المكونات الأساسية لوحدة أكوابونك

جميع أنظمة أكوابونك تشترك في العديد من المكونات المشتركة والأساسية. وتشمل هذه: خزان السمك، مرشح ميكانيكي، مرشح بيولوجي، وحاويات مائية. تستخدم جميع الأنظمة الطاقة لتعميم المياه من خلال الأنابيب والسباكة أثناء تهوية المياه. كما هو موضح أعلاه، هناك ثلاثة تصاميم رئيسية لمناطق زراعة النبات بما في ذلك: زراعة الأسرة، زراعة الأنابيب وتنمو القنوات. يناقش هذا القسم المكونات الإلزامية، بما في ذلك خزانات الأسماك، والفلتر الميكانيكي، والفلتر الحيوي، والسباكة، والمضخات. و تخصص الأقسام التالية لل تقنيات المائية المنفصلة, و تجري مقارنة لتحديد أنسب مجموعة من التقنيات لظروف مختلفة.

خزان السمك

صهاريج الأسماك عنصر حاسم في كل وحدة. وعلى هذا النحو، يمكن أن تمثل خزانات الأسماك ما يصل إلى 20 في المائة من التكلفة الكاملة لوحدة أكوابونك. الأسماك تتطلب شروطا معينة من أجل البقاء على قيد الحياة والازدهار، وبالتالي يجب اختيار خزان السمك بحكمة. هناك العديد من الجوانب الهامة التي يجب مراعاتها، بما في ذلك الشكل والمواد واللون.

شكل الخزان

على الرغم من أن أي شكل من أشكال خزان السمك سوف تعمل، ينصح الدبابات المستديرة ذات القيعان المسطحة. ويسمح الشكل الدائري للمياه بالتداول بشكل موحد ونقل النفايات الصلبة نحو مركز الخزان بواسطة قوة الطرد المركزي. الدبابات المربعة ذات القيعان المسطحة مقبولة تمامًا، ولكنها تتطلب إزالة أكثر نشاطًا للنفايات الصلبة. شكل الخزان يؤثر بشكل كبير على دوران المياه، وأنه من المحفوف بالمخاطر جدا أن يكون خزان مع ضعف الدورة الدموية. الدبابات ذات الشكل الفني مع الأشكال غير الهندسية مع العديد من المنحنيات والانحناءات يمكن أن تخلق بقع ميتة في الماء مع عدم وجود دوران. و يمكن لهذه المناطق أن تجمع النفايات و تخلق ظروفا خطرة لل أسماك. إذا كان سيتم استخدام خزان ذو شكل فردي، فقد يكون من الضروري إضافة مضخات مياه أو مضخات هواء لضمان الدوران السليم وإزالة المواد الصلبة. ومن المهم اختيار خزان لتتناسب مع خصائص الأنواع المائية التي يتم تربيتها لأن العديد من أنواع الأسماك التي تعيش في قاع البحار تظهر نموا أفضل وإجهادا أقل مع مساحة أفقية كافية.

المواد

ينصح إما البلاستيك الخامل القوي أو الألياف الزجاجية بسبب متانتها وطويلة العمر. المعدن غير ممكن بسبب الصدأ. البلاستيك و fibreglass هي مريحة لتثبيت (أيضا للسباكة) وخفيفة إلى حد ما والمناورة. وتستخدم أحواض سقي الحيوانات عادة، لأنها تميل إلى أن تكون رخيصة. إذا كنت تستخدم حاويات بلاستيكية، تأكد من أنها مقاومة للأشعة فوق البنفسجية لأن أشعة الشمس المباشرة يمكن أن تدمر البلاستيك. بشكل عام، يفضل استخدام خزانات البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) بسبب مقاومتها العالية وخصائصها الغذائية. و الواقع أن البولي إيثيلين المنخفض الكثافة هو المادة الأكثر استخداما لصهاريج تخزين المياه لل استخدامات المدنية. خيار آخر هو بركة في الأرض. من الصعب جدا إدارة الأحواض الطبيعية لأكوابونيكش لأن العمليات البيولوجية الطبيعية، التي تحدث بالفعل داخل الركيزة والطين في القاع، يمكن أن يكون من الصعب التلاعب بها، وغالبا ما تستخدم المواد الغذائية بالفعل من قبل النباتات المائية. الأسمنت أو البرك المبطنة بالبلاستيك أكثر قبولا، ويمكن أن تكون خيارًا غير مكلف. يمكن أن تجعل البرك الموجودة في الأرض عمليات السباكة صعبة، ويجب النظر بعناية في تصميم السباكة قبل الشروع في هذا الخيار. واحدة من أبسط خزانات الأسماك هو ثقب حفر في الأرض، واصطف مع الطوب أو جمرة، ثم اصطف مع بطانة مضادة للماء مثل البلاستيك البولي ايثيلين. و تشمل الخيارات الأخرى الحاويات المستعملة, مثل أحواض الاستحمام أو البراميل أو حاويات السوائب الوسيطة. من المهم جدا التأكد من أن الحاوية لم تستخدم سابقا لتخزين المواد السامة. سوف تكون الملوثات، مثل المواد الكيميائية المحمولة بالمذيبات، قد توغلت في البلاستيك المسامي نفسه ويستحيل إزالتها مع الغسيل. وهكذا، واختيار الحاويات المستخدمة بعناية، ومعرفة البائع إذا كان ذلك ممكنا.

