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एक्वापोनिक कीचड़ में कमी और खनिज के लिए अध्याय 10 एरोबिक और एनारोबिक उपचार

1. 10.1 परिचय

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   एक्वापोनिक्स की अवधारणा एक टिकाऊ उत्पादन प्रणाली होने के साथ जुड़ी हुई है, क्योंकि यह माइक्रोन्यूट्रेंट्स (यानी नाइट्रोजन (एन), फास्फोरस (पी), पोटेशियम (के), कैल्शियम (सीए), मैग्नीशियम (एमजी) और सल्फर (एस) में समृद्ध जलीय कृषि प्रणाली (एस) और सूक्ष्म पोषक तत्व (यानी लौह (फे), मैंगनीज (Mn), जस्ता (Zn), तांबा (Cu), बोरान (बी) और मोलिब्डेनम (मो)) पौधों निषेचन के लिए (Graber और जंग 2009; Licamele 2009; निकोल्स और Savidov 2012; Turcios और Papenbrock 2014)। एक बहुत बहस का सवाल यह है कि क्या यह अवधारणा अर्ध बंद-लूप प्रणाली होने की अपनी महत्वाकांक्षा से मेल खा सकती है, क्योंकि सिस्टम में प्रवेश करने वाले पोषक तत्वों की उच्च मात्रा पोषक तत्व युक्त मछली कीचड़ (एंडट एट अल। 2010; नेलर एट अल 1999; नेटो और ओस्ट्रेंस्की 2013) का निर्वहन करके बर्बाद हो जाती है। दरअसल, आरएएस और एक्वापोनिक सिस्टम में अच्छी पानी की गुणवत्ता बनाए रखने के लिए, ठोस हटाने के लिए पानी को लगातार छानना होगा। ठोस निस्पंदन के लिए दो मुख्य तकनीकों को एक जाल में कणों को बनाए रखना है (यानी ड्रम फिल्टर के रूप में जाल निस्पंदन) और कणों को स्पष्टीकरण में छानने की अनुमति देना है। अधिकांश पारंपरिक पौधों में, इन यांत्रिक निस्पंदन उपकरणों से कीचड़ बरामद की जाती है और सीवेज के रूप में छुट्टी दी जाती है। सबसे अच्छे मामलों में, कीचड़ सूख जाती है और भूमि के खेतों पर उर्वरक के रूप में लागू होती है (ब्रॉड एट अल। 2017)। विशेष रूप से, 50% तक (शुष्क पदार्थ में) मछली द्वारा ठोस के रूप में उत्सर्जित किया जाता है (चेन एट अल 1997), और मछली फ़ीड के माध्यम से एक्वापोनिक सिस्टम में प्रवेश करने वाले अधिकांश पोषक तत्व इन ठोस पदार्थों में जमा होते हैं और इसलिए कीचड़ में (नेटो और ओस्ट्रेंस्की 2013; श्नाइडर एट अल। इसलिए, प्रभावी ठोस निस्पंदन हटा देता है, उदाहरण के लिए, 80% से अधिक मूल्यवान पी (मोन्सी एट अल। 2017) जो अन्यथा पौधे के उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इसलिए, एक्वापोनिक अनुप्रयोगों के लिए इन मूल्यवान पोषक तत्वों को रीसाइक्लिंग करना महत्वपूर्ण है। हाइड्रोपोनिक इकाई में उनका पुन: उपयोग करने के लिए कीचड़ में निहित पोषक तत्वों को खनिज बनाने में सक्षम एक उपयुक्त कीचड़ उपचार का विकास पोषक तत्व लूप को उच्च डिग्री तक बंद करने में योगदान देने और इस प्रकार एक्वापोनिक सिस्टम के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए एक आवश्यक प्रक्रिया प्रतीत होता है (Goddek एट अल। 2015; गॉडडेक और कीसमैन 2018; गॉडडेक और कोरनर 2019)।

   यह प्रयोगात्मक अध्ययनों में दिखाया गया है जो एक्वापोनिक पोषक तत्व समाधान (यानी पोषक तत्वों की कमी के अलावा) को पूरक करता है, हाइड्रोपोनिक्स (डेलाइड एट अल। 2016; आरयू एट अल। 2017; साहा एट अल 2016) की तुलना में पौधों के विकास को बढ़ावा देता है। इसलिए, कीचड़ खनिज भी एक्वापोनिक प्रणाली के प्रदर्शन में सुधार करने का एक आशाजनक तरीका है क्योंकि पुनर्प्राप्त पोषक तत्वों का उपयोग एक्वापोनिक समाधान के पूरक के लिए किया जाता है। इसके अलावा, साइट पर खनिज इकाइयां एक्वापोनिक सुविधाओं की आत्मनिर्भरता भी बढ़ा सकती हैं, खासकर पी के रूप में परिमित संसाधनों के संबंध में जो पौधों के विकास के लिए आवश्यक है। पी खनन गतिविधियों द्वारा उत्पादित किया जाता है, जिससे जमा दुनिया भर में समान रूप से वितरित नहीं होते हैं। इसके अलावा, इसकी कीमत पिछले दशक (मैकगिल 2012) के भीतर 800% तक बढ़ी है। इस प्रकार, एक्वापोनिक सिस्टम में लागू खनिज इकाइयों को भी भविष्य की आर्थिक सफलता और स्थिरता में वृद्धि की संभावना है।

   एक्वापोनिक्स में स्लज उपचार को अतीत में किए जाने की तुलना में अलग-अलग संपर्क करने की आवश्यकता है। दरअसल, पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार में, मुख्य उद्देश्य एक निर्जलित और साफ प्रवाह प्राप्त करना है। उपचार प्रदर्शन अपशिष्ट जल से बाहर दूषित पदार्थों (जैसे ठोस, नाइट्रोजन (एन), फास्फोरस (पी), आदि) को हटाने के मामले में व्यक्त किए जाते हैं और प्राप्त गुणवत्ता (टेकोबैनोग्लस एट अल। इस पारंपरिक दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए, कई अध्ययनों ने मात्रात्मक सबूत प्रदान किए हैं कि रासायनिक ऑक्सीजन की मांग (सीओडी) और कुल निलंबित ठोस पदार्थों (टीएसएस) का लगातार अनुपात एरोबिक, एनारोबिक और अनुक्रमिक एरोबिक- एनारोबिक स्थितियों (Goddek एट अल। 2018; चौधरी एट अल। 2010; मिर्जोयान एट अल 2010; वान रिजन 2013) हालांकि, एक्वापोनिक सिस्टम में, मछली से अपशिष्ट जल को एक मूल्यवान उर्वरक स्रोत माना जाता है। बंद-लूप दृष्टिकोण के भीतर, छुट्टी दे दी गई ठोस भाग को कम करने की आवश्यकता होती है (यानी कार्बनिक कमी अधिकतम), और प्रदूषण में पोषक तत्व सामग्री को अधिकतम करने की आवश्यकता होती है (यानी पोषक तत्व खनिज अधिकतम किया जाता है)। इसलिए, एक्वापोनिक्स में अपशिष्ट जल उपचार के प्रदर्शन को अब दूषित पदार्थों को हटाने के मामले में व्यक्त करने की आवश्यकता नहीं है बल्कि इसके दूषित पदार्थों में कमी और पोषक तत्व खनिज क्षमता के संदर्भ में व्यक्त किया जाना चाहिए।

