RAS養殖入門
に関する以下の情報 RAS養殖/再循環養殖システム 。www.modernagriculturefarm.com
序章：
養殖は、タンパク質が豊富な食品の需要が高まっているため、農業で最も急速に成長している分野の1つです。農場で魚を飼育することは有益な投資であると考えられており、非常に人気があります。の最も重要な理由 養魚 または水産養殖は、乱獲と自然の水域の汚染のために野生の魚が利用できないことです。伝統的な養殖業は、土地が利用できないなどのいくつかの問題に直面しています。 水資源、 生態系の不均衡、 廃水管理、 病気の発生、 これらの問題を管理するためのそのような効果的な解決策の1つは、再循環養殖システム（RAS）です。
制御された環境条件下で魚を高密度に養殖する技術は、再循環養殖システムと呼ばれています。これらは、機械的および生物学的フィルターを使用して魚などの水種を養殖するタンクベースのシステムです。 二枚貝、 エビ、 水槽内の水は処理後に再利用されるため、再循環という用語はこれらのシステムに関連付けられています。これらのシステムは、従来の水産養殖方法よりもほぼ90〜99％少ない水を使用するため、持続可能です。これらの再循環システムは、廃棄物の排出を削減することが期待されています。 化学物質の必要性と魚や寄生虫の逃避。ほとんどの場合、RASは淡水環境向けに設計されており、コストがかかると考えられています。システムに必要なすべての重要なパラメータを制御することは重要で必要なコンポーネントであり、定期的に監視する必要があります。従来の養殖場とは異なり、 外部環境パターンに依存する、 これらの再循環システムは、外部要因の必要性を部分的または完全に排除します。これは、システムの構造と機能に大きく依存します。これらのシステムを展開するには知識が必要です。 専門知識、 適切に機能し、成功するための持続性。
RAS養殖に関連する利点
再循環養殖システムは、次のような従来の技術に比べてさまざまな利点を提供します。
最大生産量 より少ない水と土地の必要量 環境パラメータの完全な制御 簡単な栽培と収穫 効果的な疾病管理 あらゆる魚種を飼育する柔軟性 マーケットエリアの近くに配置できます 生産は一年中可能です 汚染や水の汚染が少ない RAS養殖のための再循環養殖システムの設計 再循環養殖システムの設計。
基本システムはシンプルなデザインで、水槽で構成されています。 メカニカルフィルター、 バイオフィルター、 トリクルフィルターまたはデガッサ、 酸素富化ユニット、 UV消毒器。 pH調整剤のようないくつかの追加設備、 熱交換ユニット、 要件に応じて、脱窒ユニットを設計に追加できます。
これらのシステムの基本的な動作原理は、水槽からの水が機械式フィルターを通過し、次に生物学的フィルターを通過することです。水は曝気される前に二酸化炭素が取り除かれ、水槽に戻されます。
RAS養殖の水槽
これらのシステムでの水産養殖または養殖用のタンクは、長方形のような任意の形状とサイズにすることができます。 円形、 楕円形、 長方形のタンクと比較すると、掃除が簡単で、水の循環が容易であるため、ほとんどの場合、円形または楕円形のタンクが好まれます。長方形のタンクは、一般的に傾斜した領域で使用されます。養魚タンクのサイズは500から500Kガロンの容量の範囲であり、これは魚の種類などの要因によって異なります。 株価、 水の必要量、 と品質。タンクは、システムの他のコンポーネントと互換性があるように構築する必要があります。タンクを構築するために必要な材料は金属である可能性があります、 木材、 ガラス、 ゴム、 コンクリートまたはプラスチック。タンクの構築には、毒性がなく腐食しない材料を使用できます。タンクの内面は清潔で滑らかでなければなりません。この目的で使用されるすべての材料には、独自の長所と短所があります。水槽の傾斜は排水を容易にするのに役立ちますが、セルフクリーニング能力にはほとんどまたはまったく影響しません。
