Aqu @teach: जलीय कृषि प्रणाली (आरएएस) प्रौद्योगिकी को पुन: परिचालित करना

एक पुनर्संचारी जलीय कृषि प्रणाली (आरएएस) में मछली के टैंक और कई निस्पंदन इकाइयां होती हैं जो पानी को साफ करती हैं। एक क्लासिक आरएएस में पानी निस्पंदन प्रणाली के माध्यम से मछली टैंक से लगातार प्रवाह में और फिर वापस मछली टैंक (चित्रा 4) के लिए है। मछली के चयापचय के कारण, टैंकों को छोड़ने वाले पानी में ठोस, पोषक तत्व और कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता होती है, जबकि यह पानी के प्रवाह की तुलना में ऑक्सीजन-गरीब होता है। निस्पंदन इकाइयों का लक्ष्य ठोस, पोषक तत्वों, विषाक्त पदार्थों और कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता को कम करना है, और मछली टैंक में वापस आने से पहले पानी में भंग ऑक्सीजन के स्तर को बढ़ाना है।

निस्पंदन प्रणाली में कई चरणों होते हैं (चित्रा 4)। बहिर्वाह के बाद पहला उपचार कदम ठोस जुदाई (चित्रा 4, प्वाइंट 2) है जहां ठोस (फ़ीड बनी हुई है, मल और बैक्टीरिया असेंबल) पानी से हटा दिए जाते हैं। इसके बाद, पानी यूवी (चित्रा 4, प्वाइंट 6) से कीटाणुरहित होता है। यह कदम हमेशा मछली खेतों में लागू नहीं होता है और बायोफिल्टर के बाद भी रखा जा सकता है। पानी तब बायोफिल्टर (चित्रा 4, प्वाइंट 3) में प्रवेश करता है, जहां बैक्टीरिया कार्बनिक भार का हिस्सा चयापचय करता है, और नाइट्राइट के लिए अमोनिया को ऑक्सीकरण करता है और फिर नाइट्रेट तक जाता है। ये सभी जीवाणु चयापचय प्रतिक्रियाएं भंग ऑक्सीजन (ओ₂) का उपयोग करती हैं और मछली की तरह, कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ₂) को पानी में छोड़ देती हैं। इसलिए, बायोफिल्टरेशन के बाद पानी में सीओ₂ को कम करना होगा। यह degassing इकाई में किया जाता है जिसमें हवा की सतह क्षेत्र में पानी बढ़ जाता है ताकि सीओ₂ वायु चरण (चित्रा 4, प्वाइंट 4)। अंतिम चरण के रूप में, पानी में ऑक्सीजन एकाग्रता को मछली के लिए उपयुक्त स्तर तक बढ़ाया जाना चाहिए। यह ऑक्सीजन इकाई (चित्रा 4, प्वाइंट 5) में किया जाता है। निम्न अनुभाग इन सिस्टम घटकों को अधिक विस्तार से वर्णित करते हैं।

चित्रा 4: एक पुनर्संचारी जलीय कृषि प्रणाली के मुख्य घटक (आरएएस)

मछली टैंक

मछली टैंक मछली के लिए बाहर हो जाना क्षेत्र है और इसलिए एक आरएएस का एक मुख्य घटक है। ‘क्लासिक’ टैंक डिजाइन गोल टैंक और चौकोर प्रवाह चैनल हैं। स्क्वायर फ्लो चैनलों पर अनुकूल गोल टैंक बनाने वाले मुख्य पहलुओं में से एक स्वयं सफाई प्रभाव है जिसे एक परिपत्र हाइड्रोलिक पैटर्न (चित्रा 5) के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। मछली के टैंकों में प्रवाह में दो कार्य होते हैं: (i) प्रवाह पानी और मछली फ़ीड का समान वितरण; और (ii) टैंक के केंद्र में कणों का परिवहन। प्राथमिक घूर्णन प्रवाह इनलेट से प्रवाह है और फिर टैंक के चारों ओर घड़ी/anticlockwise। यह नीचे तक पहुंचने योग्य ठोस पदार्थों को स्थानांतरित करता है। प्राथमिक घूर्णन प्रवाह द्वितीयक रेडियल प्रवाह बनाता है और साथ में वे स्वयं सफाई टैंक उत्पन्न करते हैं।