   कुछ अध्ययनों ने जैविक कमी के प्रयोजनों के लिए एरोबिक और एनारोबिक उपचार के साथ मछली कीचड़ को पचाने की कार्यात्मक क्षमता का प्रदर्शन किया है (Goddek एट अल। 2018; वैन रिजन एट अल 1995)। बायोरिएक्टर में एनारोबिक उपचार के साथ, उच्च शुष्क पदार्थ (यानी टीएसएस) में कमी प्रदर्शन (जैसे 90% से अधिक) प्राप्त किया जा सकता है जबकि मीथेन का उत्पादन भी किया जा सकता है (वैन लियर एट अल। 2008; मिर्ज़ोयान और ग्रॉस 2013; योगेव एट अल।

   कीचड़ का एरोबिक उपचार कार्बनिक पदार्थ को कम करने का एक बहुत ही प्रभावी तरीका है, जो श्वसन के दौरान COSUB2/उप में ऑक्सीकरण होता है (Eq 10.1 देखें)। उदाहरण के लिए, 90% की कमी दर (यहां निलंबित ठोस, सीओडी और बीओडी कमी के रूप में निर्धारित) को जल संसाधन वसूली सुविधा (एसईओ एट अल 2017) से सूचित किया गया था। एरोबिक प्रक्रियाएं एनारोबिक की तुलना में तेजी से होती हैं, लेकिन वे अधिक महंगा हो सकते हैं (चेन एट अल 1997) कीचड़ के निरंतर वातन के रूप में पानी के मिश्रण को ऊर्जावान पंप या मोटर्स की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, पोषक तत्वों के महत्वपूर्ण अंश माइक्रोबियल बायोमास में परिवर्तित हो जाते हैं और पानी में भंग नहीं रहते हैं।

   हालांकि इन अध्ययनों मछली कीचड़ की जैविक कमी क्षमता से पता चला है, केवल कुछ लेखकों विशिष्ट पोषक तत्वों की रिहाई की जांच की है (एन और पी के लिए उदाहरण के लिए) मछली कीचड़ से। इन अध्ययनों में से अधिकांश इन विट्रो बैच प्रयोगों में कम थे (कॉनरॉय और Couturier 2010; Monsees एट अल। 2017; स्टीवर्ट एट अल। 2006) और एक ऑपरेटिंग आरएएस (योगेव एट अल। हालांकि सिद्धांत में कुछ हद तक चर्चा की (Goddek एट अल। 2016; Yogev एट अल। 2017), अनुसंधान अब शुरू करने के लिए व्यवस्थित रूप से एरोबिक और अवायवीय रिएक्टरों दोनों के लिए मछली कीचड़ के कार्बनिक कमी और पोषक तत्व खनिज प्रदर्शन की जांच करने के लिए है और पानी की संरचना और संयंत्र पर इसके प्रभाव विकास। इसलिए, इस अध्याय का उद्देश्य विभिन्न मछली कीचड़ उपचारों पर एक सिंहावलोकन देना है जिसे कार्बनिक कमी और पोषक तत्व खनिज प्राप्त करने के लिए एक्वापोनिक सेटअप में एकीकृत किया जा सकता है। कुछ डिजाइन दृष्टिकोणों को हाइलाइट किया जाएगा। एक्वापोनिक कीचड़ उपचार के संदर्भ में पोषक द्रव्यमान संतुलन दृष्टिकोण पर चर्चा की जाएगी, और कीचड़ उपचार के प्रदर्शन को मापने के लिए विशिष्ट पद्धति विकसित की जाएगी।

2. 10.2 एक्वापोनिक्स में अपशिष्ट जल उपचार कार्यान्वयन

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   एक्वापोनिक्स में, ठोस पदार्थों (यानी कीचड़) के साथ लगाए गए अपशिष्ट जल पोषक तत्वों का एक मूल्यवान स्रोत है, और उचित उपचार करने की आवश्यकता है। उपचार के लक्ष्य पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार से भिन्न होते हैं क्योंकि एक्वापोनिक्स ठोस और जल संरक्षण में रुचि है। इसके अलावा, अपशिष्ट जल उपचार के बावजूद, इसका उद्देश्य ठोस पदार्थों को कम करना चाहिए और साथ ही इसके पोषक तत्वों को खनिज बनाना चाहिए। दूसरे शब्दों में, उद्देश्य एक ठोस मुक्त प्रवाह प्राप्त करना है लेकिन मिश्रित पोषक तत्वों (यानी आयनों और फैटायनों) में समृद्ध है जिसे एक युग्मित सेटअप (चित्र 10.1 ए) में पानी के लूप में फिर से सम्मिलित किया जा सकता है या सीधे हाइड्रोपोनिक में एक decoupled सेटअप (चित्र 10.1 बी) में बेड बढ़ते हैं। मछली कीचड़ ठोस मुख्य रूप से अपमानित कार्बनिक पदार्थ से बना है ताकि ठोस कमी को जैविक कमी कहा जा सके। दरअसल, जटिल कार्बनिक अणुओं (जैसे प्रोटीन, लिपिड, कार्बोहाइड्रेट, आदि) मुख्य रूप से कार्बन से बना रहे हैं और क्रमिक रूप से Cosub2/उप और CHSUB4/उप (एनारोबिक किण्वन के मामले में) के अंतिम गैसीय रूपों तक आणविक भार यौगिकों को कम करने के लिए कम हो जाएगा। इस गिरावट प्रक्रिया के दौरान, कार्बनिक अणुओं से बंधे मैक्रोन्यूट्रिएंट (यानी एन, पी, के, सीए, एमजी और एस) और सूक्ष्म पोषक तत्व (यानी फे, एमएन, जेएन, क्यू, बी और मो) जो कार्बनिक अणुओं से बंधे थे, उनके आयनिक रूपों में पानी में जारी किए जाते हैं। इस घटना को पोषक तत्व लीचिंग या पोषक खनिज कहा जाता है। यह माना जा सकता है कि जब उच्च कार्बनिक कमी हासिल की जाती है, तो उच्च पोषक तत्व खनिज भी प्राप्त किया जाएगा। एक तरफ, कीचड़ में अनियंत्रित खनिजों का अनुपात होता है, और दूसरी तरफ, खनिज प्रक्रिया के दौरान कुछ मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक तत्व जारी किए जाते हैं। ये जल्दी से एक साथ निकल सकते हैं और अघुलनशील खनिजों का निर्माण कर सकते हैं। अधिकांश मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक तत्वों के आयनों और उपजी खनिजों के बीच का राज्य पीएच निर्भर है। बायोरिएक्टरों में निकलने वाले सबसे प्रसिद्ध खनिज कैल्शियम फॉस्फेट, कैल्शियम सल्फेट, कैल्शियम कार्बोनेट, पाइराइट और स्ट्रुवेट (पेंग एट अल। 2018; झांग एट अल 2016) हैं। कॉनरॉय और Couturier (2010) ने देखा कि सीए और पी एनारोबिक रिएक्टर में जारी किए गए थे जब पीएच 6 के नीचे गिरा दिया गया था। उन्होंने दिखाया कि रिलीज कैल्शियम फॉस्फेट के खनिज के लिए बिल्कुल मेल खाती है। Goddek एट अल। (2018) ने पी, सीए और अन्य मैक्रोन्यूट्रिएंट्स के अपफ्लो एनारोबिक कीचड़ कंबल रिएक्टर (यूएएसबी) के समाधान को भी देखा जो अम्लीय हो गया। जंग और लोविट (2011) ने 4 के बहुत कम पीएच मूल्य पर एक्वाकल्चर व्युत्पन्न कीचड़ के 90% पोषक तत्व जुटाने की सूचना दी। इस स्थिति में, सभी मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक तत्वों को हल किया गया था। इस प्रकार जैविक कमी और पोषक तत्व खनिज के बीच एक विरोध है। दरअसल, कार्बनिक कमी अधिकतम होती है जब सूक्ष्मजीव कार्बनिक यौगिकों को अपमानित करने के लिए सक्रिय होते हैं, और यह 6—8 की सीमा में पीएच पर होता है। चूंकि पोषक तत्व लीचिंग 6 से नीचे पीएच पर होती है, इष्टतम कार्बनिक कमी और पोषक तत्व खनिज के लिए, सबसे प्रभावी प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित करना होगा, यानी तटस्थ के करीब पीएच पर एक कार्बनिक कमी कदम और अम्लीय स्थितियों के तहत एक पोषक तत्व लीचिंग कदम। हमारे ज्ञान के लिए, इस दो-चरणीय दृष्टिकोण का उपयोग करके कोई ऑपरेशन अभी तक रिपोर्ट नहीं किया गया है। यह अपशिष्ट जल उपचार में एक नया क्षेत्र खोलता है और एक्वापोनिक्स में कार्यान्वयन के लिए अधिक शोध की आवश्यकता होती है।

