Saldūdens zivju augšanas veiktspējas un ūdens kvalitātes kontroles tehnoloģija recirkulācijas akvakultūras sistēmā
Nepārtraukti uzlabojoties akvakultūras nozares intensifikācijai un arvien stingrākām vides aizsardzības prasībām, tradicionālie akvakultūras modeļi saskaras ar daudzām problēmām, piemēram, vides piesārņojumu, ūdens resursu izšķērdēšanu un produktu kvalitātes pazemināšanos. Recirkulācijas akvakultūras sistēmai (RAS) kā jaunam akvakultūras metodes veidam ir priekšrocības, tostarp ūdens saglabāšana, zemes taupīšana, augsts ganāmpulka blīvums, vides kontrolējamība un samazināta notekūdeņu izplūde. Tas atbilst pašreizējām valsts stratēģiskajām prasībām attiecībā uz aprites ekonomiku un enerģijas taupīšanu un emisiju samazināšanu, veidojot svarīgu virzienu akvakultūras nozares pārveidošanai un attīstībai, un tas ir kļuvis par būtisku modeli mūsdienu zivsaimniecības ilgtspējīgai attīstībai. RAS akvakultūras ūdens tiek recirkulēts pēc fiziskas filtrēšanas, bioloģiskās attīrīšanas, aerācijas, dezinfekcijas un citām apstrādēm, kuru rezultātā sistēmai pastāvīgi jāuztur zivju augšanai piemēroti ūdens kvalitātes apstākļi. Kā tiešā vide zivju izdzīvošanai, dažādu ūdens kvalitātes parametru svārstības tieši ietekmē zivju fizioloģiskās funkcijas, vielmaiņas efektivitāti un izturību pret slimībām, galu galā izpaužas kā augšanas veiktspējas atšķirības. Tāpēc padziļinātai izpētei par raksturīgo saistību starp ūdens kvalitātes kontroli un saldūdens zivju augšanas veiktspēju RAS ir nozīmīga teorētiska un praktiska nozīme akvakultūras efektivitātes uzlabošanā un veselīgas nozares attīstības veicināšanā.
1 Recirkulācijas akvakultūras sistēmas pārskats
Recirkulācijas akvakultūras modelis ir lauksaimniecības metode, kurā kultūras ūdens tiek recirkulēts pēc apstrādes, izmantojot fizikālos, ķīmiskos un bioloģiskos filtrus. Pētījumi par recirkulācijas akvakultūras tehnoloģiju sākās agrāk ārvalstīs. Sešdesmitajos gados tādas valstis kā ASV, Nīderlande un Dānija uzsāka attiecīgus pētījumus. ASV to galvenokārt izmantoja varavīksnes foreļu, svītraino asaru un melnās jūras asaru audzēšanai; Nīderlande to galvenokārt izmantoja Eiropas zušiem un Āfrikas samiem; Dānijas recirkulācijas akvakultūras procesa sistēma bija āra daļēji{4}}slēgta sistēma, ko galvenokārt izmantoja varavīksnes foreļu audzēšanai.
Ķīna 80. gados ieviesa ārvalstu recirkulācijas akvakultūras tehnoloģiju un iekārtas. Lielo investīciju un ekspluatācijas izmaksu dēļ lielākā daļa ieviesto objektu tika ātri pamesti. 1988. gadā Ķīnas Zivsaimniecības zinātņu akadēmijas Zivsaimniecības iekārtu un instrumentu pētniecības institūts, pamatojoties uz Rietumvācijas tehnoloģiju, projektēja un uzbūvēja Ķīnā pirmo recirkulācijas akvakultūras ražošanas cehu. Pēdējos gados ķīniešu zinātnieki, piemēram, Qu Keming, ierosināja augsta, vidēja un zema līmeņa recirkulācijas akvakultūras tehnoloģiju modeļus, pamatojoties uz dažāda veida akvakultūras uzņēmumu dažādajām vajadzībām, un veicināja tos piekrastes zonās; Liu Bo no Heilundzjanas provinces zivsaimniecības tehnoloģiju paplašināšanas stacijas ierosināja "konteineru" recirkulācijas akvakultūras tehnoloģiju un modeļus; Profesors He Sjugans no Huazhong Lauksaimniecības universitātes ierosināja dīķa "nulles -izplūdes" zaļo un efektīvu "nebrīvē" audzētu akvakultūras modeli.
