Aqu @teach: إدارة نظام إعادة تدوير الاستزراع المائي
كثافة التخزين
كثافة التخزين هي عامل مهم جدا يجب أن تقرر مسبقا عند تصميم راس. يمكن تعريف كثافة التخزين بطرق مختلفة (الجدول 2)، ومن المهم أن تدرك متى ولماذا يتم استخدام تعريفات مختلفة.
الجدول 2: تعريفات كثافة التخزين
| كثافة الأفراد | كثافة الكتلة الحيوية | ||
|---|---|---|---|
| لكل سطح (#/م2) | لكل وحدة تخزين (#/م3) | لكل سطح (كجم/م2) | لكل حجم (كجم/م3) |
| مستقل عن عمق الخزان. ذات صلة بالأسماك التي تعيش في قاع البحار | غالباً ما تكون مرتفعة بالنسبة للأسماك الصغيرة على الرغم من أن كثافة الكتلة الحيوية أعلى | مستقل عن عمق الخزان. ذات صلة بالأسماك التي تعيش في قاع البحار. وغالبا ما يكون أعلى للأسماك الأكبر منه للأنواع الأصغر حجما | ذات صلة بأنواع السباحة المجانية |
أنواع الأسماك المختلفة لها كثافات تخزين محتملة مختلفة. وتعد الكثافة عاملاً محورياً في تحديد رفاه الأسماك، على الرغم من أن جميع الجوانب البيولوجية ليست واضحة بعد. هناك أنواع الأسماك التي لديها سلوك مختلف بكثافات مختلفة. فعلى سبيل المثال، يتبنى البلطي السلوك المدرسي بكثافة عالية، والسلوك الإقليمي بكثافات منخفضة. ومن أجل منع الأسماك من إلحاق الأذى ببعضها البعض، يجب بالتالي استزراع هذه الأسماك بكثافة معينة. لاستخدام الفضاء بكفاءة، ومنع أكل لحوم البشر، يجب أن يحتوي خزان السمك على أسماك من نفس الحجم تقريبا. وهذا يعني: (أ) أن مرفق الاستزراع المائي يجب أن يكون له عدة خزانات لإيواء الأسماك من فئات مختلفة الأحجام، و (ب) أن يتم تصنيف عدد الأسماك حسب الحجم من حين لآخر، وإعادة توزيعه في الخزانات. وتترتب على كثافة التخزين المنخفضة والعالية في نظم الاستزراع المائي نتائج عديدة على إدارة نظام الاستزراع المائي (الجدول 3).
الجدول 3: خصائص أنظمة كثافة التخزين العالية والمنخفضة
| العوامل المؤثرة على الأنظمة ذات الإنتاج السنوي نفسه | كثافة عالية | كثافة منخفضة |
|---|---|---|
| التغير في بارامترات المياه | تغيير سريع | تغيير بطيء |
| زمن الاستجابة (على سبيل المثال إلى فشل المضخة) | هو أقصر. المزيد من الإجهاد للأسماك | أطول. تشغيل النظام أكثر أمانًا |
| قدرة صهاريج الأسماك لحجم إنتاج معين | سعة أقل مطلوبة لنفس حجم الإنتاج | هناك حاجة إلى قدرة أعلى. و يمكن تعويض ذلك جزئيا باستخدام أحواض أعمق. ومع ذلك، هذه هي أكثر تكلفة وتحتاج إلى أنابيب أكثر تكلفة ونظام الضخ |
| المعدل اللازم للتداور/النزوح لحجم إنتاج معين [م3/ساعة] | نفس الشيء | نفس الشيء بسبب بطء النظام، هناك قمم أكثر ليونة = مكونات أصغر = أجهزة أقل تكلفة لإعادة تكييف المياه |
| حجم الإزاحة بالنسبة لحجم الخزان | عالية | منخفض |
| أبعاد الخزان | الدبابات الأصغر ذات الكثافة العالية للأفراد، اعتمادًا على الأنواع، أكثر عرضة للإجهاد | في الدبابات الكبيرة، الأسماك التي تخاف بسهولة لديها مسافة هروب أطول |
الرصد
و ينبغي تحديد إجراءات الرصد و فقا لل خطوات المبينة في الشكل 10. أنظمة راس أو أكوابونك معقدة، وتتكون من أجزاء كثيرة. يمكن أن تسوء أشياء كثيرة، لذلك يجب على المشغلين البقاء في حالة تأهب دائمة (الجدول 4، انظر أيضًا الفصل 9). الأولوية القصوى لإدارة النظام هي صحة الأسماك والنباتات. ولذلك، ينبغي إعطاء الأولوية للرصد وفقاً لـ «أولويات دعم الحياة» (الجدول 5). و يورد الجدول 6 البنود الهامة التي ينبغي رصدها يوميا.