   

   अंजीर 10.1 एक लूप एक्वापोनिक सिस्टम में कीचड़ उपचार के योजनाबद्ध कार्यान्वयन** (ए) ** और डिकॉप्टेड एक्वापोनिक सिस्टम में** (बी) **

   इस संदर्भ में फ़ीड की पसंद भी महत्वपूर्ण है। पशु-आधारित फीड्स में जहां एक प्रमुख घटक अंश अभी भी पशु स्रोतों (जैसे फिशमेल, हड्डी भोजन), बाध्य फॉस्फेट, उदाहरण के लिए एपेटाइट (हड्डी भोजन से व्युत्पन्न) पर आधारित है, अम्लीय परिस्थितियों में आसानी से उपलब्ध है, जबकि पौधे आधारित फ़ीड में एक प्रमुख फॉस्फेट स्रोत के रूप में फाइटेट होता है। इसके विपरीत फाइटेट, उदाहरण के लिए एपेटाइट को एंजाइमेटिक (फाइटेज) रूपांतरण (कुमार एट अल 2012) की आवश्यकता होती है, और इसलिए फॉस्फेट उतना आसानी से उपलब्ध नहीं होता है।

3. 10.3 एरोबिक उपचार

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   एरोबिक उपचार ऑक्सीजन के साथ अपने संपर्क का समर्थन करके कीचड़ के ऑक्सीकरण को बढ़ाता है। इस मामले में, कार्बनिक पदार्थ का ऑक्सीकरण मुख्य रूप से हेटरोट्रॉफिक सूक्ष्मजीवों के श्वसन द्वारा संचालित होता है। Cosub2/उप, श्वसन का अंतिम उत्पाद, जारी किया गया है जैसा कि Eq में दिखाया गया है (10.1)।

   $ C_6H_ {12} O_6 + 6\ O_2\ rarr 6\ CO_2+6\ H_2O +ऊर्जा $ (10.1)

   एरोबिक रिएक्टरों में यह प्रक्रिया मुख्य रूप से कीचड़ में हवा को इंजेक्शन करके हासिल की जाती है - डिफ्यूज़र और प्रोपेलर से जुड़े वायु ब्लोअर के साथ पानी का मिश्रण। वायु इंजेक्शन भी कीचड़ का एक उचित मिश्रण सुनिश्चित करता है।

   इस ऑक्सीडेटिव प्रक्रिया के दौरान, कार्बनिक पदार्थ से बंधे मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक तत्व जारी किए जाते हैं। इस प्रक्रिया को एरोबिक खनिज कहा जाता है। इसलिए, खनिज प्रक्रिया के दौरान और पोषक तत्वों का पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, जबकि कुछ पोषक तत्व, जैसे सोडियम और क्लोराइड, हाइड्रोपोनिक अनुप्रयोग के लिए अपनी सीमा से अधिक हो सकते हैं और आवेदन से पहले सावधानी से निगरानी की जानी चाहिए (Rakocy et al. 2007)। आरएएस में ठोस हटाने इकाई (जैसे स्पष्टीकरण या ड्रम फिल्टर) से प्राप्त कार्बनिक पदार्थों का एरोबिक खनिज, बाद के एक्वापोनिक अनुप्रयोग के लिए पोषक तत्वों को रीसायकल करने का एक आसान तरीका है।

   इसके अलावा, एरोबिक पाचन प्रक्रिया के दौरान, पीएच गिर जाता है और कीचड़ में फंसे हुए बाध्य खनिजों के खनिज को बढ़ावा देता है। उदाहरण के लिए, मोन्सी एट अल। (2017) ने दिखाया कि इस पीएच शिफ्ट के कारण पी आरएएस कीचड़ से जारी किया गया था। पीएच में यह कमी मुख्य रूप से श्वसन द्वारा संचालित होती है और शायद नाइट्रिफिकेशन द्वारा कम हद तक होती है।

   खनिज कक्ष के वायुमंडल और कार्बनिक पदार्थों की बहुतायत के माध्यम से ऑक्सीजन की निरंतर आपूर्ति के कारण, हेटरोट्रॉफिक सूक्ष्मजीवों को विकसित करने के लिए आदर्श स्थितियां मिलती हैं। इसके परिणामस्वरूप श्वसन की वृद्धि और कॉसब2/सब की रिहाई होती है जो पानी में घुल जाती है। Cosub2/उप रूपों कार्बोनिक एसिड जो dissociates और इस तरह के रूप में निम्नलिखित समीकरण में सचित्र प्रक्रिया पानी के पीएच को कम करती है:

