Performanța de creștere și tehnologia de control al calității apei a peștilor de apă dulce în sistemul de acvacultură cu recirculare

Performanța de creștere și tehnologia de control al calității apei a peștilor de apă dulce în sistemul de acvacultură cu recirculare

Odată cu îmbunătățirea continuă a intensificării în industria acvaculturii și cerințele din ce în ce mai stricte de protecție a mediului, modelele tradiționale de acvacultură se confruntă cu numeroase probleme, cum ar fi poluarea mediului, risipa de resurse de apă și scăderea calității produselor. Sistemul de acvacultură cu recirculare (RAS), ca un nou tip de metodă de acvacultură, are avantaje, inclusiv conservarea apei, economisirea terenului, densitate mare de stocare, controlabilitatea mediului și descărcarea redusă a apei de coadă. Se aliniază la cerințele strategice naționale actuale pentru economie circulară și conservarea energiei și reducerea emisiilor, reprezentând o direcție importantă pentru transformarea și dezvoltarea industriei acvaculturii și a devenit un model crucial pentru dezvoltarea durabilă a pescuitului modern. În RAS, apa de acvacultură este recirculată după filtrare fizică, purificare biologică, aerare, dezinfecție și alte tratamente, necesitând ca sistemul să mențină continuu condiții de calitate a apei potrivite pentru creșterea peștilor. Ca mediu direct pentru supraviețuirea peștilor, fluctuațiile diferiților parametri de calitate a apei afectează direct funcțiile fiziologice, eficiența metabolică și rezistența la boli a peștilor, manifestându-se în cele din urmă ca diferențe de performanță de creștere. Prin urmare,-explorarea în profunzime a relației intrinseci dintre controlul calității apei și performanța de creștere a peștilor de apă dulce din RAS are o importanță teoretică și practică semnificativă pentru îmbunătățirea eficienței acvaculturii și promovarea dezvoltării sănătoase a industriei.

1 Prezentare generală a sistemului de acvacultură cu recirculare

Modelul de acvacultură cu recirculare este o metodă de agricultură în care apa de cultură este recirculată după tratare prin procese de filtrare fizice, chimice și biologice. Cercetările privind tehnologia de recirculare a acvaculturii au început mai devreme în străinătate. În anii 1960, țări precum Statele Unite, Țările de Jos și Danemarca au inițiat studii relevante. Statele Unite l-au folosit în principal pentru creșterea păstrăvului curcubeu, a basului în dungi și a bibanului negru; Țările de Jos l-au folosit în principal pentru anghilă europeană și somn african; Sistemul de proces de acvacultură cu recirculare din Danemarca a fost un sistem semi-închis în aer liber, utilizat în principal pentru producția de păstrăv curcubeu.

China a introdus tehnologia și instalațiile străine de acvacultură cu recirculare în anii 1980. Datorită costurilor mari de investiții și operare, majoritatea instalațiilor introduse au fost abandonate rapid. În 1988, Institutul de Cercetare a Mașinilor și Instrumentelor de Pescuit al Academiei Chineze de Științe ale Pescuitului, bazându-se pe tehnologia Germaniei de Vest, a proiectat și construit primul atelier de producție de acvacultură cu recirculare din China. În ultimii ani, cercetători chinezi, cum ar fi Qu Keming, au propus modele tehnologice de acvacultură cu recirculare la nivel înalt, mediu și scăzut-pe baza diferitelor nevoi ale diferitelor tipuri de întreprinderi de acvacultură și le-au promovat în zonele de coastă; Liu Bo de la Stația de extindere a tehnologiei pescuitului provincial Heilongjiang a propus tehnologia și modelele de recirculare a acvaculturii „container”; Profesorul He Xugang de la Universitatea Agricolă Huazhong a propus un model de acvacultură „captiv” verde și eficient cu „zero-descărcare”.

