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10.3 有氧治疗
有氧处理通过支持污泥与氧气的接触来增强污泥的氧化。 在这种情况下，有机物的氧化主要是由异养微生物的呼吸驱动。 作为呼吸的最终产物 COSub2/Sub 被释放，如下所示（10.1）。 6 美元时间 + 6\ O2\ 一氧化碳 6\ 二氧化碳 +6\ 高速公路 + 能源 (10.1) 在有氧反应堆中，这一过程主要是通过将空气注入污泥-水混合物，与扩散器和螺旋桨相连的鼓风机相连。 空气喷射还可确保污泥的适当混合。 在这一氧化过程中，释放与有机物结合的宏观营养素和微量营养素。 这个过程被称为有氧矿化。 因此，在矿化过程中可以再循环使用更多的营养物质，而一些营养物质，例如钠和氯化物，也可能超过其水培应用阈值，在施用前必须仔细监测（Rakocy 等人，2007 年）。 从 RAS 中的固体去除装置（例如澄清器或滤筒过滤器）中获得的有机物的有氧矿化是一种简单的方法，可以回收营养物质，用于后续应用。 此外，在有氧消化过程中，pH 值降低，促进沉积在污泥中的结合矿物的矿化。 例如，Monsees 等人（2017 年）表明，由于 pH 值偏移，RAS 污泥中释放了 P。 pH 值下降主要是由呼吸驱动的，在较低程度上可能是硝化作用。 由于通过矿化室的曝气和丰富的有机物，异养微生物找到了理想的生长条件。 这导致呼吸增加和释放 COSub2/Sub 溶解在水中。 COSub2/Sub 形成碳酸，从而降低工艺水的 pH 值，如以下公式所示： 二氧化碳 {2 (g)} +2\ 二氧化氢\ 不锈钢氢-3 氧化碳 ^ ++ {六氧化碳 _3} ^-$ (10.2) RAS 衍生的废水通常含有 NHSub4/SuP+/SUP，另外还具有中性 pH 值约为 7，因为 RAS 中的 pH 值需要保持在该水平，以确保在生物过滤器内将 NHSub4/SuP+/SUP 最佳微生物转化为 NOSub3/Sub（即硝化）。 硝化过程可以通过将质子释放到工艺水中，从而有氧反应器起始阶段的 pH 值降低，如以下公式所示：
· Aquaponics Food Production Systems10.2 水生物废水处理实施
在水生学中，含有固体物质（即污泥）的废水是一种宝贵的营养来源，需要进行适当的处理。 处理目标与传统废水处理不同，因为在水生物中，固体物质和节水是值得关注的。 此外，无论采用何种废水处理措施，其目标应该是减少固体物质，同时矿化其营养物质。 换句话说，目的是获得一种无固体污水，但含有丰富的溶解营养物（即阴离子和阳离子），这些物质可以在耦合设置中重新插入水循环（图 10.1a）或在分离设置中直接进入水培生长床（图 10.1b）。 鱼类污泥固体主要由可降解的有机物组成，因此固体还原可称为有机还原。 事实上，复杂的有机分子（例如蛋白质、脂质、碳水化合物等）主要由碳组成，并将相继减少为较低分子量的化合物，直到 COSub2/Sub 和 CHSuB4/Sub 的最终气态形式（在厌氧发酵的情况下）。 在这一降解过程中，与有机分子结合的大量营养素（即 N、P、K、钙、镁和 S）和微量营养素（即铁、锰、锌、铜、B 和 Mo）以其离子形式释放到水中。 这种现象被称为养分浸出或营养成分矿化。 可以假设，当实现高有机还原时，也可以实现高营养成分矿化。 一方面，污泥含有一定比例的未溶解矿物，另一方面，在矿化过程中释放一些宏观营养素和微量营养素。 它们可以迅速沉淀在一起，形成不溶性矿物质。 大多数宏观营养素和微量营养素的离子和沉淀矿物质之间的状态与 pH 值相关。 在生物反应器中沉淀最著名的矿物质是磷酸钙、硫酸钙、碳酸钙、黄铁矿和柱石（Peng 等人，2018 年；张等人，2016 年）。 Conroy 和 Couturier（2010 年）观察到，当 pH 值降至 6 以下时，厌氧反应器中释放了 Ca 和 P。 他们表明，释放完全相当于磷酸钙的矿化。 Goddek 等人（2018 年）还观察到 P、Ca 和其他大量营养素在转化为酸性的上流厌氧污泥毯反应器（UASB）中的溶解性。 荣格和洛维特（2011 年）报告，水产源污泥在非常低的 pH 值为 4 的情况下，有 90% 的营养物调动。 在这种情况下，所有的宏观营养素和微量营养素都是溶解的。 因此，有机还原和营养成分矿化之间存在对立。 事实上，当微生物活跃于降解有机化合物时，有机还原是最大的，这种情况发生在 pH 值范围为 6—8。 由于养分浸出在 pH 值低于 6，因此为了最佳的有机还原和营养成分矿化，最有效的方法是分为两个步骤，即 pH 值接近中性的有机还原步骤和酸性条件下的养分浸出步骤。 据我们所知，尚未报告采用这种两步方法的任何行动。 这为废水处理开辟了一个新的领域，需要进一步研究应用于水生物学。 ！ 图片-3 ** 图 10.
