3.1 परिचय

एक्वाकल्चर सिस्टम (आरएएस) गहन मछली उत्पादन प्रणालियों का वर्णन करते हैं जो मछली-पालन वाले पानी को कम करने और इसके पुन: उपयोग की सुविधा के लिए जल उपचार चरणों की एक श्रृंखला का उपयोग करते हैं। आरएएस आम तौर पर शामिल होंगे (1) पानी जो मछली मल से बना रहे हैं से ठोस कणों को दूर करने के लिए उपकरणों, uneaten फ़ीड और बैक्टीरियल झुंड (चेन एट अल. 1994; Couturier एट अल. 2009), (2) नाइट्रेट के लिए मछली द्वारा उत्सर्जित अमोनिया ऑक्सीकरण करने के लिए biofilters नाइट्रिक (Gutierrez-विंग और Malone 2006) और (3) एक संख्या गैस विनिमय उपकरणों के रूप में अच्छी तरह से मछली द्वारा निष्कासित कर दिया भंग कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए/या मछली और nitrifying बैक्टीरिया द्वारा आवश्यक ऑक्सीजन जोड़ने (कोल्ट और वाटन 1988; मोरान 2010; Summerfelt 2003; वैगनर एट अल. 1995)। इसके अलावा, आरएएस पानी कीटाणुशोधन के लिए यूवी विकिरण का भी उपयोग कर सकता है (शारर एट अल। 2005; Summerfelt एट अल 2009), ठीक ठोस और माइक्रोबियल नियंत्रण के लिए ओजोनेशन और प्रोटीन स्किमिंग (एट्रामडल एट अल। 2012a; गोंकाल्वेस और गैगनॉन 2011; Summerfelt और Hochheimer 1997) और Denitrifelt नाइट्रेट नाइट्रेट को हटाने के लिए (वैन रिजन एट अल 2006)।

आधुनिक पुनर्चक्रण जलीय कृषि प्रौद्योगिकी 40 से अधिक वर्षों से विकसित हो रही है, लेकिन उपन्यास प्रौद्योगिकियां पारंपरिक आरएएस के प्रतिमानों को बदलने के तरीकों की पेशकश करती हैं, जिसमें ठोस कब्जा, बायोफिल्टरेशन और गैस एक्सचेंज जैसे क्लासिक प्रक्रियाओं में सुधार शामिल हैं। आरएएस ने पैमाने, उत्पादन क्षमता और बाजार स्वीकृति के मामले में महत्वपूर्ण घटनाओं का भी अनुभव किया है, जिसमें सिस्टम उत्तरोत्तर बड़े और अधिक मजबूत होते जा रहे हैं।

यह अध्याय चर्चा करता है कि पिछले दो दशकों में तकनीकी समेकन की अवधि से औद्योगिक कार्यान्वयन के एक नए युग तक आरएएस प्रौद्योगिकी कैसे विकसित हुई है।

