ประการแรก อะไรทำให้คุณภาพน้ำ RAS มีความขุ่น และผลกระทบคืออะไร
มีสามประเภทพื้นฐานที่ทำให้น้ำในระบบ RAS มีเมฆมาก:
อนุภาคแขวนลอย: ซึ่งรวมถึงมูลปลา อาหารที่ไม่ได้ย่อย ซากทางชีวภาพ และจุลินทรีย์ที่ตายแล้ว อนุภาคเหล่านี้มักจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 0.1 ถึง 100 ไมโครเมตร อนุภาคคอลลอยด์ที่เล็กกว่า 1 μm ทำให้ระบบกันสะเทือนมีความเสถียร ซึ่งยากต่อการกำจัดโดยปล่อยให้พวกมันเกาะตัวตามแรงโน้มถ่วง
อินทรียวัตถุที่ละลายน้ำ: นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อโปรตีน กรดอะมิโน กรดฮิวมิก และสารอื่นๆ สลายตัว มันไม่ได้สร้างความขุ่นโดยตรง แต่สามารถทำให้อนุภาคใหญ่ขึ้นได้โดยการเกาะติดกับพวกมันและทำให้แสงกระเจิงมากขึ้น
ชุมชนของจุลินทรีย์: แบคทีเรียไนตริไฟริ่ง แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิค และแผ่นชีวะอื่นๆ เกาะติดกับพื้นผิวของอนุภาค ทำให้เกิดแผ่นชีวะที่ทำให้น้ำขุ่นมากขึ้น
วิธีหลักในการวัดความขุ่นของคุณภาพน้ำคือการดูความขุ่น (NTU) ใน RAS ค่าความขุ่นจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากสิ่งต่างๆ เช่น อัตราการป้อนอาหาร ระยะเวลาที่ใช้เพื่อให้น้ำอยู่ในระบบ และประสิทธิภาพของตัวกรอง ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำที่มีความหนาแน่นสูง- ถ้าเครื่องแยกของแข็ง-ของเหลวทำงานได้ไม่ดีพอ แอมโมเนียไนโตรเจนและไนไตรต์ที่มาจากการทำลายอุจจาระที่เหลือจะกระตุ้นให้จุลินทรีย์เจริญเติบโต ซึ่งจะทำให้ความขุ่นเพิ่มขึ้นจาก 50 NTU เป็นมากกว่า 200 NTU ในเวลาเพียง 24 ชั่วโมง
2 กระบวนการทางกายภาพที่แสงส่องผ่านน้ำสกปรก
ตามกฎของแลมเบิร์ต เบียร์ แสงเดินทางผ่านน้ำได้ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง ความลึกของการเจาะ (Z) มีความสัมพันธ์เชิงลบกับความขุ่น (K) มีสองวิธีพื้นฐานในการปิดกั้นแสงในน้ำขุ่น
ผลของการกระเจิง: การกระเจิงแบบมิเอะเกิดขึ้นเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคเข้าใกล้ความยาวคลื่นแสง (400–700 นาโนเมตร) สิ่งนี้ทำให้เส้นทางแสงโค้งงอ ค่าสัมประสิทธิ์การกระเจิงของอนุภาคที่มีขนาด 0.5 μm สำหรับแสงสีเขียว (550 นาโนเมตร) สูงกว่าแสงสีแดง (650 นาโนเมตร) ถึง 1.8 เท่า นี่คือเหตุผลว่าทำไมน้ำขุ่นจึงดูเป็นสีฟ้า-สีเขียว
ผลของการดูดซึม: กลุ่มโครโมจีนิกในอินทรียวัตถุที่ละลายน้ำ (DOM) เช่น กรดฮิวมิกและกรดฟุลวิค ดูดซับแสงอัลตราไวโอเลต (280–400 นาโนเมตร) และแสงสีน้ำเงิน (450–495 นาโนเมตร) ได้เป็นอย่างดี ซึ่งเปลี่ยนวิธีการกระจายพลังงานสเปกตรัม
