом или климом. Овај модел се може похвалити високом ефикасношћу коришћења ресурса и карактерише га велика улагања и висока производња, што представља кључни пут ка одрживом развоју индустрије аквакултуре. Тренутно је домаћи узгој Л. ваннамеи концентрисан у приобалним подручјима, првенствено користећи природну морску воду. Унутрашњи региони, ограничени доступношћу извора воде и еколошким прописима, суочавају се са значајном неусклађеношћу између понуде и потражње потрошача. Истраживање РАС коришћењем вештачке морске воде у унутрашњим областима има велики значај за снабдевање локалних тржишта и промовисање регионалног економског развоја. Овај експеримент је успешно конструисао РАС у затвореном за Л. ваннамеи у унутрашњем окружењу и спровео успешан циклус култивације. Методе и подаци који се тичу изградње система, вештачке припреме морске воде и управљања фармама могу послужити као референца за узгој Л. ваннамеи у унутрашњости.
1. Материјали и методе
1.1 Материјали
Испитивање је спроведено на оригиналној фарми за узгој Леиоцассис лонгирострис у провинцији Сечуан. Л. ваннамеи након -ларве (фаза П5) добијене су из базе Хуангхуа компаније Кингдао Хаинен Акуатиц Сеед Индустри Тецхнологи Цо., Лтд., и биле су доброг здравља. Коришћена храна је бренд "Ксиа Ган Кианг" компаније Тонгвеи Гроуп Цо., Лтд. Његове главне компоненте су биле: сирови протеини већи или једнаки 44,00%, сирове масти веће или једнаке 6,00%, сирова влакна мање или једнаке 5,00% и сирови пепео мање или једнако 16,00%.
1.2 Вештачка припрема морске воде
Као изворска вода коришћена је подземна вода из бунара. Узастопно је третиран дезинфекцијом (прашак за избељивање 30 мг/Л, аериран 72 х), уклањањем заосталог хлора (натријум тиосулфат, 15 мг/Л) и детоксикацијом [Етилендиаминтетрасирћетна киселина (ЕДТА), 10–30 мг/Л] пре употребе за припрему сеа воде арт.
Вештачка морска вода са салинитетом од 8 припремљена је коришћењем кристала морске соли као главног састојка; његове примарне компоненте су наведене уТабела 1. ЦаЦл₂, МгСО₄ и КЦл коришћени су за храну -као додатак елементима Ца, Мг и К. Након припреме, НаХЦО₃ - чистоће за храну је коришћен за подешавање укупне алкалности на 250 мг/Л (као ЦаЦО₃), а НаХЦО₃ заједно са монохидратом лимунске киселине је коришћен за подешавање пХ на 8,2–8,4.
1.3 Изградња РАС
1.3.1 Општи концепт дизајна
Комбинујући независан дизајн са интегрисаном применом, РАС за Л. ваннамеи је конструисан коришћењем више-фазног физичког третмана и биофилтрације. Одговарајуће стратегије рада система, протоколи за прилагођавање квалитета воде и научне стратегије храњења примењене су у складу са захтевима раста шкампа у различитим фазама, са циљем стабилног рада, економског уноса и ефикасног учинка.
1.3.2 Главни ток процеса и технички параметри
Постојећи систем за узгој рибе заснован на{0}}контејнеру је модификован тако да се успостави Л. ваннамеи РАС, који се састоји од резервоара за узгој, композитног уређаја за сакупљање љуске/честица (тро-одводњавање), биофилтера, циркулационих пумпи, итд. Ток процеса је приказан уСлика 1.
Укупна пројектована запремина воде система била је 750 м³, са запремином система за пречишћавање воде од 150 м³ и ефективном запремином културе од 600 м³. Пројектовано оптерећење културе било је 7 кг/м³. Кључни технички параметри су наведени уТабела 2.
