Welkom bij
Moderne landbouw
!
De volgende informatie over RAS Viskweek/recirculerend aquacultuursysteem .
Aquacultuur is een van de snelst groeiende sectoren in de landbouw vanwege de groeiende vraag naar eiwitrijk voedsel. Het kweken van vis in de kwekerijen wordt beschouwd als een winstgevende investering en is erg populair. De belangrijkste redenen voor visteelt of aquacultuur zijn niet-beschikbaarheid van wilde vis als gevolg van overmatige oogst en de verontreiniging van natuurlijke waterlichamen. De traditionele aquacultuursector heeft te maken gehad met verschillende problemen, zoals het niet beschikbaar zijn van land, watervoorraden, ecosysteem onbalans, afvalwaterbeheer, uitbraken van ziekten, enz. Een van die effectieve oplossingen om deze problemen te beheersen, is het recirculerende aquacultuursysteem (RAS).
Een technologie voor het kweken van vis met een hoge dichtheid onder gecontroleerde omgevingsomstandigheden wordt een recirculerend aquacultuursysteem genoemd. Dit zijn op tanks gebaseerde systemen die mechanische en biologische filters gebruiken om watersoorten zoals vissen, mosselen, garnaal, etc. De term recirculatie wordt geassocieerd met deze systemen omdat het water in de aquaria na behandeling wordt hergebruikt. Deze systemen zijn duurzaam omdat ze bijna 90-99% minder water verbruiken dan de traditionele aquacultuurmethoden. Deze recirculatiesystemen zullen naar verwachting de afvallozing verminderen, behoefte aan chemicaliën en ontsnapping van vissen en parasieten. Meestal zijn RAS ontworpen voor zoetwateromgevingen en worden ze als duur beschouwd. Het beheersen van alle kritische parameters die nodig zijn voor het systeem is een belangrijk en noodzakelijk onderdeel en moet regelmatig worden gecontroleerd. In tegenstelling tot traditionele aquacultuurbedrijven, die afhankelijk zijn van externe omgevingspatronen, deze recirculatiesystemen elimineren de noodzaak van externe factoren gedeeltelijk of volledig en dit hangt sterk af van de constructie en werking van het systeem. Het inzetten van deze systemen vereist kennis, expertise, en doorzettingsvermogen voor goed functioneren en succesvolle resultaten.
Recirculerende aquacultuursystemen bieden een reeks voordelen ten opzichte van traditionele technieken zoals;
Het basissysteem is eenvoudig van opzet en bestaat uit aquaria, mechanische filter, biofilter, druppelfilter of ontgasser, zuurstofverrijkingseenheid, UV-desinfector. Enkele extra voorzieningen zoals de pH-regelaar, warmtewisselingseenheid, denitrificatie-eenheid kan aan het ontwerp worden toegevoegd, afhankelijk van de vereisten.
Het basisprincipe van de werking van deze systemen is dat het water uit het aquarium door het mechanische filter gaat en vervolgens door het biologische filter; het water wordt ontdaan van koolstofdioxide voordat het wordt belucht en wordt teruggevoerd naar de aquaria.
Tanks voor aquacultuur of viskweek in deze systemen kunnen elke vorm en grootte hebben, zoals rechthoekig, circulaire, ovaal, enz. Meestal hebben ronde of ovale tanks de voorkeur omdat ze gemakkelijker schoon te maken zijn en een gemakkelijke watercirculatie vergemakkelijken in vergelijking met rechthoekige tanks. Rechthoekige tanks worden over het algemeen gebruikt op hellende gebieden. De grootte van een aquarium voor het kweken van vissen kan variëren van 500 tot 500K gallons capaciteit en dit hangt af van factoren zoals het type vis, aandelenkoers, waterbehoefte, en kwaliteit. De tank moet zo worden gebouwd dat deze compatibel is met andere componenten van het systeem. De materialen die nodig zijn om de tank te bouwen, kunnen van metaal zijn, hout, glas, rubber, beton of kunststof. Elk materiaal dat niet-toxisch is en niet corrodeert, kan worden gebruikt voor de constructie van de tank. Het binnenoppervlak van de tank moet schoon en glad zijn. Elk materiaal dat voor dit doel wordt gebruikt, heeft zijn eigen voor- en nadelen. De helling van het aquarium kan helpen bij het gemakkelijker leegmaken, maar heeft weinig of geen effect op het zelfreinigend vermogen.
