一, Что делает воду РАС мутной и каковы это последствия?
Есть три основные категории факторов, которые делают воду в системе УЗВ мутной:
Взвешенные частицы: сюда входят рыбий помет, непереваренный корм, биологические хлопья и мертвые микроорганизмы. Эти частицы обычно имеют диаметр от 0,1 до 100 мкм. Коллоидные частицы размером менее 1 мкм образуют стабильные суспензионные системы, от которых трудно избавиться, оставив их под действием силы тяжести.
Растворенные органические вещества. Это то, что происходит при расщеплении белков, аминокислот, гуминовых кислот и других веществ. Он не создает мутности напрямую, но может увеличивать частицы, прилипая к ним и усиливая рассеяние света.
Сообщество микробов: нитрифицирующие бактерии, гетеротрофные бактерии и другие биопленки прилипают к поверхности частиц, образуя биопленки, которые делают воду еще более мутной.
Основным способом измерения мутности качества воды является определение мутности (NTU). В УЗВ на значения мутности сильно влияют такие факторы, как скорость подачи корма, продолжительность пребывания воды в системе и эффективность фильтра. В аквакультуре с высокой-плотностью, если сепаратор твердой-жидкости работает недостаточно хорошо, аммиачный азот и нитрит, образующиеся в результате расщепления остатков кормовых фекалий, будут способствовать росту микробов. Это приведет к увеличению мутности с 50 NTU до более чем 200 NTU всего за 24 часа.
2. Физический процесс прохождения света через грязную воду.
Согласно закону Ламберта Бера, свет распространяется через воду определенным образом. Глубина проникновения (Z) отрицательно связана с мутностью (К). Есть два основных способа блокировки света в мутной воде.
Эффект рассеяния: рассеяние Ми происходит, когда диаметр частиц приближается к длине волны света (400–700 нм). Это приводит к искривлению оптического пути. Коэффициент рассеяния частиц размером 0,5 мкм для зеленого света (550 нм) в 1,8 раза выше, чем для красного света (650 нм). Вот почему мутная вода выглядит сине--зеленой.
Эффект поглощения: хромогенные группы растворенного органического вещества (РОВ), такие как гуминовая кислота и фульвокислота, очень хорошо поглощают ультрафиолетовый свет (280–400 нм) и синий свет (450–495 нм), что меняет способ распределения спектральной энергии.
Когда мутность увеличивается с 50NTU до 200NTU, глубина проникновения света с длиной волны 550 нм резко падает с 1,2 м до 0,3 м, а степень ослабления интенсивности достигает 97%. Вот что показывают эксперименты. Это изменение оказывает три воздействия на организмы аквакультуры:
Фотопериодическое расстройство: в сетчатке рыб имеются колбочки, чувствительные к определенным длинам волн. Мутность может изменить работу этих клеток, что может испортить их циркадные часы. Например, когда мутность превышает 150 NTU, период созревания гонад у радужной форели увеличивается на 30%.
Подавление пищевого поведения: многие рыбы зависят от того, видят ли они, где находятся частицы корма, и когда мутность превышает 100 NTU, эффективность кормления тилапии падает на 45%, что замедляет ее рост.
Фотосинтез имеет ограничения: в системах совместного культивирования водорослей, когда мутность превышает 80 NTU, эффективность фотосинтеза микроводорослей снижается на 60 %, что ухудшает способность системы удалять азот и фосфор.
3. Основные моменты, на которые следует обратить внимание при выборе.Водонепроницаемые светодиодные фонари для аквариумов
Поскольку качество воды RAS мутное, аквариумные лампы следует выбирать в соответствии с концепциями «приоритета проникновения, спектральной адаптации и оптимизации энергоэффективности». Точный технический путь выглядит следующим образом:
1. Стратегия выбора длин волн
Красный свет (620–750 нм) может проникать глубоко в воду и поддерживать степень проникновения 60%, даже когда вода довольно мутная (200NTU). Лучше всего подходит для глубоких прудов для аквакультуры глубиной более 1,5 м. Например, использование красного света с длиной волны 660 нм при выращивании лосося может помочь рыбе нарастить мышечную массу и увеличить количество производимого мяса на 8%.
Светло-зеленый (495–570 нм): он не сильно рассеивается на частицах диаметром 0,3–1 мкм и лучше всего подходит для мест с умеренной мутностью (50–150 NTU). При выращивании южноамериканских белых креветок зеленый свет с длиной волны 520 нм может помочь им более успешно линять и снизить риск заболевания мягким панцирем.
Синий свет (450-495 нм): он проникает не очень глубоко, но может остановить слишком активное размножение водорослей. В системах совместного культивирования водорослей его необходимо использовать с красным светом (красный: синий=3:1).
2. Технология динамического управления интенсивностью света.
Система обратной связи по мутности: встроенный датчик мутности и модуль регулировки яркости светодиодов, которые могут изменять яркость света в режиме реального времени. Например, когда мутность повышается с 50NTU до 200NTU, система автоматически повышает интенсивность света с 2000 люкс до 5000 люкс, чтобы поддерживать постоянную интенсивность проникающего света.
Режим импульсного освещения: вместо непрерывного освещения используются короткие вспышки высокой интенсивности (например, 10 000 люкс/10 мс). Он может проходить через воду с большой мутностью и потреблять меньше энергии. Эксперимент показывает, что импульсный режим может увеличить скорость роста окуня на 15% при одновременном снижении энергопотребления на 30%.
3. Улучшение конструкции конструкции светильника.
Anti-fouling coating technology: Putting superhydrophobic nanoparticles (contact angle>150 градусов) на корпусе лампы, чтобы к нему не прилипали частицы. Например, светодиодные лампы, покрытые фторсиланом, теряют только 5% своей светоотдачи после 30 дней непрерывного использования. Это существенно меньше, чем 30% потерь необработанных ламп.
Компоновка модульного массива: сделайте так, чтобы осветительные приборы можно было легко разбирать, чтобы их можно было регулярно чистить и обслуживать. В круглом пруду для аквакультуры диаметром 10 м по кругу установлены шесть комплектов модульных светильников мощностью 120 Вт. Это позволяет сделать свет более ровным на 40% по сравнению со старым режимом центрального освещения.
4. Расследование типичного случая применения
Случай 1: Технология производства лосося высокой плотности.
Норвежская наземная-фабрика УЗВ использует технологию управления мутностью с замкнутым-контуром для изменения спектрального отношения светодиода в режиме реального времени путем измерения мутности бассейна разведения (50–300 NTU):
Мутность<100NTU: Red light makes up 70% of the light, which helps things grow; 100NTU
Turbidity>200NTU: красный свет составляет 80% света, а интенсивность повышается до 8000 люкс, чтобы он не проникал.
План сокращает время, необходимое лососю для роста, на 20% и увеличивает скорость, с которой он превращает корм в энергию, на 12%.
Пример 2. Система совместного-разведения крабов и креветок
Фирма из Цзянсу, Китай, использует многоуровневую систему освещения в бассейне для совместного-разведения южноамериканских белых креветок и китайского рукавичного краба.
Синий свет (450 нм) — наиболее распространенный цвет поверхностного слоя (0–0,5 м), который останавливает рост водорослей.
Средний слой (0,5–1,5 м): чтобы удовлетворить разнообразные спектральные потребности креветок и крабов, на них поочередно освещают зеленый свет (520 нм) и красный свет (660 нм).
Bottom layer (>1,5 м): Красный свет большой мощности (10 000 люкс) проходит сквозь мутную придонную воду.
Такая конструкция повышает выживаемость креветок и крабов до 92% и увеличивает выход продукции на 25%.
