一, RAS su kalitesini bulanıklaştıran nedir ve etkileri nelerdir?
RAS sistemindeki suyu bulanıklaştıran şeylerin üç temel kategorisi vardır:
Askıdaki parçacık madde: Buna balık dışkısı, sindirilmemiş yem, biyolojik topak ve ölü mikroorganizmalar dahildir. Bu parçacıkların çapı genellikle 0,1 ila 100 μm arasındadır. 1 μm'den küçük kolloidal parçacıklar, yerçekimi tarafından yerleşmelerine izin vererek kurtulması zor olan stabil süspansiyon sistemleri oluşturur.
Çözünmüş organik madde: Proteinler, amino asitler, hümik asitler ve diğer maddeler parçalandığında meydana gelen şey budur. Direkt olarak bulanıklık yaratmaz ama partiküllere yapışarak onları büyütebilir ve ışığın daha fazla dağılmasını sağlayabilir.
Mikrop topluluğu: Nitrifikasyon bakterileri, heterotrofik bakteriler ve diğer biyofilmler parçacıkların yüzeyine yapışarak suyu daha da bulanık hale getiren biyofilmler üretir.
Su kalitesi bulanıklığını ölçmenin ana yolu bulanıklığa (NTU) bakmaktır. RAS'ta bulanıklık değerleri yem besleme hızı, suyun sistemde kalma süresi, filtrenin verimliliği gibi faktörlerden büyük ölçüde etkilenir. Yüksek-yoğunluklu su ürünleri yetiştiriciliğinde, katı-sıvı ayırıcı yeterince iyi çalışmazsa, kalan yem dışkısının parçalanmasından elde edilen amonyak nitrojeni ve nitrit, mikropların büyümesini teşvik edecektir. Bu, bulanıklığın sadece 24 saat içinde 50 NTU'dan 200 NTU'nun üzerine çıkmasını sağlayacaktır.
2, Işığın kirli sudan geçtiği fiziksel süreç
Lambert Beer yasasına göre ışık suda belirli bir şekilde yayılır. Penetrasyon derinliği (Z), bulanıklık (K) ile negatif olarak bağlantılıdır. Bulanık suda ışığın engellenmesinin iki temel yolu vardır.
Saçılmanın etkisi: Mie saçılması, parçacıkların çapı ışığın dalga boyuna (400-700 nm) yaklaştığında meydana gelir. Bu, optik yolun bükülmesine neden olur. Yeşil ışık için (550 nm) 0,5 μm boyutundaki parçacıkların saçılma katsayısı, kırmızı ışıktan (650 nm) 1,8 kat daha yüksektir. Bulanık suyun mavi-yeşil görünmesinin nedeni budur.
Emilimin etkisi: Çözünmüş organik maddedeki (DOM) hümik asit ve fulvik asit gibi kromojenik gruplar ultraviyole ışığı (280–400 nm) ve mavi ışığı (450–495 nm) çok iyi emer ve bu da spektral enerjinin dağılma şeklini değiştirir.
Bulanıklık 50NTU'dan 200NTU'ya çıktığında, 550 nm dalga boyundaki ışığın nüfuz derinliği 1,2 m'den 0,3 m'ye keskin bir şekilde düşer ve yoğunluk zayıflama oranı %97'ye ulaşır. Deneyler bunu ortaya koyuyor. Bu değişikliğin su ürünleri yetiştiriciliği organizmaları üzerinde üç etkisi vardır:
Fotoperiyodik bozukluk: Balıkların retinalarında belirli dalga boylarına duyarlı koni hücreleri bulunur. Bulanıklık bu hücrelerin çalışma şeklini değiştirebilir ve bu da onların sirkadiyen saatlerini bozabilir. Örneğin bulanıklık 150 NTU'dan yüksek olduğunda gökkuşağı alabalığında gonadal olgunlaşma süresi %30 daha uzun olur.
Beslenme davranışının engellenmesi: Birçok balık, yem parçacıklarının nerede olduğunu görmeye bağlıdır ve bulanıklık 100NTU'dan büyük olduğunda tilapia'nın beslenme verimliliği %45 oranında düşer, bu da büyümelerini yavaşlatır.
Fotosentezin sınırları vardır: Algal ortak-kültür sistemlerinde, bulanıklık 80 NTU'yu aştığında, mikroalglerin fotosentetik verimliliği %60 oranında azalır ve sistemin nitrojen ve fosforu giderme yeteneği bozulur.
3, Seçim yaparken dikkate alınması gereken ana şeylerAkvaryumlar İçin Suya Dayanıklı Led Işıklar
RAS su kalitesi bulanık olduğundan akvaryum lambaları "penetrasyon önceliği, spektral adaptasyon ve enerji verimliliği optimizasyonu" kavramlarına göre seçilmelidir. Tam teknik yol aşağıdaki gibidir:
1. Dalga boylarını seçme stratejisi
Kırmızı ışık (620–750nm) suyun derinliklerine inebilir ve su oldukça bulutlu olduğunda bile (200NTU) %60'lık bir nüfuz oranını koruyabilir. 1,5 m'den daha derin olan derin su ürünleri havuzları için en iyisidir. Örneğin somon yetiştiriciliğinde 660nm kırmızı ışığın kullanılması, balıkların kas kazanmasına ve ürettikleri et miktarının %8 oranında artmasına yardımcı olabilir.