3.1.1 आरएएस का इतिहास

1 9 50 के दशक में जापान में आयोजित आरएएस पर जल्द से जल्द वैज्ञानिक शोध स्थानीय रूप से सीमित जल संसाधनों का अधिक उत्पादक रूप से उपयोग करने की आवश्यकता से संचालित कार्प उत्पादन के लिए बायोफिल्टर डिजाइन पर केंद्रित (मरे एट अल। 2014)। यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में, वैज्ञानिकों ने इसी तरह घरेलू अपशिष्ट जल उपचार के लिए विकसित प्रौद्योगिकियों को अनुकूलित करने का प्रयास किया ताकि पुनर्संचारी प्रणालियों के भीतर पानी का बेहतर पुन: उपयोग किया जा सके (उदाहरण के लिए सीवेज उपचार, ट्रिकलिंग, जलमग्न और डाउन-फ्लो बायोफिल्टर और कई यांत्रिक निस्पंदन सिस्टम)। इन शुरुआती प्रयासों में मुख्य रूप से मछली और क्रस्टेशियन उत्पादन के लिए समुद्री प्रणालियों पर काम शामिल थे, लेकिन जल्द ही शुष्क क्षेत्रों में अपनाया गया जहां कृषि क्षेत्र जल आपूर्ति से प्रतिबंधित है। जलीय कृषि में, विभिन्न समाधानों को पानी के उपयोग को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिसमें अत्यधिक गहन पुनर्परिसंचारी प्रणालियां शामिल हैं जिनमें जल निस्पंदन प्रणाली जैसे ड्रम फिल्टर, जैविक फिल्टर, प्रोटीन स्किमर्स और ऑक्सीजन इंजेक्शन सिस्टम (हुलाटा और साइमन 2011) शामिल हैं। अपने काम की वाणिज्यिक व्यवहार्यता के बारे में उद्योग में अग्रदूतों द्वारा एक मजबूत दृढ़ विश्वास के बावजूद, प्रारंभिक अध्ययनों के सबसे प्रोटीन चयापचय से प्राप्त विषाक्त अकार्बनिक नाइट्रोजन कचरे के ऑक्सीकरण पर विशेष रूप से ध्यान केंद्रित किया। प्रौद्योगिकी में विश्वास सार्वजनिक और घरेलू एक्वारिया के सफल संचालन द्वारा मजबूत किया गया था, जो आम तौर पर क्रिस्टल-स्पष्ट पानी सुनिश्चित करने के लिए अधिक आकार के उपचार इकाइयों की सुविधा देता है। इसके अतिरिक्त, बेहद कम स्टॉकिंग घनत्व और संबंधित फीड इनपुट का मतलब था कि इस तरह के ओवर-इंजीनियरिंग ने अभी भी गहन आरएएस की तुलना में सिस्टम की पूंजी और परिचालन लागत में अपेक्षाकृत छोटा योगदान दिया है। नतीजतन, स्केल-परिवर्तन से जुड़े प्रक्रिया गतिशीलता में परिवर्तन के लिए बेहिसाब थे, जिसके परिणामस्वरूप पूंजी लागत को कम करने के लिए आरएएस उपचार इकाइयों के तहत आकार का आकार बदल गया। एक परिणाम के रूप में, सुरक्षा मार्जिन अभी तक बहुत संकीर्ण या अस्तित्वहीन थे (मरे एट अल 2014)। क्योंकि कई अग्रणी वैज्ञानिकों के पास इंजीनियरिंग पृष्ठभूमि के बजाय जैविक था, तकनीकी सुधार भी वैज्ञानिकों, डिजाइनरों, निर्माण कर्मियों और ऑपरेटरों के बीच गलत संचार से विवश थे। एक मानकीकृत शब्दावली के विकास, माप की इकाइयों और 1980 में रिपोर्टिंग प्रारूपों (EIFAC/ICES 1980), स्थिति को संबोधित करने में मदद की, हालांकि क्षेत्रीय मतभेद अभी भी जारी है। यह 1 9 80 के दशक के मध्य तक नहीं था कि चक्रीय जल गुणवत्ता मानकों को तालाब उत्पादन में महत्वपूर्ण होने के रूप में अच्छी तरह से पहचाना गया, उदाहरण के लिए समय-समय पर पीएच, ऑक्सीजन, टैन (कुल अमोनिया नाइट्रोजन), NO2 (नाइट्रेट), बीओडी (जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग) और सीओडी (रासायनिक ऑक्सीजन की मांग) की सांद्रता को मापना।

पिछली शताब्दी के बाद के हिस्से में, आरएएस के शुरुआती विकास पर कई लेख प्रकाशित किए गए थे। Rosenthal (1980) पश्चिमी यूरोप में पुनर्संरचना प्रणाली के राज्य पर विस्तार किया है, जबकि Bovendeur एट अल। (1987) अपशिष्ट उत्पादन और अपशिष्ट हटाने कीनेटिक्स के संबंध में अफ्रीकी कैटफ़िश की संस्कृति के लिए एक जल पुनरावृत्ति प्रणाली विकसित की है (एक डिजाइन एक जल उपचार प्रणाली के लिए प्रस्तुत किया गया था जिसमें एक प्राथमिक स्पष्टीकरण और एक एरोबिक फिक्स्ड-फिल्म रिएक्टर जिसने अफ्रीकी कैटफ़िश की उच्च घनत्व संस्कृति के लिए संतोषजनक परिणाम प्रदर्शित किए)। यह काम उत्तरी और पश्चिमी यूरोप (Rosenthal और काले 1993) में 1990 के दशक के मध्य तक मछली संस्कृति प्रणालियों में तेजी से विकास का हिस्सा था, साथ ही उत्तरी अमेरिका (कोल्ट 1991) में। इस तरह के एक जलीय कृषि प्रणाली के माध्यम से पानी के प्रवाह के अनुसार वर्गीकरण के रूप में नए वर्गीकरण, पानी की गुणवत्ता प्रक्रियाओं है कि मछली के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण हैं के संबंध में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान की (क्रोम और वैन Rijn 1989)। वैन रिजन (1996) द्वारा बाद के काम में, अवधारणाओं को उपचार प्रणालियों के अंतर्निहित जैविक प्रक्रियाओं पर केंद्रित किया गया था। इस काम से निष्कर्ष यह था कि कीचड़ और नाइट्रेट के संचय को कम करने के तरीकों को शामिल करने से संस्कृति इकाइयों के भीतर अधिक स्थिर जल गुणवत्ता की स्थिति हुई। इस अवधि के दौरान, आरएएस उत्पादन मात्रा और प्रजातियों की विविधता में काफी वृद्धि हुई (Rosenthal 1980; Verreth और Eding 1993; मार्टिंस एट अल 2005)। आज, आरएएस (अफ्रीकी कैटफ़िश, ईल और ट्राउट के रूप में प्रमुख मीठे पानी की प्रजातियों और टर्बोट, समुद्री बास और प्रमुख समुद्री प्रजातियों के रूप में एकमात्र) (मार्टिंस एट अल 2010b) में 10 से अधिक प्रजातियां उत्पन्न की जाती हैं, जिसमें आरएएस भी विभिन्न प्रजातियों के लार्वा और किशोरों के उत्पादन में एक महत्वपूर्ण तत्व बनता जा रहा है।

कई जलीय जंगली स्टॉक प्रजातियों की अधिकतम स्थायी पैदावार किया गया है या जल्द ही पहुंच जाएगा, और कई प्रजातियों को पहले से ही खराब कर रहे हैं, आरएएस एक महत्वपूर्ण तकनीक है कि जलीय कृषि क्षेत्र आने वाले दशकों में जलीय प्रजातियों के लिए जरूरतों को पूरा करने में मदद मिलेगी माना जाता है (Ebeling और Timmons 2012)।

3.1.2 आरएएस के संदर्भ में एक्वापोनिक्स का एक संक्षिप्त इतिहास

अंजीर 3.1 मध्य अमेरिका में चीनम्पास (फ्लोटिंग गार्डन) - एक्वापोनिक प्रौद्योगिकी के पूर्ववर्ती के रूप में कृत्रिम द्वीप निर्माण। (मार्ज़ोलिनो से शटरस्टॉक.com)

एक्वापोनिक्स एक ऐसा शब्द है जिसे 1 9 70 के दशक में ‘गढ़ा’ किया गया है, लेकिन व्यवहार में प्राचीन जड़ें हैं - हालांकि अभी भी इसकी पहली घटना के बारे में चर्चाएं हैं। एज़्टेक खेती कृषि द्वीपों को चिनम्पास (जल्द से जल्द 1150—1350CE) के रूप में जाना जाता है, जिसे कुछ लोगों द्वारा कृषि उपयोग के लिए एक्वापोनिक्स का पहला रूप माना जाता है (चित्र 3.1)। ऐसी प्रणालियों में, पौधों को स्थिर, या कुछ समय चलने वाले और अस्थायी द्वीपों पर उठाया गया था जो झील के उथले में रखा गया था जिसमें पोषक तत्व अमीर कीचड़ को चिनम्पा नहरों से निकाला जा सकता था और पौधों के विकास (क्रॉस्ले 2004) का समर्थन करने के लिए द्वीपों पर रखा गया था।

एक्वापोनिक्स का एक भी पहले उदाहरण दक्षिण चीन में दुनिया के दूसरी तरफ शुरू हुआ और माना जाता है कि दक्षिण पूर्व एशिया में फैल गया है जहां युन्नान के चीनी बसने वाले 5 सीई के आसपास बस गए थे। किसानों ने मछली के साथ संयोजन में धान के खेतों में खेती की और खेती की चावल (एफएओ 2001)। इन बहुसांस्कृतिक खेती प्रणालियों ऐसे प्राच्य लोच के रूप में मछली बढ़ाने के लिए कई सुदूर पूर्वी देशों में ही अस्तित्व में (Misgurnus anguillicaudatus) (Tomita-Yokotani एट अल. 2009), दलदल मछली (Fam। Synbranchidae), आम कार्प (Cyprinus carpio) और क्रूसियन कार्प (Carassius carassius) (एफएओ 2004)। संक्षेप में, हालांकि, ये एक्वापोनिक सिस्टम नहीं थे लेकिन एकीकृत एक्वाकल्चर सिस्टम (गोमेज़ 2011) के शुरुआती उदाहरणों के रूप में सबसे अच्छा वर्णन किया जा सकता है। बीसवीं शताब्दी में, सब्जियों के साथ व्यावहारिक, कुशल और एकीकृत मछली उत्पादन प्रणाली बनाने का पहला प्रयास 1 9 70 के दशक में लुईस और नेगेल (लुईस और वेहर 1976; नैगेल 1977; लुईस एट अल 1978) के काम के साथ किए गए थे। इसके अलावा प्रारंभिक प्रणालियों में Waten और Busch द्वारा डिजाइन किए गए थे 1984 और Rakocy में 1989 (पाम एट अल 2018)।