चित्रा 5: प्राथमिक और माध्यमिक प्रवाह पैटर्न की भूमिका: प्राथमिक प्रवाह इनलेट पानी का अच्छा जल वितरण सुनिश्चित करता है और माध्यमिक प्रवाह प्रभावी ठोस हटाने के लिए योगदान देता है (Timmons * et al.* 1999 के बाद अनुकूलित)

हालांकि गोल टैंकों के वर्ग टैंकों पर कई फायदे हैं, उनका मुख्य नुकसान (कम क्षेत्र दक्षता) अक्सर उन्हें आरएएस खेत के लिए एक उप-समाधान बनाती है। इसलिए, पिछले दशकों में कई अन्य प्रकार के टैंक विकसित और परीक्षण किए गए हैं (अधिक विवरण अध्याय 12 में प्रस्तुत किए गए हैं)।

चूंकि आरएएस ने लोकप्रियता हासिल की है और इन प्रणालियों को बड़े पैमाने पर उद्यमों के रूप में भी योजना बनाई गई है (उदाहरण के लिए नॉर्डिक एक्वाफार्म्स बेलफास्ट, मेन, यूएसए में 500 मिलियन अमरीकी डालर आरएएस फार्म में निवेश करने की योजना बना रहा है), बड़े टैंक डिजाइन तेजी से बन गए हैं महत्वपूर्ण है। ये बड़े टैंक अक्सर (कम से कम सिद्धांत में) पारंपरिक छोटे टैंकों (चित्रा 6) की तुलना में अधिक लागत कुशल होते हैं।

चित्रा 6: एक सैल्मन आरएएस (स्विस अल्पाइन मछली के हिस्से के रूप में एक बड़ा गोल टैंक (6 मीटर गहरा, 32.5 मीटर व्यास)

प्रवाह की स्थिति मछली स्वास्थ्य पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। कोई अलग-अलग जल प्रवाह स्थापित कर सकता है और इस प्रकार पैनलों का उपयोग करके बेसिन को हाइड्रोलिक रूप से संरचना कर सकता है। इस तरह मछली टैंक के इष्टतम हिस्से में रहती है (चित्रा 7)। यह जानना महत्वपूर्ण है कि कों को तैरने की जरूरत है, दूसरे शब्दों में उन्हें वर्तमान की आवश्यकता है। वर्तमान की गति मछली प्रजातियों के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए। आम तौर पर, छोटी मछली को कम वर्तमान गति की आवश्यकता होती है, हालांकि यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त होना चाहिए कि ठोस जुदाई अभी भी काम करती है। यह सब मछली मांस की गुणवत्ता पर भी प्रभाव डालता है।

चित्रा 7: फ्लो सिस्टम विशेष रूप से खेती सैल्मन, स्विस अल्पाइन फिश एजी, लॉस्टलो, स्विट्जरलैंड के लिए विकसित

ठोस जुदाई

ठोस पदार्थों को हटाने के कई कारण हैं। सबसे पहले, कार्बनिक ठोस पदार्थों को कम करके पानी की गुणवत्ता में सुधार होता है जो खनिज (एरोबिक श्वसन) को कम करता है और इसलिए ऑक्सीजन सामग्री को स्थिर करने में भी मदद करता है। दूसरे, पानी की गुणवत्ता का संरक्षण भी फीड तेज और स्टॉक कंट्रोल को लाभ देता है। इसके अलावा, ठोस हटाने से जीवाणु भार कम हो जाता है, क्योंकि यह सूक्ष्मजीवों के लिए खाद्य स्रोत को हटा देता है। पानी के स्तंभ में उच्च जीवाणु गतिविधि ऑक्सीजन की अनावश्यक खपत की ओर जाता है।

