Aqu @teach: التوصيلات وحركة المياه والتهوية

السباكة

الأنابيب البلاستيكية هي الأكثر شيوعا للسباكة. وهي متوفرة في العديد من الأحجام القياسية، وفعالة من حيث التكلفة، وسهلة لقطع والتكيف مع مجموعة واسعة من المحولات والموصلات، وأيضا عادة ما تستمر لفترة طويلة. ويمكن أيضا استخدام مواد أخرى، ولكن يجب أن تكون آمنة لكل من الأسماك والنباتات، ولإنتاج الأغذية. بعض النصائح العامة حول الأنابيب:

• يجب أن تكون الأنابيب «صحيحة تمامًا» - إذا كانت الأنابيب صغيرة جدًا ستكون هناك مشكلة في التسريبات، وإذا كانت كبيرة جدًا فلن يتم التخلص من المواد الصلبة لأن ضغط المياه سيكون منخفضًا جدًا

• يجب تجنب الأنابيب المرنة من أجل الحد من مخاطر تدفق المياه والحشو الحيوي. بيوفولينغ أو التلوث البيولوجي هو تراكم الكائنات الحية الدقيقة، والنباتات، والطحالب، أو الحيوانات على الأسطح الرطبة (< https://en.wikipedia.org/wiki/Biofouling >).

• يجب أن تكون الاتصالات بين المكونات المختلفة للنظام قصيرة ومستقيمة قدر الإمكان. هذا يسمح لحركة المياه أكثر سلاسة. يمثل كل منحنى أو حلقة عقبة أمام تدفق المياه على نحو سلس.

تدفق المياه والمضخات

مرة واحدة يتم توصيل المكونات أكوابونك ومليئة بالماء، يجب أن يحافظ الماء على مستوى ثابت ومتساوي في جميع المكونات. ومع ذلك، بما أنه يجب أن يتم تعميمها، يجب نقل الماء إما عن طريق الجاذبية أو الضخ. يتبع تصميم الأنظمة الهيدروليكية المثال الوارد في الفصل 2. بعد رسم مخطط تدفق العملية، في مرحلة التصميم التفصيلي يجب تحديد أبعاد كل أنبوب، القطر المختار اعتمادًا على تدفق الحجم وسرعة التدفق (محسوبة مسبقًا)، ويتم تعريفها بالطول والتجهيزات والمرفق/الانحناءات. ثم يجب حساب خسائر الاحتكاك. و يجب تعويض خسائر الاحتكاك هذه عن طريق فرق ضغط المياه بين ارتفاعات منسوب المياه المختلفة. يجب أن يتم الضخ فقط عند نقطة واحدة في تدفق إعادة الدوران بالكامل (مع مضختين منفصلين بالتوازي) لضمان ظروف تدفق مستقرة.

المضخة هي عنصر مهم للغاية في نظام أكوابونك لأنها تضمن دوران المياه موثوق بها في جميع أنحاء النظام. ويلزم إعادة تدوير المياه لتزويد الكائنات الحية الدقيقة والنباتات بالمغذيات الضرورية، ولتزويد الأسماك ببيئة خالية من المكونات الضارة. المضخة غير الكافية أو غير الموثوقة يمكن أن تؤدي إلى عدم كفاية أو الإفراط في إمدادات المغذيات، والتي يمكن أن تضر البكتيريا والأسماك والنباتات. عدم إعادة تدوير، أو إعادة تدوير التي هي سريعة جدا أو بطيئة جدا، وسوف تؤثر بسرعة على جميع الحياة في نظام أكوابونك.

هناك مجموعة واسعة من المضخات في السوق ولكن يمكن تقسيمها إلى فئتين رئيسيتين: المضخات الغاطسة أو المضخات المدمجة (الطرد المركزي). يتم غمر المضخات الغاطسة في مياه الخزان مما يساعد على الحفاظ على برودتها. وعادة ما تكون أقل كفاءة من المضخات المضمنة وهي أكثر ملاءمة للأنظمة الأصغر حجمًا. مضخات الطرد المركزي أو مضخات الطرد المركزي هي مضخات تبريد الهواء وتقع خارج الخزان. يمكن أن يكون لديهم محركات ذات طاقة أعلى قادرة على ضخ كميات كبيرة من المياه.