เมื่อความขุ่นเปลี่ยนจาก 50NTU เป็น 200NTU ความลึกของการทะลุผ่านของแสงความยาวคลื่น 550 นาโนเมตรจะลดลงอย่างรวดเร็วจาก 1.2 ม. เป็น 0.3 ม. และอัตราการลดทอนความเข้มถึง 97% นี่คือสิ่งที่การทดลองเปิดเผย การเปลี่ยนแปลงนี้มีผลกระทบสามประการต่อสิ่งมีชีวิตในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ:
ความผิดปกติของช่วงแสง: ปลามีเซลล์รูปกรวยในเรตินาซึ่งมีความไวต่อความยาวคลื่นบางอย่าง ความขุ่นสามารถเปลี่ยนวิธีการทำงานของเซลล์เหล่านี้ ซึ่งอาจทำให้นาฬิกาชีวิตของเซลล์แย่ลงได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อความขุ่นสูงกว่า 150 NTU ระยะเวลาการเจริญเติบโตของอวัยวะสืบพันธุ์ในเรนโบว์เทราท์จะนานกว่า 30%
การยับยั้งพฤติกรรมการให้อาหาร: ปลาจำนวนมากขึ้นอยู่กับการดูว่าอนุภาคอาหารอยู่ที่ไหน และเมื่อความขุ่นมากกว่า 100NTU ประสิทธิภาพการให้อาหารของปลานิลจะลดลง 45% ซึ่งทำให้การเจริญเติบโตช้าลง
การสังเคราะห์ด้วยแสงมีขีดจำกัด: ในระบบเพาะเลี้ยงสาหร่าย- เมื่อความขุ่นเกิน 80 NTU ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายขนาดเล็กจะลดลง 60% ส่งผลให้ความสามารถของระบบในการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสลดลง
3 สิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึงเมื่อเลือกไฟ LED กันน้ำสำหรับตู้ปลา
เนื่องจากคุณภาพน้ำ RAS มีเมฆมาก จึงควรเลือกโคมไฟตู้ปลาตามแนวคิด "ลำดับความสำคัญในการซึมผ่าน การปรับสเปกตรัม และการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน" เส้นทางทางเทคนิคที่แน่นอนมีดังนี้:
1. กลยุทธ์ในการเลือกความยาวคลื่น
แสงสีแดง (620–750 นาโนเมตร) สามารถเจาะลึกลงไปในน้ำได้และรักษาอัตราการทะลุทะลวงได้ 60% แม้ว่าน้ำจะค่อนข้างขุ่น (200NTU) เหมาะที่สุดสำหรับบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำลึกที่มีความลึกมากกว่า 1.5 เมตร ตัวอย่างเช่น การใช้แสงสีแดง 660 นาโนเมตรในการเลี้ยงปลาแซลมอนสามารถช่วยให้ปลามีกล้ามเนื้อและปรับปรุงปริมาณเนื้อสัตว์ที่ผลิตได้ 8%
สีเขียวอ่อน (495-570 นาโนเมตร): ไม่กระจายมากนักบนอนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3–1 μm และเหมาะที่สุดสำหรับสถานที่ที่มีความขุ่นปานกลาง (50–150 NTU) เมื่อเลี้ยงกุ้งขาวอเมริกาใต้ แสงสีเขียวขนาด 520 นาโนเมตรสามารถช่วยให้กุ้งลอกคราบได้สำเร็จมากขึ้นและลดความเสี่ยงต่อโรคเปลือกนิ่ม
แสงสีฟ้า (450-495nm): แสงไม่ได้ลึกมากนัก แต่สามารถหยุดยั้งไม่ให้สาหร่ายแพร่พันธุ์มากเกินไปได้ ในระบบการเพาะเลี้ยงสาหร่ายร่วมกัน จะต้องใช้ร่วมกับแสงสีแดง (แดง: น้ำเงิน=3:1)
2. เทคโนโลยีการควบคุมความเข้มของแสงแบบไดนามิก