De meeste moderne tanks worden gebouwd met uitlaten die een optimale afvoercapaciteit hebben en zijn voorzien van geschikte gaasschermen. Deze uitlaten moeten het verwijderen van dode vissen ook gemakkelijk maken. Sommige tanks zijn ook uitgerust met sensoren om het waterniveau te detecteren, zuurstofgehalte, temperatuur, enz. zodat ze automatisch kunnen worden bestuurd. Tanks moeten ook diffusors hebben voor voldoende zuurstoftoevoer.
Behalve ronde en rechthoekige tanks, er is nog een variëteit, de raceway-tank, die een mix is van ronde en rechthoekige vormen. Deze tanks hebben een wand in het midden om de circulatie te vergemakkelijken.
In recirculerende aquacultuursystemen, er moet een constante waterstroom zijn en er moet een mogelijkheid zijn om de snelheid te wijzigen, druk, en richting afhankelijk van de behoefte. De beweging van water wordt gecontroleerd door zwaartekracht en voordat het in het systeem wordt gebruikt, het wordt over het algemeen naar een hoogte gepompt van waar het begint te stromen.
Het meest voorkomende type pomp dat in RAS wordt gebruikt, is een centrifugaalpomp die werkt met de stuwkracht die wordt gegenereerd door het met hoge snelheid ronddraaien van water in de pompkop. De pomp wordt meestal buiten de tank geplaatst en werkt op hoge druk. Er is gekozen voor een pomp met een hoog debiet en een laag hefvermogen om het energieverbruik te minimaliseren. Eerdere centrifugaalpompen hadden een recirculatiedruk van 25 ft, maar nu is de druk ongeveer 10 ft. Twee andere soorten pompinrichtingen zijn axiale en luchtbrugpompen.
Een praktische manier om het afval uit het aquarium te verwijderen is mogelijk door mechanische filtratie. Moderne recirculatiesystemen hebben een uitlaat met een filter, de zogenaamde microzeef, met een maaswijdte van 40 tot 100 micron. De aanwezigheid van het microscherm heeft enkele voordelen, zoals het vermindert de belasting van de biofilter, verwijdert de organische onzuiverheden, verbetert of faciliteert het biofiltratieproces. Het type microzeef dat wordt gebruikt wordt een trommelfilter genoemd en heeft de volgende functies:
Dit is het belangrijkste onderdeel van RAS omdat het helpt bij het verwijderen van de fijne verontreinigende stoffen uit het water tijdens de afvalverwerking. De media in het filter zijn gemaakt van materialen zoals plastic platen, kralen, lavasteen, grind of zandkorrels. De eigenschappen van het medium moeten zodanig zijn dat het een groot oppervlak moet hebben voor bacteriegroei, poriën voor beweging van water, bestand tegen verstoppingen en moet gemakkelijk schoon te maken zijn.
Een eenvoudig biofilter kan een wiel zijn, vat of doos gevuld met media waarop nitrificerende bacteriën groeien. Het kan worden gemaakt van plastic, hout, glas, metaal of beton. De grootte van het biofilter bepaalt het visdraagvermogen van het hele systeem. Het oppervlak van het filter moet groot zijn om plaats te bieden aan bacteriën met een hoge dichtheid om ladingen afval in het aquarium te verwerken. Bij het ontwerpen van biofilters voor het oppervlak, ammoniakbelasting en hydraulische belasting moeten goed worden geschat. Deze filters kunnen op vele manieren worden geconfigureerd en er zijn twee hoofdcategorieën van biofilters:
Biofiltratie kan alleen effectief worden uitgevoerd als de temperatuur en pH-waarde van het water goed worden geregeld. De minimumtemperatuur van het water moet tussen 10-35˚C zijn en het pH-bereik moet rond de 7 tot 8 zijn. Hoge en lage pH kunnen respectievelijk leiden tot inefficiëntie van het filter en een hoger toxisch effect. Een balans is dus erg belangrijk en dit hangt af van twee factoren; de biologische activiteit van het filter en de hoeveelheid geproduceerde CO₂ in de tank en het nitrificatieproces.
