Litopenaeus vannamei, paprastai žinomas kaip Ramiojo vandenyno baltosios krevetės, yra eurihalinė rūšis, vertinama dėl didelio mėsos derlingumo, atsparumo stresui ir greito augimo. Tai viena iš svarbiausių Kinijoje auginamų krevečių rūšių. Šiuo metu pagrindiniai L. vannamei ūkininkavimo modeliai Kinijoje yra lauko tvenkiniai, nedideli šiltnamių tvenkiniai ir aukšto lygio tvenkiniai. Tačiau vidaus produkcija vis dar negali patenkinti rinkos paklausos, todėl reikia didelio importo. Be to, sparčiai plečiant tokius modelius kaip nedidelis šiltnamių ūkis atskleidė tokias problemas kaip neišsami techninė sistema, dažni ligų protrūkiai ir nuotekų valymo problemos. Atsižvelgiant į išteklių tausojimą ir tvarų vystymąsi, recirkuliacinė akvakultūros sistema (RAS), pripažinta intensyviu, efektyviu ir aplinką tausojančiu ūkininkavimo modeliu, pastaraisiais metais sulaukė didelio dėmesio pramonėje.
RAS taiko pramoninius metodus aktyviai reguliuoti vandens aplinką. Jis pasižymi mažu vandens suvartojimu, nedideliu plotu, minimalia aplinkos tarša ir duoda aukštos kokybės{1}}kokybiškus, saugius produktus su mažiau ligų ir didesniu gyvulių tankumu. Jo gamyba iš esmės neribojama geografinių ar klimato sąlygų. Šis modelis pasižymi dideliu išteklių naudojimo efektyvumu, jam būdingos didelės investicijos ir didelė produkcija, o tai yra esminis kelias į tvarią akvakultūros pramonės plėtrą. Šiuo metu L. vannamei naminis auginimas yra sutelktas pakrančių zonose, daugiausia naudojant natūralų jūros vandenį. Vidaus regionai, ribojami dėl vandens šaltinių prieinamumo ir aplinkosaugos taisyklių, susiduria su dideliu pasiūlos ir vartotojų paklausos neatitikimu. RAS tyrinėjimas naudojant dirbtinį jūros vandenį vidaus teritorijose turi didelę reikšmę aprūpinant vietos rinkas ir skatinant regioninę ekonominę plėtrą. Šis eksperimentas sėkmingai sukonstravo L. vannamei vidaus RAS vidaus aplinkoje ir atliko sėkmingą auginimo ciklą. Metodai ir duomenys, susiję su sistemos konstravimu, dirbtiniu jūros vandens ruošimu ir ūkio valdymu, gali būti kaip nuoroda į L. vannamei auginimą vidaus vandenyse.
1. Medžiagos ir metodai
1.1 Medžiagos
Bandymas buvo atliktas Sičuano provincijos Leiocassis longirostris originaliame veisimo ūkyje. Lerva L. vannamei (P5 stadija) buvo gauta iš Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd. Huanghua bazės ir buvo geros sveikatos. Naudotas pašaras buvo „Xia Gan Qiang“ prekės ženklas iš Tongwei Group Co., Ltd. Pagrindiniai jo komponentai buvo: žali baltymai, didesni arba lygūs 44,00%, žali riebalai, didesni arba lygūs 6,00%, žalia ląsteliena Mažiau arba lygi 5,00% ir žali pelenai Mažiau arba lygūs 16,0%.
1.2 Dirbtinis jūros vandens paruošimas
Kaip šaltinio vanduo buvo naudojamas požeminis vanduo iš šulinio. Prieš naudojant dirbtiniam jūros vandeniui ruošti, jis buvo nuosekliai apdorotas dezinfekcija (balinimo milteliai 30 mg/L, aeruojamas 72 val.), likutinio chloro pašalinimas (natrio tiosulfatas, 15 mg/L) ir detoksikacija [etilendiaminotetraacto rūgštis (EDTA), 10–30 mg/l].