· Aquaponics Food Production Systems10.1 导言
水生养殖的概念与可持续生产系统有关，因为它重新利用含有大量营养素（即氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）和硫（S）和微营养素（即铁）丰富的再循环水产养殖系统（RAS）废水锰 (Mn)、锌 (Zn)、铜 (铜)、硼 (B) 和钼 (Mo)) 为植物施肥 (格雷伯和荣格 2009 年；利卡梅尔 2009 年；尼科尔斯和萨维多夫 2012 年；图尔西奥斯和帕彭布罗克 2014)。 一个很有争议的问题是，这一概念是否能够符合其自身的愿望，因为排放营养丰富的鱼类污泥而浪费了大量的营养物质（Endut 等人，2010 年；Naylor 等人，1999 年；Neto 和 Ostrensky 2013 年）。 事实上，为了在 RAS 和水生系统中保持良好的水质，必须不断地过滤水进行固体去除。 固体过滤的两种主要技术是将颗粒保留在网格中（即网格过滤作为滚筒过滤器），并允许颗粒在澄清器中喷出。 在大多数传统工厂中，污泥是从这些机械过滤装置中回收的，并作为污水排放。 在最好的情况下，污泥被干燥并作为肥料在陆地上施用（Bod 等人，2017 年）。 值得注意的是，高达 50% 的饲料（干物质）被鱼类排出为固体物质（Chen 等人，1997 年），通过鱼饲料进入水生生态系统的大多数营养物质都在这些固体中积聚（Neto 和 Ostrensky，2013 年；Schneider 等人，2005 年）。 因此，有效的固体过滤可去除 80% 以上的宝贵 P（Monsee 等人，2017 年），这些物质可用于植物生产。 因此，回收这些宝贵的营养物质用于水生应用是至关重要的。 开发适当的污泥处理能够矿化污泥中含有的营养物质，以便在水培单元中重新使用这些物质，似乎是有助于更高程度地关闭养分循环，从而降低水生系统对环境的影响的必要过程（Goddek 等人）。2015 年；戈德克和基斯曼 2018；戈德克和科尔纳 2019）。 实验研究表明，与水培学相比，补充水生养分溶液（即添加缺乏营养物质后）可促进植物生长（Delide 等人，2016 年；Ru 等人，2017 年；Saha 等人，2016 年）。 因此，污泥矿化也是提高水生系统性能的一个有希望的方法，因为回收的养分被用来补充水生溶液。 此外，现场矿化单元还可以提高水生设施的自给自足能力，尤其是有限的 P 资源对植物生长至关重要。 P 是由采矿活动产生的，因此矿床在世界各地的分布不均匀。 此外，它的价格已经上涨了高达 800％，在过去的十年（麦吉尔 2012 年）。 因此，在水生生态系统中应用的矿化单元也有可能提高其未来的经济成功和稳定性。
· Aquaponics Food Production Systems1.5 水上乐器的未来
技术使农业生产力在上个世纪呈指数级增长，从而支持了人口的大幅增长。 然而，这些变化也可能损害生态系统维持粮食生产、维持淡水和森林资源以及帮助调节气候和空气质量的能力（Foley 等人，2005 年）。 创新性食品生产以及水产生产中最紧迫的挑战之一是解决限制综合技术扩展的监管问题。 各种不同的机构对水、动物健康、环境保护和食品安全拥有管辖权，在某些情况下，它们的法规相互矛盾或不适合复杂的综合系统（Joly 等人，2015 年）。 对于生产者和潜在的企业家而言，条例和立法是目前最令人困惑的领域之一。 种植者和投资者需要获得许可证、贷款和免税的标准和准则，但管理机构之间的责任重叠令人困惑不解，突出表明迫切需要更好地统一和一致的定义。 管理框架常常造成混乱，许多国家的农场许可证和消费者认证仍然存在问题。 