   $ CO_ {2 (जी)} +2\ H_2O\ rarr H_3O ^ ++ {HCO_3} ^ - $ (10.2)

   आरएएस व्युत्पन्न अपशिष्ट जल में अक्सर एनएचएसयूबी 4/सबसुप +/एसयूपी होता है और इसके अतिरिक्त लगभग 7 के तटस्थ पीएच द्वारा विशेषता होती है, क्योंकि आरएएस में पीएच को उस स्तर पर रखा जाना चाहिए ताकि एनएचएसयूबी 4/सबसुप +/एसयूपी के इष्टतम माइक्रोबियल रूपांतरण को सुनिश्चित किया जा सके बायोफिल्टर (यानी नाइट्रिफिकेशन) के भीतर। नाइट्रीफिकेशन प्रक्रिया प्रारंभिक चरण में एरोबिक रिएक्टरों में पीएच में कमी के लिए प्रोटॉन जारी करके योगदान दे सकती है, जैसा कि निम्नलिखित समीकरण में देखा जा सकता है:

   $ {एनएच_4} ^+ + 2\ O_2\ rarr {NO_3} ^- +2\ h ^ ++ एच_2 ओ+ऊर्जा $ (10.3)

   यह शुरुआती चरण के लिए कम से कम मान्य है जहां पीएच अभी भी 6 से ऊपर है। पीएच ≤ 6 पर, नाइट्रीफिकेशन काफी धीमा हो सकता है या यहां तक कि बंद भी हो सकता है (ईबेलिंग एट अल 2006)। हालांकि, यह खनिज इकाई के लिए किसी समस्या का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।

   चल रही प्रक्रिया में एरोबिक खनिज इकाई में पीएच की सामान्य कमी कैल्शियम फॉस्फेट के रूप में उपजी खनिजों के रूप में मौजूद पोषक तत्वों की रिहाई का मुख्य चालक है। Monsees एट अल. (2017) ने कहा कि चारों ओर 50% कीचड़ में फॉस्फेट एसिड घुलनशील था, एक Tilapia आरएएस जहां एक मानक फ़ीड fishmeal युक्त लागू किया गया था से ली गई। यहां, रास के भीतर लगभग 80% फॉस्फेट डिकेंटर की सफाई और कीचड़ के पानी के मिश्रण को छोड़कर खो गया था। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए, एक्वापोनिक अनुप्रयोगों के लिए खनिज इकाइयों की बड़ी क्षमता साफ हो जाती है।

   एरोबिक खनिज के फायदे कुशल कर्मियों की आवश्यकता के साथ कम रखरखाव हैं और बाद में कोई पुनरुत्थान नहीं है। समृद्ध पानी का उपयोग सीधे पौधे के उर्वरक के लिए किया जा सकता है, आदर्श रूप से पोषक तत्व समाधान की पर्याप्त तैयारी के लिए एक ऑनलाइन प्रणाली द्वारा प्रबंधित किया जाता है। एनारोबिक खनिज की तुलना में एक नुकसान यह है कि कोई मीथेन का उत्पादन नहीं किया जाता है (चेन एट अल 1997) और, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, निरंतर वातन की आवश्यकता के कारण उच्च ऊर्जा मांग।

   10.3.1 एरोबिक खनिज इकाइयां

   

   चित्र 10.2 बैच मोड में संचालित एक एरोबिक खनिज इकाई का योजनाबद्ध उदाहरण। खनिज कक्ष (ब्राउन) को आउटलेट कक्ष (नीला) से एक चलनी प्लेट द्वारा अलग किया जाता है जो खनिज प्रक्रिया (मजबूत वातन) के दौरान एक ठोस कवर प्लेट द्वारा कवर किया जाता है ताकि ठीक कणों के क्लोजिंग और गठन को रोका जा सके। एक स्पष्टीकरण या ड्रम फिल्टर से कार्बनिक समृद्ध पानी इनलेट के माध्यम से खनिज इकाई में प्रवेश करता है। खनिज चक्र पूरा होने के बाद, पोषक तत्व युक्त, ठोस मुक्त पानी आउटलेट के माध्यम से खनिज इकाई से बाहर निकलता है और या तो सीधे हाइड्रोपोनिक इकाई में स्थानांतरित किया जाता है या जब तक आवश्यक हो तब तक भंडारण टैंक में रखा जाता है

   एरोबिक खनिज इकाई का एक डिजाइन उदाहरण चित्र 10.2 में प्रस्तुत किया गया है। इनलेट एक वाल्व के माध्यम से ठोस हटाने इकाई से जुड़ा हुआ है, जो कीचड़ और पानी के मिश्रण के साथ खनिज कक्ष के असंतत फिर से भरने की अनुमति देता है। खनिज कक्ष को संपीड़ित हवा के माध्यम से वाष्पित किया जाता है ताकि हेटरोट्रॉफिक बैक्टीरिया के श्वसन को बढ़ावा दिया जा सके और जितना संभव हो सके एनारोबिक डेनिट्रिफिकेशन प्रक्रियाओं को बनाए रखा जा सके। कार्बनिक सामग्री को खनिज कक्ष छोड़ने से रोकने के लिए, एक छलनी प्लेट बाधा के रूप में काम कर सकती है। आदर्श रूप से, खनिज प्रक्रिया (वातन के दौरान) के दौरान छलनी को कवर करने के लिए एक दूसरी, अभेद्य कवर प्लेट का उपयोग किया जाना चाहिए। इससे छलनी प्लेट को क्लोजिंग से रोकना चाहिए क्योंकि भारी वातन के दौरान जैविक सामग्री को लगातार चलनी प्लेट के खिलाफ ले जाया जाएगा। खनिज कक्ष से हाइड्रोपोनिक इकाई में पोषक तत्व युक्त पानी को स्थानांतरित करने से पहले, कणों को व्यवस्थित करने की अनुमति देने के लिए वातन बंद कर दिया जाता है। इसके बाद, कवर प्लेट हटा दी जाती है, और पोषक तत्व समृद्ध पानी चलनी प्लेट से गुजर सकता है और चित्र 10.2 में सुझाए गए आउटलेट के माध्यम से खनिज कक्ष को छोड़ सकता है। अंत में, कवर प्लेट को फिर से रखा जाता है, खनिज कक्ष को रास-व्युत्पन्न कीचड़ - पानी के मिश्रण से फिर से भर दिया जाता है, और खनिज प्रक्रिया फिर से शुरू होती है (यानी बैच प्रक्रिया)।

