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3.6 RAS 和水上乐器

2 years ago

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Aquaponic 系统是循环水产养殖技术的一个分支,其中包括植物作物,以实现企业生产多样化,提供额外的水过滤能力,或者两者的结合。

作为 RAS 的一个分支,水生系统与 RAS 中发生的相同的物理、化学和生物现象绑定在一起。 因此,水生态学、流体力学、气体转移、水净化等相同的基本要素或多或少地适用于水生物,但水质控制除外,因为植物和鱼类可能具有特定和不同的要求。

RAS 和水生动物的基本经济现实也是相关的。 这两种技术都是资本密集型和高度技术性的,并受到规模经济、组件的适当设计、对市场条件的依赖和操作者的专门知识的影响。

3.6.1 福利

在水生系统中,应最大限度地吸收养分,以便健康生产植物生物量,但不忽视鱼类在水质方面的最佳福利条件(Yildiz 等人,2017 年)。 采取措施减少引入或传播疾病或感染的风险以及加强水产生物安全也很重要。 还应考虑到化感化学品,即植物释放的化学品可能产生的影响。 此外,应仔细考虑饮食消化率、粪便颗粒大小和沉降比对水质的影响。 目前仍然缺乏关于植物所需矿物质的适当水平与鱼类新陈代谢、健康和福利之间的关系的知识(Yildiz 等人,2017 年),需要进一步研究。

3.6.2 微生物多样性与控制

正如本章前面提到的那样,水产养殖系统将循环水产养殖系统与水培单元结合在一起。 其中一个最重要的特点是对细菌及其代谢产品的依赖。 此外,[第 3.2.6 节](/社区/文章/3-2-评论 Ras #326-硝酸盐水质控制)。讨论了微生物群落及其控制在 RAS 中的重要性。 细菌是连接高铵浓度鱼类排泄物与植物肥料的桥梁,而植物肥料应该是低铵和高硝酸盐的组合(Somerville 等人,2014 年)。 由于水生系统可以有不同的亚装置,即鱼缸、生物过滤器、滚筒过滤器、沉淀罐和水培装置,每个装置都有不同的设计和不同的最佳条件,因此这些组成部分中的微生物群落可能会有很大差异。 这提供了一个有趣的研究主题,最终目标是改进系统管理流程。 Schmautz 等人(2017 年)试图对水生生物系统不同区域中的微生物群落进行表征。 他们得出结论认为,鱼类粪便包含一个单独的群落,以 Cetobacterium_ 属细菌为主,而植物根系、生物过滤器和周围植物的样品则更加相似,细菌群落更加多样化。 生物过滤器样本中含有大量的 硝基脊虫(占总群落的 3.9%),这些物质在周围植物或植物根系中发现的数量很少。 另一方面,在同一样本中只发现了少量的亚硝基体 _ (0.64%) 和硝基菌 _ (0.11%)。 第二组生物通常被测试是否存在于水生生物系统中,因为它们主要负责硝化(鲁朗瓜和 Verdegem 2015;邹等人,2016 年);硝基斯皮拉 _ 最近才被描述为总硝化剂(Daims 等人,2015 年),能够直接转换铵在系统中硝酸盐。 因此,Nitospira 的主导地位在这些系统中是一个新奇的,可能与基本设置的差异相关(Graber 等人,2014 年)。

Schmautz 等人(2017 年)还强调指出,由于未测量其代谢活性,硝基脊虫的增加并不一定与系统中这些生物的更大活性相关。 此外,许多物种的细菌和大肠杆菌本质上存在于水生循环生物过滤器中,用于对有机物和鱼类废物进行转化。 这意味着存在许多微生物,可以是植物和鱼类的病原体,以及人类。 为此,一些微生物被视为系统中产品和水质的安全指标(Fox 等人,2012 年)。 其中一些安全指标是大肠杆菌 _ 和沙门氏菌 _ spp。 因此,最近进行了急需的研究,以确定水生产品的微生物安全性(Fox 等人,2012 年;Sirsat 和 Neal,2013 年)。 Munguia-Fragozo 等人(2015 年)确定了水生物学中微生物活性分析的未来方向,他回顾了微生物群落分析的 _Omic 技术。 他们得出结论认为,元基因组学和元基因组学分析对未来水生物系统微生物多样性的研究至关重要。

-从技术整合到工业实施的新时代,RAS 技术在过去二十年中取得了相当大的发展。 在过去几年里,再循环水产养殖场的数量和规模都有所增加。 随着技术的接受程度的提高,与传统工程方法相比的改进、创新和新的技术挑战不断出现。

-Aquaponics 将循环水产养殖系统与水培单元结合在一起。 RAS 是复杂的水生生产系统,涉及一系列物理、化学和生物相互作用。

-溶解氧 (DO) 通常是密集水生系统中最重要的水质参数。 然而,在饲养水中添加足够的氧气可以相对简单地实现,因此,对其他水参数的控制变得更加困难。

-高溶解二氧化碳 (COSub2/Sub) 浓度对鱼类生长产生负面影响。 由于其高溶解度和脱气设备效率有限,从水中去除 COSub2/Sub 至浓度低于 15 mg/L,因此具有挑战性。

-传统上用硝化生物过滤器在再循环系统中处理氨。 目前正在探索一些新兴技术,作为去除氨的替代品。

-RAS 中的生物固体来自鱼饲料、粪便和生物膜,是需要控制的最关键和最困难的水质参数之一。 多步处理系统是最常见的方法,其中不同尺寸的固体,并通过不同的机制去除不同的固体。

-臭氧作为一种强大的氧化剂,可用于 RAS 中去除微生物,亚硝酸盐和腐殖物质。 臭氧化提高了显微屏滤镜的性能,并最大限度地减少了影响水色的溶解物质的积累。

-脱硝反应堆是一种生物反应堆,通常在厌氧条件下运行,并且通常用乙醇、甲醇、葡萄糖和糖蜜等某种类型的碳来源进行加药。 脱硝化系统在水产养殖中最显著的应用之一是 “零交换” RAS。

-在水产养殖生产系统中,微生物群落在养分回收、有机物降解以及疾病治疗和控制方面发挥着重要作用。 利用微生物成熟水控制机会病原体的想法,对水消毒在 RAS 中的作用提出了挑战。

-在密集 RAS 中,动物福利与系统的性能紧密相连。 RAS 动物福利研究的主要目标是建立和运行能够最大限度地提高生产力并最大限度地减少压力和死亡率的系统。


Aquaponics Food Production Systems

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