اللون

ويُنصح بشدة باستخدام الألوان البيضاء أو غيرها من الألوان الفاتحة لأنها تسمح برؤية الأسماك بسهولة من أجل التحقق من السلوك وكمية النفايات التي يتم تسويتها في قاع الخزان (الأشكال من 4-22 إلى 4-24). سوف تعكس الدبابات البيضاء أيضا أشعة الشمس والحفاظ على الماء بارد. وبدلاً من ذلك، يمكن طلاء الجزء الخارجي من الدبابات ذات الألوان الداكنة باللون الأبيض. في المناطق الساخنة أو الباردة جدا، قد يكون من الضروري زيادة عزل الدبابات حراريا.

الأغطية والتظليل

يجب تغطية جميع خزانات الأسماك. أغطية الظل تمنع نمو الطحالب. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأغطية تمنع الأسماك من القفز إلى الخارج (غالباً ما تحدث مع الأسماك المضافة حديثاً أو إذا كانت نوعية المياه دون المستوى الأمثل)، وتمنع دخول الأوراق والحطام، وتمنع الحيوانات المفترسة مثل القطط والطيور من مهاجمة الأسماك. في كثير من الأحيان، يتم استخدام شبكات التظليل الزراعية التي تمنع 80-90 في المئة من أشعة الشمس. يمكن إرفاق قطعة قماش الظل بإطار خشبي بسيط لتوفير الوزن وجعل الغطاء سهل الإزالة.

آمنة من الفشل والتكرار

لا تدع خزان السمك يفقد مياهه؛ سوف تموت الأسماك إذا استنزف خزان السمك عن طريق الخطأ. وعلى الرغم من أن بعض الحوادث لا يمكن تجنبها (مثل شجرة تسقط على الخزان)، إلا أن معظم حالات قتل الأسماك الكارثية هي نتيجة لخطأ بشري. تأكد من عدم وجود وسيلة لتصريف الخزان دون اختيار متعمد من قبل المشغل. إذا كانت مضخة المياه موجودة في خزان السمك، تأكد من رفع المضخة من أسفل بحيث لا يمكن ضخ الخزان الجاف. استخدم أنبوب داخل الخزان لضمان الحد الأدنى من مستوى المياه. وتناقش هذه المسألة بمزيد من التفصيل في القسم 4-2-6.

الترشيح - الميكانيكية والبيولوجية

الترشيح الميكانيكي

بالنسبة لـ RASS، يمكن القول بأن الترشيح الميكانيكي هو الجانب الأكثر أهمية** في التصميم. الترشيح الميكانيكي هو فصل وإزالة النفايات السمكية الصلبة والمعلقة من خزانات الأسماك. ومن الضروري إزالة هذه النفايات لصحة النظام، لأن الغازات الضارة تطلق بواسطة البكتيريا اللاهوائية إذا تركت النفايات الصلبة تتحلل داخل صهاريج الأسماك. وعلاوة على ذلك، يمكن للنفايات أن تسد النظم وتعطل تدفق المياه، مما يسبب ظروف نقص الأوكسجين إلى جذور النباتات. وعادة ما تكون كثافة تخزين أكوابونيكش صغيرة الحجم أقل من أساليب RAS المكثفة التي تم تصميم هذه المرشحات الميكانيكية من أجلها في الأصل، ولكن مستوى معين من الترشيح الميكانيكي ضروري لصهاريج المياه المائية الصحية، بغض النظر عن نوع الطريقة المائية المستخدمة.

هناك عدة أنواع من المرشحات الميكانيكية. أبسط طريقة هي شاشة أو مرشح يقع بين خزان السمك وسرير النمو. تلتقط هذه الشاشة النفايات الصلبة، ويجب شطفها في كثير من الأحيان. وبالمثل، فإن المياه التي تغادر خزان السمك يمكن أن تمر عبر حاوية صغيرة من المواد الجسيمية، منفصلة عن السرير وسائل الإعلام؛ هذه الحاوية أسهل لشطف بشكل دوري. و هذه الأساليب صالحة لبعض الوحدات المائية الصغيرة, ول كنها غير كافية في النظم الأكبر حجما التي تحتوي على المزيد من الأسماك حيث تكون كمية النفايات الصلبة ذات صلة. وهناك أنواع عديدة من المرشحات الميكانيكية، بما في ذلك صهاريج الترسيب، وأجهزة تنقية التدفق الشعاعي، ومرشحات الرمل أو الخرزة، ومرشحات يربك؛ ويمكن استخدام كل منها وفقاً لكمية النفايات الصلبة التي تحتاج إلى إزالتها. ومع ذلك، وبما أن هذا المنشور يركز على أكوابونيكش الصغيرة الحجم، فإن أجهزة التصفية، أو الفواصل الميكانيكية، هي المرشحات الأنسب. يمكن لأجهزة التصفية، بشكل عام، إزالة ما يصل إلى 60 في المائة من إجمالي المواد الصلبة القابلة للإزالة. لمزيد من المعلومات حول الطرق المختلفة للترشيح الميكانيكي، يرجى الرجوع إلى قسم القراءة الإضافي في نهاية هذا المنشور.