Recirkulācijas akvakultūras modeļi galvenokārt ir sadalīti tādos veidos kā "sacīkšu ceļš", "konteiners" un "nebrīvē". Ņemot par piemēru “sacīkšu ceļa” akvakultūras modeli, tas sastāv no plūsmas-caur tvertnes, atkritumu savākšanas zonas, aerācijas iekārtām, novirzīšanas iekārtām, attīrīšanas zonas, mitrāja un citiem komponentiem. Nelielā-ūdens-ūdenstilpnes-ūdenstilpes akvakultūras teritorija sastāv no taisnstūrveida tvertnēm, kas aizņem 2–5% no dīķa platības. Pēdējos gados vietējās plūsmas -caur tvertni specifikācijas parasti ir 20 m garas, 4 m platas un 2,5 m augstas, un uz 6670 m² ūdenstilpes ir iestatītas 1–2 tvertnes. Galvenā sastāvdaļa ir ūdens{17}}stumšanas aerācijas iekārta. Agrīnās versijās tika izmantotas lāpstiņriteņu ierīces ūdens spiešanai un aerācijas ierīces skābekļa padevei, taču tagad lielākā daļa izmanto gaisa pacelšanas iekārtas, kas sastāv no pūtējiem, mikroporainām aerācijas caurulēm un deflektoriem. Parasti uz katriem trim tvertnēm tiek uzbūvētas divas savstarpēji savienotas iegremdētas atkritumu savākšanas tvertnes ar tilpumu 10 m³, kas novietotas plūsmas -caur tvertņu aizmugurē atkritumu savākšanai no kultūras zonas. Lielais-ūdens-ūdenstilpju ekoloģiskās attīrīšanas laukums aizņem 95–98% no dīķa platības ar novirzīšanas dambjiem un ūdens dziļumu virs 2 metriem. Šajā apgabalā galvenokārt tiek kultivētas filtrējošās{30}zivis, un ūdens augu pārklājums tiek kontrolēts 20–30% no attīrīšanas zonas. Tas ir aprīkots ar lāpstiņas aeratoriem, lāpstiņriteņu aeratoriem, viļņu{34}}veidošanas iekārtām utt., un pēc vajadzības tiek pievienoti mikrobu preparāti.
2 Recirkulācijas akvakultūras modeļa ietekme uz saldūdens zivju augšanas veiktspēju
2.1. Izaugsmes temps
Recirkulācijas akvakultūras modelis var nodrošināt salīdzinoši stabilu augšanas vidi saldūdens zivīm, kas palīdz uzlabot augšanas ātrumu. Tradicionālajā dīķu akvakultūrā ūdens kvalitāti lielā mērā ietekmē ārējie vides faktori, piemēram, temperatūra un nokrišņi, kas var viegli izraisīt ūdens kvalitātes svārstības un ietekmēt zivju augšanu. Recirkulācijas akvakultūras modelī ūdens kvalitātes kontroles sistēma var uzturēt relatīvi stabilus ūdens kvalitātes parametrus, piemēram, ūdens temperatūru, izšķīdušo skābekli un pH vērtību, radot zivīm piemērotus augšanas apstākļus. Piemēram, "sacīkšu ceļa" akvakultūras modelī ūdens plūsmas ātrumu plūsmas -caur tvertnē var regulēt, izmantojot ūdens-stumšanas aerācijas aprīkojumu. Atbilstošs plūsmas ātrums var veicināt zivju kustību, uzlabot fizisko sagatavotību, palielināt barības uzņemšanu un paātrināt augšanu.