Dirbtinis jūros vanduo, kurio druskingumas 8, buvo paruoštas naudojant jūros druskos kristalus kaip pagrindinį ingredientą; jos pagrindiniai komponentai yra išvardyti1 lentelė. Ca, Mg ir K elementams papildyti buvo naudojami maisto- kokybės CaCl₂, MgSO₄ ir KCl. Po paruošimo buvo naudojamas maistinis NaHCO₃ bendras šarmingumas iki 250 mg/l (kaip CaCO₃), o NaHCO₃ kartu su citrinos rūgšties monohidratu buvo naudojamas pH reguliuoti iki 8,2–8,4.
1.3 RAS konstrukcija
1.3.1 Bendra dizaino koncepcija
Sujungus nepriklausomą dizainą su integruotu pritaikymu, buvo sukurta L. vannamei RAS naudojant daugiapakopį fizinį apdorojimą ir biofiltravimą. Atitinkamos sistemos veikimo strategijos, vandens kokybės koregavimo protokolai ir mokslinės šėrimo strategijos buvo įgyvendintos atsižvelgiant į krevečių augimo reikalavimus įvairiais etapais, siekiant stabilaus veikimo, ekonominio įnašo ir efektyvaus produkcijos.
1.3.2 Pagrindinis proceso srautas ir techniniai parametrai
Esama konteinerių{0}}pagrįsta žuvų auginimo sistema buvo modifikuota siekiant sukurti L. vannamei RAS, kurią sudaro kultūros rezervuarai, sudėtinis apvalkalo / kietųjų dalelių surinkimo įrenginys (trijų-krypčių drenažas), biofiltras, cirkuliaciniai siurbliai ir kt. Proceso eiga parodyta1 pav.
Sistemos bendras projektinis vandens tūris buvo 750 m³, vandens valymo sistemos tūris – 150 m³, o efektyvus kultūros tūris – 600 m³. Projektinė kultūros apkrova buvo 7 kg/m³. Pagrindiniai techniniai parametrai nurodyti2 lentelė.
1.3.3 Struktūrinis projektavimas
Šešios aštuonkampės kultūros talpyklos buvo išdėstytos dviem eilėmis. Atsižvelgiant į valdymo patogumą, aplinkos stabilumą ir investicijų sąnaudas, pagrindinė rezervuarų struktūra buvo mūrinis betonas. Matmenys buvo: ilgis 10,0 m, plotis 10,0 m, gylis 1,2 m, su nupjautomis briaunomis 3,0 m. Efektyvus vandens tūris talpoje buvo 100 m³. Rezervuaro dugnas buvo nuolydis (16%) link centrinio kanalizacijos (2 pav).
Trijų{0} krypčių drenažo įtaisą sudarė centrinis rinktuvas (negyvoms krevetėms, kriauklėms ir didelėms dalelėms), vertikalaus srauto nuosėdų rinktuvas (sulaužytoms kriauklėms, vidutinėms dalelėms, išmatoms) ir sifono pusės-drenažo surinkimo dėžė (smulkiems kriauklėms ir mažoms{2}}–{3}}vidutinėms dalelėms)2 pav).
Vienoje kondicionavimo bako pusėje buvo plastikinio šepetėlio rėmas, skirtas surinkti ir pašalinti iš rezervuaro išleidžiamas medžiagas. Šiame rezervuare galima reguliuoti kalcio, magnio, bendro šarmingumo ir pH. Cisternos tūris buvo 20 m³, hidraulinio sulaikymo laikas 0,13 val.
Cirkuliacinis siurblys buvo kitoje kondicionavimo bako pusėje, naudojant vieno{0}}pakopio siurblį energijos vartojimo efektyvumui užtikrinti. Atsižvelgiant į krevečių ekologiją ir apkrovą, recirkuliacijos greitis buvo suprojektuotas 2–6 kartus per dieną. Siurblio debitas buvo 150 m³/h, aukštis 10 m, galia 5,5 kW.