عند تحجيم المضخة للنظام المائي، يجب تحديد معدل التدفق أولاً - أي مقدار الماء الذي يمكن للمضخة أن تتحرك خلال فترة زمنية معينة. ويقاس عادة باللتر في الدقيقة أو باللتر في الساعة. يجب أن تكون المضخة قادرة على إعادة تدوير كامل حجم المياه في النظام. ويمكن أن يختلف هذا من 3 مرات في الساعة في أنظمة مكثفة جدا إلى بضع مرات فقط في اليوم في أنظمة واسعة النطاق. ليس هناك قاعدة الإبهام. الطريقة الوحيدة لحساب معدل إعادة تدوير المياه المطلوبة هي إجراء حساب تدفق الكتلة المناسبة (انظر التمرين 7). بشكل عام، من الأفضل شراء مضخة أكثر قوة لأنها ستسمح بتعديلات التدفق. ومع ذلك، فإن هذه المضخات باهظة الثمن.

من أجل حجم المضخة الخاصة بك، من المهم أيضًا حساب ارتفاع الرأس عن طريق حساب جميع خسائر الرأس الموضحة في التمرين 7. يجب تعويض فقدان الرأس هذا عن طريق الفرق في مستوى المياه، والذي سيكون مساويا لارتفاع مستويي المياه المضخة لرفع المياه بينهما. عادة ما يكون خزان السمك والسرير المتنامي على مستويات مختلفة. وكلما زادت المسافة أو أكبر الرأس، كلما كانت الطاقة مطلوبة لضخ الماء. أي شيء يمكن القيام به لتقليل الرأس سيجعل النظام بأكمله أكثر كفاءة.

الخطوة الأخيرة في تحديد حجم المضخة الصحيح هي الجمع بين معدل التدفق وارتفاع الرأس. بشكل عام، تأتي معظم المضخات مع مخطط يجمع بين معدل التدفق وارتفاع الرأس. إذا لم يكن كذلك، ثم عادة يتم ذكر الحد الأقصى لمعدل التدفق (Qmax) والحد الأقصى لارتفاع الضخ (Hmax). إذا لم يكن لديك مخطط مضخة لديك تفترض أن المضخة لديها كفاءة الضخ الأمثل حول Hmax/2، والتي عادة حول Qmax/2.

مثال التصميم: إذا كان لديك لإعادة تدوير 10 م³/ساعة لمدة 2 م، ثم تقرر أولا ما إذا كنت ترغب في استخدام واحد أو اثنين من المضخات. إذا كنت ترغب في استخدام مضختين بالتوازي، يجب على كل مضخة ضخ 5 م^3/ساعةلمدة 2 م بما في ذلك خسائر الاحتكاك في أنبوب الضخ. لذلك تحتاج اثنين من المضخات، كل مع Hmax = 4 م و Qmax = 10 م³.

تكلفة الطاقة المستخدمة لتشغيل المضخة هي جزء مهم من هيكل التكلفة لتشغيل نظام أكوابونك. لذلك من المهم معرفة الاستهلاك الكهربائي للمضخة التي تخطط لشرائها، مما يعني معرفة عدد الواطات التي تستخدمها المضخة. المضخة المثالية سوف تنجز المهمة أثناء استخدام أصغر كمية ممكنة من الطاقة. عند شراء مضخة لا ننسى أيضا لشراء مضخة احتياطية في حالة انهيار أول واحد، أو تشغيل النظام مع اثنين من المضخات بالتوازي (موصى به للغاية) ولها مضخة احتياطية واحدة.

