فارم هاب
11.5 حصان نمذجة الدفيئة
استخدام المحاصيل المائية وامتصاص المغذيات هو نظام فرعي مركزي للأكوابونيكش. جزء HP معقد، حيث أن امتصاص الماء النقي والمغذيات الذائبة لا يتبع ببساطة علاقة خطية بسيطة إلى حد ما، على سبيل المثال، نمو الأسماك. لإنشاء نموذج كامل الوظائف، هناك حاجة إلى محاكاة الدفيئة كاملة. و يشمل ذلك النظم الفرعية النموذجية لفيزياء الدفيئة بما في ذلك أجهزة التحكم في المناخ و بيولوجيا المحاصيل التي تغطي العمليات التفاعلية التي تنطوي على عوامل إجهاد بيولوجي و مادي.
· Aquaponics Food Production Systems11.4 نمذجة الهضم اللاهوائي
الشكل 11.10 محاكاة تان (XSubnHX-N,1/sub) في [mg/l] على مدى يومين = 2880 دقيقة مع Q = 300 لتر/دقيقة (أزرق) و Q = 200 لتر/دقيقة (برتقالي) الشكل 11.11 محاكاة النترات N (XSubno3-N,1/sub) في [mg/l] أكثر من 50 يوما = 72،000 دقيقة مع QSubexc/sub = 300 لتر/يوم (أصفر)، QSubexc/sub = 480 لتر/يوم (برتقالي) و QSubexc/الفرعية = 600 لتر/يوم (أزرق) الهضم اللاهوائي (AD) من المواد العضوية هو العملية التي تنطوي على خطوات متسلسلة من التحلل المائي، الحماض، تكوين أسيتوجينيسيس و الميثانوجينيسيس (Batstone et al.
· Aquaponics Food Production Systems11.3 نمذجة راس
بلغ الاستزراع السمكي العالمي 50 مليون طن في عام 2014 (منظمة الأغذية والزراعة 2016). ونظرا لتزايد عدد السكان من البشر، هناك طلب متزايد على بروتينات الأسماك. ويتطلب النمو المستدام للاستزراع المائي تقنيات (حيوية) جديدة مثل إعادة تدوير نظم الاستزراع المائي (RAS). RAS لديها استهلاك منخفض للمياه (أوريانا 2014) والسماح لإعادة تدوير المنتجات المطرح (Waller et al. 2015). يوفر RAS ظروفا معيشية مناسبة للأسماك، نتيجة لمعالجة المياه متعددة الخطوات، مثل فصل الجسيمات، النتريكاتيون (الترشيح الحيوي)، تبادل الغاز والتحكم في درجة الحرارة.
· Aquaponics Food Production Systems11-8 المناقشة والاستنتاجات
Aquaponics هي أنظمة تقنية وبيولوجية معقدة. على سبيل المثال، التفسيرات المحتملة للأسماك التي لا تنمو بشكل صحيح يمكن أن تكون حصص غذائية صغيرة، ونوعية المياه الضارة، والمشاكل التقنية التي تسبب الإجهاد، وما إلى ذلك نظرا لبطء البيولوجيا بطبيعتها، فإن التحقيقات العلمية لصحة هذه التفسيرات ستكون مملة وتتطلب العديد من التجارب التجريبية ل الحصول على جميع العوامل الهامة وتفاعلاتها، وتتطلب الكثير من المرافق والخبرة ووقت البحث والأصول المالية. ولذلك، تم تناول مسألة نمذجة النظم المائية في هذا الفصل.
· Aquaponics Food Production Systems11-7 أدوات النمذجة
في أكوابونيكش، تستخدم مخططات التدفق أو مخططات المخزون والتدفق (سفد) والرسوم البيانية حلقة السببية (كلدس) عادة لتوضيح وظائف نظام أكوابونك. في ما يلي، سيتم وصف المخطط الانسيابي و CLDs. 11.7.1 المخططات الانسيابية للحصول على فهم منهجي للأكوابونيكش، الرسوم البيانية الانسيابية مع أهم مكونات أكوابونيكش هي أداة جيدة لإظهار كيفية تدفق المواد في النظام. ويمكن أن يساعد ذلك، على سبيل المثال، في العثور على المكونات المفقودة والتدفقات غير المتوازنة والتأثير بشكل رئيسي على محددات العمليات الفرعية.