فواصل ميكانيكية (أجهزة تصفية)

المرطب هو وعاء مخصص يستخدم خصائص الماء لفصل الجسيمات. وبشكل عام، فإن المياه التي تتحرك بشكل أبطأ غير قادرة على حمل أكبر عدد من الجسيمات مثل المياه التي تتدفق بشكل أسرع. لذلك، يتم بناء المرطب بطريقة لتسريع وإبطاء الماء بحيث تركز الجزيئات على القاع ويمكن إزالتها. في مرطب الدوامة، يدخل الماء من خزان السمك بالقرب من منتصف المرطب السفلي من خلال أنبوب. يتم وضع هذا الأنبوب بشكل عرضي على الحاوية مما يجبر الماء على الدوران بحركة دائرية داخل الحاوية. قوة الطرد المركزي الناتجة عن الحركة الدائرية للمياه تجبر النفايات الصلبة في الماء إلى وسط الحاوية وأسفلها، لأن الماء في وسط الدوامة أبطأ من الماء الموجود في الخارج. وبمجرد جمع هذه النفايات في القاع، يمكن فتح أنبوب متصل بقاع الحاوية بشكل دوري، مما يسمح للنفايات الصلبة بالتخلص من الحاوية.

يخرج الماء الموضح من المرطب في الأعلى، من خلال أنبوب مخرج كبير مشقوق مغطى بمرشح شبكي ثانوي، ويتدفق إلى المرشح الحيوي أو إلى أسرة الوسائط. و تبين الأشكال 4-25-4-27 أمثلة على فواصل ميكانيكية بسيطة لل وحدات الصغيرة إلى الكبيرة. تحتوي النفايات الصلبة المحاصرة والمزالة على مغذيات وهي مفيدة جداً للنظم أو لنباتات الحدائق بشكل عام؛ ويناقش الفرع التالي تمعدن النفايات الصلبة. ومن المبادئ التوجيهية العامة لل وحدات الصغيرة الحجم حجم حاوية الفاصل الميكانيكي بحيث يبلغ حوالي سدس حجم خزان السمك, و لكن هذا يتوقف على كثافة التخزين و التصميم الدقيق. يحتوي الملحق 8 على تعليمات مفصلة خطوة بخطوة حول بناء كل جزء من هذه الأنظمة.

الترشيح الميكانيكي الأولي الكافي مهم بشكل خاص لوحدات NFT وDWC المستخدمة في احتباس النفايات الصلبة وإزالتها. وبدون هذه العملية الأولية، ستتراكم النفايات الصلبة والمعلقة في الأنابيب والقنوات المتنامية وستسد أسطح الجذور. يتسبب تراكم النفايات الصلبة في انسداد المضخات ومكونات السباكة. و أخيرا, فإن النفايات غير المصفاة ستخلق أيضا بقع لاهوائية خطرة في النظام. ويمكن لهذه البقع اللاهوائية أن تؤوي البكتيريا التي تنتج كبريتيد الهيدروجين، وهو غاز شديد السمية وقاتل للأسماك، ينتج عن تخمير النفايات الصلبة، والتي يمكن اكتشافها في كثير من الأحيان كرائحة بيضة فاسدة.

الترشيح الحيوي

الترشيح الحيوي هو تحويل الأمونيا والنتريت إلى نترات بواسطة البكتيريا الحية. و معظم نفايات الأسماك غير قابلة لل تصفية باستخدام فلتر ميكانيكي لأن النفايات تذوب مباشرة في الماء, و حجم هذه الجسيمات صغير جدا بحيث لا يمكن إزالتها ميكانيكيا. لذلك، من أجل معالجة هذه النفايات المجهرية يستخدم نظام أكوابونك البكتيريا المجهرية. الترشيح الأحيائي ضروري في علم الأحياء المائية لأن الأمونيا والنتريت سامة حتى عند تركيزات منخفضة، في حين تحتاج النباتات إلى نمو النترات. في وحدة أكوابونك، فلتر بيولوجي هو مكون مثبت عمدا لإيواء غالبية البكتيريا الحية. وعلاوة على ذلك، فإن الحركة الديناميكية للمياه داخل مرشح بيولوجي سوف تحطم المواد الصلبة الدقيقة جدا التي لم يتم التقاطها من قبل جهاز الترشيح، مما يمنع كذلك تراكم النفايات على جذور النباتات في NFT وDWC. ومع ذلك، فإن بعض المرافق المائية الكبيرة التي تتبع تصميم النظام الذي تم تطويره في جامعة جزر فرجن لا تستخدم فلتر بيولوجي منفصل لأنها تعتمد في الغالب على الأسطح الرطبة للوحدات، وعلى جذور النباتات وامتصاص النباتات المباشر لمعالجة الأمونيا. الترشيح الحيوي منفصل غير ضروري في تقنية السرير وسائل الإعلام لأن الأسرة تنمو نفسها هي مرشحات بيولوجية مثالية.

تم تصميم المرشح الحيوي ليكون مساحة سطح كبيرة مزودة بالماء المؤكسج. يتم تثبيت المرشح الحيوي بين المرشح الميكانيكي والحاويات المائية. وينبغي أن يكون الحد الأدنى لحجم حاوية الفلتر الحيوي هذه سدس حجم خزان السمك. ويبين الشكل 4.28 مثالا على مرشح أحيائي للوحدات الصغيرة الحجم.