ठोस हटाने का एक अन्य लाभ मछली की गलियों को पकड़ने की रोकथाम है जो धीमी गति से विकास या यहां तक कि मछली की मौत का कारण बन सकती है। हालांकि, यह मछली प्रजातियों पर निर्भर करता है। कई कार्प प्रजातियों की तरह मछली खिलाती फ़िल्टर करें, यहां तक कि अपने प्राकृतिक निवास स्थान में निलंबित यौगिकों की एक निश्चित राशि पर भरोसा कर सकते हैं और इसलिए भी आरएएस में निलंबित ठोस पदार्थों की एक उच्च राशि का सामना कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, सैल्मोनिड्स (Avnimelech 2014)।

सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी कारणों में से एक है कि ठोस को हटाने की आवश्यकता क्यों है बायोफिल्टर (सीएफ अध्याय 9) की संभावित रुकावट है। इसके अलावा, कीटाणुशोधन के माध्यम से रोगाणु में कमी की प्रभावशीलता (सीएफ अध्याय 9) ठोस पदार्थों को हटाने के माध्यम से बढ़ जाती है। मछली के पानी में ठोस विभिन्न आकार होते हैं, और इन ठोस पदार्थों को हटाने के लिए उपचार ज्यादातर उनके आकार (चित्रा 8) के अनुसार भिन्न होते हैं।

अपशिष्ट जल उपचार और कीचड़ निपटान गहन आरएएस के महत्वपूर्ण लागत कारक हैं। एक आरएएस की आवश्यकता है 300-1000 मछली का उत्पादन प्रति किलो एल पानी विनिमय, और उपज 100-200 ग्राम सूखी वजन कीचड़। अपशिष्ट जल की मात्रा को कम करने के लिए ठोस पृथक्करण के परिणामस्वरूप कीचड़ के पानी का इलाज करना संभव है। इस तरह से एक कम तकनीक निस्पंदन प्रणाली भी अंतिम अपशिष्ट जल मात्रा में महत्वपूर्ण कमी प्राप्त कर सकती है।

चित्रा 8: ठोस हटाने की प्रक्रिया और कण आकार सीमा (माइक्रोन में) जिस पर प्रक्रियाएं सबसे प्रभावी होती हैं (टिमन्स और ईबेलिंग 2007 के बाद अनुकूलित)

कीटाणुशोधन

बैक्टीरियल और साथ ही वायरल रोग गहन आरएएस में गंभीर समस्याएं पैदा कर सकते हैं। ओजोन या यूवी-विकिरण का उपयोग कर पानी की कीटाणुशोधन सबसे आम तरीके हैं। एक निश्चित तीव्रता पर यूवी प्रकाश जैव-जीवों जैसे रोगजनकों और एक-कोशिका वाले जीवों के डीएनए को नष्ट कर सकता है। आरएएस में यूवी प्रकाश (चित्रा 9) ज्यादातर यांत्रिक निस्पंदन इकाई (जैसे ड्रम फिल्टर) और बायोफिल्टर के बीच पाइप के एक छोटे टुकड़े में शामिल है। यूवी प्रकाश की तीव्रता या खुराक μWS/Cm² (प्रति क्षेत्र ऊर्जा) में व्यक्त की जा सकती है। रास में यूवी खुराक को मारने के लिए आवश्यक (निष्क्रिय) के आसपास 90% जीवों पर्वतमाला के बीच 2000-10,000 μWS/सेमी²। हालांकि, सभी कवक को मारने के लिए और छोटे परजीवी अप करने के लिए की एक खुराक 200,000 μWS/सेमी² आवश्यक हो। अधिकतम दक्षता के लिए यांत्रिक निस्पंदन प्रणाली के बाद यूवी प्रकाश को रखना महत्वपूर्ण है ताकि इसे निलंबित ठोस द्वारा अवरुद्ध न किया जा सके।

चित्रा 9: यूवी रिएक्टर (एकेआर यूवी सिस्टम)

