一, Що робить якість води RAS каламутною і які це наслідки?
Є три основні категорії речей, які роблять воду в системі RAS каламутною:
Зважені частинки: це включає риб’ячий кал, неперетравлений корм, біологічні пластівці та мертві мікроорганізми. Ці частинки зазвичай мають діаметр від 0,1 до 100 мкм. Колоїдні частинки розміром менше 1 мкм створюють стабільні суспензійні системи, від яких важко позбутися, дозволивши їм осісти під дією сили тяжіння.
Розчинена органічна речовина: це відбувається, коли білки, амінокислоти, гумінові кислоти та інші речовини розкладаються. Він безпосередньо не створює каламутності, але може збільшити частинки, прилипаючи до них і посилюючи розсіювання світла.
Спільнота мікробів: нітрифікуючі бактерії, гетеротрофні бактерії та інші біоплівки прилипають до поверхні частинок, утворюючи біоплівки, які роблять воду ще більш каламутною.
Основним способом вимірювання якості води є каламутність (NTU). У RAS на значення каламутності значною мірою впливають такі речі, як швидкість подачі корму, тривалість, необхідна для перебування води в системі, і ефективність фільтра. У аквакультурі з високою -щільністю, якщо сепаратор твердої-рідини працює недостатньо добре, аміачний азот і нітрит, які утворюються в результаті розщеплення залишків корму, сприятимуть зростанню мікробів. Це призведе до зростання каламутності з 50 NTU до понад 200 NTU всього за 24 години.
2. Фізичний процес, за допомогою якого світло проникає через брудну воду
Відповідно до закону Ламберта Бера, світло поширюється крізь воду певним чином. Глибина проникнення (Z) негативно пов'язана з каламутністю (K). Є два основних способи блокування світла в каламутній воді.
Ефект розсіювання: розсіювання Мі відбувається, коли діаметр частинок наближається до довжини хвилі світла (400–700 нм). Це змушує оптичний шлях вигинатися. Коефіцієнт розсіювання для частинок розміром 0,5 мкм для зеленого світла (550 нм) в 1,8 рази вище, ніж для червоного світла (650 нм). Ось чому каламутна вода виглядає синьо-зеленою.
Вплив поглинання: хромогенні групи в розчиненій органічній речовині (РОМ), такі як гумінові кислоти та фульвокислоти, дуже добре поглинають ультрафіолетове світло (280–400 нм) і синє світло (450–495 нм), що змінює спосіб розподілу спектральної енергії.
Коли каламутність змінюється від 50NTU до 200NTU, глибина проникнення світла з довжиною хвилі 550 нм різко падає з 1,2 м до 0,3 м, а ступінь ослаблення інтенсивності досягає 97%. Ось що показують експерименти. Ця зміна має три наслідки для організмів аквакультури:
Фотоперіодичний розлад: у сітківці ока риби є колбочки, чутливі до певних довжин хвиль. Каламутність може змінити спосіб роботи цих клітин, що може зіпсувати їхній циркадний годинник. Наприклад, коли каламутність перевищує 150 NTU, період дозрівання статевих залоз у райдужної форелі на 30% довший.
Пригнічення харчової поведінки: багато риби залежать від того, де знаходяться частинки корму, і коли каламутність перевищує 100 NTU, ефективність годівлі тиляпії падає на 45%, що сповільнює їх ріст.
Фотосинтез має обмеження: у системах спільного -культивування водоростей, коли каламутність перевищує 80 NTU, фотосинтетична ефективність мікроводоростей зменшується на 60%, погіршуючи здатність системи видаляти азот і фосфор.
3, Основні речі, про які слід подумати при виборіВодонепроникні світлодіодні ліхтарі для акваріумів
Оскільки якість води RAS каламутна, акваріумні лампи слід вибирати відповідно до понять «пріоритет проникнення, спектральна адаптація та оптимізація енергоефективності». Точний технічний шлях виглядає наступним чином:
1. Стратегія вибору довжин хвиль
Червоне світло (620–750 нм) може проникати глибоко у воду та підтримувати швидкість проникнення 60%, навіть коли вода досить каламутна (200NTU). Це найкраще для глибоких ставків для аквакультури, глибина яких перевищує 1,5 м. Наприклад, використання червоного світла 660 нм у вирощуванні лосося може допомогти рибі наростити м’язи та збільшити кількість м’яса, яке вони виробляють, на 8%.