1.3.3 Пројектовање конструкције
Шест осмоугаоних резервоара за културу распоређено је у два реда. Узимајући у обзир погодност управљања, стабилност животне средине и инвестициону цену, главна конструкција резервоара била је цигла{1}}бетон. Димензије су биле: дужина 10,0 м, ширина 10,0 м, дубина 1,2 м, са исеченим ивицама од 3,0 м. Ефективна запремина воде по резервоару била је 100 м³. Дно резервоара је имало нагиб (16%) према централном одводу (Слика 2).
Тросмерни дренажни уређај се састојао од централног колектора (за мртве шкампе, шкољке и велике честице), колектора за таложење вертикалног тока (за разбијене шкољке, средње честице, фекалије) и сифонске бочне-кутије за одвод (за ситне љуске и мале-до{{3}медијуме)Слика 2).
Једна страна резервоара за кондиционирање је садржала пластични оквир са четком за сакупљање и уклањање шкољки и честица из испуста резервоара. У овом резервоару се могу извршити подешавања за калцијум, магнезијум, укупну алкалност и пХ. Запремина резервоара је била 20 м³, са хидрауличким временом задржавања од 0,13 х.
Циркулациона пумпа се налазила на другој страни резервоара за кондиционирање, користећи једностепену-пумпу ради енергетске ефикасности. На основу екологије и оптерећења шкампа, брзина рециркулације је дизајнирана на 2-6 пута дневно. Проток пумпе је био 150 м³/х, висина 10 м, снага 5,5 кВ.
Филтер са четкицом је био опремљен са неколико филтер врећица. Вреће су спојене преко цевних спојница на улаз филтера, причвршћене стезаљкама. Отпад је у вреће улазио преко цеви. Кесе су направљене од полипропилена (ПП), пуњене пластичним четкицама, које ефикасно пресрећу честице веће од 0,125 мм. Резервоар за еластичне медије састојао се од тела резервоара (правоугаоног облика, дубине 2 м), решеткастих оквира (паралелно са површином) и еластичног медија инсталираног на рамовима (Слика 3). Медијум се састојао од бројних пластичних прстенова са двоструким-прстеном са полиестерским филаментима, формирајући снопове влакана распоређених по резервоару. Његов принцип рада укључивао је стварање ефекта седиментације спорог-тока путем пресретања медија и коришћења биофилма формираног на његовој површини да апсорбује, разложи и трансформише неоргански азот и фосфор.
Биофилтер је укључивао тело резервоара (правоугаоне, дубине 2 м), компоненте за аерацију и био-медиј (Слика 4). Склоп за аерацију је укључивао цеви за дистрибуцију ваздуха. Ваздух је улазио са врха и испуштао се одоздо, стварајући потпуно мешани образац струјања. Резервоар је напуњен медијумом за биофилмски реактор са покретним слојем (МББР). Циљаним побољшањем нитрификатора и прилагођавањем алкалности, велики број нитрификујућих бактерија се везује за медијум, трошећи органску материју и постижући уклањање амонијака и нитрита, чиме се конструише нитрификациони биофилтер. Улазне и излазне цеви биле су на супротним странама, са излазним екраном на унутрашњем зиду. У овом испитивању, ефективна запремина биофилтера је постављена на 25% запремине системске културе, са односом пуњења медијума од 30%, коришћењем медијума К5.
Систем аерације комбинује механичке и методе чистог кисеоника. Када је растворени кисеоник (ДО) био висок, механичка аерација је била примарна: коришћење вртложне дуваљке високог{1}}притиска и високо-квалитетних микропорозних цеви као дифузора да би се максимизирала ефикасност преноса О₂ и смањила бука. Када је ДО био низак, аерација чистог кисеоника је допуњена: коришћењем генератора кисеоника + микро-пропелера воде са мехурићима. Излазна концентрација О₂ генератора кисеоника је изнад 90%, диспергована преко нано{8}}керамичког диска у пропелеру. Под великим оптерећењем, комбинација генератора кисеоника и конуса кисеоника служила је као помоћна аерација, користећи пумпу за повишење притиска за стварање-суперзасићене воде кисеоником у конусу.