يعتبر Bioballs® أحد وسائل التصفية الحيوية الشائعة الاستخدام، وهو منتج خاص متاح من متاجر توريد الاستزراع المائي، على الرغم من وجود علامات تجارية عامة مماثلة (الشكل 4.29). تم تصميم هذه لتكون مادة فلتر بيولوجي مثالية، لأنها صغيرة، على شكل خصيصا البنود البلاستيكية التي لديها مساحة سطح كبيرة جدا لحجمها (500-700 م 2/م 3). يمكن استخدام وسائل أخرى، بما في ذلك الحصى البركاني، أغطية الزجاجات البلاستيكية، بوف الاستحمام النايلون، المعاوضة، ونجارة البولي فينيل كلورايد (PVC) ومنصات فرك النايلون. أي فلتر بيولوجي يحتاج إلى نسبة عالية من مساحة السطح إلى حجم، تكون خاملة وتكون سهلة لشطف. تحتوي Bioballs^® على ضعف مساحة السطح إلى نسبة حجم الحصى البركاني، وكلاهما لهما نسبة أعلى من أغطية الزجاجات البلاستيكية. عند استخدام مواد الترشيح الحيوي دون المستوى الأمثل، من المهم ملء المرشح الحيوي قدر الإمكان، ولكن حتى مع ذلك، قد لا يكون السطح الذي توفره الوسائط كافياً لضمان الترشيح الحيوي الكافي. من الأفضل دائمًا زيادة حجم المرشح الحيوي أثناء البناء الأولي، ولكن يمكن إضافة المرشحات الحيوية الثانوية لاحقًا إذا لزم الأمر. تحتاج المرشحات الحيوية في بعض الأحيان إلى التحريك أو التحريض لمنع الانسداد، وتحتاج أحيانا إلى شطف إذا كانت النفايات الصلبة قد انسدت لهم، مما يخلق مناطق نقص الأكسجين. انظر الفصل 8 والتذييل 4 للحصول على مزيد من المعلومات عن متطلبات حجم الترشيح الأحيائي للوحدات الصغيرة الحجم.

عنصر آخر مطلوب للمرشح الحيوي هو التهوية. تحتاج البكتيريا النتروية إلى الوصول الكافي إلى الأكسجين من أجل أكسدة الأمونيا. حل واحد سهل هو استخدام مضخة الهواء، ووضع الحجارة الهواء في الجزء السفلي من الحاوية. وهذا يضمن أن البكتيريا لديها تركيزات DO عالية ومستقرة باستمرار. كما تساعد مضخات الهواء على تحطيم أي نفايات صلبة أو معلقة لم يتم التقاطها بواسطة الفاصل الميكانيكي عن طريق تحريك Bioballs® العائمة وتحريكها باستمرار. لمزيد من احتباس المواد الصلبة داخل المرشح الحيوي، من الممكن أيضًا إدخال دلو بلاستيكي أسطواني صغير مليء بشبكات النايلون (مثل Perlon®) أو الإسفنج أو كيس صافي مليء بالحصى البركاني في مدخل المرشح الحيوي (الشكل 4.30). يتم محاصرة النفايات بواسطة هذا المرشح الميكانيكي الثانوي، مما يسمح لتدفق المياه المتبقية من خلال الثقوب الصغيرة التي يتم حفرها في الجزء السفلي من الدلو في حاوية الفلتر الحيوي. كما تخضع النفايات المحاصرة للتمعدن والتحلل البكتيري.

التمعدن

ويشير التمعدن، من حيث الأكوابونيات المائية، إلى الطريقة التي تتم بها معالجة النفايات الصلبة واستقلالها بواسطة البكتيريا إلى مغذيات للنباتات. تحتوي النفايات الصلبة التي تحتجز بواسطة المرشح الميكانيكي على مغذيات؛ على الرغم من أن معالجة هذه النفايات تختلف عن الترشيح الأحيائي ويتطلب النظر فيها بشكل منفصل. الاحتفاظ بالمواد الصلبة داخل النظام العام سيضيف المزيد من العناصر الغذائية إلى النباتات. تخضع أي نفايات تبقى على المرشحات الميكانيكية، داخل المرشحات الحيوية أو في أسرة النمو لبعض التمعدن. ويتيح ترك النفايات في مكانها لفترة أطول مزيداً من التمعدن؛ وسيؤدي وقت الإقامة الأطول للنفايات في المرشحات إلى مزيد من التمعدن والاحتفاظ بالمغذيات في النظام. ومع ذلك، فإن هذه النفايات الصلبة نفسها، إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح وتمعدن، ستمنع تدفق المياه، وتستهلك الأكسجين وتؤدي إلى حالات نقص الأكسجين، مما يؤدي بدوره إلى إنتاج غاز كبريتيد الهيدروجين الخطير وإزالة النيتريتين. ولذلك فإن بعض النظم الكبيرة تترك النفايات الصلبة عن عمد داخل المرشحات، مما يضمن تدفق المياه الكافي والأوكسجين، بحيث يتم إطلاق الحد الأقصى من العناصر الغذائية. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة غير عملية بالنسبة لنظم NFT وDWC على نطاق صغير.

إذا تقرر تعمد تمعدن هذه المواد الصلبة، هناك طرق بسيطة لتسهيل الانهيار البكتيري في حاوية منفصلة، ببساطة تخزين هذه النفايات في هذه الحاوية المنفصلة مع الأكسجين الكافي باستخدام الأحجار الهوائية. بعد فترة غير محددة من الوقت، سيتم استهلاك النفايات الصلبة، استقلاب وتحويلها عن طريق البكتيريا المتغايرة. عند هذه النقطة، يمكن صب الماء وإعادة إضافته إلى النظام المائي، ويمكن إضافة النفايات المتبقية، التي انخفضت في الحجم، إلى التربة.