De aanwezigheid van afval in de tank verhoogt de vraag naar zuurstof en verlaagt het gehalte aan opgeloste zuurstof in water, waardoor de dichtheid van vissen in de tank wordt verlaagd. Een opvangbak of een bezinktank wordt gebruikt om het overtollige afval langzaam op te vangen. Het belangrijkste idee van de opvangbak is het verzamelen en bezinken van al het vaste afval dat anders het biofilter zou kunnen verstoppen en de zuurstof zou opgebruiken. Dit is geïsoleerd van een aquarium en moet periodiek worden gewist. De vorm van de opvangbak moet 'V' zijn, om een gemakkelijke reiniging te vergemakkelijken.
Geaccumuleerde gassen in het aquarium moeten worden verwijderd door te zorgen voor een goede beluchting en deze methode wordt strippen genoemd. Ademhaling van vissen produceert koolstofdioxide en bacteriën in de biofilter produceren stikstof, beide zijn schadelijk voor de groei van de vissen. Als het een zoutwatertank is, dan is er kans op waterstofsulfideproductie, die even giftig is voor de vissen. Door lucht aan de tanks toe te voeren, kunnen de gassen door turbulentie worden verdreven. Voor dit proces wordt vaak gebruik gemaakt van een druppelfiltersysteem. Wanneer water vanaf de bovenkant van het filter naar beneden stroomt door de plastic media die in een kolom zijn gestapeld, verhoogt dit de turbulentie en het contact, wat helpt bij het strippen van de gassen.
Het leveren van zuurstof aan het water in de tanks wordt beluchting genoemd. Recirculatiesystemen voor warm en koud water hebben respectievelijk 6 en 8 ppm zuurstof nodig voor bacteriën en vissen om te overleven. RAS-tanks met een hoog draagvermogen moeten elke 20 of 30 minuten zuurstof kunnen vervangen. Er moet een goede en regelmatige toevoer van zuurstof zijn, anders kan dit leiden tot verlies van vis en er moet ook een back-upvoorziening zijn voor grote recirculatiesystemen. Het blazen van lucht door een ondergedompelde luchtsteen is de meest gebruikte methode om de tank te beluchten. Voor een pond voedsel dat aan de vissen wordt geleverd, de benodigde hoeveelheid lucht is ongeveer 187 lpm/kg/dag. Diffusorslang en luchtliften zijn apparaten die worden gebruikt voor het beluchtingsproces. Als er voldoende beluchting is, is er geen aparte kooldioxide-stripeenheid nodig.
De vaste afvalstoffen die in de tank aanwezig zijn, kunnen worden onderverdeeld in drie soorten en hun verwijderingsmethoden worden hier vermeld:
Het proces van het ontgiften van ammoniak wordt nitrificatie genoemd. Het omzetten van ammoniakstikstof in minder toxisch stikstofdioxide en uiteindelijk in niet-toxisch nitraat door bacteriële werking is het principe van nitrificatie. De bacterie moet op een oppervlak worden gekweekt om dit proces te laten plaatsvinden en er moet schoon water met een normale temperatuur worden gebruikt. De bacteriën die nodig zijn voor dit proces zijn van twee soorten; een die ammoniak omzet in stikstofdioxide heet de ' nitrosomonas bacteriën ' en de andere die stikstofdioxide omzet in nitraat heet de ' nitrobacterbacteriën’. Het hele proces van nitrificatie is aëroob van aard dat er zuurstof voor nodig is. De minimale hoeveelheid zuurstof die nodig is om 1 mg ammoniak om te zetten is ongeveer 5 mg. Ook om de bacteriën te laten overleven is 5 mg extra zuurstof nodig. Het is belangrijk op te merken dat om dit proces te laten plaatsvinden in grote tanks met een hoge dichtheid aan vissen en een hoog ammoniakgehalte, de benodigde hoeveelheid zuurstof is ook extreem hoog en moet voor en na het biofiltratieproces worden geleverd.