1.4 Мерење квалитета воде
Концентрације амонијака и нитрита (као Н) мерене су коришћењем Аокедан више{0}}параметарског анализатора воде. Укупне суспендоване материје (ТСС) су мерене коришћењем Хацх ДР 900 вишепараметарског анализатора.
1.5 Управљање фармом и рад система
Суђење је почело 8. августа 2022. године и трајало је 74 дана. Свих шест тенкова је било опскрбљено. Величина чарапа је била 961 јединка/кг, густина приближно 403 јединке/м³, укупно 241.800 пост-ларви. Учесталост храњења је била 6 пута дневно, при чему се дневни оброк смањивао са око 7,0% (рано) на 2,5% (касно) процењене биомасе.
Циркулација система је почела 3 дана након-чарапа, у почетку 2 циклуса дневно, а касније се повећавала на 4 циклуса дневно. На почетку испитивања, дошло је до свакодневног одводњавања, само надокнађивања воде изгубљене одводњавањем и испаравањем. Касније је пражњење уследило након сваког храњења (1 сат после), са дневном заменом воде испод 10% запремине допуњавања у раној{8}} фази.
У почетку је коришћена механичка аерација (вортекс дуваљка). Због повећаног оптерећења система касније, коришћена је комбинација механичке аерације, генератора кисеоника + нано-керамичког диска и генератора кисеоника + кисеоничног конуса.
Редовно су мерени ДО, температура, пХ, амонијак и нитрит у резервоарима. Раст и храњење шкампа су посматрани и забележени.
1.6 Обрада и анализа података
Подаци су организовани помоћу ВПС Оффице Екцел-а. Графикони су направљени помоћу Оригин 2021.
Следеће формуле су коришћене за израчунавање стопе размене воде (Р), односа конверзије хране (ФЦР), и стопа преживљавања (РS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FЦР = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
Где је: Р дневна размена воде (%/д); В₁ је укупна измењена запремина воде (м³); В је укупна запремина воде система (м³); т су културни дани (д). ФЦРје коефицијент конверзије хране; В је укупан унос хране (кг); Вₜ и В₀ су маса коначне жетве и почетна маса чарапа (кг). РSје стопа преживљавања (%); С је укупан број пожњевених (појединаца); Н је укупан број залиха (појединаца).
2. Резултати
2.1 Размена воде
Током испитивања укупна замена воде износила је 1.000 м³, са просечним дневним курсом од 1,8%.
2.2 Амонијак и нитрит
Концентрација амонијака у резервоарима је остала испод 1,3 мг/Л (осим дана 5), а концентрација нитрита је остала испод 1,6 мг/Л, оба на релативно стабилним нивоима (Слика 5).
У раној фази (првих 15 дана), амонијак у резервоару се брзо смањивао, док се нитрит брзо повећавао, што указује на успостављање биофилма у биофилтеру и конверзију амонијака у нитрит. У средњој- фази (15–50 дана), са повећаном исхраном, концентрације амонијака и нитрита су остале стабилне, што указује на синхронизовану оксидацију амонијака и нитрита у биофилтеру и стабилан рад система. После 50. дана, и амонијак и нитрит су показали опадајући тренд, што вероватно указује на повећан капацитет нитрификације и зрелији систем. Ово се није могло даље потврдити пошто је суђење завршено.
Слика 6показује да су трендови амонијака на улазу и излазу биофилтера били слични, али се јаз између кривих постепено ширио, што указује на побољшање уклањања амонијака. Нитритне криве за улаз и излаз су се скоро преклапале и нису показале општи тренд раста, што сугерише да је систем одржао капацитет оксидације нитрита до краја.