Світло-зелений (495–570 нм): він не сильно розсіюється на частинках діаметром 0,3–1 мкм і найкраще підходить для місць із помірною каламутністю (50–150 NTU). Під час вирощування південноамериканських білих креветок зелене світло 520 нм може допомогти їм успішніше линяти та знизити ризик хвороби м’якого панцира.
Блакитне світло (450-495 нм): воно не проникає дуже глибоко, але може зупинити надмірне розмноження водоростей. У системах спільного вирощування водоростей його потрібно використовувати з червоним світлом (червоний: синій=3:1).
2. Технологія динамічного керування інтенсивністю світла
Система зворотного зв’язку за каламутністю: вбудований датчик каламутності та світлодіодний модуль затемнення, який може змінювати яскравість світла в реальному часі. Наприклад, коли каламутність змінюється від 50NTU до 200NTU, система автоматично підвищує інтенсивність світла з 2000 люкс до 5000 люкс, щоб інтенсивність проникаючого світла залишалася постійною.
Режим імпульсного освітлення: замість постійного освітлення використовуються короткі спалахи високої інтенсивності (наприклад, 10000 люкс/10 мс). Це може проходити через воду з великою кількістю каламутності та споживати менше енергії. Експеримент показує, що імпульсний режим може збільшити швидкість росту окуня на 15% при зниженні енергоспоживання на 30%.
3. Удосконалення конструкції конструкції світильника
Anti-fouling coating technology: Putting superhydrophobic nanoparticles (contact angle>150 градусів) на корпус лампи, щоб частинки не прилипали до неї. Наприклад, світлодіодні лампи, покриті фторсиланом, втрачають лише 5% своєї світлової ефективності після 30 днів безперервного використання. Це значно менше, ніж 30% втрати необробленого світла.
Компонування модульного масиву: Зробіть освітлювальні прилади легкими для розбирання, щоб їх можна було регулярно чистити та обслуговувати. У круглому ставку для аквакультури діаметром 10 м по колу встановлено шість комплектів модульних освітлювальних приладів потужністю 120 Вт. Це може зробити світло більш рівномірним на 40% порівняно зі старим режимом центрального освітлення.
4. Розслідування типового прикладного випадку
Випадок 1: Технологія виробництва лосося високої щільності
Норвезька -фабрика RAS використовує технологію замкнутого{1}}контролю каламутності для зміни спектрального співвідношення світлодіода в режимі реального часу шляхом вимірювання каламутності басейну для розведення (50–300 NTU):
Помутніння<100NTU: Red light makes up 70% of the light, which helps things grow; 100NTU
Turbidity>200NTU: червоне світло становить 80% світла, а інтенсивність підвищується до 8000 люкс, щоб уникнути його проникнення.
Цей план скорочує час, необхідний для росту лосося, на 20% і підвищує темп, з яким вони перетворюють корм в енергію, на 12%.
Випадок 2: система крабів і креветок для спільного -розведення
Фірма в Цзянсу, Китай, використовує багатоярусну систему освітлення в -басейні для спільного розведення південноамериканських білих креветок і китайського краба-рукавиці.
Синє світло (450 нм) є найпоширенішим кольором поверхневого шару (0–0,5 м), який зупиняє ріст водоростей.
Середній шар (0,5–1,5 м): щоб задовольнити різноманітні спектральні потреби креветок і крабів, зелене світло (520 нм) і червоне світло (660 нм) поперемінно освітлюють їх.
Bottom layer (>1,5 м): червоне світло великої потужності (10000 люкс) проходить через каламутну воду на дні.
Ця конструкція підвищує рівень виживання креветок і крабів до 92% і підвищує врожай одиниць на 25%.