粮农组织（2015 年）、世卫组织（2017 年）和欧盟（2016 年）都在最近开始统一水生动物系统内的动物健康/福祉和食品安全规定，以及水产品进出口贸易。 例如，一些参与水生动物学的国家正在游说《食品法典》中的明确措辞，欧盟内部的一个关键重点是欧盟赞助的 CODE 行动 FA1305，即 “欧盟 Aquaponics 枢纽”，目前正在将水生学界定为一个明确而独特的实体。 目前，条例规定了水产养殖和水培养的生产，但没有关于合并两者的规定。 这种情况往往给生产者造成过度的官僚主义，这些生产者必须获得两个单独的经营许可证，或者其国家立法不允许共同培养（Joly 等人，2015 年）。 支持这份出版物（COST FA1305）的欧盟 Aquaponics 中心将水生物定义为 “水生生物和植物的生产系统，其中维持最佳植物生长的大部分（\ > 50%）养分来自喂养水生生物的废物”（见 [第 7 章]（/社区/文章/第 7 章-夫妇-水壶-系统)). 消费者认证计划对于世界许多地方的水产生产商来说仍然是一个困难的领域。 例如，在美国和澳大利亚，水生产品可以被认证为有机产品，但不能在欧盟范围内进行认证。 从经济角度来看，水产养殖在理论上能够提高鱼类养殖或传统水耕作的总体价值，同时也能够在循环生物经济中关闭粮食-水能源循环。 为了使小规模水产养殖系统在经济上可行，水产养殖者通常必须在利基市场经营，以获得更高的产品价格，因此认证变得非常重要。 最紧迫的问题是水产养殖是否能够在政策层面上成为可以接受的问题。 食品安全是获得公众支持的高度优先事项，尽管封闭系统中的病原体风险大大降低，从而意味着减少对抗微生物药物和杀虫剂的需求，但管理潜在风险 — — 或者管理对这些风险的认识，尤其是因为它们可能影响食品安全 —政府当局和投资者的高度优先考虑（Miličić 等人，2017 年）。 人们常常提出的一个问题是担心污泥中的病原体从鱼类转移到植物，但这一点在文献中没有得到证实（[第 6 章]（/社区/文章/第 6 章-细菌关系-水生生物-新研究指示））。 因此，需要通过认真研究消除任何剩余的食品安全和生物安保问题，并在可能存在关切的情况下确定如何能够通过改进系统设计和/或监管框架来管理这些问题。 Aquaponics 是一种新兴的食品生产技术，它能够将生产凝结和压缩到通常不用于种植食物的空间和地方。 这不仅意味着它在城市地区特别重要，在城市地区，可以在平屋顶、开发地点、废弃的工厂、住宅庄园和学校等未充分利用和未使用的地方放置水壶，而且它为发达国家和发展中国家的人们提供了一种手段通过向市场提供新鲜的当地食品，进入食品生产过程的一部分 (van Gorcum 等人. 2019)。 将水产养殖器与垂直耕作和生活墙技术相结合，最有可能通过减少土地占用和集约化来减少整体耕作足迹，从而提高生产力。 水生学的密集生产方法依赖于一系列关键因素的知识，这些因素非常适合在学校教授 STEM（科学、技术、工程和数学）课程中使用。 Aquaponics 为老师和学生提供机会，探索复杂系统的领域、设计和管理，以及许多其他科目领域，包括环境科学、水化学、生物学和动物福利。 在诸如旧金山县监狱等囚犯/教养设施中也使用水产养殖设施，以帮助囚犯获得释放后可以使用的水产养殖和园艺方面的技能和经验。 在国内情况下，越来越多的趋势是设计能够种植草药的台面系统以及小型系统，这些系统可以位于办公室中，异国情调的鱼类提供镇静效果，而植物作为生活墙壁的一部分，同样提供美观背景和清洁空气。
· Aquaponics Food Production Systems1.4 经济和社会挑战