ओजोन (ओ₃) के अलावा आरएएस में रोगजनकों और अन्य अवांछित जीवों को कम करने के लिए एक और कुशल तरीका है। पानी के संपर्क में यह ओ₂ में एक मुक्त ऑक्सीजन कट्टरपंथी ओ यह कट्टरपंथी ‘हमलों’ में विभाजित होता है और कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करता है। इसके परिणामस्वरूप निलंबित कणों या कुछ पदार्थों में गिरावट आती है (पानी की गड़बड़ी का स्पष्टीकरण, humic एसिड द्वारा रंग गठन)। इसी तरह, जीवों की जैविक कोशिका की दीवारों पर ओजोन अणु के कट्टरपंथी ओ द्वारा भी हमला किया जाता है, जिससे बैक्टीरिया, फ्लोटिंग और फिलामेंटस शैवाल को मार दिया जाता है। हालांकि, ओजोन बहुत प्रतिक्रियाशील है और बायोफिल्टर में नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया को भी नुकसान पहुंचा सकता है और बहुत अधिक मात्रा में लागू होने पर मछली गिल पर हमला कर सकता है। इसलिए खुराक की निगरानी स्थायी रूप से की जानी चाहिए। रासायनिक एजेंटों का उपयोग समय-समय पर उपचार के लिए किया जा सकता है ताकि पानी में रोगाणु सांद्रता कम हो सके। हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच_{2 ओ2}) आमतौर पर उपयोग किया जाता है, कभी-कभी पेरासिटिक एसिड (सीएच 3 सीओ₃एच) द्वारा स्थिर होता है। ओवरडोजिंग से मछली के स्वास्थ्य पर गंभीर प्रभाव पड़ सकता है और फिल्टर बैक्टीरिया को नुकसान पहुंचा सकता है।

तालिका 1: आरएएस में यूवी, ओजोन, और हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच_{2 ओ2}) के साथ कीटाणुशोधन के फायदे और नुकसान

बायोफिल्टरेशन

नाइट्रीफिकेशन प्रक्रिया बायोफिल्टर में विषाक्त मुक्त अमोनियम को विषाक्त नाइट्राइट में और अंततः गैर-विषैले नाइट्रेट में ऑक्सीकरण करने के लिए होती है। नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया बायोफिल्टर का दिल है। ये बैक्टीरिया फिल्टर मीडिया सतह पर बढ़ते हैं। मीडिया को तय किया जा सकता है (उदाहरण के लिए ट्रिकलिंग फ़िल्टर) या चलती है (उदाहरण के लिए बिस्तर फ़िल्टर चलाना)। नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया प्रणाली में पानी की गुणवत्ता में परिवर्तन (विशेष रूप से पीएच और तापमान) के प्रति संवेदनशील होते हैं, और इसलिए तेजी से बदलाव से बचा जाना चाहिए या धीमी गति से किया जाना चाहिए क्योंकि अन्यथा नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया की बड़ी मात्रा मर सकती है जिससे सिस्टम में अमोनिया और नाइट्राइट स्पाइक्स हो सकते हैं। इसके अलावा, नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया एरोबिक होते हैं, बायोफिल्टर में भंग ऑक्सीजन सामग्री को हमेशा एक निश्चित सीमा पर रखा जाना चाहिए (पानी के तापमान पर भी निर्भर करता है)। बायोफिल्टर में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अध्याय 5 में समझाया गया है। सही बायोफिल्टरेशन चुनने के बारे में अधिक जानकारी अध्याय 12 में प्रदान की जाती है।

degassing और वातन

तरल और गैस चरण के बीच गैस हस्तांतरण तब होता है जब एक चरण में उप-संतृप्ति होती है। गैस घुलनशीलता दबाव, तापमान, लवणता, और गैस आंशिक दबाव पर निर्भर है। स्थानांतरण गैस और तरल के बीच संपर्क सतहों पर होता है। ** वायुण** पानी में ऑक्सीजन सामग्री को बढ़ाता है। ** Degassing** पानी से कार्बन डाइऑक्साइड जैसे गैसों को हटा देता है।