وبدلاً من ذلك، يمكن فصل هذه النفايات الصلبة وإزالتها وإضافتها إلى أي زراعة في الأرض أو حديقة أو بن سماد كأسمدة قيمة. ومع ذلك، فإن فقدان هذه العناصر الغذائية يمكن أن يسبب نقص في النباتات التي قد تحتاج بعد ذلك إلى تكميل المغذيات (انظر الفصل 6).

استخدام سرير وسائط لمزيج من الترشيح الميكانيكي والبيولوجي

ومن الممكن أيضا استخدام سرير مملوء بوسائط الإعلام للميكانيكية والترشيح الحيوي في وحدات NFT و DWC (الشكلان 4.31 و 4.32). يمكن أن يكون ذلك مهمًا عندما لا يكون من الممكن الحصول على المواد اللازمة لفاصل دوامة و/أو فلتر بيولوجي منفصل. وعلى الرغم من مناقشة أكثر اكتمالا في الفصل 8، فإنه يكفي القول هنا أن لكل 200 غرام من علف الأسماك يوميا يحتاج إلى 300 لتر في الحجم. ومن شأن هذه الحصى الصغيرة أن توفر الترشيح الأحيائي الكافي لحوالي 20 كيلوغراما من الأسماك. وعلى الرغم من أن هذا السرير من شأنه أن يوفر الترشيح الحيوي الكافي لوحدة NFT أو DWC، فضلا عن التقاط النفايات الصلبة والاحتفاظ بها، فإنه يوصى أحيانا باستخدام جهاز إضافي لالتقاط المواد الصلبة يوضع في السرير لمنع قاع الوسائط من انسداد المواد الصلبة للأسماك. سيحتاج السرير إلى الشطف بشكل دوري لإزالة النفايات الصلبة.

وباختصار، فإن مستوى معين من الترشيح ضروري لجميع الكائنات المائية، على الرغم من أن كثافة تخزين الأسماك وتصميم النظام يحدد مقدار الترشيح الضروري. وتفصل المرشحات الميكانيكية النفايات الصلبة لمنع تراكم المواد السامة، وتحول الترشيح الأحيائي النفايات النيتروجينية الذائبة إلى نترات (الشكلان 4-33 و4-34). وتعمل أسرة الوسائط نفسها كمرشحات ميكانيكية ومرشحات بيولوجية عند استخدام هذه التقنية، ولكن الترشيح الميكانيكي الإضافي ضروري في بعض الأحيان لزيادة كثافة الأسماك (15 كجم/م³). وبدون أسرة الوسائط، كما هو الحال في وحدات NFT وDWC، يكون الترشيح المستقل ضروريًا. و يؤدي تمعدن النفايات الصلبة إلى إعادة المزيد من العناصر الغذائية إلى النظام. يحدث التمعدن في أسرة وسائل الإعلام، ولكن داخل أنظمة NFT و DWC هناك حاجة إلى جهاز منفصل.

المكونات المائية - أسرة وسائل الإعلام، NFT، DWC

المكون المائي هو مصطلح لوصف أقسام زراعة النباتات في الوحدة. هناك العديد من التصاميم، ثلاثة منها نوقشت بالتفصيل في هذا المنشور، ولكن كل منها يتطلب قسمًا منفصلاً. هذه التصاميم الثلاثة هي: وحدات السرير وسائل الإعلام، التي تسمى أحيانا أسرة الجسيمات، حيث تنمو النباتات داخل الركيزة (الشكلان 4.35 و 4.36)؛ وحدات تقنية المغذيات (NFT)، حيث تنمو النباتات بجذورها في أنابيب واسعة مزودة بمياه الاستزراع (الشكل 4.37 و 4.38)؛ واستزراع المياه العميقة ( DWC)، وتسمى أيضا أكوابونيكش الطوافة أو أنظمة السرير العائمة، حيث يتم تعليق النباتات فوق خزان من المياه باستخدام طوف عائمة (الشكل 4.39 و 4.40). كل طريقة لها مزايا وعيوب، مع كل أنماط مكونات مختلفة لتناسب احتياجات كل طريقة. انظر الأقسام 4.3-4.6 للاطلاع على تفاصيل كل منها.

حركة المياه

حركة المياه أمر أساسي للحفاظ على جميع الكائنات الحية في الأحياء المائية. تتحرك المياه المتدفقة من خزانات الأسماك، من خلال الفاصل الميكانيكي والمرشح الحيوي، وأخيرا إلى النباتات في أسرة وسائل الإعلام، والأنابيب أو القنوات، وإزالة العناصر الغذائية المذابة. إذا توقفت حركة المياه، فإن التأثير الأكثر إلحاحا هو انخفاض في DO وتراكم النفايات في خزان الأسماك. دون مرشح الميكانيكية والمرشح الحيوي الأسماك يمكن أن تعاني وتموت في غضون ساعات قليلة. وبدون تدفق المياه، فإن المياه في أسرة وسائل الإعلام أو وحدات DWC ستركود وتصبح عديمة الأوكسجين، وستجف أنظمة NFT.

ومن المبادئ التوجيهية التي يشيع ذكرها لأنظمة الأكوابونية المزودة بكثافة تدوير المياه مرتين في الساعة. على سبيل المثال، إذا كان حجم المياه الكلي لوحدة أكوابونك يبلغ 000 1 لتر، ينبغي أن يكون معدل تدفق المياه 000 2 لتر في الساعة، بحيث يتم تدوير المياه مرتين في كل ساعة. ومع ذلك، في كثافات التخزين المنخفضة هذا معدل دوران غير ضروري، والمياه تحتاج فقط إلى أن يتم تدوير مرة واحدة في الساعة. هناك ثلاث طرق شائعة الاستخدام لنقل المياه من خلال نظام: مضخات المكره الغاطسة، وعمليات النقل الجوي، والطاقة البشرية.