Het eindproduct van het nitrificatieproces is nitraat en is niet giftig van aard, maar de aanwezigheid van nitraat boven 100 mg/l heeft een negatief effect op de groei van vissen en de voederconversie. Door regelmatig vers water aan de tank te geven, kunnen de nitraatniveaus laag blijven, maar het belangrijkste doel van recirculatiesystemen is om het waterverbruik te handhaven of te verlagen (bespaar watervoorraden), daarom wordt een proces genaamd denitrificatie toegepast. Dit proces is nodig als de toevoer van water minder is dan 300 liter per kg voer. De bacteriën die voor dit proces worden gebruikt, worden de denitrificerende bacteriën genoemd en worden genoemd als ' Pseudomonas'. Het gehele denitrificatieproces is anaëroob van aard en omvat de omzetting van nitraat in atmosferische stikstof. De stikstof uit het water komt vrij in de atmosfeer en een organische bron zoals houtalcohol of methanol moet aan de denitrificatiekamer worden toegevoegd. De minimale hoeveelheid methanol die nodig is om 1 kg stikstof te denitrificeren is ongeveer 2,5 kg. De denitrificatiekamer wordt op de biofilter gemonteerd met een verblijftijd van 2 tot 4 uur.
Om ervoor te zorgen dat de vissen in de watertanks kunnen overleven, moet de pH van het water binnen een aanvaardbare limiet worden gehouden en het is bekend dat het geschikte pH-bereik tussen 6 en 9,5 ligt. Onbalans in de pH-waarden kan optreden als gevolg van zuren die worden geproduceerd door het nitrificatieproces. De waarde van pH onder 6 remt de nitrificerende bacteriën en ze verwijderen de giftige inhoud niet. De pH van de recirculatiesystemen kan worden gehandhaafd door buffers zoals natriumbicarbonaat en calciumbicarbonaat toe te voegen.
Afgezien van de bovengenoemde vereisten, er kan wat extra functionaliteit zijn van de recirculatiesystemen die belangrijk zijn voor grote handelspraktijken.
Voer moet aan de vissen worden gegeven voor groei en activiteit. Vissen nemen zuurstof op voor eiwitsynthese en produceren koolstofdioxide en ammoniak als afvalstof. Vissen scheiden onverteerd voer uit in het water en dit resulteert in zwevend afval of organisch afval. Dus, met behoud van een recirculatiesysteem, het wordt aanbevolen om droog voer aan de vissen te geven, zodat er minder vervuiling en ziektes in het aquarium zijn. Er moet een hoge voerbenutting zijn, zodat er minder afval is en de waterbehandelingssystemen minder worden belast. Daarom, alvorens het recirculatiesysteem te ontwerpen, de voerconversieratio moet zorgvuldig worden geschat en alleen geschikt voer moet worden ingevoerd om geld en onnodige belasting van de filters te besparen.
Gerecycled water is warmer dan natuurlijk water en er wordt aangenomen dat koudwaterrassen zoals de zalm en forel niet erg geschikt zijn om in deze systemen te kweken. Soorten die in RAS kunnen worden gekweekt, zijn Afrikaans meerval , barramundi, karpers, baars, tilapia , pangasius, witte vis, Atlantische kabeljauw, blauwvintonijn tonijn , Regenboog forel, steur, zeebaars enz.
Het is belangrijk om de productie van vis in lijn te houden met de capaciteit van het recirculatiesysteem. Om overbelasting van het systeem met een hoge voorraaddichtheid te voorkomen, veel technieken worden gebruikt.