从经济角度来看，水电系统存在一些固有的局限性，使特定商业设计或多或少可行（Goddek 等人，2015 年；Vermeulen 和 Kamstra 2013）。 其中一个关键问题是，独立、独立的水培和水产养殖系统比传统的单循环水产养殖系统更有效率（Graber 和 Junge，2009 年），因为它们不需要在鱼类和植物成分之间进行权衡。 传统的、经典的单循环水生鱼需要在鱼类和植物成分之间达成妥协，当试图优化这两个部分内在不同的水质和营养水平（例如，所需的 pH 值范围以及营养要求和浓度）。 在传统的水生系统中，植物化肥需求的节省并不能弥补因各子系统条件不佳而造成的收获短缺（Delide 等人，2016 年）。 优化两种植物的生长条件（Delide 等人，2016 年；Goddek 和 Vermeulen 2018）和鱼类是盈利能力的最大挑战，目前的结果表明，在多环分耦水生系统中可以更好地实现这一点，因为它们是基于独立的循环环环环环涉及（1）鱼类、（2）植物和（3）用于污泥消化的生物反应器（厌氧或有氧）和单向水（养分）流，这可以改善宏观和微量养分回收和生物利用度，并优化用水量（Goddek 和 Keesman 2018）。 目前的研究表明，这种系统可以在每个房间内维持特定的微生物群体，以便更好地管理疾病，而且这种系统更具经济效益，因为这些系统不仅减少废物流出，而且还可以重新利用本来无法使用的污泥，将其转化为有价值的产出（例如沼气和肥料）。 ！ 图片-3 ** 图 1.2** 被视为黑盒方案的水生系统。 我们看不到盒子里面，但我们知道输入，输出（即鱼类和植物）和废物 独立的 RAS 系统和水耕单位也面临广泛的操作挑战，这些挑战在第 [3] 章（社区/文章/第 3 章循环-水产-技术）和 [4]（社区/物品/第 4 章-水培技术）中详细讨论。 越来越多的技术进步带来了更高的生产率（图 1.2），可以界定为系统输出（即鱼类和植物）相对于系统投入（即鱼类饲料和/或额外施肥、照明、取暖和泵送的能量输入 CO~2~ sub2/sub剂量和生物控制）。 考虑到水产业所面临的诸多挑战，生产问题可大致分为三个具体主题：(1) 系统生产力，(2) 有效的价值链和 (3) 高效的供应链管理。 ** 系统生产力 ** 农业生产力以农业产出与农业投入的比率来衡量. 传统的小规模水产养殖系统主要是为了解决环境方面的考虑，如排水、水投入和养分回收，但近年来，重点越来越多地转向经济可行性，以便提高大规模耕作的生产力应用程序。 然而，这将需要水产养殖系统的生产力，以便能够与独立的、最先进的水培和水产养殖系统进行经济竞争。 如果要在大规模上成功地应用水生动物的概念，就必须优化营养物质和能源的再利用，但也必须考虑最终市场。 ** 有效价值链 ** 农产品的价值链 (附加值) 主要来自于收获的蔬菜、水果和鱼类等农产品的加工。 例如，香蒜酱的销售价格（即红色和绿色）可能比西红柿、罗勒、橄榄油和松子高出十倍以上。 此外，大多数加工食品具有更长的保质期，从而减少腐蚀。 显然，新鲜农产品非常重要，因为营养价值大多高于加工食品的营养价值。 然而，生产新鲜和高质量的农产品是一个真正的挑战，因此在世界许多地区都是一种奢侈品。 如果水果和蔬菜不迅速进行罐头或冷冻，则在储存水果和蔬菜过程中营养物质的损失会很大（Barrett 2007；Rickman 等人，2007 年）。 因此，对于大规模系统，至少应考虑食品加工，以平衡供求之间的任何波动，减少食物浪费。 在减少食物浪费方面，应加工不符合新鲜农产品标准但仍然具有可销售质量的蔬菜，以减少产后损失。
· Aquaponics Food Production Systems1.3 水上乐器的科学和技术挑战