مضخة مياه دافعة غاطسة

الأكثر شيوعا، يتم استخدام مضخة المياه الغاطسة من نوع المكره كقلب وحدة أكوابونيكس، ويوصى هذا النوع من المضخات (الشكل 4.41).

يمكن استخدام المضخات الخارجية، ولكنها تتطلب المزيد من السباكة وهي أكثر ملاءمة للتصاميم الأكبر. يفضل استخدام مضخات المياه عالية الجودة لضمان عمر طويل وكفاءة الطاقة. وستحافظ المضخات عالية الجودة على قدرة الضخ وكفاءتها لمدة 1-2 سنوات على الأقل، مع عمر إجمالي يتراوح بين 3-5 سنوات، في حين أن المنتجات الأقل شأنا ستفقد قوة الضخ في وقت أقصر مما يؤدي إلى انخفاض كبير في تدفقات المياه. وفيما يتعلق بمعدل التدفق، تحتاج الوحدات الصغيرة الموصوفة في هذا المنشور إلى معدل تدفق قدره 000 2 لتر في الساعة عند ارتفاع رأس يبلغ 1.5 متر؛ وتستهلك المضخة الغاطسة بهذه السعة 25-50 واط/ساعة، وهناك تقدير تقريبي مفيد لحساب كفاءة استخدام الطاقة للمضخات الغاطسة هو أن المضخة يمكن أن تتحرك 40 لترا من الماء في الساعة لكل واط في الساعة المستهلكة، على الرغم من أن بعض النماذج تدعي ضعف هذه الكفاءة.

عند تصميم السباكة للمضخة، من المهم إدراك أن طاقة الضخ تنخفض في كل تركيب أنبوب؛ يمكن فقدان ما يصل إلى 5 في المائة من إجمالي معدل التدفق في كل وصلة أنابيب عندما يتم إجبار الماء على المرور. وهكذا، استخدم الحد الأدنى من الاتصالات بين المضخة وخزانات الأسماك. من المهم أيضًا ملاحظة أنه كلما كان قطر الأنابيب أصغر، كلما زاد فقدان تدفق المياه. يحتوي أنبوب 30 مم على ضعف تدفق أنبوب 20 مم حتى لو تم تقديمه من مضخات بنفس السعة. بالإضافة إلى ذلك، لا يتطلب أنبوب أكبر أي صيانة لإزالة تراكم المواد الصلبة المتراكمة في الداخل. ومن الناحية العملية، يؤدي ذلك إلى تحقيق وفورات كبيرة في تكاليف الكهرباء والتشغيل. عند تركيب وحدة أكوابونك، تأكد من وضع المضخة الغاطسة في مكان يمكن الوصول إليه لأن التنظيف الدوري ضروري. في الواقع، سوف يحتاج المرشح الداخلي إلى تنظيف كل 2-3 أسابيع. سوف تنكسر مضخات المياه الغاطسة إذا تم تشغيلها بدون ماء؛ لا تجف المضخة أبداً.

رافعة هوائية

عمليات النقل الجوي هي تقنية أخرى لرفع المياه (الشكل 4.42). أنها تستخدم مضخة الهواء بدلا من مضخة المياه. يضطر الهواء إلى أسفل الأنبوب داخل خزان السمك، وتشكل الفقاعات وتنفجر، وخلال صعودها إلى السطح تنقل الفقاعات المياه معهم. إحدى الفوائد هي أن عمليات النقل الجوي يمكن أن تكون أكثر كفاءة كهربائيًا، ولكن فقط عند ارتفاعات الرأس الصغيرة (30-40 سم). تكتسب المصاعد الهوائية الطاقة في الخزانات الأعمق، وهي الأفضل بعمق أكبر من متر واحد. القيمة المضافة هي أن عمليات النقل الجوي لا تسد الطريقة التي تعمل بها المضخات الغاطسة من نوع المكره. وبالإضافة إلى ذلك، يتم أيضا الأكسجين المياه من خلال الحركة الرأسية التي تديرها فقاعات الهواء. ومع ذلك، يجب أن يكون حجم الهواء الذي يتم ضخه كافياً لتحريك الماء على طول الأنبوب. تتمتع مضخات الهواء عموماً بعمر أطول من مضخات المياه الغاطسة. الفائدة الرئيسية تأتي من اقتصاد الحجم - يمكن شراء مضخة هواء واحدة لكل من التهوية ودوران المياه، مما يقلل من الاستثمار الرأسمالي في مضخة ثانية.

قوة الإنسان

وقد تم تصميم بعض النظم المائية لاستخدام الطاقة البشرية لنقل المياه (الشكل 4.43).

يمكن رفع الماء في الدلاء أو باستخدام البكرات أو الدراجات المعدلة أو غيرها من الوسائل. يمكن ملء خزان الرأس يدويًا ويسمح باستنزافه ببطء طوال اليوم. ولا تنطبق هذه الطرق إلا على الأنظمة الصغيرة، وينبغي النظر فيها إلا في الحالات التي تكون فيها الكهرباء غير متوفرة أو غير موثوقة. وكثيرا ما يكون لهذه النظم انخفاض في معامل الانفلونزا والخلط غير الكافي للمغذيات، على الرغم من أنه يمكن استخدامها بنجاح بالاقتران مع بعض التقنيات المعدلة التي نوقشت في الفصل 9.