2.2. Barības izmantošanas līmenis
Recirkulācijas akvakultūras modelis var uzlabot saldūdens zivju barības izmantošanas līmeni. Tradicionālajā akvakultūrā pēc barības izdalīšanas daļa barības nogrimst apakšā, to neizlietojot, radot atkritumus. Tikmēr barība, kas nogrimst apakšā, sadalās, veidojot kaitīgas vielas, kas ietekmē ūdens kvalitāti. Recirkulācijas akvakultūras modelī, pateicoties ūdens plūsmas ietekmei, barību var labāk izkliedēt ūdenī, atvieglojot zivju patēriņu, tādējādi samazinot barības atkritumus. Turklāt apstrādes iekārtas, piemēram, biofiltri recirkulācijas akvakultūras sistēmā, var izvadīt no kultivēšanas ūdens organiskās vielas, piemēram, barības atliekas un fekālijas, samazinot kaitīgo vielu, piemēram, amonjaka slāpekļa un nitrītu slāpekļa saturu ūdenī. Tas samazina šo kaitīgo vielu ietekmi uz zivju gremošanas un absorbcijas funkcijām, tādējādi uzlabojot barības izlietojuma līmeni.
2.3. Produkta kvalitāte
Recirkulācijas akvakultūras modelis palīdz uzlabot saldūdens zivju produktu kvalitāti. Tradicionālajā akvakultūrā zivis ir uzņēmīgas pret infekciju izraisītājiem, piemēram, parazītiem un baktērijām, kas izraisa slimību rašanos un ietekmē produktu kvalitāti. Recirkulācijas akvakultūras modelī tādi pasākumi kā ūdens kvalitātes kontrole un dezinfekcija var efektīvi samazināt patogēnu skaitu ūdenī, samazinot zivju slimību risku. Tajā pašā laikā relatīvi tīrā zivju augšanas vide recirkulācijas akvakultūras modelī samazina nevēlamu smaku, piemēram, dubļainu smaku, veidošanos, uzlabojot produkta garšu un kvalitāti.
3 Galvenie ūdens kvalitātes kontroles parametri un metodes recirkulācijas akvakultūras modelī
3.1. Galvenie parametri
3.1.1. Izšķīdināts skābeklis
Izšķīdušais skābeklis ir viens no svarīgākajiem ūdens kvalitātes parametriem, kas ietekmē zivju augšanu. Zivīm augšanas laikā ir nepieciešams pietiekami daudz skābekļa, lai elpotu. Nepietiekams izšķīdušā skābekļa daudzums var izraisīt lēnu augšanu, samazinātu imunitāti un pat nāvi. Parasti izšķīdušā skābekļa koncentrācija recirkulācijas akvakultūras sistēmās ir jāuztur virs 5 mg/l.
3.1.2. Amonjaka slāpeklis
Amonjaka slāpeklis ir viens no galvenajiem akvakultūras ūdens piesārņotājiem, kas galvenokārt rodas zivju ekskrementos un barības atlikuma sadalīšanās rezultātā. Amonjaka slāpeklis ir ļoti toksisks zivīm, bojājot žaunu audus, nervu sistēmu un imūnsistēmu, ietekmējot augšanu un izdzīvošanu. Amonjaka slāpekļa koncentrācija recirkulācijas akvakultūras sistēmās jākontrolē zem 0,5 mg/l.
3.1.3. Nitrītu slāpeklis
Nitrītu slāpeklis ir starpprodukts, kas rodas amonjaka slāpekļa nitrifikācijas laikā, un tam ir noteikta toksicitāte. Nitrītu slāpeklis savienojas ar hemoglobīnu zivju asinīs, samazinot to skābekļa{1}}nesējspēju un izraisot zivīm hipoksiju un nosmakšanu. Nitrītu slāpekļa koncentrācija recirkulācijas akvakultūras sistēmās jākontrolē zem 0,1 mg/l.
3.1.4 pH vērtība
pH vērtība ir svarīgs rādītājs, kas atspoguļo ūdens skābumu vai sārmainību, un tam ir būtiska ietekme uz zivju augšanu un fizioloģiskām funkcijām. Recirkulācijas akvakultūras sistēmās pH vērtība jākontrolē no 7,0 līdz 8,5.