Açık yeşil (495-570nm): Çapı 0,3–1 μm olan parçacıklar üzerinde fazla saçılmaz ve orta düzeyde bulanıklığa (50–150 NTU) sahip yerler için en iyisidir. Güney Amerika beyaz karidesini yetiştirirken, 520 nm yeşil ışık onların daha başarılı bir şekilde tüy dökmesine yardımcı olabilir ve yumuşak kabuk hastalığı riskini azaltabilir.
Mavi ışık (450-495nm): Çok derinlere inmez ancak alglerin çok fazla çoğalmasını engelleyebilir. Algal ortak kültür sistemlerinde kırmızı ışıkla (kırmızı: mavi=3:1) kullanılması gerekir.
2. Işık yoğunluğunu dinamik olarak kontrol etme teknolojisi
Bulanıklık geri bildirim sistemi: Işığın parlaklığını gerçek zamanlı olarak değiştirebilen entegre bir bulanıklık sensörü ve LED karartma modülü. Örneğin bulanıklık 50NTU'dan 200NTU'ya çıktığında sistem, nüfuz eden ışık yoğunluğunu tutarlı tutmak için ışık yoğunluğunu otomatik olarak 2000 lüksten 5000 lükse yükseltir.
Darbeli aydınlatma modu: Sürekli aydınlatma yerine, yüksek yoğunluklu kısa patlamalar (10000 lüks/10 ms gibi) kullanılır. Bu, çok fazla bulanıklığa sahip sudan geçebilir ve daha az enerji kullanabilir. Deney, darbe modunun levreklerin büyüme oranını %15 artırırken güç kullanımını %30 azaltabildiğini göstermektedir.
3. Lambanın yapısının tasarımının iyileştirilmesi
Anti-fouling coating technology: Putting superhydrophobic nanoparticles (contact angle>Parçacıkların yapışmasını önlemek için lamba gövdesi üzerinde 150 derece). Örneğin florosilanla kaplanmış LED aydınlatmalar, 30 günlük sürekli kullanım sonrasında ışık verimliliğinin yalnızca %5'ini kaybeder. Bu, işlenmemiş ışıkların %30'luk kaybından önemli ölçüde daha azdır.
Modüler dizinin düzeni: Düzenli olarak temizlenebilmesi ve bakımının yapılabilmesi için aydınlatma armatürlerinin kolayca sökülebilmesini sağlayın. 10m çapındaki dairesel bir su ürünleri havuzuna, daire şeklinde 6 takım 120W modüler aydınlatma armatürü monte edilmiştir. Bu, eski merkezi aydınlatma moduna kıyasla ışığı %40 oranında daha eşit hale getirebilir.
4. Tipik bir uygulama durumunun incelenmesi
Durum 1: Yüksek yoğunlukta somon üretme tekniği
Norveç-kara merkezli bir RAS fabrikası, üreme havuzunun bulanıklığını (50–300 NTU) ölçerek LED spektral oranını gerçek zamanlı olarak değiştirmek için bulanıklık kapalı-döngü kontrol teknolojisini kullanıyor:
Bulanıklık<100NTU: Red light makes up 70% of the light, which helps things grow; 100NTU
Turbidity>200NTU: Kırmızı ışık, ışığın %80'ini oluşturur ve nüfuz etmesini önlemek için yoğunluk 8000 lükse yükseltilir.
Plan, somonun büyüme süresini %20 kısaltıyor ve yemi enerjiye dönüştürme hızını %12 artırıyor.
Durum 2: Ortak- Yetiştirme için Yengeç ve Karides Sistemi
Çin'in Jiangsu kentindeki bir firma, Güney Amerika beyaz karidesi ve Çin tek parmaklı yengeç için bir ortak üretim havuzunda-kademeli bir aydınlatma sistemi kullanıyor.
Mavi ışık (450nm), yüzey katmanında (0-0,5 m) en yaygın renk olup alglerin büyümesini durdurur.
Orta katman (0,5–1,5 m): Karides ve yengeçlerin çeşitli spektral ihtiyaçlarını karşılamak için üzerlerine dönüşümlü olarak yeşil ışık (520 nm) ve kırmızı ışık (660 nm) parlatılır.
Bottom layer (>1,5 m): Çok güçlü (10000 lüks) kırmızı ışık, bulanık dip suyundan geçer.
Bu tasarım, karides ve yengeçlerin hayatta kalma oranını %92'ye çıkarır ve birim verimi %25 artırır.