التهوية

مضخات الهواء حقن الهواء في الماء من خلال أنابيب الهواء وحجارة الهواء التي تقع داخل خزانات المياه، وبالتالي زيادة مستويات دو في الماء (الشكل 4.44).

DO إضافية هي عنصر حيوي من وحدات NFT و DWC. تقع الحجارة الهوائية في نهاية الخط الجوي، وتعمل على نشر الهواء إلى فقاعات أصغر (الشكل 4.45). فقاعات صغيرة لديها مساحة أكبر، وبالتالي الافراج عن الأكسجين في الماء أفضل من الفقاعات الكبيرة. وهذا يجعل نظام التهوية أكثر كفاءة ويسهم في توفير التكاليف. فمن المستحسن أن تستخدم الحجارة الهواء الجودة من أجل الحصول على أصغر فقاعات الهواء. سوف يحدث Biofouling، وحجارة الهواء يجب تنظيفها بانتظام أولا مع محلول الكلور لقتل الرواسب البكتيرية وبعد ذلك، إذا لزم الأمر، مع حمض خفيف جدا لإزالة التمعدن، أو استبدالها، عندما تدفق فقاعات غير متناسقة. مضخات الهواء عالية الجودة هي عنصر لا يمكن الاستغناء عنه من أنظمة أكوابونك، وقد تم حفظ العديد من الأنظمة من انهيار كارثي بسبب وفرة من دو. إذا كان ذلك ممكنا، فمن الأفضل استخدام مجموعة AC/DC مضخة الهواء في حالة نقص الكهرباء، لأنه عند قطع التيار الكهربائي عن التيار المتردد أثناء انقطاع، يمكن أن تستمر بطاريات DC المشحونة في العمل.

أنظمة تهوية المقاسات

وبالنسبة للوحدات الصغيرة الحجم، التي يبلغ عدد صهاريج الأسماك فيها حوالي 000 1 لتر، يوصى بوضع خطين هوائيين على الأقل، يسميان أيضا بالحقن، في خزان الأسماك بحجارة الهواء، وحاقن واحد في حاوية الفلتر الحيوي. لفهم حجم الهواء الذي يدخل النظام، يجدر قياس معدل التدفق. للقيام بذلك، ببساطة عكس جهاز قياس الحجمي (زجاجة 2 لتر، كوب قياس، كوب تخرج) في خزان السمك. بمساعدة مساعد، ابدأ ساعة توقيت في نفس الوقت الذي يتم فيه إدخال حجر الهواء الفقاعات في جهاز القياس. أوقف ساعة الإيقاف عندما تكون الحاوية مليئة بالهواء. ثم أوجد معدل التدفق باللترات في الدقيقة باستخدام نسبة. الهدف للأنظمة الموصوفة هنا هو 4-8 لترات في الدقيقة لجميع الأحجار الهوائية مجتمعة. من الأفضل دائمًا أن يكون لديك DO إضافي بدلاً من عدم كفاية.

حاول وضع الحجارة الهوائية بحيث لا تعيد تعليق المواد الصلبة، وبالتالي منع إزالتها من خلال الصرف المركزي.

سينتوري سيفونز

تكنولوجيا منخفضة وبسيطة لبناء، سينتوري سيفونس هي تقنية أخرى لزيادة مستويات دو في أكوابونيكش. هذه التقنية ذات قيمة خاصة في قنوات DWC. ببساطة، يستخدم فنتوري سيفونس مبدأ الهيدروديناميكية التي تسحب في الهواء من الخارج (الطموح) عندما يتدفق الماء المضغوط بسرعة أسرع من خلال قسم الأنابيب من قطر أصغر. مع تدفق المياه المستمر، إذا كان قطر الماسورة يقلل من سرعة المياه يجب أن تزيد، وهذه السرعة أسرع يخلق ضغطا سلبيا. سينتوري سيفونس هي أقسام قصيرة من الأنابيب (قطرها 20 مم، 5 سم طول) إدراجها داخل أنابيب المياه الرئيسية ذات القطر الأكبر (25 مم). كما يتم إجبار الماء في الأنبوب الرئيسي من خلال القسم الأضيق، فإنه يخلق تأثير طائرة (الشكل 4.46). هذا التأثير النفاث تمتص الهواء المحيط في تيار المياه من خلال ثقب صغير مقطوع في أنبوب الانقباض الخارجي. إذا كان سيفون فنتوري تحت الماء، يمكن توصيل الثقب الصغير بطول الأنابيب التي تتعرض للغلاف الجوي. يمكن دمج سيفونز فنتوري في كل أنبوب تدفق في قنوات DWC، مما سيؤدي إلى رفع محتوى DO للقناة. ويمكن أيضا أن تكون بمثابة التكرار لتهوية خزان الأسماك إذا فشلت مضخة الهواء. انظر القسم مزيد من القراءة لمزيد من مصادر المعلومات.

خزان الحوض

خزان الحوض هو خزان لجمع المياه في أدنى نقطة في النظام. المياه يمتد دائما إلى أسفل إلى الحوض (الشكل 4.47).

