8.3 Distill/Kitanzi cha Desalination

Katika mifumo ya aquaponics iliyopigwa, kuna mtiririko wa njia moja kutoka RAS hadi kitengo cha hydroponics. Katika mazoezi, mimea huchukua maji yanayotolewa na RAS, ambayo kwa upande wake imejaa maji safi (yaani bomba au mvua). Outflow muhimu kutoka kitengo RAS ni sawa na tofauti kati ya maji kuacha mfumo HP kupitia mimea (na kupitia kitengo kunereka) na maji kuingia kitengo hydroponics kutoka Reactor mineralization, kama mfumo ni pamoja na Reactor (Mtini. 8.4). Muhtasari uliorahisishwa ni kwamba mahitaji ya muda mrefu ya maji kutoka RAS hadi HP ni sawa na matumizi ya maji ya mazao kwa evapotranspiration na kuhifadhi maji ya mimea katika mimea ya mimea.

Kielelezo 8.4 Mpango wa maji ya maji na viwango tofauti vya virutubisho katika mfumo wa maji ya maji, ambapo Q, kiasi cha mtiririko katika L; ρ, mkusanyiko wa virutubisho katika mg/L; RAS, recirculating mfumo wa maji; MIN, reactor mineralization; DIS, kitengo cha kunereka; na X, haijulikani/rahisi mtiririko parameter

Hata hivyo, kwa upande wa mizani ya wingi, kiasi cha virutubisho kinachoacha mfumo wa hydroponics kupitia mimea kinahitaji kubadilishwa ili kuhakikisha usawa wa mara kwa mara. Hii inaleta shida, kama mkusanyiko wa virutubisho wa juu wa RAS ni mdogo sana kuliko kile kinachohitajika katika HP. Mtiririko wa virutubisho wa juu (_ρ_subras/Sub $\ times$ _Q_subras/sub) kwa HP hauwezi kukamilika kwa viwango vya chini vya RAS virutubisho. Badala yake, bila kitanzi cha kuneresha/desalination, mkusanyiko wa virutubisho utaongezeka katika RAS wakati unapungua katika mfumo wa hydroponics. Msaada unaowezekana ni kutekeleza maji ya RAS (na hivyo pia virutubisho) ili kupunguza mkusanyiko wa virutubisho huko na kuongeza mbolea kwenye ufumbuzi wa virutubisho wa hydroponics. Kwa upande wa athari za mazingira na kiuchumi, ufumbuzi huu hauwezi kuridhisha na hautumii lengo la uzalishaji wa kitanzi kilichofungwa.

Utekelezaji wa kitengo cha kunereka kama inavyoonekana kwenye Mchoro. 8.3 inawakilisha suluhisho la uwezekano wa shida hii. Teknolojia hizo za kunereka (k.m. mafuta ya utando kunereka) zina uwezo wa kutenganisha chumvi na virutubisho vilivyotengenezwa kutoka kwa maji (Shahzad et al. 2017; Subramani na Jacangelo 2015). Katika mazingira ya mifumo multi-kitanzi aquaponics, na kama mbadala kwa mbolea ya ziada na kutokwa na maji na gharama sambamba za ziada, teknolojia hii inaweza si tu kutoa maji safi kwa mfumo lakini pia kufikia taka viwango virutubisho kwa subsystems husika (Goddek na Keesman 2018).

Kwa utekelezaji (yaani ukubwa) wa kitengo hicho cha kunereka, usawa rahisi wa usawa wa molekuli unaweza kutumika. Mfumo uliobaki, hata hivyo, lazima uwe ukubwa kabla (ama kupitia sheria za kidole gumba au kupitia usawa wa wingi; angalia Sect 8.5), kwa sababu virutubisho vinavyoingia kwenye mfumo vinapaswa kuwa katika usawa na virutubisho vya bioavailable vilivyochukuliwa na mazao (Note: doa tamu ya mifumo ya decoupled ni kubadilika kwake. Kwa hiyo, mtu anaweza pia oversize sehemu hydroponics ya mfumo ingawa kwamba kuhitaji matumizi ya mbolea zaidi). Njia rahisi zaidi ya kukadiria matumizi ya virutubisho ni kutumia dhana kwamba virutubisho huchukuliwa/kufyonzwa sana sawa na ioni zilizoyeyushwa katika maji ya umwagiliaji (yaani hakuna kemikali ya kipengele maalum, upinzani wa kibaiolojia au kimwili). Kwa hiyo, ili kudumisha usawa, virutubisho vyote vilivyochukuliwa na mazao kama yaliyomo katika ufumbuzi wa virutubisho vinahitaji kuongezwa kwenye mfumo wa hydroponics (Eq 8.4).