   खनिज इकाई में निरंतर खनिज की अनुमति देने के लिए स्पष्टीकरण की मात्रा कम से कम दो बार होनी चाहिए। सिस्टम, जैविक भार और आवश्यक पोषक तत्व प्रोफाइल के आधार पर एक खनिज चक्र 5-30 दिनों तक चल सकता है और प्रत्येक व्यक्तिगत प्रणाली के लिए विस्तृत किया जाना चाहिए। ड्रम फ़िल्टर सहित सिस्टम के लिए, क्योंकि यह अधिकांश आधुनिक आरएएस में मामला है, खनिज इकाई आकार को ड्रम फ़िल्टर के दैनिक या साप्ताहिक कीचड़ बहिर्वाह के अनुसार समायोजित किया जाना चाहिए। चूंकि अब तक प्रयोगात्मक सेटअप में इसका परीक्षण नहीं किया गया है, इसलिए वर्तमान में विशिष्ट सिफारिशें संभव नहीं हैं।

   10.3.2 कार्यान्वयन

   एक decoupled एक्वापोनिक प्रणाली में एरोबिक खनिज इकाई के कार्यान्वयन का एक उदाहरण चित्र 10.3 में प्रस्तुत किया गया है। चूंकि कोई पूर्व और पोस्ट-ट्रीटमेंट (जैसे पुन: ऑक्सीजनकरण) की आवश्यकता नहीं है, इसलिए खनिज इकाई को ठोस हटाने इकाई और हाइड्रोपोनिक बेड के बीच सीधे रखा जा सकता है। खनिज इकाई से पहले और बाद में एक वाल्व स्थापित करके, हाइड्रोपोनिक इकाई के लिए एक असंतत संचालन और पोषक तत्व वितरण संभव है, लेकिन कई मामलों में, एक अतिरिक्त भंडारण टैंक की आवश्यकता होगी। आदर्श रूप से, हाइड्रोपोनिक इकाई में पोषक तत्व युक्त पानी को निर्देशित करने के बाद, विस्थापित पानी को ठोस हटाने इकाई से नई कीचड़ और पानी से बदल दिया जाता है। खनिज इकाई की मात्रा के आधार पर, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि नई कीचड़ के साथ फिर से भरना - पानी के मिश्रण से पीएच में वृद्धि हो सकती है, और इस प्रकार खनिज प्रक्रिया को बाधित किया जा सकता है। खनिज इकाई के आकार को बढ़ाकर, यह प्रभाव buffered किया जाएगा। Rakocy et al द्वारा अध्ययन में. (2007) दो जलीय कृषि प्रणालियों से तरल कार्बनिक अपशिष्ट की जांच, एरोबिक खनिज के लिए 29 दिनों का एक प्रतिधारण समय एक पर्याप्त खनिज सफलता के परिणामस्वरूप। फिर भी, यह खनिज कक्ष के भीतर टीएस सामग्री पर निर्भर करता है, आरएएस पर लागू फ़ीड पर, तापमान पर और हाइड्रोपोनिक इकाई के भीतर उत्पादित पौधों की पोषक तत्वों की आवश्यकताओं पर।

   

   चित्र 10.3 एक एरोबिक खनिज इकाई सहित एक decoupled एक्वापोनिक प्रणाली की योजनाबद्ध तस्वीर। पानी को पोषक तत्व जलाशय में या तो आरएएस वॉटर लूप से या सीधे खनिज इकाई से स्थानांतरित किया जा सकता है

4. 10.4 एनारोबिक उपचार

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   एनारोबिक पाचन (एडी) का उपयोग लंबे समय से स्थिरता और कीचड़ द्रव्यमान प्रक्रिया में कमी के लिए किया गया है, मुख्य रूप से ऑपरेशन की सादगी, अपेक्षाकृत कम लागत और संभावित ऊर्जा स्रोत के रूप में बायोगैस का उत्पादन। एनारोबिक पाचन के सामान्य स्टोइचियोमेट्रिक प्रतिनिधित्व को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है:

   $ सीएनएचओबी+ (एन-ए/4-बी/2)\ सीडीओटी एच_2 ओ\ आरएआरआर (एन/2-ए/8+बी/4)\ सीडॉट सीओ_2+ (एन/2+ए/8-बी/4)\ सीडीओटी सीएच 4$ (10.4)

   समीकरण 10.4 बायोगैस सामान्य जन संतुलन (Marchaim 1992)।

   और सैद्धांतिक मीथेन एकाग्रता की गणना निम्नानुसार की जा सकती है:

   $ [CH_4] = 0.5+ (ए/4+बी/2) /2 एन $ (10.5)

   समीकरण 10.5 बायोगैस में सैद्धांतिक उम्मीद मीथेन एकाग्रता (Marchaim 1992)।

   ई. से अंतिम उत्पादों ज्यादातर अकार्बनिक सामग्री (जैसे खनिज), थोड़ा अपमानित कार्बनिक यौगिकों और बायोगैस जो आम तौर पर\ > 55% मीथेन (CHSub4/उप) और कार्बन डाइऑक्साइड (Cosub2/उप) से बना है, केवल छोटे स्तर (\ 1%) हाइड्रोजन सल्फाइड (एच <sub2/subs) और कुल अमोनिया नाइट्रोजन (NHSUB3/ उपकरण+/एसयूपी/एनएच 4 एसयूपी +/एसयूपी) (एपल्स एट अल 2008)।

   

   अंजीर 10.4 योजनाबद्ध आरेख गार्सिया एट अल के आधार पर कार्बनिक पदार्थ का एनारोबिक गिरावट दिखा रहा है। (2000)

   एडी की प्रक्रिया के दौरान, कार्बनिक कीचड़ अपने भौतिक, रासायनिक और जैविक गुणों में काफी बदलाव करती है और स्कीमेटिक रूप से चार चरणों (चित्र 10.4) में विभाजित किया जा सकता है। पहला चरण हाइड्रोलिसिस है, जहां जटिल कार्बनिक पदार्थ जैसे लिपिड, पॉलीसेकेराइड, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड घुलनशील कार्बनिक पदार्थों (शर्करा, एमिनो एसिड और फैटी एसिड) में नीचा होते हैं। यह कदम आम तौर पर दर-सीमित माना जाता है (Deublein और Steinhauser 2010)। दूसरे चरण acidogenesis मोनोमर पहले चरण में गठित आगे विभाजित है, और अस्थिर फैटी एसिड (VFA) अमोनिया, Cosub2/उप, HSUB2/SUB और अन्य उप-उत्पादों के साथ acidogenic (fermentative) बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित कर रहे हैं। तीसरा चरण एसिटोजेनेसिस है, जहां वीएफए और अल्कोहल एसिटोजेन्स द्वारा मुख्य रूप से एसिटिक एसिड के साथ-साथ कॉसब2/सब और एचएसयूबी 2/एसयूबी का उत्पादन करने के लिए आगे पच जाते हैं। इस रूपांतरण को मिश्रण में एचएसयूबी 2/एसयूबी के आंशिक दबाव से काफी हद तक नियंत्रित किया जाता है। अंतिम चरण metanogenesis जहां मीथेन मुख्य रूप से metanogenic बैक्टीरिया के दो समूहों द्वारा उत्पादित है: एसिटोट्रॉफिक पुरातन, जो मीथेन और Cosub2/उप, और हाइड्रोजनोट्रॉफिक पुरालेख में एसीटेट विभाजित मीथेन का उत्पादन करने के लिए इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में एक इलेक्ट्रॉन दाता और कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग (Appels एट अल 2008)।

