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अध्याय 3 पुनर्संचारी एक्वाकल्चर टेक्नोलॉजीज

1. 3.1 परिचय

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

   एक्वाकल्चर सिस्टम (आरएएस) गहन मछली उत्पादन प्रणालियों का वर्णन करते हैं जो मछली-पालन वाले पानी को कम करने और इसके पुन: उपयोग की सुविधा के लिए जल उपचार चरणों की एक श्रृंखला का उपयोग करते हैं। आरएएस आम तौर पर शामिल होंगे (1) पानी जो मछली मल से बना रहे हैं से ठोस कणों को दूर करने के लिए उपकरणों, uneaten फ़ीड और बैक्टीरियल झुंड (चेन एट अल. 1994; Couturier एट अल. 2009), (2) नाइट्रेट के लिए मछली द्वारा उत्सर्जित अमोनिया ऑक्सीकरण करने के लिए biofilters नाइट्रिक (Gutierrez-विंग और Malone 2006) और (3) एक संख्या गैस विनिमय उपकरणों के रूप में अच्छी तरह से मछली द्वारा निष्कासित कर दिया भंग कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए/या मछली और nitrifying बैक्टीरिया द्वारा आवश्यक ऑक्सीजन जोड़ने (कोल्ट और वाटन 1988; मोरान 2010; Summerfelt 2003; वैगनर एट अल. 1995)। इसके अलावा, आरएएस पानी कीटाणुशोधन के लिए यूवी विकिरण का भी उपयोग कर सकता है (शारर एट अल। 2005; Summerfelt एट अल 2009), ठीक ठोस और माइक्रोबियल नियंत्रण के लिए ओजोनेशन और प्रोटीन स्किमिंग (एट्रामडल एट अल। 2012a; गोंकाल्वेस और गैगनॉन 2011; Summerfelt और Hochheimer 1997) और Denitrifelt नाइट्रेट नाइट्रेट को हटाने के लिए (वैन रिजन एट अल 2006)।

   आधुनिक पुनर्चक्रण जलीय कृषि प्रौद्योगिकी 40 से अधिक वर्षों से विकसित हो रही है, लेकिन उपन्यास प्रौद्योगिकियां पारंपरिक आरएएस के प्रतिमानों को बदलने के तरीकों की पेशकश करती हैं, जिसमें ठोस कब्जा, बायोफिल्टरेशन और गैस एक्सचेंज जैसे क्लासिक प्रक्रियाओं में सुधार शामिल हैं। आरएएस ने पैमाने, उत्पादन क्षमता और बाजार स्वीकृति के मामले में महत्वपूर्ण घटनाओं का भी अनुभव किया है, जिसमें सिस्टम उत्तरोत्तर बड़े और अधिक मजबूत होते जा रहे हैं।

   यह अध्याय चर्चा करता है कि पिछले दो दशकों में तकनीकी समेकन की अवधि से औद्योगिक कार्यान्वयन के एक नए युग तक आरएएस प्रौद्योगिकी कैसे विकसित हुई है।