ระบบตอบรับความขุ่น: เซ็นเซอร์วัดความขุ่นในตัวและโมดูลหรี่ไฟ LED ที่สามารถเปลี่ยนความสว่างของแสงได้แบบเรียลไทม์ ตัวอย่างเช่น เมื่อความขุ่นเปลี่ยนจาก 50NTU เป็น 200NTU ระบบจะเพิ่มความเข้มของแสงจาก 2000lux เป็น 5000lux โดยอัตโนมัติ เพื่อให้ความเข้มของแสงที่ทะลุผ่านได้สม่ำเสมอ
โหมดของแสงแบบพัลส์: แทนที่จะให้แสงต่อเนื่อง จะใช้ความเข้มสูงสั้นๆ (เช่น 10,000lux/10ms) ซึ่งสามารถผ่านน้ำที่มีความขุ่นสูงและใช้พลังงานน้อยลง การทดลองแสดงให้เห็นว่าโหมดพัลส์สามารถเพิ่มอัตราการเติบโตของคอนได้ 15% ในขณะที่ลดการใช้พลังงานลง 30%
3. ปรับปรุงการออกแบบโครงสร้างของโคมไฟ
Anti-fouling coating technology: Putting superhydrophobic nanoparticles (contact angle>150 องศา ) บนตัวโคมไฟเพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคเกาะติด ตัวอย่างเช่น ไฟ LED ที่เคลือบด้วยฟลูออโรไซเลนจะสูญเสียประสิทธิภาพแสงเพียง 5% หลังจากใช้งานต่อเนื่อง 30 วัน ซึ่งน้อยกว่าการสูญเสียแสงที่ไม่ผ่านการบำบัดถึง 30% อย่างมาก
แผนผังของแผงโมดูลาร์: ทำให้อุปกรณ์ติดตั้งไฟแยกส่วนได้ง่าย เพื่อให้สามารถทำความสะอาดและบำรุงรักษาเป็นประจำ ในบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ม. มีการติดตั้งอุปกรณ์ไฟโมดูลาร์ 120W จำนวน 6 ชุดวางเรียงกันเป็นวงกลม ซึ่งสามารถทำให้แสงสว่างมากขึ้นถึง 40% เมื่อเทียบกับโหมดไฟส่องสว่างส่วนกลางแบบเก่า
4. การตรวจสอบกรณีการสมัครทั่วไป
กรณีที่ 1: เทคนิคการผลิตปลาแซลมอนที่มีความหนาแน่นสูง
โรงงาน RAS -ในนอร์เวย์ใช้เทคโนโลยีควบคุมวงปิด-ความขุ่นเพื่อเปลี่ยนอัตราส่วนสเปกตรัม LED แบบเรียลไทม์โดยการวัดความขุ่นของแหล่งเพาะพันธุ์ (50–300 NTU):
ความขุ่น<100NTU: Red light makes up 70% of the light, which helps things grow; 100NTU
Turbidity>200NTU: แสงสีแดงคิดเป็น 80% ของแสง และความเข้มจะเพิ่มขึ้นเป็น 8000lux เพื่อป้องกันไม่ให้ทะลุผ่าน
แผนดังกล่าวจะลดระยะเวลาในการเติบโตของปลาแซลมอนลง 20% และเพิ่มความเร็วในการเปลี่ยนอาหารให้เป็นพลังงานลง 12%
กรณีที่ 2: ระบบปูและกุ้งเพื่อการเพาะพันธุ์ร่วมกัน-
บริษัทแห่งหนึ่งในมณฑลเจียงซู ประเทศจีน ใช้ระบบไฟส่องสว่างแบบเป็นชั้นในบ่อผสมพันธุ์-สำหรับกุ้งขาวอเมริกาใต้และปูนวมจีน
แสงสีน้ำเงิน (450 นาโนเมตร) เป็นสีที่พบได้บ่อยที่สุดบนชั้นผิว (0–0.5 ม.) ซึ่งจะหยุดการเจริญเติบโตของสาหร่าย
ชั้นกลาง (0.5–1.5 ม.): เพื่อให้เหมาะกับความต้องการสเปกตรัมที่แตกต่างกันของกุ้งและปู แสงสีเขียว (520 นาโนเมตร) และแสงสีแดง (660 นาโนเมตร) จึงถูกฉายสลับกัน
Bottom layer (>1.5 ม.): แสงสีแดงที่มีกำลังมาก (10,000 ลักซ์) ส่องผ่านน้ำด้านล่างที่ขุ่นมัว
การออกแบบนี้เพิ่มอัตราการรอดของกุ้งและปูเป็น 92% และเพิ่มผลผลิตต่อหน่วย 25%