Het UV-licht kan op bepaalde golflengten worden gebruikt om het DNA van biologische organismen te vernietigen. Infectie veroorzakende eencellige pathogene bacteriën worden bestreden met behulp van UV-licht in recirculatiesystemen. Deze behandelmethode wordt buiten het aquarium gedaan en is niet geschikt voor traditionele viskwekerijen waar de bacteriën erg snel kunnen groeien. Deze techniek werkt het beste in combinatie met mechanische en biologische filtratiemethoden. Het aantal UV-stralen kan worden uitgedrukt in microwatt-seconden per vierkante cm (µWs/cm²). Het UV-licht dat nodig is voor het desinfecteren van het water in de tank wordt geschat op ongeveer 2000-10000 µWs/cm² voor bacteriën, 10K-100K µWs/cm² voor schimmels en 50K-200K µWs/cm² voor parasieten. Het is vermeldenswaard dat UV-licht in het water moet worden geleid en niet door lampen die buiten de tank zijn aangebracht.
Ozon is een alternatief voor de UV-behandelingsmethode, maar wordt zelden gebruikt omdat overdosering kan leiden tot verwondingen en de dood van vissen. Microbacteriën en ongewenste organismen zijn vooral het doelwit in broederijen en productie-eenheden voor jongen, omdat deze kleine vissen gevoeliger zijn voor dergelijke bacteriën. Een efficiënte hantering van het systeem is belangrijk om positieve en veilige resultaten te krijgen.
Met deze techniek worden oppervlakteactieve stoffen, d.w.z. chemicaliën met een moleculair uiteinde, verwijderd. Deze chemicaliën zijn het resultaat van het eiwitafbraakproces en veroorzaken schuimproblemen in de tanks. Schuimfractionering kan soms fijne vaste stoffen en opgelost organisch afval verwijderen. Deze techniek is beter geschikt voor zoutwatersystemen met een zoutgehalte van meer dan 12 ppm, zodat gemakkelijk luchtbellen kunnen worden gevormd en de schuimproductie betrouwbaar is. Schuimfractionator bestaat uit een PVC-buis en een luchtsteen. Commerciële schuimfractionatorontwerpen zijn vervaardigd met acrylkolommen. Twee belangrijke dingen die worden beïnvloed door het ontwerp van de fractionator zijn de belgrootte en de tijd van contact tussen de luchtbellen en opgeloste organische stoffen.
Warmte aan de recirculatiesystemen kan op twee manieren beschikbaar worden gesteld; hetzij door de luchtruimte te verwarmen of door water te verwarmen. De ruimte of het gebouw moet een goede isolatie en een goede condenserende waterdampstructuur hebben. Wanneer waterdamp in het gebouw wordt gecondenseerd, kan dit schade aan de delen van het gebouw veroorzaken. Directe verwarming wordt vermeden vanwege kalkaanslag bij gebruik van hard water. Dus als vervanging worden polypropyleen verwarmingsspiralen aangesloten op een boiler en wordt het water verwarmd. De temperatuur van de ketel wordt automatisch geregeld.
Centrale kachels worden gebruikt om de ruimte boven de tanks te verwarmen. Alle berekeningen voor vochtigheid en kooldioxidegehaltes moeten zorgvuldig worden overwogen voordat deze methode wordt toegepast.
Kastechnologie kan ook een alternatieve oplossing zijn voor het opzetten van recirculerende aquacultuursystemen.
Viskweek kan alleen goed plaatsvinden als er een gereguleerd controle- en monitoringsysteem is binnen de RAS. Een centraal systeem voor het regelen en bewaken van bepaalde functies zoals zuurstofniveaus, pH-bereik, waterstanden, en andere functies worden ingezet voor een efficiënte afhandeling van de systemen. Automatische sensoren of alarmen die in deze systemen zijn geïnstalleerd, kunnen aangeven wanneer zich een probleem voordoet. Hoewel de systemen automatisch werken, ze moeten regelmatig worden gecontroleerd door bekwaam personeel, zodat er een verwaarloosbaar verlies is. Bij noodgevallen, pure zuurstof back-up is een must om te hebben in de productieruimte. Een generator als aanvulling op de elektrische voeding is ook vereist voor een efficiënte afhandeling van de RAS.