Šepečių filtras buvo su keliais filtrų maišeliais. Maišeliai vamzdžių jungtimis buvo prijungti prie filtro įleidimo angos, pritvirtinti spaustukais. Nuotekos vamzdžiais pateko į maišus. Maišeliai buvo pagaminti iš polipropileno (PP), užpildyti plastikine šepečiu, efektyviai sulaikančiomis didesnes nei 0,125 mm daleles. Elastingą terpės baką sudarė bako korpusas (stačiakampis, 2 m gylis), tinklelio rėmai (lygiagrečiai paviršiui) ir ant rėmų sumontuotos elastinės terpės (3 pav). Laikmeną sudarė daugybė dvigubų-žiedų plastikinių žiedų su poliesterio siūlais, kurie sudarė pluošto ryšulius, paskirstytus po visą talpyklą. Jo veikimo principas buvo susijęs su lėto -tekėjimo sedimentacijos efekto sukūrimu per terpės perėmimą ir jos paviršiuje susidariusios bioplėvelės panaudojimą neorganiniam azotui ir fosforui sugerti, skaidyti ir transformuoti.
Į biofiltrą buvo įtrauktas bako korpusas (stačiakampis, 2 m gylis), aeracijos komponentai ir bio{1}}terpės (4 pav). Aeracijos mazgą sudaro oro paskirstymo vamzdžiai. Oras pateko iš viršaus ir buvo išleistas iš apačios, sukuriant visiškai mišrų srauto modelį. Bakas buvo užpildytas Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) terpėmis. Tikslingai padidinus nitrifikatorių ir reguliuojant šarmingumą, prie terpės prisijungia daug nitrifikuojančių bakterijų, kurios suvartoja organines medžiagas ir pašalina amoniaką bei nitritus, taip sukuriant nitrifikacinį biofiltrą. Įleidimo ir išleidimo vamzdžiai buvo priešingose pusėse, o vidinėje sienoje buvo išleidimo ekranas. Šiame tyrime biofiltro efektyvusis tūris buvo nustatytas 25 % sistemos kultūros tūrio, o terpės užpildymo koeficientas – 30 %, naudojant K5 terpę.
Sistemos aeracija derino mechaninius ir gryno deguonies metodus. Kai ištirpusio deguonies (DO) lygis buvo didelis, pirmiausia buvo naudojama mechaninė aeracija: naudojant aukšto -slėgio sūkurinį orapūtę ir aukštos-kokybės mikroporinius vamzdelius kaip difuzorius, siekiant maksimaliai padidinti O₂ perdavimo efektyvumą ir sumažinti triukšmą. Kai DO buvo mažas, buvo papildyta gryno deguonies aeracija: naudojant deguonies generatorių + mikro{5}}burbulinį vandens sraigtą. Deguonies generatoriaus išėjimo O₂ koncentracija viršija 90%, išsklaidyta per nano-keraminį diską sraigte. Esant didelei apkrovai, deguonies generatoriaus ir deguonies kūgio derinys veikė kaip pagalbinė aeracija, naudojant stiprintuvo siurblį, kad kūgyje būtų sukurtas deguonies{11}}persotintas vanduo.
1.4 Vandens kokybės matavimas
Amoniako ir nitrito (kaip N) koncentracijos buvo išmatuotos naudojant Aokedan kelių parametrų{0}} vandens analizatorių. Bendras suspenduotų kietųjų medžiagų kiekis (TSS) buvo išmatuotas naudojant Hach DR 900 kelių parametrų analizatorių.
1.5 Ūkio valdymas ir sistemos veikimas
Teismo procesas prasidėjo 2022 m. rugpjūčio 8 d., trukęs 74 dienas. Visi šeši tankai buvo aprūpinti atsargomis. Gyvūnų dydis buvo 961 individas/kg, tankis maždaug 403 individai/m³, iš viso 241 800 lervų. Šėrimo dažnis buvo 6 kartus per dieną, dienos racionas sumažėjo nuo maždaug 7,0% (ankstyvas) iki 2,5% (vėlyvas) apskaičiuotos biomasės.
Sistemos cirkuliacija prasidėjo praėjus 3 dienoms po -įkrovimo, iš pradžių 2 ciklais per dieną, vėliau padidinama iki 4 ciklų per dieną. Bandymo pradžioje kasdien buvo nusausinimas, tik papildytas vanduo, prarastas dėl drenažo ir išgaravimo. Vėliau po kiekvieno šėrimo (1 valanda po šėrimo) buvo nusausinimas, o vandens apykaita kasdien buvo mažesnė nei 10 % ankstyvojo-papildymo etapo kiekio.