虽然水上乐器被视为 “可以改变我们的生活” 的关键食品生产技术之一（van Woensel 等人，2015 年），但在可持续和高效的食品生产方面，水上乐器可以简化并变得更加高效。 传统水生养系统中的一个关键问题是鱼类产生的污水中的营养物质与植物的最佳营养溶液不同。 分离水生物系统（DAPS）使用鱼类中的水，但在植物后不将水归还给鱼类，可以改进传统设计，方法是引入矿化成分和含有微生物的污泥生物反应器，将有机物转化为生物利用形式的关键矿物质，特别是缺乏典型鱼类污水的磷, 镁, 铁, 锰和硫. 与单循环系统中的矿化成分相反，DAPS 中的生物反应器废水仅被送入植物组件，而不是在整个系统中进行稀释。 因此，利用污泥消化器的分离系统可以优化鱼类有机废物的回收利用，作为植物生长的营养物质（Goddek 2017；Goddek 等人，2018 年）。 此类系统中的废物主要包括鱼类污泥 (即粪便和未食用的饲料不属于溶液)，因此不能直接在水培系统中输送。 因此，生物反应器（见 [第 10 章]（社区/文章/第 10 章-有氧和厌氧治疗用于水生-淤泥-还原和矿化））是一个重要组成部分，可以将本来无法使用的污泥转化为水培肥料或再利用植物茎和根部等有机废物生产部件转化为沼气用于发热和发电或 DAPS 设计，也可为每个单元提供独立控制的水循环，从而允许根据需要分离系统（RAS、水培和消化器），以控制营养物流。 水在能源和养分保护循环中的组成部分之间移动，因此可以监测和调节每个子系统中的养分负荷和流量，以便更好地满足下游的需求。 例如，磷 (P) 是一种基本但可耗尽的化石资源，用于化肥，但世界供应目前正在以惊人的速度消耗。 在分离水生系统中使用消化器可以使微生物将鱼类废物中的磷转化为可供植物使用的正磷酸盐，具有较高的回收率（Goddek 等人，2016 年，2018 年）。 虽然分离系统在回收养分方面非常有效，养分损失几乎为零，但每个单位的生产规模都很重要，因为养分来自系统一部分的流动需要与其他组成部分的下游生产潜力相匹配。 因此，建模软件和监督控制和数据采集系统对于分析和报告每个单位的流量、尺寸、质量平衡和公差变得十分重要，从而能够预测物理和经济参数（例如养分载荷、最佳鱼类）工厂配对，流速和成本，以维持具体的环境参数）。 在 [第 11 章]（/社区/文章/第 11 章-水壶-系统建模）中，我们将更详细地研究应用于水生系统的系统理论，并展示建模如何解决一些规模问题，同时创新的技术解决方案可以提高效率，从而这种系统的盈利能力。 规模比例不仅对预测经济可行性很重要，而且对于根据现有营养比率预测生产产出也很重要。 另一个需要进一步发展的重要问题是能源的使用和再利用。 Aquaponics 系统是能源和基础设施密集型的。 根据接收到的太阳辐射，太阳能光伏、太阳热热源和（太阳）海水淡化的使用在经济上可能仍然不可行，但都可能被纳入水生系统。 [第 1 章，我们介绍了有能力克服此类系统固有局限性的创新技术和操作可能性，包括在干旱地区实施水生物系统的令人振奋的新机会。 在 [第 2 章]（社区/文章/第 2 章-水壶-关闭有限的水土和营养资源的循环）中，我们还更详细地讨论了水上乐器可以帮助应对的一系列环境挑战。 例如，病原体控制非常重要，而且封闭的 RAS 系统对鱼类生产具有许多环境优势，分离水生系统的优点之一是能够在组件之间循环水，并利用独立控制，其中更容易在存在病原体威胁时检测、隔离和净化个别单位。 有益于鱼类养殖的益生菌也对植物生产有益，并且在封闭系统内循环时可以提高生产效率（Sirakov 等人，2016 年）。 第 5 章 进一步探讨了这些挑战，其中我们更详细地讨论了水产科技创新如何实现 (a) 提高空间利用效率 (降低成本和材料，最大限度地利用土地)；(b) 减少投入资源，例如鱼粉，减少负产出，例如废物排放；(c) 减少自足系统中抗生素和杀虫剂的使用。