$\ phi_ {RAS} +\ phi_ {MIN} -\ phi_ {HP} =0$ (8.4)

ambapo __Subras/Sub ni mtiririko wa virutubisho kutoka mfumo wa RAS hadi mfumo wa hydroponics, __submin/Sub ni mtiririko wa virutubisho kutoka kitengo cha madini hadi mfumo wa hydroponics na __subHP/Sub ni matumizi ya mimea ya virutubisho. Kwa usawa huu, ni kudhani kuwa mfumo wa kunereka una ufanisi wa karibu na 100%. Hivyo, _Q_subdis/Sub inarudi kwenye mfumo wa hydroponics.

Kwa hiyo:

$ (\ rho_ {HP}\ mara Q_ {HP}) = (\ rho_ {RAS}\ mara Q_ {RAS}) + (\ rho_ {MIN}\ times Q_ {MIN}) $ (8.5)

ambapo Q ni kiasi cha mtiririko katika L, na ρni mkusanyiko wa virutubisho katika mg/L.

Kama ilivyoelezwa hapo juu, mtiririko kutoka RAS hadi kitengo cha hydroponics ni tofauti ya jumla ya mtiririko wa maji na kuacha mfumo wa hydroponics (yaani QsubHP/Sub + Qsubx/Sub) na uingiaji kutoka bioreactor (Qsubmin/sub), yaani Qsubras/sub = Qsubhp/sub + Qsubmin/sub - QSubmin/sub, ambayo inatub, ambayo inatub, ambayo inatub, ambayo inaongoza kwa zifuatazo equation:

$ (\ rho_ {HP}\ times Q_ {HP}) = (\ rho _ {RAS}\ times Q_ {HP}) + (\ rho _ {RAS}\ mara Q_ {X}) - (\ rho_ {RAS}\ mara Q_ {MIN}) + (\ rho_ {MIN}) $ (8.6)

Variable inayolengwa ni mtiririko wa kunereka (Qsubx/Sub) ambayo inahitajika kudumisha usawa wa mkusanyiko wa virutubisho katika mfumo wa hydroponics. Kwa hili, Eq. 8.6 ni kutatuliwa kwa Qsubx/Sub katika hatua zifuatazo:

$ (\ rho_ {RAS}\ mara Q_ {X}) = (\ rho_ {HP}\ times Q_ {MIN}) - (\ rho_ {RAS}\ mara Q_ {HP}) + (\ rho_ {RAS}\ mara Q_ {MIN}) $ (8.7)

$Q_ {X} =\ frac {\ rho_ {HP}\ times Q_ {HP}} {\ rho_ {RAS} -\ frac {\ rho_ {MIN}\ times Q_ {MIN}}} {\ rho_ {RAS}}} -Q_ {HP} Q_ {MIN} $ (8.8)

Kumbuka kuwa mtiririko wa kunereka Qsubx/Sub ni nguvu sana na inategemea kiwango cha evapotranspiration ya mimea, ambayo inategemea hali ya hewa. Matokeo ya nguvu, hata hivyo, yanaweza kutumika kwa kupima kitengo cha kunereka. Ili kuhesabu uingiaji unaohitajika kwenye kitengo cha kunereka, formula ifuatayo inaweza kutumika:

$Q_ {DIS} =Q_ {X}\ times\ frac {100} {\ eta_ {DIS}} $ (8.9)

ambapo Q ni kiasi cha mtiririko katika L na η ufanisi wa demineralization wa kifaa kilichotumiwa (katika%).

Distillation teknolojia inaweza hivyo kwa kiasi kikubwa kupunguza maji na mazingira (yaani matumizi ya mbolea) nyayo ya mifumo mbalimbali kitanzi aquaponics. Hata hivyo, mifumo ya aquaponics inakuwa ngumu zaidi wakati wa kuzingatia utekelezaji wao. Ingawa kitanzi hiki cha ziada hakiwezi kufanya maana yoyote kwa mifumo ndogo ndogo, ina uwezo wa kuchukua mifumo mikubwa ya kibiashara kwa ngazi mpya. Hata hivyo, mtu anahitaji kuzingatia kwamba teknolojia ya kutengeneza mafuta inahitaji kiasi kikubwa cha nishati ya joto na inaweza kuwa na busara kiuchumi kila mahali. Mikoa yenye viwango vya juu vya mionzi ya jua duniani au vyanzo vya nishati ya mvuke huenda ikawa yanafaa zaidi kwa teknolojia hii. Uendelevu wa kiuchumi wa mifumo hiyo pia ni tegemezi la eneo.

Jambo lingine la kuzingatia ni joto la juu la maji yaliyotumiwa na brine kutoka kitengo cha kunereka. Kulingana na hali ya mazingira na aina za samaki zilizotumiwa, maji ya moto ya kunereka yanaweza kutumiwa kuwaka maji ya RAS; brine, hata hivyo, inahitaji kupungua kabla ya kuingia tena mfumo wa HP.