Modelele de acvacultură cu recirculare sunt împărțite în principal în tipuri precum „canal de rulare”, „container” și „captive”. Luând ca exemplu modelul de acvacultură „cane de rulare”, acesta constă dintr-un rezervor care curge-, zonă de colectare a deșeurilor, instalații de aerare, instalații de deviere, zonă de purificare, zonă umedă și alte componente. Micul-apă-apa-care împinge zona de acvacultură este alcătuită din rezervoare dreptunghiulare, care ocupă 2%-5% din suprafața iazului. În ultimii ani, specificațiile pentru debitul menajer-prin rezervoare sunt în general de 20 m lungime, 4 m lățime și 2,5 m înălțime, cu 1–2 rezervoare setate la 6670 m² de corp de apă. Componenta de bază este echipamentul de aerare-împingând apă. Versiunile anterioare foloseau dispozitive cu rotor pentru împingerea apei și dispozitive de aerare pentru oxigenare, dar acum majoritatea folosesc echipamente de ridicare cu aer-compuse din suflante, tuburi de aerare microporoase și deflectoare. În general, pentru fiecare trei rezervoare sunt construite două rezervoare de colectare a deșeurilor scufundate interconectate, cu un volum de 10 m³, amplasate la capătul din spate al curgerii-prin rezervoare pentru colectarea deșeurilor din zona de cultură. Zona mare de purificare ecologică a corpului de apă--ocupă 95%–98% din suprafața iazului, cu diguri de deviere și adâncimea apei de peste 2 m. În această zonă, culturile filtrează-peștii hrăniți, cu acoperirea plantelor acvatice controlată la 20%-30% din zona de purificare. Este echipat cu aeratoare cu roți cu zbaturi, aeratoare cu rotor, mașini de-facut valuri etc., iar preparatele microbiene sunt adăugate după caz.

2 Efectele modelului de acvacultură cu recirculare asupra performanței de creștere a peștilor de apă dulce

2.1 Rata de creștere

Modelul de acvacultură cu recirculare poate oferi un mediu de creștere relativ stabil pentru peștii de apă dulce, ceea ce ajută la îmbunătățirea ratelor de creștere. În acvacultura tradițională din iaz, calitatea apei este foarte afectată de factori externi de mediu, cum ar fi temperatura și precipitațiile, care pot cauza cu ușurință fluctuații de calitate a apei și pot afecta creșterea peștilor. În modelul de acvacultură cu recirculare, sistemul de control al calității apei poate menține parametrii de calitate ai apei relativ stabili, cum ar fi temperatura apei, oxigenul dizolvat și valoarea pH-ului, creând condiții de creștere adecvate pentru pești. De exemplu, în modelul de acvacultură „cane de rulare”, viteza de curgere a apei în rezervorul de curgere-prin rezervor poate fi ajustată prin echipamente de aerare care împinge apa-. Viteza de curgere adecvată poate promova mișcarea peștilor, poate îmbunătăți starea fizică, poate crește aportul de hrană și poate accelera creșterea.

2.2 Rata de utilizare a furajelor

Modelul de acvacultură cu recirculare poate îmbunătăți rata de utilizare a furajelor peștilor de apă dulce. În acvacultura tradițională, după ce hrana este distribuită, unele furaje se scufundă în fund fără a fi consumate, provocând risipă. Între timp, hrana care se scufundă în fund se descompune producând substanțe nocive, afectând calitatea apei. În modelul de acvacultură cu recirculare, datorită efectului curgerii apei, furajele pot fi mai bine dispersate în apă, facilitând consumul peștilor, reducând astfel risipa de furaje. În plus, unitățile de tratare, cum ar fi biofiltrele din sistemul de acvacultură cu recirculare, pot elimina materia organică, cum ar fi furajele reziduale și fecalele din apa de cultură, reducând conținutul de substanțe nocive, cum ar fi azotul amoniac și azotul nitriți din apă. Acest lucru reduce impactul acestor substanțe nocive asupra funcțiilor digestive și de absorbție ale peștilor, îmbunătățind astfel rata de utilizare a furajelor.

2.3 Calitatea produsului

Modelul de acvacultură cu recirculare ajută la îmbunătățirea calității produselor peștilor de apă dulce. În acvacultura tradițională, peștii sunt susceptibili la infecția cu agenți patogeni, cum ar fi paraziții și bacteriile, ceea ce duce la apariția bolilor și afectează calitatea produsului. În modelul de acvacultură cu recirculare, măsuri precum controlul calității apei și dezinfecția pot reduce efectiv numărul agenților patogeni din apă, scăzând riscul bolilor peștilor. În același timp, mediul de creștere relativ curat al peștilor în modelul de acvacultură cu recirculare reduce producerea de mirosuri nedorite, cum ar fi mirosul de noroi, îmbunătățind gustul și calitatea produsului.