· Aquaponics Food Production Systems1.2 供应和需求
《2030 年可持续发展议程》强调，需要应对从气候变化到贫穷等全球挑战，并将可持续粮食生产作为高度优先事项（布兰迪 2017；联合国 2017）。 正如联合国可持续发展目标 2（UN 2017）所反映的那样，世界面临的最大挑战之一是如何确保到 2050 年将增加到 100 亿左右的全球人口能够满足其营养需求。 为了到 2050 年再供养 20 亿人口，全球粮食产量将需要增加 50%（粮农组织 2017 年）。 虽然需要生产更多的粮食，但由于城市化的增加，农村劳动力正在缩减 (dos Santos 2016)。 在 1960 年至 2015 年期间，全球农村人口从 66.4% 下降到 46.1%（粮农组织 2017 年）。 虽然在 2017 年，城市人口占世界总人口的 54% 以上，但世界人口未来几乎所有的增长都将发生在城市地区，因此，到 2050 年，全球 66% 的人口将居住在城市（联合国 2014 年）。 在城市日益城市化的同时，包括交通网络在内的基础设施系统网络也在不断扩大。 为了确保全球粮食安全，今后几十年粮食总产量将需要增加 70% 以上，以实现千年发展目标（粮农组织 2009 年），其中包括 “消除赤贫和饥饿” 以及 “确保环境可持续性”。 与此同时，粮食生产将不可避免地面临其他挑战，例如气候变化、污染、生物多样性丧失、授粉者丧失和可耕地退化。 鉴于大约 10 亿人已经长期营养不良，而农业系统继续使土地退化，因此需要采取迅速的技术进步、更有效和更可持续的生产方法以及更有效率和更可持续的粮食供应链，水和生物多样性的问题 (Foley 等人，2011 年；戈弗雷等人，2010 年)。 最近的研究表明，目前农业产量提高趋势不足以满足预计到 2050 年的全球粮食需求，这些进一步表明，必须扩大农业面积 (Bajželj 等人, 2014 年)。 然而, 土地的广泛退化以及其他环境问题似乎使这一点不可能. 农业用地目前占世界土地面积的三分之一以上，但不到三分之一的可耕地（约 10%）（世界银行 2018 年）。 在过去三十年中，农业用地的可用性一直在缓慢减少，1970 年至 2013 年期间减少了 50% 以上就证明了这一点。 可耕地丧失的影响无法通过将自然区改为农田来弥补, 因为这往往造成侵蚀和生境丧失.
· Aquaponics Food Production Systems1.1 导言
粮食生产依赖于土地、淡水、化石能源和营养素等资源的供应 (Conijn 等人, 2018 年)，这些资源目前的消费或退化超过了全球再生速度 (Van Vuren 等人, 2010 年)。 行星边界概念 (图 1.1) 旨在界定人类在稀缺资源方面可以安全运作的环境界限 (Rockström 等人，2009 年)。 限制粮食供应的生化流量界限比气候变化要严格（Steffen 等人，2015 年）。 除了营养回收之外，改变饮食和预防废物也是转变当前生产的整体必要条件（Conijn 等人，2018 年；Kahiluoto 等人，2014 年）。 因此，一个重大的全球挑战是将以增长为基础的经济模式转变为平衡的生态经济模式，以可持续发展取代无限增长 (Manelli 2016)。 为了保持平衡的模式，需要创新和更加无害生态的耕作系统，以便在保持生物圈提供所需商品和服务的能力的同时，平衡人类眼前需求之间的权衡（Ehrlich 和 Harte，2015 年）。 ！ 生物圈完整性 ** 图 1.1** 斯特芬等人（2015 年）所述七个行星边界的控制变量的现状。 绿色区域是安全操作空间，黄色表示不确定区域（风险增加），红色表示高风险区域，灰色区域边界是尚未量化的区域。 