3.2. Ūdens kvalitātes kontroles metodes
3.2.1. Fiziskā kontrole
Fiziskā kontrole galvenokārt ietver tādus pasākumus kā filtrēšana, sedimentācija un aerācija. Filtrēšana ir efektīva metode suspendēto daļiņu un daļiņu noņemšanai no ūdens. Parasti izmantotās filtrēšanas iekārtas ietver mikroekrāna filtrus un smilšu filtrus. Sedimentācija izmanto gravitāciju, lai nogulsnētu ūdenī esošās cietās daļiņas uz grunti, tādējādi attīrot ūdens kvalitāti. Aerācija ir svarīgs līdzeklis ūdenī izšķīdušā skābekļa palielināšanai. Parasti izmantotās aerācijas iekārtas ietver pūtējus, lāpstiņas aeratorus un lāpstiņriteņu aeratorus.
3.2.2. Ķīmiskā kontrole
Ķīmiskā kontrole galvenokārt ietver ķīmisko vielu pievienošanu ūdenim, lai regulētu ūdens kvalitāti. Piemēram, ja amonjaka slāpekļa un nitrītu slāpekļa koncentrācija ūdenī ir pārāk augsta, var pievienot nitrificējošo baktēriju preparātus, lai veicinātu nitrifikācijas reakcijas un samazinātu amonjaka slāpekļa un nitrītu slāpekļa saturu; ja ūdens pH vērtība ir pārāk zema, pH vērtības paaugstināšanai var uzklāt dzēstu kaļķi.
3.2.3. Bioloģiskā kontrole
Bioloģiskā kontrole izmanto mikroorganismus, ūdensaugus un citus organismus, lai attīrītu ūdens kvalitāti. Mikroorganismi var sadalīt organiskās vielas ūdenī, pārvēršot kaitīgās vielas, piemēram, amonjaka slāpekli un nitrītu slāpekli nekaitīgās vielās. Parasti izmantotie mikrobu preparāti ietver fotosintēzes baktērijas, Bacillus un nitrificējošās baktērijas. Ūdensaugi var absorbēt no ūdens barības vielas, piemēram, slāpekli un fosforu, samazinot eitrofikācijas rašanos, vienlaikus nodrošinot zivju dzīvotnes un ēnojumu. Parastie ūdensaugi ir ūdens hiacinte, aligatora nezāle un elodeja.
4 Korelācija starp saldūdens zivju augšanas veiktspēju un ūdens kvalitātes kontroli recirkulācijas akvakultūras modelī
4.1. Izšķīdinātais skābeklis un izaugsmes rādītāji
Ja ūdenī ir pietiekami daudz izšķīdušā skābekļa, zivju elpošana darbojas normāli, vielmaiņa ir intensīva, palielinās barības uzņemšana un augšanas ātrums. Un otrādi, vielmaiņa palēninās un augšanas ātrums samazinās. Recirkulācijas akvakultūras modelī saprātīgi aerācijas pasākumi uztur stabilu izšķīdušā skābekļa līmeni ūdenī, nodrošinot zivīm labu elpošanas vidi un veicinot to augšanu un attīstību.
4.2. Amonjaka slāpeklis, nitrītu slāpeklis un izaugsmes rādītāji
Amonjaka slāpeklis un nitrītu slāpeklis ir toksiskas vielas akvakultūras ūdenī, kas nopietni kaitē zivju augšanai un izdzīvošanai. Augsta amonjaka slāpekļa koncentrācija bojā zivju žaunu audus, ietekmējot elpošanas funkciju; tie bojā arī zivju nervu sistēmu un imūnsistēmu, samazinot to izturību pret slimībām. Recirkulācijas akvakultūras modelī apstrādes iekārtas, piemēram, biofiltri, var ātri izvadīt no ūdens amonjaka slāpekli un nitrītu slāpekli, samazinot to toksisko ietekmi uz zivīm un nodrošinot veselīgu zivju augšanu.
4.3 pH vērtība un izaugsmes rādītāji
PH vērtība būtiski ietekmē zivju augšanu un fizioloģiskās funkcijas. Dažādām zivju sugām ir atšķirīgs pH vērtības adaptācijas diapazons. Recirkulācijas akvakultūras modelī regulāri tiek pārbaudīts ūdens pH līmenis, un, pamatojoties uz testa rezultātiem, tiek veikti atbilstoši regulēšanas pasākumi.