Iš pradžių buvo naudojamas mechaninis aeravimas (sūkurinis pūstuvas). Dėl padidėjusios sistemos apkrovos vėliau buvo naudojamas mechaninio aeravimo, deguonies generatoriaus + nano-keraminio disko ir deguonies generatoriaus + deguonies kūgio derinys.
DO, temperatūra, pH, amoniakas ir nitritai rezervuaruose buvo reguliariai matuojami. Buvo stebimas ir užregistruotas krevečių augimas ir maitinimasis.
1.6 Duomenų apdorojimas ir analizė
Duomenys buvo tvarkomi naudojant WPS Office Excel. Grafikai buvo sukurti naudojant „Origin 2021“.
Apskaičiuojant vandens mainų greitį (R), pašarų konversijos koeficientą (FCR) ir išgyvenamumo rodiklis (RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FCR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
Kur: R – paros vandens keitimo kursas (%/d); V₁ yra bendras pakeisto vandens tūris (m³); V – bendras sistemos vandens tūris (m³); t yra kultūros dienos (d). FCRyra pašarų konversijos koeficientas; W yra bendras pašarų kiekis (kg); Wₜ ir W₀ yra galutinė derliaus masė ir pradinė gyvulių masė (kg). RSyra išgyvenamumas (%); S – bendras nuimtų derlių skaičius (individai); N yra bendras atsargų (asmenų) skaičius.
2. Rezultatai
2.1 Vandens keitimas
Bandymo metu bendra vandens apykaita buvo 1000 m³, o vidutinis dienos kursas buvo 1,8%.
2.2 Amoniakas ir nitritai
Amoniako koncentracija rezervuaruose išliko mažesnė nei 1,3 mg/l (išskyrus 5 dieną), o nitritų koncentracija išliko mažesnė nei 1,6 mg/l, abiem lygiais buvo gana stabilus (5 pav).
Ankstyvoje stadijoje (pirmąsias 15 dienų) amoniako rezervuare sparčiai mažėjo, o nitritų – sparčiai didėjo, o tai rodo bioplėvelės susidarymą biofiltre ir amoniako pavertimą nitritu. Vidutinėje -etapoje (15–50 dienų), padidėjus šėrimui, amoniako ir nitritų koncentracija išliko stabili, o tai rodo sinchronizuotą amoniako ir nitritų oksidaciją biofiltre ir stabilų sistemos veikimą. Po 50 dienos tiek amoniakas, tiek nitritai parodė mažėjimo tendenciją, galbūt rodydami padidėjusį nitrifikacijos pajėgumą ir brandesnę sistemą. Pasibaigus teismo procesui, to daugiau patvirtinti nepavyko.
6 pavrodo, kad amoniako tendencijos biofiltro įleidimo ir išleidimo angose buvo panašios, tačiau tarpas tarp kreivių palaipsniui didėjo, o tai rodo, kad amoniako pašalinimas gerėja. Įleidimo ir išleidimo angos nitritų kreivės beveik sutapo ir neparodė bendros didėjimo tendencijos, o tai rodo, kad sistema išlaikė nitritų oksidacijos pajėgumą iki galo.
2.3 Ištirpęs deguonis ir bendras šarmingumas
Kaip parodyta7 pav, nepaisant didėjančios sistemos apkrovos, kombinuoti aeravimo metodai palaikė bako DO virš 6 mg/l. Be to, pridedant NaHCO₃, bendras šarmingumas buvo palaikomas tarp 175–260 mg/l.
2.4 Bendras suspenduotų kietųjų dalelių kiekis
TSS koncentracijos tendencijos pagrindiniuose sistemos taškuose parodytos8 pav. TSS įtekančioje į vertikalaus srauto nuosėdų rinktuvą ir sifono šoninę dėžę (trijų{1}}krypčių drenažo dalis) atspindėjo TSS tendencijas rezervuaruose. Bendras TSS didėjo palaipsniui, stabilizavosi vidurio -vėlyvuose etapuose (po 35 dienos), o nuosekliais gydymo etapais rodė mažėjimo tendenciją.