以蓝色概述的变量（即陆地系统变化、淡水使用和生物化学流动）表明水生生物可对其产生积极影响的行星界限 在这方面，水产养殖被确定为一种耕作方法，通过养分和废物回收利用，可帮助实现地球界限（图 1.1）和可持续发展目标，特别是干旱地区或有不可耕地土壤的地区（Goddek 和 Körner 2019；Appelbaum 和 Kotzen）2016 年；科岑和阿佩尔鲍姆 2010 年）。 Aquaponics 还提出了将城市地区边缘土地用于更接近市场的粮食生产的解决方案。 有一段时间主要是一种后院技术（Bernstein 2011），随着设计和实践方面的技术改进，大幅提高了产能和生产效率，水上乐器现在正在迅速发展成为工业规模的生产。 其中一个演变领域是耦合与分离水联系统的领域。 单环水生养系统的传统设计包括水产养殖和水耕单元，在这两个单元之间进行水循环。 在这种传统系统中，有必要在 pH 值、温度和营养素浓度方面对两个子系统的条件作出妥协（Goddek 等人，2015 年；Kloas 等人，2015 年）（见 [第 7 章]（社区/文章/第 7 章/第 7 章耦合-水壶系统））。 然而，分离的水联系统可以通过分离组件来减少进行权衡的需要，从而优化每个子系统的条件。 利用污泥消化器是通过重复利用固体废物最大限度提高效率的另一个关键途径（Emerenciano 等人，2017 年；Goddek 等人，2018 年；Monsee 等人，2015 年）。 虽然世界上许多最大的设施仍然在干旱地区（即阿拉伯半岛、澳大利亚和撒哈拉以南非洲），但这项技术也被其他地方采用，因为设计的进步越来越多地使得水生不仅成为节水企业，而且是一种高效的能源和营养物质回收系统.
· Aquaponics Food Production Systems在水产养殖系统中采购和管理您的鱼类饲料
在水产养殖业，60-70% 的生产成本来自鱼饲料；因此，选择养殖鱼的商业饲料绝不能被视为理所当然。 营养要求 要喂养的鱼类的营养要求必须首先知道，并应与饲料的营养价值相比。 请注意，一些鱼类在其生命阶段的某些地区的营养要求可能有所不同。 每一种鱼类都有自己所需的营养物质（% 蛋白质和% 脂肪/脂肪），以便生长和功能良好。 为了支持鱼类在水产养殖中的最佳生长，特别是如果鱼只用人工饲料喂养（意味着鱼类完全依赖养殖者给他们的饲料），应该给它们的饲料必须满足鱼类对蛋白质和脂质的要求。 如果我们已经知道鱼的营养需求，那么我们可以根据这些数据购买饲料。 例如，鱼类饲料中的蛋白质来源可以是动物、家禽副产品或植物蛋白质来源，如鱼粉、昆虫粉、羽毛粉、大豆粉和玉米面筋粉。 脂质来源是油，可以是鱼油，植物油或混合物。 商业饲料通常会在其包装上贴上标签，其中包括蛋白质、脂质、水分和灰分等近似成分值。 考虑以下情况：虹鳟鱼需要 40-42％ 的蛋白质和 12-14％ 脂质/脂肪。 根据这些信息，我们应该购买含有 40-42% 蛋白质和 12-14% 脂质/脂肪的饲料。 这些值是我们应该检查的饲料容器的标签上，我们将在市场或饲料厂购买。 此外，我们必须注意，在一些处于不同生命阶段的鱼类中，他们的营养需求不同。 幼鱼需要比成年鱼更高的蛋白质，因为他们需要更多的蛋白质才能生长。 在这种情况下，有幼鱼的特定饲料和成年鱼的另一种饲料。 颗粒的大小也因鱼类的生命阶段而异。 选择最佳饲料以避免蛋白质保留效果 选择显示其中含有近似成分的标签的进纸。 近端成分必须包括与大量营养素相关的值，例如粗蛋白、脂肪/脂肪以及水分和灰分。 粗脂肪/脂肪加上碳水化合物是能量来源。 在为养殖鱼选择购买饲料时，脂质值必须与鱼的要求水平相同，以避免 ** 蛋白质保留效果 **。 蛋白质必须保留用于生长和细胞修复，而不是作为能量来源。 