الشكل 10: الخطوات المنطقية لوضع إجراء للرصد
الجدول 4: ما الذي يمكن أن يحدث خطأ?
| النوع/النظام | الأسباب |
|---|---|
| خارج نطاق سيطرتك | الفيضانات والأعاصير والأعاصير والرياح والثلوج والجليد والعواصف والانقطاع الكهربائي والتخريب والسرقة |
| أخطاء الموظفين | أخطاء المشغل، والصيانة التي تم تجاهلها والتي تتسبب في فشل أنظمة النسخ الاحتياطي أو مكونات الأنظمة، وإلغاء تنشيط أجهزة الإنذار |
| مستوى مياه الخزان | صمام التصريف ترك مفتوحا، أنابيب المياه سقطت أو إزالتها، تسرب في النظام، كسر خط استنزاف، تفيض خزان |
| تدفق المياه | إغلاق الصمام أو فتحه بعيدًا جدًا، فشل المضخة، فقدان رأس الشفط، حجب شاشة السحب، سد الأنابيب، تمزقات أنابيب الإرجاع/انقطاع الصمغ |
| نوعية المياه | انخفاض الأوكسجين المذاب، وارتفاع ثانيأكسيدالكربون، وإمدادات المياه فوق التشبع، ودرجة الحرارة العالية أو المنخفضة، والأمونيا العالية، والنتريت أو النترات، وانخفاض القلوية |
| المرشحات | مرشحات توجيه/مسدودة، فقدان الرأس المفرط |
| نظام التهوية | ارتفاع درجة حرارة المحرك المنفاخ بسبب ضغط الظهر المفرط، حزام القيادة فضفاضة أو مكسورة، الناشرون مسدودة أو غير متصلة، تسرب في خطوط الإمداد |
الجدول 5: أولوية الرصد والاستجابة
| معلمة | وقت الاستجابة | ||
|---|---|---|---|
| الأولوية | عالية |
| سريع جدا (دقائق) إنذار اللازمة! |
| متوسط |
| وقت استجابة معتدل (ساعات) | |
| منخفض |
| تغيير المعلمات ببطء (المراقبة اليومية أو الأسبوعية) | |
الجدول 6: البنود الهامة التي ينبغي رصدها يوميا
| الطاقة الكهربائية | توريد أحادي المرحلة وثلاث مراحل، أنظمة فردية على منافذ GFCI المنقذة للأرواح |
|---|---|
| منسوب المياه | خزان الاستزراع (عالية/منخفضة)، مستودعات الإمداد للمضخات (عالية/منخفضة)، مرشحات (عالية/منخفضة) |
| نظام التهوية | ضغط الأكسجين الهوائي (عالي/منخفض) |
| تدفق المياه | مضخات، خزانات استزراع، مرشحات مغمورة، سخانات في خط |
| درجة الحرارة | خزانات الاستزراع (عالية/منخفضة)، أنظمة التدفئة/التبريد (عالية/منخفضة) |
| الأمن | أجهزة استشعار درجة الحرارة العالية/الدخان، أجهزة إنذار الدخيل |
بعض مشورة*** ل*** النظام التصميم و السلامة***
اختر المستشعرات بعناية، وقم بتسمية كل شيء، وقم بتضمين إمكانية التوسع في جميع المكونات
تركيب أجهزة الاستشعار والمعدات حيث تكون مرئية ويمكن الوصول إليها بسهولة من أجل الصيانة والمعايرة
تذكر أن الماء والكهرباء يصنعان تركيبة قاتلة، لذلك استخدم الفولتية المنخفضة (5 VDC أو 12 VDC أو 24 VDC أو AC) لحماية نفسك والأسماك
وضع علامة واضحة على وسائط المستشعر المسلحة وغير المسلحة، ويفضل أن يكون ذلك مع المصابيح في كل محطة لإظهار حالة المستشعر.