2.5 Ūkininkavimo rezultatai
Iš viso buvo 241 800 lervų, kurių vidutinis svoris buvo 0,52 g, 6 rezervuaruose, kurių vidutinis tankis buvo 403 individai/m³. Po 74 dienų bendras derlius buvo 3012,2 kg, vidutinis dydis 15,82 g, vidutinis išgyvenamumas 78,75%, vidutinis derlius 5,02 kg/m³. Bendras pašarų kiekis buvo 3 386,51 kg, FCR1.18. Paskaičiuotos išlaidos (sėkla, pašarai, sveikatos produktai, elektra, dirbtinis jūros vanduo, dezinfekcija) sudarė 155 870,6 CNY. Pajamos iš krevečių pardavimo buvo 192 780,8 CNY, todėl ciklo pelnas buvo 36 910,2 CNY.
3. Diskusija
Pastaraisiais metais RAS tapo labai perspektyvia L. vannamei ūkininkavimo kryptimi. Šio bandymo metu buvo sukurtas RAS, apimantis kultūros rezervuarus, sudėtinį apvalkalą / kietųjų dalelių surinkimą, šepečių filtrą, biofiltrą ir aeravimo įrangą, ir sėkmingai atliktas vienas vidaus patalpų ūkininkavimo ciklas.
Palyginti su tradicine RAS, ši sistema yra paprastesnė. Struktūriškai buvo praleista tokia įranga kaip būgniniai filtrai ir baltymų skimeriai, kurių fiksuotos ir priežiūros išlaidos yra santykinai didesnės. Vietoj to, jis naudojo paprastesnius vandens valymo įrenginius, kad sukurtų daugiapakopį sudėtinį dalelių ir ištirpusių teršalų apdorojimą, kad būtų pasiekta gera vandens kokybės kontrolė paprastesniais procesais ir mažesnėmis sąnaudomis.
Taikant įvairius vandens kokybės valdymo metodus, pritaikytus skirtingiems augimo etapams ir sistemos apkrovoms, sistema išlaikė amoniako ir nitrito kiekį atitinkamai žemiau 1,3 ir 1,6 mg/l, o DO – virš 6 mg/l, galiausiai pasiekdama 5,02 kg/m³ derlių. Tai artima Yang Jing ir kt. rezultatams. Be to, vandens valymo sistema kontroliavo vidutinį dienos kursą iki 1,8%, visiškai išnaudodama valymo pajėgumus ir žymiai sumažindama išlaidas.
RAS suteikia naudos aplinkai, gaminių saugą ir mažiau ligų. Dėl transportavimo apribojimų L. vannamei turi didelį rinkos potencialą šalies viduje. RAS vykdymas L. vannamei vidaus vandenyse atitinka pramonės tendencijas. Dabartinis vidaus vandenų krevečių auginimas daugiausia yra gėlavandenis, o derlius ir kokybė atsilieka nuo jūrų auginimo. Šiame tyrime naudojant dirbtinį jūros vandenį iš dalies buvo pašalinta ši spraga. Tačiau dėl dabartinės didelės dirbtinio jūros vandens kainos reikia optimizuoti RAS procesus, skirtus azoto ir fosforo šalinimui, kad būtų galima pakartotinai panaudoti vandenį, o tai yra veiksmingas būdas sumažinti išlaidas ir turėtų būti pagrindinis vidaus vandenų L. vannamei RAS tyrimų tikslas.
FCRyra svarbus RAS veikimo rodiklis. Galutinis FCR1,18 šiame tyrime yra panašus į tradicinį intensyvų ūkininkavimą. Kaip uždara sistema, RAS pranašumas yra pakartotinis įvesties naudojimas. Remiantis vandens valymo pajėgumų didinimu, suformulavus tikslias maitinimo strategijas, siekiant sumažinti FCRturėtų būti kitas optimizavimo dėmesys.