· Aquaponics Food Production Systems11-2 معلومات أساسية
وهناك العديد من تعريفات النظام المتاحة، بدءا من الأوصاف فضفاضة إلى الصيغ الرياضية الصارمة. في ما يلي، يعتبر النظام جسما تتفاعل فيه متغيرات مختلفة في جميع أنواع المقاييس الزمنية والمكان والتي تنتج إشارات يمكن ملاحظتها. وتسمى هذه الأنواع من الأنظمة أيضًا الأنظمة المفتوحة. يتم تمثيل تمثيل رسومي لنظام مفتوح عام (S) مع إشارات مدخلات ومخرجات ذات قيمة ناقلات في الشكل 11.2. وبالتالي، يتم الجمع بين مدخلات أو مخرجات متعددة في سهم واحد.
· Aquaponics Food Production Systems11-1 مقدمة
بشكل عام، يمكن للنماذج الرياضية أن تتخذ أشكالا مختلفة جدا اعتمادا على النظام قيد الدراسة، والتي قد تتراوح من النظم الاجتماعية والاقتصادية والبيئية إلى النظم الميكانيكية والكهربائية. وعادة ما تكون الآليات الداخلية للنظم الاجتماعية أو الاقتصادية أو البيئية غير معروفة أو مفهومة جيدا، وكثيرا ما لا تتوفر سوى مجموعات صغيرة من البيانات، بينما تكون المعرفة المسبقة بالنظم الميكانيكية والكهربائية على مستوى عال، ويمكن إجراء التجارب بسهولة. وبصرف النظر عن هذا، فإن نموذج النموذج يعتمد أيضا بقوة على الهدف النهائي لإجراء النمذجة.
· Aquaponics Food Production Systems10.4 العلاجات اللاهوائية
وقد استخدم الهضم اللاهوائي (AD) منذ فترة طويلة لتحقيق الاستقرار والحد من عملية كتلة الحمأة، ويرجع ذلك أساسا إلى بساطة التشغيل، وانخفاض التكاليف نسبيا وإنتاج الغاز الحيوي كمصدر محتمل للطاقة. يمكن وصف التمثيل stoichiometric العام للهضم اللاهوائي على النحو التالي: $CNHAOB+ (ن/4-b/2)\ نقطة H_2O\ rarr (ن/2-a/8+ب/4)\ نقطة CO_2+ (ن/2+a/8-b/4)\ cdot CH4 $ (10.4) المعادلة 10-4 التوازن الكتلي العام لل غاز الحيوي (Marchaim 1992). ويمكن حساب تركيز الميثان النظري على النحو التالي:
· Aquaponics Food Production Systems10.3 العلاجات الهوائية
العلاج الهوائي يعزز أكسدة الحمأة من خلال دعم اتصالها مع الأكسجين. في هذه الحالة، يتم دفع أكسدة المادة العضوية بشكل رئيسي عن طريق تنفس الكائنات الحية الدقيقة المتغايرة. يتم تحرير Cosub2/sub، المنتج النهائي للتنفس، كما هو موضح في المعادل (10.1). $C_6H_ {12} O_6 + 6\ O_2\ rarr 6\ CO_2+6\ H_2O +الطاقة $ (10.1) وتتحقق هذه العملية في المفاعلات الهوائية بشكل رئيسي عن طريق حقن الهواء في خليط الحمأة - الماء مع منافيخ الهواء المتصلة بالناشرات والمراوح.
· Aquaponics Food Production Systems10.2 تنفيذ معالجة مياه الصرف الصحي في أكوابونيكش
في أكوابونيكش، تعتبر مياه الصرف الصحي المشحونة بالمواد الصلبة (أي الحمأة) مصدراً قيماً للمغذيات، ويجب إجراء علاجات مناسبة. تختلف أهداف المعالجة عن معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية لأنه في المواد الصلبة المائية والحفاظ على المياه أمر مهم. وعلاوة على ذلك، وبغض النظر عن معالجة مياه الصرف الصحي المطبقة، ينبغي أن يكون هدفها هو الحد من المواد الصلبة وفي الوقت نفسه تمعدن المواد المغذية. وبعبارة أخرى، فإن الهدف هو الحصول على النفايات السائلة الخالية من الصلب ولكنها غنية بالمغذيات المذابة (أي الأنيونات والكاتيونات) التي يمكن إعادة إدراجها في حلقة المياه في إعداد مقترن (الشكل 10.
· Aquaponics Food Production Systems