بعض مشورة*** ل*** النظام الصيانة
الحصول على دليل صيانة معد بشكل جيد يمكن للموظفين الاطلاع عليه
الاحتفاظ بخطة جدولة صيانة أسبوعية/شهرية/سنوية والاحتفاظ بملفات سجلات الخدمات الرئيسية وأدلة المعدات
الاحتفاظ بقوائم فحص الأدوات اليومية/الأسبوعية/الشهرية
إجراء عمليات فحص منتظمة (وبعض غير معلنة) للنظام، بما في ذلك تشغيل كل جهاز استشعار والتحقق من تشغيل أنظمة النسخ الاحتياطي التلقائي والمتصل الهاتفي
توفير تدريب للموظفين على التعامل مع أجهزة الإنذار الروتينية
التأكد من أن الموظفين على دراية بنظام التشغيل الكامل، بما في ذلك إمدادات المياه والتهوية وأنظمة النسخ الاحتياطي في حالات الطوارئ.
عندم إلى*** الشاشة المياه ***الجودة؟ ***
تهضم الأسماك حسب الوقت الذي يتم فيه إطعامها، وتعتمد كمية البراز على كمية الأعلاف التي يتم تناولها. وبالتالي، من المتوقع أعلى مستويات الأمونيوم بعد آخر تغذية (في المساء) وأقل قيمة قبل أول تغذية (في الصباح). لذلك، يجب إجراء قياسات لجودة المياه في نهاية العلف من أجل التقاط قمم الأمونيوم (الشكل 11).
أوتوماتيك مراقبة*** و التحكم*** النظام
أصبح الرصد الآلي ميسور التكلفة بشكل متزايد. هناك العديد من نظم الحصول على البيانات والتحكم المتاحة تجاريا للتطبيقات في RAS و/أو aquaponics. ويشمل نظام الرصد (1) أجهزة استشعار لقياس المتغيرات المطلوبة، و (2) واجهة لتحويل المعلومات الكهربائية إلى نموذج يمكن قراءته بواسطة حاسوب أو معالج دقيق، و (3) حاسوب، و (4) برمجيات لتشغيل النظام، و (5) شاشات العرض. من المهم مطابقة المكونات، من أجل أن يعمل نظام الرصد.
واحدة من أهم وظائف نظام الرصد هو توفير تنبيهات لمشغل النظام في حالة حدوث أعطال ومشاكل. إذا تم استشعار المتغيرات الحرجة لتكون خارج الحدود المقبولة، يجب إرسال الإنذارات. ومن المهم تصميم واختبار نظام الرصد والإنذار بحيث لا يتم إرسال تنبيهات كاذبة في كثير من الأحيان. تجعل الإنذارات الخاطئة المتكررة أكثر من اللازم من احتمال استجابة المشغل (Timmons et al. 1999). ويجب إنشاء أجهزة الإنذار وتشغيلها حتى يتم تنبيه الأفراد المعنيين. و يمكن وضع أجهزة إنذار مرئية و مسموعة في مناطق رئيسية داخل مرفق لتنبيه العمال إلى المشاكل. خارج ساعات العمل العادية يجب استخدام أجهزة الإنذار عن بعد (عادة عن طريق رسائل SMS).
الشكل 11: الدورة الزمنية اليومية لتركيزات NH4-N في مياه RAS. الأزرق = قبل التصفية الحيوية؛ الرمادي = بعد التصفية الحيوية؛ الأصفر = الفرق بين الأزرق والرمادي
*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) . *