5 Recirkulācijas akvakultūras modeļa attīstības tendences un izaicinājumi
5.1. Inteliģentas un precīzas attīstības virziens
Attīstoties lietu internetam, lielajiem datiem un mākslīgā intelekta tehnoloģijām, recirkulācijas akvakultūras modelis attīstās uz intelektu un precizitāti. Integrējot tādas sistēmas kā tiešsaistes ūdens kvalitātes uzraudzība, automātiskā padeve un aprīkojuma kontrole, var panākt reāllaika-kultūras vides regulēšanu un automatizētu ražošanas procesa pārvaldību.
5.2. Zema-oglekļa satura vides aizsardzība un ilgtspējīgas attīstības ceļš
Recirkulācijas akvakultūras modelis atbilst zema-oglekļa vides aizsardzības un ilgtspējīgas attīstības prasībām, taupot ūdeni, taupot enerģiju un samazinot piesārņojumu. Turpmākajos centienos jāturpina optimizēt ūdens attīrīšanas procesus, samazināt enerģijas patēriņu un izmaksas, kā arī uzlabot sistēmas stabilitāti un darbspēju. Piemēram, elektroenerģijas piegādei var izmantot atjaunojamos enerģijas avotus, piemēram, saules un vēja enerģiju, tādējādi samazinot oglekļa emisijas; mikrobu kurināmā elementu tehnoloģiju var izmantot, lai panāktu notekūdeņu organisko vielu enerģētisko izmantošanu, veidojot integrētu "akvakultūras-enerģijas-vides aizsardzības" sistēmu.
5.3. Izaicinājumi un pretpasākumi
Pašreizējais recirkulācijas akvakultūras modelis joprojām saskaras ar tādām problēmām kā lieli ieguldījumi, tehniskā sarežģītība un augstas pārvaldības prasības. Nepieciešams stiprināt tehnoloģisko pētniecību un attīstību un integrētu inovāciju, lai samazinātu sistēmas būvniecības un ekspluatācijas izmaksas; uzlabot standarta sistēmu un darbības specifikācijas, lai paaugstinātu lauksaimnieku tehnisko līmeni; un stiprināt politikas atbalstu un finanšu ieguldījumus, lai veicinātu recirkulācijas akvakultūras modeļu piemērošanu lauku apvidos.
6 Secinājums un perspektīva
Recirkulācijas akvakultūras modelis, izmantojot saprātīgu ūdens kvalitātes kontroli, uztur stabilus galveno ūdens kvalitātes parametru, piemēram, izšķīdušā skābekļa, amonjaka slāpekļa, nitrītu slāpekļa un pH vērtības, līmeni. Tas nodrošina labu augšanas vidi saldūdens zivīm, uzlabojot to augšanas ātrumu, barības izmantošanas līmeni un produktu kvalitāti. Pašlaik recirkulācijas akvakultūras modeļa praktiskajos pielietojumos joprojām pastāv problēmas, piemēram, slikta atkritumu savākšanas efektivitāte, ko izraisa kultūrtvertnes struktūras ietekme uz hidrodinamiskajiem parametriem, un nestabila biofiltru apstrādes efektivitāte. Turpmākajos pētījumos būtu jāturpina optimizēt kultūras tvertnes struktūru, lai uzlabotu atkritumu savākšanas efektivitāti; pastiprināt pētījumus par bioplēves augšanas regulēšanu un ūdens cirkulācijas optimizāciju, lai uzlabotu biofiltru attīrīšanas efektivitāti; vienlaikus apvienojiet viedās tehnoloģijas, lai panāktu reāllaika uzraudzību un automātisku ūdens kvalitātes parametru kontroli, vēl vairāk uzlabojot recirkulācijas akvakultūras modeļa zinātnisko un precīzo raksturu un veicinot saldūdens zivju akvakultūras nozares ilgtspējīgu attīstību.