最新のタンクのほとんどは、最適な廃棄物除去能力を備え、適切なメッシュスクリーンが取り付けられた出口で構築されています。これらのアウトレットはまた、死んだ魚の除去を容易にするはずです。一部のタンクには、水位を検出するセンサーも装備されています。 酸素含有量、 温度、 自動的に制御できるようにするなど。タンクには、酸素を十分に供給するためのディフューザーも必要です。
円形および長方形のタンク以外に、 円形と長方形の形状をブレンドしたレースウェイタンクと呼ばれるもう1つの種類があります。これらのタンクは、循環を容易にするために中央に壁があります。
RAS養殖のポンプと水の流れ
再循環養殖システムでは、 一定の水の流れがあり、速度を変える可能性があるはずです、 プレッシャー、 要件に応じて方向性を決定します。水の動きは重力によって制御され、システムで使用される前に、 それは一般的にそれが流れ始めるところからの高さにポンプで送られます。
RASで使用される最も一般的なタイプのポンプは、ポンプヘッド内で高速で水が回転することによって生成される推力から動作する遠心ポンプです。ポンプは通常、タンクの外側に配置され、高圧で作動します。エネルギー消費を最小限に抑えるために、高流量でリフト容量の小さいポンプが選択されています。以前の遠心ポンプの再循環圧力は25フィートでした。 しかし現在、圧力は約10フィートです。他の2つのタイプのポンプ配置は、アキシャルポンプとエアリフトポンプです。
カスタムビルドのRASシステム。 RAS養殖のメカニカルフィルター
水槽から廃棄物を取り除く実用的な方法は、機械的ろ過によって可能です。最新の再循環システムには、メッシュサイズ40〜100ミクロンのマイクロスクリーンと呼ばれるフィルター付きの出口があります。マイクロスクリーンの存在には、バイオフィルターの負荷を軽減するなど、いくつかの利点があります。 有機不純物を取り除き、 バイオフィルトレーションプロセスを改善または促進します。使用されるマイクロスクリーンのタイプはドラムフィルターと呼ばれ、次の機能があります。
水中に存在する元素をろ過します ドラムの回転により、エレメントが逆洗エリアに押し出されます。 固形廃棄物は、フィルターに水を噴霧することによってスラッジトレイに除去されます 汚泥はタンクから水で除去され、外部の廃棄物処理に送られます RAS養殖のバイオフィルター
これは、廃棄物処理中に水から微細な汚染物質を除去するのに役立つため、RASの最も重要なコンポーネントです。フィルタ内のメディアは、プラスチックシートなどの材料で構成されています。 ビーズ、 溶岩、 砂利または砂粒。培地の特性は、細菌の増殖のために高い表面積を持つべきである必要があります。 水の動きのための毛穴、 目詰まりしにくく、お手入れも簡単です。
単純なバイオフィルターはホイールにすることができます、 硝化細菌が増殖する培地で満たされたバレルまたはボックス。それはプラスチックで作ることができます、 木材、 ガラス、 金属またはコンクリート。バイオフィルターのサイズは、システム全体の魚の環境収容力を定義します。フィルターの表面積は、水槽内に存在する大量の廃棄物を処理するための高密度バクテリアに対応できるように大きくする必要があります。バイオフィルターの表面積を設計する際、 アンモニア負荷と水力負荷は適切に見積もる必要があります。これらのフィルターはさまざまな方法で構成でき、バイオフィルターの2つの主要なカテゴリは次のとおりです。
水中ベッドフィルター–水が通過する前後に曝気が必要です 新興ベッドフィルター–フィルターは、プロセスをサポートするために一定の酸素供給を備えており、次の2つのタイプがあります。