   कीचड़ पीएच, लवणता, खनिज संरचना, तापमान, लोडिंग दर, हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय (एचआरटी), कार्बन-टू-नाइट्रोजन (सी/एन) अनुपात और अस्थिर फैटी एसिड सामग्री जैसे विभिन्न कारक कीचड़ की पाचनशक्ति और बायोगैस उत्पादन (खालिद एट अल। 2011) को प्रभावित करते हैं।

   

   चित्र 10.5 एक अपफ्लो एनारोबिक कीचड़ कंबल रिएक्टर की योजना (यूएएसबी)

   रास से एनारोबिक कीचड़ उपचार के बारे में शुरू हुआ 30 मीठे पानी रास से कीचड़ पर रिपोर्ट के साथ साल पहले (Lanari और फ्रेंसी 1998) समुद्री पर रिपोर्ट के बाद (Arbiv और वैन Rijn 1995; Klas एट अल. 2006; मैकडरमोट एट अल. 2001) और खारे पानी के संचालन (Gebauer और Eikebrokk 2006; मिर्ज़ोयान एट अल 2008)। हाल ही में, आरएएस कीचड़ के एडी के लिए यूएएसबी (चित्र 10.5) का उपयोग करने के बाद ऊर्जा के वैकल्पिक स्रोत के रूप में बायोगैस उत्पादन का सुझाव दिया गया था (मिरज़ोयन एट अल। 2010)। रिएक्टर एक टैंक से बना है, जिसमें से एक हिस्सा सक्रिय सूक्ष्मजीव प्रजातियों वाले एनारोबिक दानेदार कीचड़ कंबल से भरा होता है। कीचड़ एक 'माइक्रोबियल कंलैंकेट' के माध्यम से ऊपर की तरफ बहती है जहां यह एनारोबिक सूक्ष्मजीवों द्वारा अपमानित होती है और बायोगैस का उत्पादन होता है। डिगस्टर के शीर्ष पर एक उल्टे शंकु आबादकार गैस की अनुमति देता है - तरल जुदाई। जब बायोगैस को फ्लॉक से जारी किया जाता है, तो यह डिफलेक्टरों द्वारा शंकु में उन्मुख होता है। रिएक्टर में धीमी गति से मिश्रण बायोगैस बुलबुले से जुड़े माइक्रोबियल फ्लॉक के प्राकृतिक आंदोलन के साथ मिलकर ऊपर की तरफ प्रवाह से होता है। कुछ बिंदु पर, फ्लॉक गैस बुलबुले छोड़ देता है और प्रवाह को टीएसएस से मुक्त होने की इजाजत देता है, जिसे फिर सिस्टम में वापस पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है या जारी किया जा सकता है। यूएएसबी का मुख्य लाभ कम परिचालन लागत और संचालन की सादगी है, जबकि कम (1— 3%) टीएसएस सामग्री (मार्चैम 1992; योगेव एट अल। 2017) के साथ कचरे के लिए उच्च (\ > 92%) ठोस दक्षता प्रदान करते हैं।

   हाल के दो मामले अध्ययनों पायलट पैमाने समुद्री और खारा रास में ठोस पदार्थों के लिए एक इलाज के रूप में यूएएसबी के उपयोग का प्रदर्शन किया, जो aquaponics में इस इकाई के संभावित लाभ का एक उदाहरण प्रदान करते हैं (ताल एट अल. 2009; Yogev एट अल. 2017)। कार्बन संतुलन पर एक विस्तृत नज़र सुझाव दिया है कि शुरू की कार्बन (फ़ीड से) के बारे में 50% मछली आत्मसात और श्वसन द्वारा हटा दिया गया था, 10% नाइट्रिफिकेशन biorector में एरोबिक biodegradation द्वारा हटा दिया गया था और 10% denitrification रिएक्टर में हटा दिया गया था (Yogev एट अल। 2017)। इसलिए, यूएएसबी रिएक्टर में कुल मिलाकर 25% कार्बन पेश किया गया था जिसमें 12.5% मीथेन में परिवर्तित हो गया था, 7.5% कोसब2/उप और बाकी (\ ~ 5%) यूएएसबी में गैर-डिग्रेडेबल कार्बन के रूप में बने रहे। संक्षेप में, यह दिखाया गया था कि यूएएसबी के उपयोग से बेहतर पानी पुनरावृत्ति (\ > 99%), छोटे (\ 8%) कीचड़ के उत्पादन की अनुमति दी जाती है जब ठेठ आरएएस के साथ तुलना में, जो साइट पर ठोस उपचार नहीं है, और ऊर्जा की वसूली जो आरएएस की समग्र ऊर्जा मांग के 12% के लिए जिम्मेदार हो सकती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक्वापोनिक्स में यूएएसबी का उपयोग करने से नाइट्रोजन, फास्फोरस और पोटेशियम जैसे 50% अधिक पोषक तत्वों की महत्वपूर्ण वसूली की अनुमति मिल जाएगी क्योंकि उन्हें ठोस बायोडिग्रेडेशन (गॉडडेक एट अल। 2018) के परिणामस्वरूप पानी में छोड़ दिया जाता है।

   एनारोबिक झिल्ली बायोरिएक्टर (एएनएमबीआर) एक और उन्नत तकनीक है। मुख्य प्रक्रिया में यूएएसबी के रूप में एक decanting प्रक्रिया का उपयोग करने के बजाय तरल से ठोस पदार्थों को अलग करने के लिए एक विशेष झिल्ली का उपयोग करना होता है। कीचड़ किण्वन एक साधारण एनारोबिक टैंक में होता है और प्रवाह झिल्ली के माध्यम से इसे छोड़ देते हैं। झिल्ली ताकना आकार (0.1-0.5 माइक्रोन तक नीचे जा रहा है) के आधार पर भी सूक्ष्मजीवों को बनाए रखा जा सकता है। दो प्रकार के झिल्ली बायोरिएक्टर डिज़ाइन हैं: एक टैंक के बाहर एक साइड-स्ट्रीम मोड का उपयोग करता है, और दूसरे में झिल्ली इकाई टैंक (चित्र 10.6) में डूबे हुई है, बाद में इसकी अधिक कॉम्पैक्ट कॉन्फ़िगरेशन और कम ऊर्जा खपत (चांग 2014) के कारण AnMbr अनुप्रयोग में अधिक अनुकूल है। इस तरह के चीनी मिट्टी या बहुलक के रूप में विभिन्न सामग्रियों की झिल्ली (जैसे polyvinylidene फ्लोराइड (PVDF), polyethersulfone (PES), पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी)) प्लेट और फ्रेम, खोखले फाइबर या ट्यूबलर इकाइयों के रूप में विन्यस्त किया जा सकता है (गैंडर एट अल। 2000; हुआंग एट अल। 2010)। एएनएमबीआर के यूएएसबी जैसे विशिष्ट जैविक रिएक्टरों पर कई महत्वपूर्ण फायदे हैं, अर्थात्, (लंबी) कीचड़ प्रतिधारण समय (एसआरटी) और (लघु) हाइड्रोलिक निवास समय (एचआरटी) का decoupling, इसलिए एडी प्रक्रिया की धीमी गतिकी की की समस्या को दूर करने में सक्षम करना; बहुत अधिक प्रवाह गुणवत्ता जिसमें सबसे अधिक पोषक तत्वों रहते हैं; और रोगजनकों को हटाने और एक छोटे पदचिह्न (Judd और Judd 2008)। इसके अलावा, AnMbr में कुशल बायोगैस उत्पादन संभवतः शुद्ध ऊर्जा संतुलन में परिणाम कर सकता है।