3 parametri cheie și metode de control al calității apei în modelul de acvacultură în recirculare

3.1 Parametri cheie

3.1.1 Oxigenul dizolvat

Oxigenul dizolvat este unul dintre parametrii importanți ai calității apei care afectează creșterea peștilor. Peștii au nevoie de suficient oxigen pentru respirație în timpul creșterii. Oxigenul dizolvat insuficient poate duce la creșterea lentă, scăderea imunității și chiar moartea. În general, oxigenul dizolvat în sistemele de acvacultură cu recirculare trebuie menținut peste 5 mg/L.

3.1.2 Azot amoniac

Azotul amoniac este unul dintre principalii poluanți din apa de acvacultură, provenit în principal din excrementele de pește și din descompunerea furajelor reziduale. Azotul de amoniac este foarte toxic pentru pești, dăunând țesutului branhial, sistemului nervos și sistemului imunitar, afectând creșterea și supraviețuirea. Concentrația de azot amoniac în sistemele de acvacultură cu recirculare trebuie controlată sub 0,5 mg/L.

3.1.3 Azot azotat

Azotul azotat este un produs intermediar produs în timpul nitrificării azotului amoniac și are o anumită toxicitate. Azotul nitriți se combină cu hemoglobina din sângele peștilor, reducându-și capacitatea de transport-de oxigen și provocând hipoxie și sufocare la pești. Concentrația de azot de nitriți în sistemele de acvacultură cu recirculare trebuie controlată sub 0,1 mg/L.

3.1.4 Valoarea pH-ului

Valoarea pH-ului este un indicator important care reflectă aciditatea sau alcalinitatea apei și are efecte semnificative asupra creșterii și funcțiilor fiziologice ale peștilor. Valoarea pH-ului în sistemele de acvacultură cu recirculare trebuie controlată între 7,0 și 8,5.

3.2 Metode de control al calității apei

3.2.1 Controlul fizic

Controlul fizic include în principal măsuri precum filtrarea, sedimentarea și aerarea. Filtrarea este o metodă eficientă pentru îndepărtarea solidelor în suspensie și a particulelor din apă. Echipamentele de filtrare utilizate în mod obișnuit includ filtre cu microscreen și filtre cu nisip. Sedimentarea folosește gravitația pentru a depune particulele solide din apă până la fund, purificând astfel calitatea apei. Aerarea este un mijloc important de creștere a oxigenului dizolvat în apă. Echipamentele de aerare utilizate în mod obișnuit includ suflante, aeratoare cu roți cu palete și aeratoare cu rotor.

3.2.2 Controlul chimic

Controlul chimic implică în principal adăugarea de agenți chimici în apă pentru a regla calitatea apei. De exemplu, când concentrațiile de azot amoniac și azot nitriți în apă sunt prea mari, se pot adăuga preparate de bacterii nitrificatoare pentru a promova reacțiile de nitrificare și pentru a reduce conținutul de azot amoniac și azot nitriți; când valoarea pH-ului apei este prea scăzută, se poate aplica var nestins pentru a crește valoarea pH-ului.

3.2.3 Controlul biologic

Controlul biologic folosește microorganisme, plante acvatice și alte organisme pentru a purifica calitatea apei. Microorganismele pot descompune materia organică din apă, transformând substanțele nocive precum azotul amoniac și azotul nitriți în substanțe inofensive. Preparatele microbiene utilizate în mod obișnuit includ bacteriile fotosintetice, bacilul și bacteriile nitrificante. Plantele acvatice pot absorbi nutrienți precum azotul și fosforul din apă, reducând apariția eutrofizării, oferind în același timp habitate și umbrire pentru pești. Plantele acvatice comune includ zambila de apa, buruiana aligator si elodea.

4 Corelația între performanța de creștere a peștilor de apă dulce și controlul calității apei în modelul de acvacultură în recirculare

4.1 Oxigenul dizolvat și performanța de creștere

Când oxigenul dizolvat în apă este suficient, respirația peștilor funcționează normal, metabolismul este viguros, aportul de hrană crește, iar rata de creștere se accelerează. În schimb, metabolismul încetinește, iar rata de creștere scade. În modelul de acvacultură cu recirculare, măsurile rezonabile de aerare mențin niveluri stabile de oxigen dizolvat în apă, oferind un mediu respirator bun pentru pești și promovând creșterea și dezvoltarea acestora.