水の温度とpHレベルが適切に調整されている場合にのみ、バイオフィルトレーションを効果的に行うことができます。水の最低温度は10〜35℃で、pH範囲は約7〜8である必要があります。pHが高い場合と低い場合は、それぞれフィルターの効率が低下し、毒性効果が高くなる可能性があります。したがって、バランスは非常に重要であり、これは2つの要因に依存します。フィルターの生物活性とタンク内で生成されるCO2の量および硝化プロセス。
RAS養殖における廃棄物収集のためのサンプ
タンク内に廃棄物が存在すると、酸素の需要が増加し、水中の溶存酸素量が減少します。 これにより、水槽内の魚の密度が低下します。サンプまたはクラリファイアタンクを使用して、余分な廃棄物をゆっくりと収集します。サンプの主なアイデアは、バイオフィルターをブロックして酸素を使い果たす可能性のあるすべての固形廃棄物を収集して沈殿させることです。これは水槽から隔離されており、定期的に掃除する必要があります。サンプの形状は「V」である必要があります。 簡単に掃除できるように。
RAS養殖のデガッシング
水槽内に蓄積されたガスは、適切な曝気を提供することによって除去する必要があり、この方法はストリッピングと呼ばれます。魚の呼吸は二酸化炭素を生成し、バイオフィルター内のバクテリアは窒素を生成します。 これらは両方とも魚の成長に有害です。海水タンクの場合、 その後、硫化水素が生成される可能性があります。 これは魚にも同様に有毒です。タンクに空気を供給すると、乱流によってガスを追い払うことができます。このプロセスには、トリクルフィルターシステムがよく使用されます。水がフィルターの上部からカラムに積み重ねられたプラスチック媒体を通して洗い流されると、乱流と接触が増加し、ガスの除去に役立ちます。
RAS養殖における曝気または酸素化
タンク内の水に酸素を供給することを曝気と呼びます。温水と冷水の再循環システムは、バクテリアと魚が生き残るために、それぞれ6ppmと8ppmの酸素を必要とします。高い負荷容量を持つRASタンクは、20分または30分ごとに酸素を交換できる必要があります。酸素を適切かつ定期的に供給する必要があります。そうしないと、魚の損失につながる可能性があります。また、大規模な再循環システムのバックアップ装置も必要です。水中のエアストーンを通して空気を吹き込むことは、タンクを曝気するために一般的に使用される方法です。魚に供給される1ポンドの食物に対して、 必要な空気の量は約187lpm / kg /日です。ディフューザーホースとエアリフトは、曝気プロセスに使用される装置です。曝気が十分に提供されている場合、別個の二酸化炭素ストリッピングユニットは必要ありません。
RAS養殖における廃棄物の種類
タンク内に存在する固形廃棄物は3つのタイプに分類でき、それらの除去方法は次のとおりです。
沈殿性廃棄物 サンプに移された 一部の廃棄物は、流量に応じて表面から除去できます 外部の沈殿槽に吊るして取り外すこともできます 最新の除去方法は、タンクの底にあるプレートを使用して廃棄物を分離するECO-TRAPTMです。 浮遊廃棄物と溶解廃棄物 廃棄物を取り除くためにスクリーンフィルターまたはメディアフィルターが必要 マイクロスクリーンの回転、 泡の分別、 フローティングベッドフィルター、 バイオフィルトレーション、 移動ベッドフィルター、 などは、廃棄物を除去するためのいくつかの技術です アンモニアと硝酸塩毒素 2つの形式で発生します。アンモニウム（イオン化）および遊離アンモニア 硝酸アンモニウムの形で存在することもあります 亜硝酸塩濃度は0.5mg / l未満である必要があります 魚に褐色血液疾患を引き起こす可能性があります 120ガロンの水に1ポンドの塩を加えることで防ぐことができます アンモニアの負荷は、タンク内の魚のバイオマスまたは飼料の重量に依存します タンク内の魚100gごとに約25mgのアンモニアが生成されます 真水を加えることで、余分なアンモニアを取り除くことができます。 タンク内の魚の餌と密度を減らす RAS養殖の硝化