   

   अंजीर 10.6 (ए) साइड-स्ट्रीम एमबीआर को एक अलग निस्पंदन इकाई के साथ एक अलग निस्पंदन इकाई के साथ बायोरिएक्टर को वापस पुनर्नवीनीकरण किया गया; (बी) जलमग्न एमबीआर: बायोरिएक्टर में एकीकृत निस्पंदन इकाई। (गैंडर एट अल। 2000)

   हालांकि यह तकनीक बहुत अधिक ध्यान और अनुसंधान के योग्य है, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि चूंकि यह एक काफी नई तकनीक है, फिर भी कई महत्वपूर्ण कमियां हैं जिन्हें एएनएमबीआर को जलीय कृषि उद्योग द्वारा अपनाया जाने से पहले संबोधित किया जाना चाहिए। बायोगैस में बायोफॉलिंग, नियमित मेम्ब्रेन एक्सचेंज और हाई सीओ को रोकने के लिए झिल्ली रखरखाव के कारण ये उच्च परिचालन लागतें हैं<sub2/उप अंश (30— 50%) जो इसके उपयोग को सीमित करता है और ग्रीनहाउस गैस (GHG) उत्सर्जन (कुई एट अल। 2003) में योगदान देता है। एक सकारात्मक नोट पर, निकट भविष्य में, नई बायोफ्लोलिंग रोकथाम तकनीक विकसित की जाएगी जबकि झिल्ली की लागत निश्चित रूप से इस तकनीक के व्यापक उपयोग के साथ गिर जाएगी। यूएएसबी प्रवाह को फ़िल्टर करने के लिए झिल्ली रिएक्टर के साथ यूएएसबी का संयोजन कार्बनिक कार्बन और नाइट्रोजन को हटाने के लिए सफलतापूर्वक अध्ययन किया गया है (एक एट अल। 2009)। यह संयोजन यूएएसबी प्रदूषण के सुरक्षित और स्वच्छता उपयोग के लिए एक्वापोनिक्स के लिए एक आशाजनक विकल्प लगता है।

   10.4.1 कार्यान्वयन

   एनारोबिक रिएक्टरों को लागू करने का एक संभावित समाधान अनुक्रमिक तरीके से है (यह भी देखें चैप 8)। एक 'उच्च पीएच-लो पीएच' संयोजन पहले उच्च पीएच चरण में मीथेन की कटाई (और इस प्रकार कार्बन को कम करने) और बाद में कम पीएच वातावरण में डिकार्बोनाइज्ड कीचड़ में पोषक तत्वों को एकत्रित करने की अनुमति देता है। इस विधि का लाभ यह है कि उच्च पीएच स्थितियों के तहत कार्बन में कमी के परिणामस्वरूप कम वीएफए होता है, जो कम पीएच दूसरे चरण (चित्र 10.7) के दौरान हो सकता है। यह दृष्टिकोण समग्र योजना से बायोगैस उत्पादन और पोषक तत्व वसूली दोनों को बढ़ाने के लिए हरी वनस्पति पदार्थ (यानी पौधों की किसी भी कटाई से, अपशिष्ट वनस्पति पदार्थ होगा जो इस तरह के एक डाइजेस्टर के माध्यम से लगाया जा सकता है) के सह-पाचन के लिए भी अनुमति देता है।

   एक अन्य तकनीकी एकीकरण संभावना आयरे एट अल (2017) द्वारा प्रस्तुत की गई है। वे एक उच्च पीएच एनारोबिक डाइजेस्टर के प्रवाह को एक अल्गल संस्कृति तालाब में निर्वहन करने का प्रस्ताव देते हैं। उस तालाब के भीतर, शैवाल उगाए जाते हैं, जिनके बायोमास का उपयोग पशु-एक्वाकल्चर फीड या बायोफर्टिलाइजेशन (चित्र 10.8) के लिए किया जा सकता है। इस दृष्टिकोण के बारे में अधिक विस्तृत जानकारी चैप 11 में पाई जा सकती है।

   

   अंजीर 10.7 दो चरण एनारोबिक प्रणाली। पहले चरण (उच्च पीएच) में, कार्बन को कीचड़ से बायोगैस के रूप में हटा दिया जाएगा, जबकि दूसरे चरण में कम पीएच पोषक तत्वों की अनुमति देता है जो कीचड़ में फंस जाते हैं, पानी में भंग हो जाते हैं। आमतौर पर, अस्थिर फैटी एसिड (वीएफए) कम पीएच वातावरण में बन जाएगा। पहले चरण में कार्बन स्रोत को हटाने, हालांकि, इस तरह के एक अनुक्रमिक सेटअप में वीएफए उत्पादन को सीमित करता है

   

   अंजीर 10.8 आयरे एट अल पर आधारित जलीय कृषि और अल्गल संस्कृति के साथ एकीकृत एनारोबिक पाचन प्रणाली (2017)

5. 10.5 कीचड़ कम करने और खनिज प्रदर्शन को मापने के लिए कार्यप्रणाली

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   एरोबिक और एनारोबिक बायोरिएक्टरों में एक्वापोनिक कीचड़ उपचार के पाचन को निर्धारित करने के लिए, एक विशिष्ट पद्धति का पालन किया जाना चाहिए। इस अध्याय में एक्वापोनिक कीचड़ उपचार उद्देश्यों के लिए अनुकूलित एक पद्धति प्रस्तुत की गई है। विशिष्ट समीकरणों को उनके प्रदर्शन (डेलाइड एट अल। 2018) को सटीक रूप से मापने के लिए विकसित किया गया है, और इनका उपयोग किसी विशिष्ट एक्वापोनिक प्लांट में लागू उपचार के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए किया जाना चाहिए।