2.3 Растворени кисеоник и укупна алкалност
Као што је приказано уСлика 7, упркос повећаном оптерећењу система, комбиноване методе аерације одржавале су резервоар ДО изнад 6 мг/Л. Штавише, додавањем НаХЦО₃, укупна алкалност је одржавана између 175-260 мг/Л.
2.4 Укупно суспендоване материје
Приказани су трендови концентрације ТСС у кључним тачкама системаСлика 8. ТСС у доводу до колектора наноса вертикалног тока и бочне кутије сифона (део тросмерне дренаже) одражава трендове ТСС у резервоарима. Укупни ТСС се постепено повећавао, стабилизујући се током средњих{3}}касних стадијума (после 35. дана), и показао је опадајући тренд кроз узастопне фазе лечења.
2.5 Пољопривредни резултати
Укупно складиштење је било 241.800 пост-ларви просечне величине од 0,52 г, у 6 резервоара са просечном густином од 403 јединке/м³. После 74 дана, укупна жетва је била 3.012,2 кг, просечна величина 15,82 г, просечно преживљавање 78,75%, просечан принос 5,02 кг/м³. Укупан унос хране био је 3.386,51 кг, ФЦР1.18. Обрачунати трошкови (сјеме, храна за животиње, здравствени производи, струја, вјештачка морска вода, дезинфекција) износили су 155.870,6 ЦНИ. Приход од продаје шкампа био је 192.780,8 ЦНИ, што је резултирало профитом од 36.910,2 ЦНИ за циклус.
3. Дискусија
Последњих година, РАС је постао веома обећавајући правац за узгој Л. ваннамеи. Ово испитивање је конструисало РАС укључујући резервоаре за културу, сакупљање композитне шкољке/честица, филтер за четке, биофилтер и опрему за аерацију, и успешно је спровео један циклус узгоја у затвореном простору.
У поређењу са традиционалним РАС, овај систем је једноставнији. Структурно, изоставила је опрему као што су филтери за бубњеве и скиммери за протеине, који имају релативно веће фиксне трошкове и трошкове одржавања. Уместо тога, користио је једноставније уређаје за пречишћавање воде да би направио више-композитни третман за честице и растворене загађиваче, постижући добру контролу квалитета воде уз једноставније процесе и нижу цену.
Коришћењем различитих метода управљања квалитетом воде прилагођених различитим фазама раста и оптерећењима система, систем је одржавао ниво амонијака и нитрита испод 1,3 и 1,6 мг/Л, респективно, и ДО изнад 6 мг/Л, на крају постигавши принос од 5,02 кг/м³. Ово је блиско резултатима Јанг Јинга и др. Штавише, систем за пречишћавање воде је контролисао просечну дневну стопу на 1,8%, у потпуности искористивши свој капацитет пречишћавања и значајно смањивши трошкове.
РАС нуди предности за животну средину, безбедност производа и мање болести. Због ограничења транспорта, Л. ваннамеи има велики тржишни потенцијал у унутрашњости. Спровођење РАС за Л. ваннамеи у унутрашњости је у складу са индустријским трендовима. Тренутни узгој шкампа у унутрашњости је првенствено слатководни, а принос и квалитет заостају за морским узгојем. Коришћење вештачке морске воде у овом испитивању делимично је решило овај јаз. Међутим, тренутна висока цена вештачке морске воде захтева оптимизацију процеса РАС за уклањање азота и фосфора како би се омогућила поновна употреба воде, што је ефикасан начин за смањење трошкова и требало би да буде кључни фокус истраживања за унутрашњи Л. ваннамеи РАС.
FЦРје важан индикатор за перформансе РАС. Финални ФЦРод 1,18 у овом испитивању је упоредиво са традиционалном интензивном пољопривредом. Као затворени систем, предност РАС-а лежи у поновној употреби улаза. Засновано на повећању капацитета за пречишћавање воде, формулисању прецизних стратегија храњења за смањење ФЦРтребало би да буде следећи фокус оптимизације.