common:navbar-cta
Загрузить приложениеблогфункцииЦеныПоддержкаВойти

8.1 Введение

2 years ago

5 min read
EnglishEspañolعربىFrançaisPortuguêsItalianoहिन्दीKiswahili中文русский

Как обсуждалось в главах 5 и 7, одноконтурные системы аквапоники хорошо исследованы, но такие системы имеют субооптимальную общую эффективность (Goddek et al. 2016; Goddek and al.. По мере того, как аквапоника доходит до промышленного производства, особое внимание уделяется повышению экономической жизнеспособности таких систем. Одна из лучших возможностей для оптимизации производства с точки зрения урожайности может быть реализована путем развязки компонентов в системе аквапоники для обеспечения оптимальных условий роста как рыбы, так и растений. Развязанные системы отличаются от связанных систем бессонно, поскольку они отделяют петли воды и питательных веществ как аквакультуры, так и гидропоники от друг друга и, таким образом, обеспечивают контроль химического состава воды в обеих системах. На рис. 8.1 представлен схематический обзор традиционной связанной системы (A), развязанной двухконтурной системы (B) и развязанной многоконтурной системы (C). В то же время широко обсуждается вопрос о том, являются ли развязанные системы аквапоники экономически выгодными по сравнению с более традиционными системами с учетом того, что они требуют большей инфраструктуры. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть различные конструкции систем, чтобы выявить их сильные и слабые стороны.

Концепция соединенной одноконтурной системы аквапоники, показанная на рис. 8.1a, может рассматриваться как традиционная основа всех систем аквапоники, в которых вода свободно циркулирует между объектами аквакультуры и гидропоники, в то время как нутриентрих шлам сбрасывается. Одним из ключевых недостатков таких систем является необходимость компромиссов в условиях выращивания обеих подсистем с точки зрения pH, температуры и концентрации питательных веществ (табл. 8.1).

! изображение-20200930191439910

Рис. 8.1 Эволюция систем аквапоники. a) показывает традиционную одноконтурную систему аквапоники, b) простую развязанную систему аквапоники и c) развязанную многоконтурную систему аквапоники. Синий шрифт обозначает вход, выход и потоки воды, а красный - отходы

Напротив, развязанные или двухконтурные системы аквапоники отделяют объекты аквакультуры и аквапоники друг от друга (рис. 8.1b). Здесь размер гидропонной установки является критическим аспектом, поскольку в идеале она должна усваивать питательные вещества, предоставляемые рыбным блоком непосредственно или с помощью минерализации осадка (например, извлечение питательных веществ из осадка и предоставление их растениям в растворимой форме). Действительно, как размер площади растений, так и условия окружающей среды (например, поверхность, индекс площади листьев, относительная влажность, солнечная радиация и т.д.) определяют количество воды, которая может быть испарена, и являются основными факторами, определяющими скорость замещения воды RAS. Таким образом, вода, направляемая из RAS в гидропонную установку, заменяется чистой водой, которая снижает концентрацию питательных веществ и тем самым улучшает качество воды (Monsees et al. 2017a, b). Количество воды, которую можно заменить, зависит от скорости эвапотранспирации растений, которая контролируется чистым излучением, температурой, скоростью ветра, относительной влажностью и видами сельскохозяйственных культур. Примечательно, что существует сезонная зависимость: больше воды испаряется в более теплые и солнечные сезоны, что также является, когда темпы роста растений являются самыми высокими. Этот подход был предложен Goddek et al. (2015) и Kloas et al. (2015) в качестве подхода к совершенствованию конструкции одноконтурных систем и более эффективному использованию потенциала для обеспечения оптимальной производительности роста растений. Эта концепция была принята, в частности, ECF в Берлине, Германия, и ныне обанкротившейся _UrbanFarmers _ в Гааге, Нидерланды.

Несмотря на потенциальные преимущества, начальные эксперименты с разделенной одноконтурной конструкцией столкнулись с серьезными недостатками. Это обусловлено большим количеством дополнительных питательных веществ, которые необходимо было добавить в гидропонный цикл, учитывая, что технологическая вода, поступающая из РАС в гидропонику, зависит исключительно от эвапотранспирации (Goddek et al. 2016; Kloas et al. 2015; Reyes Lastiri et al. 2016). Питательные вещества также, как правило, накапливались в системах RAS, когда скорость эвапотранспирации была ниже и могла достигать критических уровней, что требует периодического кровотечения из воды (Goddek 2017).

Преодоление этих недостатков потребовало внедрения дополнительных петель для уменьшения количества отходов, образующихся в системе (Goddek and Körner 2019). Такие многоконтурные системы описаны на рис. 8.1c и усиливают двухконтурный подход (8.1b) двумя единицами, которые будут более подробно изучены в следующих двух подглавах, а также в главах 10 и 11 :

  1. Эффективная минерализация и мобилизация питательных веществ с использованием двухступенчатой анаэробной реакторной системы для уменьшения выбросов питательных веществ из системы через рыбный шлам

  2. Технология термической дистилляции/опреснения для концентрации раствора питательных веществ в гидропонике с целью уменьшения потребности в дополнительных удобрениях

Такие подходы частично внедрены различными производителями аквапоники, такими как испанская компания NerBreen (рис. 8.1) (Goddek and Keesman 2018), а также компания Kikaboni AgriVentures Ltd. в Найроби, Кения (van Gorcum et al. 2019) (Рис. 8.2).

! изображение-20200930191652502

Рис. 8.2 Фотографии существующей многоконтурной системы в (1) Испании (NerBreen) и (2) Кении (Kikaboni AgriVentures Ltd.). В то время как система NerBreen находится в контролируемой среде, система Kikaboni использует полуоткрытую фольгированную туннельную систему

С точки зрения экономических преимуществ (Goddek and Körner 2019; Delaide et al. 2016) оптимизация условий роста в каждом соответствующем цикле развязанных систем аквапоники имеет неотъемлемые преимущества как для растений, так и для рыб (Karimanzira et al. 2016; Kloas et al. 2015) за счет сокращения сброса отходов, а также улучшения восстановление и снабжение питательными веществами (Goddek and Keesman 2018; Кариманзира и др. 2017; Йогев и др. 2016). В своих работах Delaide et al. (2016), Goddek и Vermeulen (2018) и Вудкок (pers. Сом.) показывают, что развязанные системы аквапоники достигают более высоких показателей роста, чем их соответствующие одноконтурные группы по аквапонике и гидропонике. Несмотря на это, существуют различные проблемы, которые еще предстоит решить, в том числе технические вопросы, такие как масштабирование системы, оптимизация параметров и выбор инженерных решений для тепличных технологий для различных региональных сценариев. В остальной части этой главы мы сосредоточимся на некоторых текущих событиях, с тем чтобы дать обзор текущих проблем, а также многообещающих событий в этой области.


Aquaponics Food Production Systems

Loading...

Будьте в курсе новейших технологий Aquaponic

Компания

Авторское право © 2019 Аквапоника AI. Все права защищены.