能源是脂质和碳水化合物。 但是，如果饲料的脂质含量低于鱼的要求，一些蛋白质将被转化为脂质以产生能量。 我们应该避免这种情况发生。 因此，如果鱼的脂质要求为 15%，那么您必须购买的饲料也应含有 15% 的脂质。 ** 当饲料的脂肪/脂肪含量不足或低于鱼的要求时，会发生蛋白质保存效果 **。 如果发生这种情况，为了使鱼类能够正常运作，蛋白质将被转化为脂质，用作能源。 在这种情况下，蛋白质将被免除脂质。 这意味着，应分配用于鱼类生长的饲料中的蛋白质已经减少，因此鱼类生长将受到负面影响。 我们不希望在我们养殖的鱼类中发生这种情况，这将意味着更长的养殖期，因为鱼类没有在预期的时间范围内生长；当然，这也意味着商业方面的经济损失。 此外，水分必须低于 12%，以免在饲料/储藏室内使微生物在饲料中生长。 灰也必须是低，因为较高的灰将意味着 DET 的消化率低. 管理您的上传数据 对于饲料管理，请务必将饲料存放在干燥的冷室（低于 16°C），并且必须放置在远离墙壁的地方，以避免鼠类和昆虫出现，以及可能从储藏室的墙壁吸湿。 观察先进先出的基础。 购买的第一批饲料也必须是用于喂鱼的第一批。 例如，在计划中，您指定每 3 个月订购一次输入数据。 在 2020 年 1 月，您将购买 10 袋鳟鱼饲料，这是订单的第一批（第一批），它也必须是第一批被用完（先出）。 然后，下一个订单将在 2020 年 3 月（第二批）。 在使用第二批上传数据之前，请确保先用完第一批上传数据。 上传数据必须在购买后 6 个月之前用完。
· Rena Santizo-Taan通过盐浴将鱼引入您的水生系统
在水环境中发现的矿物质在鱼的生理功能中起着重要作用。 在水产养殖生产中，盐是氯化钠（NaCl）形式的矿物质具有许多积极的应用。 这些原材料是负担得起的，而且可供许多养鱼者使用。 盐浴是鱼类生产行业中实行的一个重要应用。 这是一个长时间浸泡淡水鱼盐溶液的过程。 这种做法通常是对新到达的鱼类种群进行的。 这一过程的有效性可能受盐浓度、接触时间和鱼类种群的影响。 盐浴的好处 -盐浴可以改善鱼类的整体生理状况。 -该程序可以将鱼类从源头环境中携带的可能病原体或外部寄生虫中清除。 -由于搬运和运输过程中的压力，也可以刺激粘液的产生。 -带有皮肤伤口的鱼的恢复也可以通过盐浴改善。 根据文献，3% 的盐浸 30 秒至 10 分钟可以有效地去除淡水鱼的皮肤鳃和鳍中的原生动物，并改善粘液产生。 做盐浴之前要记住的事情 -有一个精确的秤来称重盐以获得精确的最终盐溶液浓度 -了解您的保持罐/池塘的水量，您将在哪里做盐浴 -这是更好地尝试一个试验测试几个鱼，然后再做它到它的鱼的其余部分 推荐盐浓度 -在运输和搬运过程中，应激鱼的应用程度为 0.1-1%（1,000 — 10,000 ppm） -1-3%（10000-30000 ppm）寄生虫感染鱼 30 分钟或直到鱼受到压力（滚动和游泳不平衡） 注意：1ppm 为 1 毫克/升。 盐源通常是：食盐，肉类固化和岩盐。 做盐浴的步骤 -使用已知盐浓度（0.1-3%）和曝气系统准备运送罐/池塘。 -盐必须使用运输槽/池塘中的水完全溶解。 -您可以使用折光率仪检查运输罐水的盐度，以验证浓度。 -您必须知道源环境的水温和 pH 值等参数，并将鱼类首先适应新的环境（运输槽/池塘），以避免进一步的压力。 -只要允许仍在塑料袋内的鱼漂浮在运输槽/池塘的水面上约 15 分钟，即可实现适应。 然后，打开袋子，让运输槽/池塘的水慢慢进入袋子，直到鱼只会在袋子外游泳。 -只需将鱼留在盐溶液中，在特定时间长达 30 分钟。 如果你观察到鱼开始失去它的平衡和滚动, 删除它立即从罐/池塘和转移到清洁淡水槽/池塘.
· Rena Santizo-Taan