   उपचार के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए, एक बड़े पैमाने पर संतुलन दृष्टिकोण प्राप्त करने की आवश्यकता है। इसके लिए आवश्यक है कि टीएसएस, सीओडी और पोषक तत्व सभी रिएक्टर इनपुट (यानी ताजा कीचड़) और आउटपुट (यानी अपशिष्ट) के लिए निर्धारित किए जाएं। रिएक्टर सामग्री को शुरुआत में और अध्ययन अवधि के अंत में नमूना करने की भी आवश्यकता है। रिएक्टरों के इनपुट, आउटपुट और सामग्री को नमूनाकरण के लिए पूरी तरह मिश्रित किया जाना चाहिए। रिएक्टर इनपुट और आउटपुट को मूल रूप से हर बार रिएक्टरों को ताजा कीचड़ से खिलाया जाना चाहिए।

   फिर, रिएक्टर कीचड़ में कमी प्रदर्शन (η) को निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:

   $\ eta_s = 100% (1- (\ डेल्टा एस + S_ {बाहर}) /S_ {में}) $ (10.6)

   जहां S अध्ययन अवधि के अंत में रिएक्टर के अंदर कीचड़ है शून्य से अवधि की शुरुआत में एक, एसएसयूयूयूयू/सब कुल कीचड़ है जो बहिर्वाह में रिएक्टर छोड़ दिया जाता है, और एसएसयूबीएन/उप कुल कीचड़ है जो प्रवाह के माध्यम से रिएक्टर में प्रवेश करती है।

   कार्बनिक कमी के लिए, कीचड़ (यानी शब्द एस) को कीचड़ के सूखे द्रव्यमान (यानी टीएसएस) या कीचड़ (यानी सीओडी) को ऑक्सीकरण करने के लिए आवश्यक ऑक्सीजन के द्रव्यमान द्वारा चिह्नित किया जा सकता है। इस प्रकार, सीओडी और टीएसएस में कमी प्रदर्शन के लिए, संचय और बहिर्वाह में छोटी मात्रा, उच्च कमी प्रदर्शन (यानी उच्च प्रतिशत) और इसलिए लूप से बाहर निकलने वाले कम ठोस पदार्थ।

   समान द्रव्यमान संतुलन के आधार पर, उपचार () के पोषक तत्व खनिज प्रदर्शन, यानी। बिना विघटित रूपों के तहत कीचड़ में मौजूद मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक तत्वों के घुलनशील आयनों में रूपांतरण, निम्नलिखित सूत्र का उपयोग किया जा सकता है:

   $\ Zeta_n = 100% (((डीएन_ {आउट} -डीएन_ {इन})/(टीएन_ {इन} -डीएन_ {इन}) $ (10.7)

   जहां प्रतिशत में अध्ययन की अवधि के अंत में एन पोषक तत्व की वसूली है, DNSubout/उप - बहिर्वाह में भंग पोषक तत्व का कुल द्रव्यमान, DNSubin/उप - प्रवाह में भंग पोषक तत्व का कुल द्रव्यमान और TNSubin/उप - भंग प्लस undistrated पोषक तत्वों का कुल द्रव्यमान प्रवाह।

   इस प्रकार, कार्बनिक कमी प्रदर्शन के समान, रिएक्टर के अंदर संचय और बहिर्वाह में अनियंत्रित पोषक तत्व सामग्री, खनिज प्रदर्शन (यानी उच्च प्रतिशत) जितना अधिक होता है और इसलिए जलीय फसल के लिए प्रवाह (या बहिर्वाह) में भंग पोषक तत्व पुनर्प्राप्त होता है उर्वरक (उदाहरण 10.1 देखें)। प्रस्तुत द्रव्यमान संतुलन समीकरणों का उपयोग उदाहरण बॉक्स में किया जाता है।

   ** उदाहरण 10.1**

   एक 250-एल एनारोबिक बायोरिएक्टर के पाचन प्रदर्शन का मूल्यांकन 8 सप्ताह की अवधि के लिए किया गया है। इसे दिन में एक बार खिलाया गया था जिसमें Tilapia आरएएस सिस्टम से आने वाली ताजा कीचड़ की 25 एल थी, और बायोरिएक्टर से समकक्ष सुपरनेटेंट वॉल्यूम (या आउटपुट) हटा दिया गया था। ताजा कीचड़ (इनपुट) में 10 ग्राम सूखे द्रव्यमान (डीएम) प्रति लीटर या 1% का टीएसएस था, और सुपरनेटेंट (आउटपुट) में 1 जीडीएम/एल या 0.1% का टीएसएस था। शुरुआत में और अवधि के अंत में बायोरिएक्टर के अंदर टीएसएस 20 जीडीएम/एल था नतीजतन, मूल्यांकन अवधि के दौरान कुल डीएम इनपुट, आउटपुट और बायोरिएक्टर के अंदर निम्नानुसार गणना की जाती है:

   डीएम में = 0.01 किलो/एलडी $\ बार $25 एल $\ बार $7 दिन $\ बार $8 सप्ताह = 14 किलो

   डीएम आउट = 0.001 किलो/एलडी $\ बार $25 एल $\ बार $7 दिन $\ बार $8 सप्ताह = 1.4 किलो

   डीएम से = डीएम टीएफ = 250 एल $\ बार $0.02 किलो/एल = 5 किलो

   बायोरिएक्टर के टीएसएस कमी प्रदर्शन (** ** टीएसएस) को निम्नानुसार गणना की जा सकती है:

   $\ बोल्ड {\ eta} _ {टीएसएस} =100% (1- ((5-5) +1.4) /14) = 90% $

   बायोरिएक्टर पी खनिज प्रदर्शन का मूल्यांकन किया जा सकता है यह जानकर कि ताजा कीचड़ (इनपुट) में 15 मिलीग्राम/एल के भंग पी की एकाग्रता थी और 90 मिलीग्राम/एल की कुल पी सामग्री थी। मूल्यांकन अवधि के दौरान इनपुट और आउटपुट में भंग पी की गणना निम्नानुसार की जाती है:

   टीपी में = 0.090 जी/एलडी $\ बार $25 एल $\ बार $7 दिन $\ बार $8 सप्ताह = 126 किलो

   डीपी में = 0.015 जी/एलडी $\ बार $25 एल $\ बार $7 दिन $\ बार $8 सप्ताह = 21 किलो

   डीपी आउट = 0.020 जी/एलडी $\ बार $25 एल $\ बार $7 दिन $\ बार $8 सप्ताह = 28 किलो

   बायोरिएक्टर के पी खनिज प्रदर्शन (ING-सब/उप) को निम्नानुसार गणना की जा सकती है:

   $ _P = 100% ((28 - 21)/(126 - 21)) = 6.67% $

6. 10.6 निष्कर्ष

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   कमी और पोषक तत्व वसूली के लिए मछली कीचड़ उपचार कार्यान्वयन के प्रारंभिक चरण में है। आगे के शोध और सुधार की आवश्यकता है और परिपत्र अर्थव्यवस्था की बढ़ती चिंता के साथ दिन देखेंगे। दरअसल, मछली कीचड़ को डिस्पोजेबल कचरे के बजाय एक मूल्यवान स्रोत के रूप में अधिक माना जाना चाहिए।