アンモニアを無害化するプロセスは硝化と呼ばれます。アンモニア性窒素を毒性の少ない二酸化窒素に変換し、最終的に細菌の作用によって毒性のない硝酸塩に変換することが硝化の原理です。このプロセスを実行するには、細菌を表面で増殖させる必要があり、常温のきれいな水を使用する必要があります。このプロセスに必要なバクテリアには2つのタイプがあります。アンモニアを二酸化窒素に変換するものは「 ニトロソモナス菌 」と二酸化窒素を硝酸塩に変換するもう1つは「」と呼ばれます ニトロバクター菌。 硝化の全過程は本質的に好気性であり、酸素が発生する必要があります。 1mgのアンモニアを変換するのに必要な酸素の最小量は約5mgです。また、バクテリアが生き残るためには、さらに5mgの酸素が必要です。このプロセスが高密度の魚と重いアンモニア含有量の大きなタンクで発生するためには、 必要な酸素の量も非常に多いため、バイオフィルトレーションプロセスの前後に供給する必要があります。
脱窒
硝化プロセスの最終生成物は硝酸塩であり、本質的に無毒です。 しかし、100 mg / lを超える硝酸塩の存在は、魚の成長と飼料の転換に悪影響を及ぼします。タンクに定期的に真水を供給することで、硝酸塩のレベルを低く保つことができます。 しかし、再循環システムの主な目的は、水の消費率を維持または低下させること（水資源を節約すること）です。 そのため、脱窒と呼ばれるプロセスが採用されています。このプロセスは、給水量が飼料1kgあたり300リットル未満の場合に必要です。このプロセスに使用されるバクテリアは脱窒バクテリアと呼ばれ、「 シュードモナス。 脱窒プロセス全体は本質的に嫌気性であり、硝酸塩から大気中の窒素への変換を伴います。水からの窒素は大気中に放出され、木質アルコールやメタノールなどの有機源を脱窒チャンバーに追加する必要があります。 1kgの窒素を脱窒するのに必要なメタノールの最小量は約2.5kgです。脱窒チャンバーは、2〜4時間の滞留時間でバイオフィルターに取り付けられています。
RAS養殖におけるpHバランス
魚が水槽で生き残るためには、水のpHを許容範囲内に維持する必要があり、適切なpH範囲は6〜9.5であることがわかっています。硝化プロセスによって生成された酸が原因で、pHレベルの不均衡が発生する可能性があります。 6未満のpHの値は、硝化細菌を抑制し、有毒な内容物を除去しません。再循環システムのpHは、重炭酸ナトリウムや重炭酸カルシウムなどのバッファーを追加することで維持できます。
RAS養殖で考慮すべき追加のパラメータ
上記の要件以外に、 大規模な商慣行にとって重要な再循環システムのいくつかの追加機能がある可能性があります。
魚の餌
成長と活動のために魚に飼料を与える必要があります。魚はタンパク質合成のために酸素を取り込み、二酸化炭素とアンモニアを廃棄物として生成します。魚は未消化の飼料を水中に排出し、これにより浮遊廃棄物または有機廃棄物が発生します。そう、 再循環システムを維持しながら、 タンク内の汚染や病気の発生を少なくするために、魚に乾物飼料を与えることをお勧めします。廃棄物の含有量が少なく、水処理システムへの負担が少ないように、飼料の利用率を高くする必要があります。したがって、 再循環システムを設計する前に、 飼料要求率は慎重に推定し、適切な飼料のみを導入して、費用とフィルターへの不要な負荷を節約する必要があります。
RAS養殖に適した魚の種類
リサイクル水は天然水よりも暖かく、サケやトラウトのような冷水種はこれらのシステムでの飼育にはあまり適していないと考えられています。 RASで育てることができる種はアフリカです ナマズ 、 バラマンディ、 コイ、 とまり木、 ティラピア 、 パンガシウス、 白身魚、 タイセイヨウダラ、 ブルーフィン ツナ 、 ニジマス、 チョウザメ、 シーバスなど
RAS養殖における魚のストックの管理
魚の生産を再循環システムの能力と一致させることが重要です。在庫密度が高いシステムの過負荷を回避するには、 多くの技術が使用されます。