4.2 Azot amoniac, azot nitrit și performanță de creștere

Azotul amoniac și azotul nitriți sunt substanțe toxice din apa de acvacultură care dăunează grav creșterii și supraviețuirii peștilor. Concentrațiile mari de azot amoniac afectează țesutul branhiilor peștilor, afectând funcția respiratorie; de asemenea, afectează sistemul nervos și sistemul imunitar al peștilor, reducându-le rezistența la boli. În modelul de acvacultură cu recirculare, unitățile de tratare precum biofiltrele pot elimina rapid azotul amoniac și azotul nitriți din apă, reducând efectele toxice ale acestora asupra peștilor și asigurând o creștere sănătoasă a peștilor.

4.3 Valoarea pH-ului și performanța de creștere

Valoarea pH-ului are un impact important asupra creșterii și funcțiilor fiziologice ale peștilor. Diferite specii de pești au diferite intervale de adaptare pentru valoarea pH-ului. În modelul de acvacultură cu recirculare, valoarea pH-ului apei este testată în mod regulat, iar măsurile de ajustare corespunzătoare sunt luate pe baza rezultatelor testelor.

5 Tendințe de dezvoltare și provocări ale modelului de acvacultură în recirculare

5.1 Direcția de dezvoltare inteligentă și de precizie

Odată cu dezvoltarea tehnologiilor Internet of Things, big data și inteligența artificială, modelul de acvacultură cu recirculare evoluează spre inteligență și precizie. Prin integrarea unor sisteme precum monitorizarea online a calității apei, alimentarea automată și controlul echipamentelor, se poate realiza-reglementarea în timp real a mediului de cultură și gestionarea automată a procesului de producție.

5.2 Protecția mediului și calea dezvoltării durabile cu emisii reduse de-carbon

Modelul de acvacultură cu recirculare îndeplinește cerințele de-protecție a mediului cu emisii scăzute de carbon și de dezvoltare durabilă prin conservarea apei, economisirea energiei și reducerea poluării. Eforturile viitoare trebuie să optimizeze în continuare procesele de tratare a apei, să reducă consumul de energie și costurile și să îmbunătățească stabilitatea și operabilitatea sistemului. De exemplu, sursele de energie regenerabilă, cum ar fi energia solară și eoliană, pot fi folosite pentru a furniza energie electrică, reducând emisiile de carbon; tehnologia celulelor de combustie microbiană poate fi utilizată pentru a obține utilizarea energetică a materiei organice din apele uzate, construind un sistem integrat de „acvacultură-energie-protecția mediului”.

5.3 Provocări și contramăsuri

Actualul model de acvacultură cu recirculare încă se confruntă cu provocări precum investiții mari, complexitate tehnică și cerințe ridicate de management. Este necesară consolidarea cercetării și dezvoltării tehnologice și a inovației integrate pentru a reduce costurile de construcție și operare a sistemului; îmbunătățirea sistemului standard și a specificațiilor de funcționare pentru a îmbunătăți nivelul tehnic al fermierilor; și să consolideze sprijinul politicilor și investițiile financiare pentru a promova aplicarea modelelor de acvacultură cu recirculare în zonele rurale.

6 Concluzie și perspective

Modelul de acvacultură cu recirculare, printr-un control rezonabil al calității apei, menține niveluri stabile ale parametrilor cheie de calitate a apei, cum ar fi oxigenul dizolvat, azotul amoniac, azotul nitriți și valoarea pH-ului. Acest lucru oferă un mediu de creștere bun pentru peștii de apă dulce, îmbunătățind rata de creștere, rata de utilizare a furajelor și calitatea produsului. În prezent, în aplicațiile practice ale modelului de acvacultură cu recirculare, există încă probleme precum eficiența slabă a colectării deșeurilor din cauza impactului structurii rezervorului de cultură asupra caracteristicilor hidrodinamice și eficiența instabilă de tratare a biofiltrelor. Cercetările viitoare ar trebui să optimizeze în continuare structura rezervorului de cultură pentru a îmbunătăți eficiența colectării deșeurilor; consolidarea cercetării privind reglarea creșterii biofilmului și optimizarea circulației apei pentru a îmbunătăți eficiența tratării biofiltrelor; simultan, combinați tehnologii inteligente pentru a realiza-monitorizarea în timp real și controlul automat al parametrilor de calitate a apei, îmbunătățind în continuare natura științifică și precisă a modelului de acvacultură cu recirculare și promovând dezvoltarea durabilă a industriei acvaculturii peștilor de apă dulce.