تنظيم تدفق المياه ومنسوب المياه

تبلغ سرعة التدفق المستهدفة في الأنابيب حوالي 0.7-1 م/ث، وإذا كانت أقل من 0.7 م/ث، فهناك خطر ترسب الحمأة، بينما فوق 1 م/ث هناك فقدان غير ضروري للطاقة بسبب الاحتكاك. يمكن ضبط معدل تدفق المياه في النظام عن طريق تثبيت:

• مضخة حيث يمكن تنظيم التدفق

• صمام تنظيم

• جهاز توقيت كهربائي متصل بالمضخة

• منظم تعويم مستوى المياه مع أو بدون جهاز استشعار مستوى المياه

في أنظمة أكوابونك، وخاصة في وسائل الإعلام تنمو نظم السرير، ويستخدم على نطاق واسع سيفون جرس لتدفق المياه وتنظيم المستوى. تسمح سيفونس الجرس بتصريف المياه من السرير المتنامي تلقائيًا في خزان السمك ثم تأخذ المضخة الماء من خزان السمك إلى السرير المتنامي. بالإضافة إلى التنظيم التلقائي للمياه الذي يوفر الكثير من الوقت والجهد، فإن سيفونز الجرس لها العديد من الفوائد الأخرى عند استخدامها مع أنظمة أكوابونك:

• المزيد من التهوية لجذور النباتات

• حركة ثابتة ومتسقة للمياه

• العملية تلقائية

• يضمن أقصى قدر من الكفاءة

• بسيطة وموثوق بها

هناك طرق بسيطة أخرى لتنظيم منسوب المياه باستخدام حواجز أو أنابيب عادية أو سيفونس حلقة (Castelo 2018).

مشاكل في حركة المياه

إذا لم يتم تعميم المياه أو تم تقليل معدل التدفق، يمكن أن يكون هناك عدة أسباب؛ على سبيل المثال:

• المضخة لا تعمل

• يتم اختراق/تلف مراوح المضخة بواسطة وسائل الإعلام الرمل/المتنامية

• لا يوجد ما يكفي من الماء في النظام

• عطلت فقاعات الهواء تدفق المياه

• يتم انسداد الأنابيب

• هناك سمكة ميتة في الأنابيب

خسائر المياه واحتياطيات المياه

سوف تضيع بعض المياه حتما من النظام بسبب التبخر والنتح. المشاكل الرئيسية هي فقدان المياه بسبب التسريبات (التي تسببها الانسداد) أو أعطال المضخة. يجب على المرء أن يدرك أن كل ثقب، كل ختم، كل وصلة الأنابيب وكل ضرر ميكانيكي هو خطر محتمل يمكن أن يسبب تسرب. ومع ذلك، إذا تم تصميم الأنابيب بشكل صحيح، ومختومة بشكل صحيح/لصقها، ثم هذا لا ينبغي أن يكون مشكلة. من الضروري اختبار تدفق المياه عند بدء تشغيل النظام لضمان عدم وجود تسرب.

ضع في اعتبارك أيضًا ما سيحدث إذا توقفت المضخة عن العمل أو إذا كان هناك انقطاع في التيار الكهربائي. أين يتدفق الماء؟ يتضمن تصميم الأنظمة المناسبة حجمًا مؤقتًا عند أدنى مستوى من النظام (عادةً ما يكون مستنقع المضخة) لتخزين جميع المياه التي تفيض من النقاط الأعلى في النظام. إذا تم تصميمها بشكل صحيح، فإن خزانات الأسماك تفقد ما بين 5-10 سم من عمق المياه التي يمكن تخزينها من قبل حجم الغيار من حوض المضخة والمرشح الحيوي. هذا هو السبب في أن البيوفيلتر ومضخة الحوض عادة ما تبدو فارغة تماما في نظام مصمم بشكل صحيح. يجب على المرء تثبيت أجهزة الإنذار المناسبة، وحتى أفضل، طرق للتبديل التلقائي على مضخات النسخ الاحتياطي، متصلة بمولد كهربائي. يجب أن تصدرت المياه المفقودة كل يوم (1.5٪ أثناء التشغيل العادي، الفشل غير المدرجة). وبالتالي هناك حاجة إلى خزان مستنقع من حجم كاف، أو اتصال موثوق للغاية إلى مصدر آخر للمياه.

*حقوق الطبع والنشر © شركاء مشروع Aqu @teach. Aqu @teach هي شراكة استراتيجية إيراسموس في التعليم العالي (2017-2020) بقيادة جامعة غرينتش، بالتعاون مع جامعة زيوريخ للعلوم التطبيقية (سويسرا)، والجامعة التقنية في مدريد (إسبانيا)، وجامعة ليوبليانا ومركز ناكلو التقني الحيوي (سلوفينيا) . *