幼魚は同じ水槽で市場規模の魚に育てられることはありません。 中間サイズに成長した魚は等級分けされ、別の水槽に移されます 検疫タンクは、成長システムタンクに導入する前の幼魚に使用されます 検疫タンクと成長タンクは物理的に分離されています これらの検疫タンク内の病気や感染症がないか、幼魚をチェックして治療するには、3〜6週間の時間が必要です。 RAS養殖におけるUV光を使用した消毒
紫外線は、生物のDNAを破壊するために特定の波長で使用できます。感染の原因となる単細胞病原菌は、再循環システムで紫外線を使用して標的にされます。この処理方法は水槽の外で行われるため、バクテリアが非常に速く成長する可能性がある従来の養魚場には適していません。この手法は、機械的および生物学的ろ過法と組み合わせると最も効果的です。紫外線の数は、1平方センチメートルあたりのマイクロワット秒（µWs /cm²）で表すことができます。タンク内の水を消毒するために必要な紫外線は、バクテリアの場合、約2000〜10000 µWs /cm²と推定されています。 真菌の場合は10K-100KµWs /cm²、寄生虫の場合は50K-200K µWs /cm²。 UV光は、タンクの外側に取り付けられたランプを通過するのではなく、水中を通過する必要があることに注意してください。
オゾンはUV処理方法の代替方法ですが、過剰摂取は魚の怪我や死亡を引き起こす可能性があるため、ほとんど使用されません。微生物や不要な生物は、特に孵化場や稚魚生産ユニットで標的にされます。これらの小魚はそのような細菌に対してより敏感だからです。システムを効率的に処理することは、前向きで安全な結果を得るために重要です。
RAS養殖の泡の分別
界面活性剤、すなわち分子末端を有する化学物質は、この技術によって除去されます。これらの化学物質はタンパク質分解プロセスの結果であり、タンク内で泡立ちの問題を引き起こします。泡の分別により、微細な固形物や溶解した有機性廃棄物を除去できる場合があります。この手法は、塩分濃度が12ppmを超える塩水システムに適しています。 気泡が容易に形成され、泡の生成が信頼できるように。フォームフラクショネーターは、PVCパイプとエアストーンで構成されています。市販のフォームフラクショネーターの設計では、アクリルカラムを使用して製造が行われます。分留装置の設計によって影響を受ける2つの重要なことは、気泡のサイズと気泡と溶存有機物質との接触時間です。
暖房
再循環システムへの熱は、2つの方法で利用できるようにすることができます。空域を加熱するか、水を加熱することによって。エリアまたは建物は、適切な断熱材と適切な水蒸気凝縮構造を備えている必要があります。建物内で水蒸気が凝縮すると、建物の一部に損傷を与える可能性があります。硬水の使用に伴うスケーリングの問題のため、直接加熱は避けられます。そのため、代わりにポリプロピレン製の加熱コイルをボイラーに接続し、水を加熱します。ボイラーの温度は自動的に制御されます。
集中ヒーターは、タンクの上のスペースを加熱するために使用されます。このメソッドを展開する前に、湿度と二酸化炭素レベルのすべての計算を慎重に検討する必要があります。
温室技術は、再循環養殖システムを設定するための代替ソリューションにもなり得ます。
RAS養殖の監視と管理
RAS内に規制された管理および監視システムがある場合にのみ、養殖を適切に行うことができます。酸素レベルなどの特定の機能を制御および監視するための中央システム、 pH範囲、 水位、 システムを効率的に処理するために、その他の機能が導入されています。これらのシステムにインストールされている自動センサーまたはアラームは、問題が発生したときにそれを示すことができます。システムは自動的に動作しますが、 損失がごくわずかになるように、熟練した担当者が定期的に監視する必要があります。緊急の場合に、 純粋な酸素のバックアップは、生産エリアで持っている必要があります。 RASを効率的に処理するためには、電力供給を補う発電機も必要です。