هذا هو في كثير من الأحيان موقع المضخة الغاطسة. يجب أن تكون خزانات الحوض أصغر من خزانات الأسماك، وينبغي أن تكون قادرة على عقد ما بين ربع وثلث حجم خزان الأسماك. بالنسبة لأسرة الوسائط من نوع الانسياب والتدفق، يجب أن تكون الحوض كبيرة بما يكفي لاحتواء كامل حجم المياه على الأقل في الأسرة المزروعة (انظر القسم 4.3). وتستخدم خزانات الحوض الخارجية بشكل رئيسي في وحدات السرير وسائل الإعلام؛ ومع ذلك، بالنسبة لوحدات DWC، يمكن استخدام القناة المائية الفعلية كخزان مستوحق/بيت مضخة أيضا. على الرغم من أنها مفيدة، فإنه ليس مكونا أساسيا للنظام، والعديد من التصاميم لا تستخدم خزان مستنقع خارجي. وحدات صغيرة جدا، مع خزانات الأسماك تصل إلى 200 لتر يمكن ببساطة ضخ المياه من خزان الأسماك إلى أسرة تنمو، من حيث يتدفق الماء مرة أخرى إلى خزان الأسماك. ومع ذلك، لوحدات أكبر من المفيد جدا أن يكون مستنقع.

وهناك طريقة شائعة من أكوابونيكش، واحدة الموصى بها هنا، هو أن يكون المضخة تقع في خزان الحوض. يصف اختصار شائع الاستخدام النقاط الرئيسية لهذا التصميم، وهو: الارتفاع المستمر في خزان السمك - المضخة في خزان الحوض (CHIFT- PIST). استخدام هذه الطريقة يعني أن أي خسائر في المياه، بما في ذلك كل من التبخر وتسريب المكونات، لا تتجلى إلا داخل خزان الحوض ولا تؤثر على حجم خزان السمك. ومن ثم يكون مباشرة إلى الأمام لقياس خسائر التبخر العادية وحساب عدد المرات التي تحتاج فيها المياه إلى تجديد، ويمكن تحديدها على الفور إذا كان هناك تسرب. ربما الأهم من ذلك، أي تسرب في النظام المائي لن يضر الأسماك. ويناقش القسم 9-2 تأمين مستويات المياه بطرق مختلفة.

مواد السباكة

يتطلب كل نظام مجموعة مختارة من الأنابيب البلاستيكية، وصلات PVC والتجهيزات والخراطيم والأنابيب (الشكل 4.48). وهي توفر قنوات لتدفق المياه إلى كل مكون. وهناك حاجة أيضا إلى صمامات الحاجز، Uniseals® (ويشار إليها فيما بعد Uniseal)، مانع تسرب السيليكون وشريط تفلون. يتم توصيل مكونات PVC معًا بطريقة دائمة باستخدام الأسمنت PVC، على الرغم من أنه يمكن استخدام مانع التسرب من السيليكون مؤقتًا إذا لم تكن السباكة دائمة ولم تكن المفاصل تحت ضغط الماء العالي. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى بعض الأدوات العامة مثل المطارق، التدريبات، المناشير اليدوية، المناشير الكهربائية، أشرطة القياس، كماشة، كماشة قفل القناة، المفكات، المستويات، الخ أداة خاصة واحدة هي ثقب المنشار و/ أو بت الأشياء بأسمائها الحقيقية، والتي تستخدم في الحفر الكهربائية لجعل ثقوب تصل إلى 8 سم، اللازمة لإدخال في خزانات الأسماك والمرشحات، وكذلك لصنع ثقوب في PVC أو البوليسترين تنمو الأسرة في أنظمة NFT و DWC. و يتضمن التذييل 8 قائمة مفصلة بالمواد اللازمة لكل و حدة يرد و صفها في هذا المنشور.

تأكد من أن الأنابيب والسباكة المستخدمة في النظام لم تستخدم من قبل لعقد المواد السامة. ومن المهم أيضا أن تكون السباكة المستخدمة ذات جودة غذائية لمنع العلق المحتمل للمواد الكيميائية في مياه النظام. من المهم أيضًا استخدام الأنابيب السوداء و/أو غير الشفافة للضوء، والتي ستمنع الطحالب من النمو.

مجموعات اختبار المياه

اختبارات المياه البسيطة هي شرط لكل وحدة أكوابونك. و تتوفر مجموعات اختبار المياه العذبة المرمزة بالألوان بسهولة, و اقتصادية إلى حد ما و سهلة الاستخدام, و بالتالي يوصى بها. يمكن شراؤها في متاجر الحوض أو عبر الإنترنت. وتشمل هذه المجموعات اختبارات للدرجة الحموضة، والأمونيا، والنتريت، والنترات، GH و KH (الشكل 4.49).

تأكد من أن الشركات المصنعة موثوقة وأن تاريخ انتهاء الصلاحية لا يزال صالحًا. وتشمل الطرق الأخرى العدادات الرقمية أو شرائط الاختبار. في حالة استخدام العدادات الرقمية للدرجة الحموضة أو النترات، تأكد من معايرة الوحدات وفقًا لاتجاهات الشركة المصنعة. مقياس الحرارة ضروري لقياس درجة حرارة الماء. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان هناك خطر من المياه المالحة في المياه المصدر، فإن مقياس هيدروميتر رخيص، أو مقياس انكسار أكثر دقة ولكنه أكثر تكلفة، جدير بالاهتمام. ويرد في القسم 3-3-6 مزيد من التفاصيل عن استخدام مجموعات اختبار القياس اللوني.

• المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *