Aqu @teach: बायोफिल्टर

बायोफिल्टर हर पुनर्संचारी जलीय कृषि प्रणाली का दिल है। मछली स्वास्थ्य, और इसलिए आर्थिक सफलता, बायोफिल्टर के सही संचालन पर निर्भर करती है। मछली के टैंकों में उच्च अमोनिया और नाइट्राइट का स्तर कई कारकों के कारण हो सकता है। इनमें से एक को बायोफिल्टर का खराब डिज़ाइन या उप-इष्टतम संचालन किया जा सकता है (बहुत छोटा, समान रूप से मिश्रित नहीं, नाइट्रेट स्तर बहुत अधिक, पीएच बहुत कम, नमक या चिकित्सा उपचार द्वारा बायोफिल्टर का नशा, वातन बहुत कम या बहुत अधिक आदि)। डिजाइन विफलता का दूसरा मुख्य पहलू पानी की अपर्याप्त पुनरावृत्ति है। बायोफिल्टर केवल मछली टैंक से प्राप्त होने वाली चीज़ों को कम कर सकता है। यदि पुनरावृत्ति दर बहुत कम है, तो यहां तक कि एक से अधिक आयामी बायोफिल्टर भी अच्छी पानी की गुणवत्ता नहीं ले जाएगा। इससे बचने के लिए, अपने सिस्टम के लिए सही पुनरावृत्ति दर की गणना करने के लिए अध्याय 2 में उदाहरण का पालन करें।

क्या एक अलग बायोफिल्टर की आवश्यकता है?

कम मछली स्टॉकिंग घनत्व वाले सिस्टम में, एक मीडिया बढ़ते बिस्तर दोनों ठोस हटाने और बायोफिल्टरेशन की भूमिका ले सकता है। यदि ठोस भार बहुत अधिक है, तो क्लोजिंग और एनारोबिक क्षेत्र हो सकते हैं, जो बायोफिल्टरेशन की दक्षता को कम करता है। इसलिए, यदि बढ़ते बिस्तर को बायोफिल्टर के रूप में कार्य करना है, तो या तो बहुत कम मछली मोजा या एक अलग ठोस हटाने के उपकरण की सिफारिश की जाती है।

बायोफिल्टर का चयन करना

एक्वापोनिक्स और आरएएस में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला बायोफिल्टर प्रकार चलती बिस्तर बायोफिल्टर रिएक्टर (एमबीबीआर) (चित्रा 13, तालिका 6) है। एक चलती बिस्तर फिल्टर के मीडिया में उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र (जैसे कल्याण K1) के साथ छोटे (1-2 सेमी) प्लास्टिक संरचनाएं होती हैं। यह फिल्टर मीडिया वातन द्वारा निरंतर आंदोलन में रखा जाता है (उदाहरण के लिए बायोफिल्टर टैंक के नीचे एयर प्लेट्स के माध्यम से हवा के इनपुट के माध्यम से)। मीडिया के निरंतर आंदोलन में फिल्टर मीडिया पर स्वयं-सफाई प्रभाव पड़ता है और व्यापक बैक्टीरिया के विकास को रोकता है। चलती बिस्तर फिल्टर की सफाई के लिए आरएएस से डिस्कनेक्ट किया जाना चाहिए और फिर प्रति सप्ताह लगभग एक बार बैकवाश किया जाना चाहिए।

वाहक मीडिया एक बड़े सतह क्षेत्र प्रदान करके माइक्रोबियल बायोफिल्म विकास का समर्थन करता है। आमतौर पर, एमबीबीआर बायोकैरियर्स के साथ 40 -60% भर जाता है, जो 300-600 मीटर^2/मी3बायोरिएक्टर वॉल्यूम का पूर्ण सतह क्षेत्र बनाता है। वायु आंदोलन बायोफिल्म्स पर कतरनी बलों को बनाता है और संतुलन में बायोफिल्म के विकास और टूटने को बनाए रखता है। यदि वाहक पर बायोफिल्म बहुत मोटी हो जाती है, तो वातन बहुत कम है, और यदि यह अस्तित्व में नहीं है, तो वातन बहुत अधिक है। एमबीबीआर का एक प्रमुख लाभ वायु प्रवाह द्वारा degassing और वातन है, जो निश्चित बिस्तर फिल्टर द्वारा प्रदान नहीं किया जाता है।

** फिक्स्ड बेड फिल्टर** ने बायोफिल्टर मीडिया तय की है। फिक्स्ड बेड फिल्टर भी एक ठोस हटाने डिवाइस के रूप में काम करता है क्योंकि यह बचे हुए ठोस और कार्बनिक यौगिकों को फ़िल्टर करने के लिए निस्पंदन क्षमताओं है जिन्हें ठोस पृथक्करण इकाई में फ़िल्टर नहीं किया गया है। यदि जैविक लोडिंग सतह पर प्राकृतिक गिरावट से अधिक है, तो फिल्टर केक कणों और बैक्टीरिया के विकास से भरा हो सकता है। फिल्टर को नियमित रूप से बैकवाश करने की आवश्यकता होती है और बैकवाश पानी को अलग से इलाज किया जाता है (अवसादन आदि द्वारा)। (तालिका 6)।

** ट्रिकलिंग फ़िल्टर** तीन सामान्य फ़िल्टर प्रकारों में से अंतिम हैं और बायोफिल्म वाहक के ढेर के माध्यम से पानी को पकड़कर काम करते हैं। ट्रिकलिंग फिल्टर का सबसे बड़ा लाभ उच्च पानी के माध्यम से हवा की सतह के माध्यम से उच्च degassing प्रभाव है जो ट्रिकिंग के माध्यम से होता है। मुख्य नुकसान पानी को आवश्यक ऊंचाई तक लाने के लिए आवश्यक उच्च पम्पिंग लागत है। चूंकि इन वाहक नियमित रूप से एमबीबीआर की तरह नहीं चले जाते हैं, इसलिए बायोफिल्म इन वाहकों पर मोटा हो जाती है और नाइट्रीफिकेशन दर को कम करती है। ट्रिकिंग फिल्टर एक्वापोनिक्स में बहुत आम हैं, क्योंकि वे एक चरण में गैस एक्सचेंज (सीओ₂ और वातन के degassing) को सक्षम करते हैं। इसके अलावा, उन्हें केवल पानी परिसंचरण की आवश्यकता होती है और एमबीबीआर (जैसे ब्लोअर) जैसे कोई अतिरिक्त वातन उपकरण नहीं होता है, जो उन्हें सिस्टम बनाने में बहुत आसान बनाता है।

चित्रा 13: उप-चलती मीडिया बायोफिल्टर के दो संस्करण: (बाएं) बायोफिल्टर जिसमें बहुत सारे बायोचिप्स (फोटो आर बोल्ट) शामिल हैं; (दाएं) बिना वायुमंडल के बायोफिल्टर (फोटो: यू स्ट्रनिसा)

तालिका 6: सिस्टम प्रदर्शन के मामले में बायोफिल्टर और उनके पेशेवरों और विपक्ष के प्रकार: बिस्तर बायोफिल्म रिएक्टर (एमबीबीआर), फिक्स्ड बेड फिल्टर और ट्रिकलिंग फिल्टर

बायोफिल्टर प्रकार	बुनियादी निर्माण	पेशेवरों और विपक्ष
बिस्तर बायोफिल्म रिएक्टर चलती (एमबीबीआर		नाइट्रीफिकेशन ++ निस्पंदन - degassing +
फिक्स्ड बेड फिल्टर		नाइट्रीफिकेशन + निस्पंदन + degassing -
ट्रिकिंग फ़िल्टर		नाइट्रीफिकेशन +निस्पंदन -डिगसिंग ++ (यदि वातित) -

degassing और वातन

मछली टैंक (ओं), biofilter और बिस्तर बढ़ने (ओं) सभी उचित वातन की जरूरत है। एयरलिफ्ट पंप, वॉटर स्प्रे, पैडलविल्स, रोटार, ब्लोअर और कंप्रेसर का उपयोग करने सहित इसे प्रदान करने के कई तरीके हैं। पानी पम्पिंग के साथ, जल वातन को विश्वसनीय और ऊर्जा-कुशल होना चाहिए। छोटे सिस्टम में वातन एक ऊर्जा कुशल और लंबे समय तक चलने वाली वायु पंप और खाद्य ग्रेड विनाइल टयूबिंग का उपयोग करके प्रदान किया जा सकता है जो टैंकों के नीचे या उसके पास स्थित एयरस्टोन से जुड़ा होता है और बेड बढ़ता है। वायु पंप आम तौर पर बड़े सिस्टम को वायुमंडल करने के लिए पर्याप्त नहीं होते हैं, जो एक पुनर्योजी ब्लोअर या ऑक्सीजन जनरेटर का उपयोग करते हैं।

एक्वापोनिक्स में, वायु पंप और वायु पत्थरों का उपयोग ऑक्सीजन के साथ पौधों की जड़ों और मछली प्रदान करने के लिए पानी में हवा को मजबूर करने के लिए किया जाता है। वायु पंप आकार की एक श्रृंखला में व्यापक रूप से उपलब्ध हैं, बहुत छोटे से एक से कई एयरस्टोन तक चलने की क्षमता के साथ बहुत बड़ी तक, जिनमें से प्रत्येक समाधान में ताजा, ऑक्सीजन युक्त हवा के सैकड़ों छोटे बुलबुले का परिचय देता है। जबकि उथले पानी में एक हवाई पत्थर से हवा को धक्का देना आसान है, आपको पानी में जितना ऑक्सीजन नहीं मिलता है, उतना ही पानी नहीं मिलता है जितना आप करते हैं यदि एयरस्टोन गहरा होता है। जब एयरस्टोन गहरा होता है तो बड़ी संख्या में बुलबुले बाहर आते हैं जो उच्च पानी के दबाव के कारण छोटे होते हैं, जो एक साथ कम बड़े बुलबुले की तुलना में अधिक सतह क्षेत्र होता है, और उन्हें सतह पर आगे जाना पड़ता है, आसपास के पानी बुलबुले से ऑक्सीजन को अवशोषित करने के साथ सभी तरह से टैंक के ऊपर जहां वे सतह पर फट।

उच्च दक्षता ऑक्सीजन इनपुट

बुनियादी ऑक्सीजन प्रौद्योगिकियां यू-पाइप, ऑक्सीजन शंकु, और कम सिर ऑक्सीजनेटर (आंकड़े 14-16, तालिका 7) हैं।

तालिका 7: आरएएस में उच्च दक्षता ऑक्सीजन संवर्धन की विभिन्न संभावनाओं के लक्षण

सिस्टम पानी में ऑक्सीजन को भंग करने के लिए एक सरल ऑक्सीजन प्रौद्योगिकी ** यू-पाइप** (चित्रा 14) है। ऑक्सीजन को 10-30 मीटर गहरी पाइप के नीचे इंजेक्शन दिया जाता है जिसके माध्यम से सिस्टम पानी बहता है। उच्च हाइड्रोलिक सिर के कारण, उच्च दबाव पानी के स्तंभ में ऑक्सीजन के उच्च विघटन की ओर जाता है। हालांकि, चूंकि इस तकनीक को जमीन में गहरी संरचनाओं की आवश्यकता होती है, इसलिए विधि अक्सर अभ्यास में लागू नहीं होती है।

चित्रा 14: यू-पाइप

एक ** ऑक्सीजनेशन कॉन** (चित्रा 15) यू-पाइप के समान सिद्धांत का उपयोग करता है। अंतर यह है कि उच्च हाइड्रोलिक दबाव एक पंप (जो बहुत सारी ऊर्जा का उपयोग करता है) द्वारा प्रेरित होता है। यह तकनीक ऑक्सीजन की मांग में चोटियों को कवर करने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, और ऑक्सीजन विघटन के मामले में इसकी उच्च दक्षता है।

चित्रा 15: उच्च दबाव स्रोत पर शुद्ध ऑक्सीजन भंग करने के लिए ऑक्सीजन शंकु: Timmons और Ebeling 2007 (बाएं), Bregnballe 2015 (दाएं)

** कम सिर ऑक्सीजनेटर** (एलएचओ) (चित्रा 16) ऑक्सीजन संवर्धन की एक और विधि का उपयोग करता है। पानी एक छिद्रित प्लेट के माध्यम से बहता है और नीचे मिश्रण कक्ष में गैस की सतह क्षेत्र के लिए एक उच्च पानी का कारण बनता है। एलएचओ बहुत आर्थिक रूप से काम करते हैं, हालांकि वे शंकु के रूप में उच्च ऑक्सीजन सांद्रता प्राप्त नहीं कर सकते हैं।

चित्रा 16: कम सिर ऑक्सीजनेटर

कम दक्षता ऑक्सीजन संवर्धन

चित्रा 17 और तालिका 8 कम दक्षता ऑक्सीजन संवर्धन के लिए विभिन्न संभावनाएं दिखाते हैं।

चित्रा 17: जलीय कृषि में कम दक्षता ऑक्सीजन संवर्धन की विभिन्न संभावनाएं

तालिका 8: आरएएस में कम दक्षता ऑक्सीजन संवर्धन के लिए विभिन्न संभावनाओं के लक्षण

*कॉपीराइट © Aqu @teach परियोजना के भागीदार। Aqu @teach एप्लाइड साइंसेज के ज्यूरिख विश्वविद्यालय (स्विट्जरलैंड), मैड्रिड के तकनीकी विश्वविद्यालय (स्पेन), जुब्लजाना विश्वविद्यालय और बायोटेक्निकल सेंटर नाक्लो (स्लोवेनिया) के सहयोग से ग्रीनविच विश्वविद्यालय के नेतृत्व में उच्च शिक्षा (2017-2020) में एक इरासम+सामरिक भागीदारी है। । *