degassing

गैस, विशेष रूप से कार्बन डाइऑक्साइड मछली और बैक्टीरिया के श्वसन से उत्पन्न होता है, सिस्टम पानी में जमा होता है। यदि सांद्रता बहुत अधिक हो जाती है तो इन्हें मछली पर हानिकारक प्रभाव पड़ सकता है। इसलिए, एक degassing इकाई आमतौर पर गहन आरएएस में जोड़ा जाता है। गैस आगे बढ़ना (degassing) पानी और हवा के बीच संपर्क सतह क्षेत्र को बढ़ाकर, या तो पानी के स्तंभ के वातन द्वारा, या हवा के माध्यम से पानी छिड़ककर हासिल किया जाता है। विभिन्न बायोफिल्टरों में पहले से ही एक उच्च degassing प्रभाव होता है: एक ट्रिकल फिल्टर में पानी हवा से गुजरता है, जबकि एक चलती बिस्तर फिल्टर में हवा पानी से गुजरती है। इसलिए यह एक अतिरिक्त degassing इकाई अनावश्यक बना सकते हैं।

ऑक्सीजन

विघटित ऑक्सीजन (ओ₂) सामग्री आरएएस में सबसे महत्वपूर्ण जल गुणवत्ता मानकों में से एक है और अक्सर आपातकालीन स्थितियों में पहली बाधा (उदाहरण के लिए बिजली में कटौती, पंप विफलता आदि के मामले में)। पानी में भंग ऑक्सीजन को समृद्ध करने के लिए कई तकनीकें हैं। पानी का गैस सेवन (वातन) द्वारा बढ़ाया जा सकता है: (i) भंवर या छोटे बुलबुले का उपयोग करके ऑक्सीजन/जल संपर्क क्षेत्र को अधिकतम करना; (ii) छोटे बुलबुले व्यास और/या धीमी पानी के प्रवाह से उपयोग करके ऑक्सीजन/जल संपर्क अवधि को अधिकतम करना; (iii) दबाव बढ़ाना (घुलनशीलता बढ़ जाती है) - जल स्तर, दबाव पोत; और (iv) हे के आंशिक दबाव में वृद्धि₂(घुलनशीलता बढ़ जाती है) — शुद्ध ऑक्सीजन।

उच्च दक्षता ऑक्सीजन इनपुट

गहन आरएएस में ऑक्सीजन प्रौद्योगिकियां सरल वायुमंडल के बजाय शुद्ध ऑक्सीजन का उपयोग करने पर निर्भर करती हैं जो कुछ मछली घनत्व पर अव्यावहारिक हो जाती है। ऑक्सीजन या तो ऑक्सीजन जनरेटर के साथ साइट पर उत्पादित किया जाता है या बाहरी फर्म द्वारा आपूर्ति की जाती है और जलीय कृषि सुविधा के बाहर तरल ऑक्सीजन टैंक में संग्रहीत होती है।

कम दक्षता ऑक्सीजन इनपुट

व्यापक मछली तालाबों में कम दक्षता ऑक्सीजन इनपुट आमतौर पर पर्याप्त है। यह (i) पानी को ठंडा रखने से हासिल किया जाता है, क्योंकि इससे अधिक ऑक्सीजन घुल जाता है, और (ii) जल आंदोलन में वृद्धि होती है। वातन के विभिन्न तरीके इसका समर्थन कर सकते हैं (देखें अध्याय 12)।

पंप्स और पंपिंग पिट

एक पंप आरएएस के लिए है कि दिल मानव शरीर के लिए क्या है। यदि यह विफल रहता है, तो परिणाम विनाशकारी हो सकता है। इसलिए पंप खरीदने पर कोई खर्च नहीं किया जाना चाहिए। यदि आवश्यक हो तो प्रवाह को कम करने के लिए कोई गति नियंत्रित पंप का उपयोग कर सकता है। चेक वाल्व के साथ पंपों की समानांतर श्रृंखला का उपयोग करके, सिस्टम विफलता की संभावना कम हो सकती है। पंप खरीदने से पहले, पाइपों में दबाव नुकसान की गणना की जानी चाहिए, उदाहरण के लिए इस ऑनलाइन कैलकुलेटर की सहायता से: http://www.pressure- Drop.com/ऑनलाइन-कैलकुलेटर/।

*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। । *