   3.1.1 आरएएस का इतिहास

   1 9 50 के दशक में जापान में आयोजित आरएएस पर जल्द से जल्द वैज्ञानिक शोध स्थानीय रूप से सीमित जल संसाधनों का अधिक उत्पादक रूप से उपयोग करने की आवश्यकता से संचालित कार्प उत्पादन के लिए बायोफिल्टर डिजाइन पर केंद्रित (मरे एट अल। 2014)। यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में, वैज्ञानिकों ने इसी तरह घरेलू अपशिष्ट जल उपचार के लिए विकसित प्रौद्योगिकियों को अनुकूलित करने का प्रयास किया ताकि पुनर्संचारी प्रणालियों के भीतर पानी का बेहतर पुन: उपयोग किया जा सके (उदाहरण के लिए सीवेज उपचार, ट्रिकलिंग, जलमग्न और डाउन-फ्लो बायोफिल्टर और कई यांत्रिक निस्पंदन सिस्टम)। इन शुरुआती प्रयासों में मुख्य रूप से मछली और क्रस्टेशियन उत्पादन के लिए समुद्री प्रणालियों पर काम शामिल थे, लेकिन जल्द ही शुष्क क्षेत्रों में अपनाया गया जहां कृषि क्षेत्र जल आपूर्ति से प्रतिबंधित है। जलीय कृषि में, विभिन्न समाधानों को पानी के उपयोग को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिसमें अत्यधिक गहन पुनर्परिसंचारी प्रणालियां शामिल हैं जिनमें जल निस्पंदन प्रणाली जैसे ड्रम फिल्टर, जैविक फिल्टर, प्रोटीन स्किमर्स और ऑक्सीजन इंजेक्शन सिस्टम (हुलाटा और साइमन 2011) शामिल हैं। अपने काम की वाणिज्यिक व्यवहार्यता के बारे में उद्योग में अग्रदूतों द्वारा एक मजबूत दृढ़ विश्वास के बावजूद, प्रारंभिक अध्ययनों के सबसे प्रोटीन चयापचय से प्राप्त विषाक्त अकार्बनिक नाइट्रोजन कचरे के ऑक्सीकरण पर विशेष रूप से ध्यान केंद्रित किया। प्रौद्योगिकी में विश्वास सार्वजनिक और घरेलू एक्वारिया के सफल संचालन द्वारा मजबूत किया गया था, जो आम तौर पर क्रिस्टल-स्पष्ट पानी सुनिश्चित करने के लिए अधिक आकार के उपचार इकाइयों की सुविधा देता है। इसके अतिरिक्त, बेहद कम स्टॉकिंग घनत्व और संबंधित फीड इनपुट का मतलब था कि इस तरह के ओवर-इंजीनियरिंग ने अभी भी गहन आरएएस की तुलना में सिस्टम की पूंजी और परिचालन लागत में अपेक्षाकृत छोटा योगदान दिया है। नतीजतन, स्केल-परिवर्तन से जुड़े प्रक्रिया गतिशीलता में परिवर्तन के लिए बेहिसाब थे, जिसके परिणामस्वरूप पूंजी लागत को कम करने के लिए आरएएस उपचार इकाइयों के तहत आकार का आकार बदल गया। एक परिणाम के रूप में, सुरक्षा मार्जिन अभी तक बहुत संकीर्ण या अस्तित्वहीन थे (मरे एट अल 2014)। क्योंकि कई अग्रणी वैज्ञानिकों के पास इंजीनियरिंग पृष्ठभूमि के बजाय जैविक था, तकनीकी सुधार भी वैज्ञानिकों, डिजाइनरों, निर्माण कर्मियों और ऑपरेटरों के बीच गलत संचार से विवश थे। एक मानकीकृत शब्दावली के विकास, माप की इकाइयों और 1980 में रिपोर्टिंग प्रारूपों (EIFAC/ICES 1980), स्थिति को संबोधित करने में मदद की, हालांकि क्षेत्रीय मतभेद अभी भी जारी है। यह 1 9 80 के दशक के मध्य तक नहीं था कि चक्रीय जल गुणवत्ता मानकों को तालाब उत्पादन में महत्वपूर्ण होने के रूप में अच्छी तरह से पहचाना गया, उदाहरण के लिए समय-समय पर पीएच, ऑक्सीजन, टैन (कुल अमोनिया नाइट्रोजन), NO2 (नाइट्रेट), बीओडी (जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग) और सीओडी (रासायनिक ऑक्सीजन की मांग) की सांद्रता को मापना।

   पिछली शताब्दी के बाद के हिस्से में, आरएएस के शुरुआती विकास पर कई लेख प्रकाशित किए गए थे। Rosenthal (1980) पश्चिमी यूरोप में पुनर्संरचना प्रणाली के राज्य पर विस्तार किया है, जबकि Bovendeur एट अल। (1987) अपशिष्ट उत्पादन और अपशिष्ट हटाने कीनेटिक्स के संबंध में अफ्रीकी कैटफ़िश की संस्कृति के लिए एक जल पुनरावृत्ति प्रणाली विकसित की है (एक डिजाइन एक जल उपचार प्रणाली के लिए प्रस्तुत किया गया था जिसमें एक प्राथमिक स्पष्टीकरण और एक एरोबिक फिक्स्ड-फिल्म रिएक्टर जिसने अफ्रीकी कैटफ़िश की उच्च घनत्व संस्कृति के लिए संतोषजनक परिणाम प्रदर्शित किए)। यह काम उत्तरी और पश्चिमी यूरोप (Rosenthal और काले 1993) में 1990 के दशक के मध्य तक मछली संस्कृति प्रणालियों में तेजी से विकास का हिस्सा था, साथ ही उत्तरी अमेरिका (कोल्ट 1991) में। इस तरह के एक जलीय कृषि प्रणाली के माध्यम से पानी के प्रवाह के अनुसार वर्गीकरण के रूप में नए वर्गीकरण, पानी की गुणवत्ता प्रक्रियाओं है कि मछली के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण हैं के संबंध में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान की (क्रोम और वैन Rijn 1989)। वैन रिजन (1996) द्वारा बाद के काम में, अवधारणाओं को उपचार प्रणालियों के अंतर्निहित जैविक प्रक्रियाओं पर केंद्रित किया गया था। इस काम से निष्कर्ष यह था कि कीचड़ और नाइट्रेट के संचय को कम करने के तरीकों को शामिल करने से संस्कृति इकाइयों के भीतर अधिक स्थिर जल गुणवत्ता की स्थिति हुई। इस अवधि के दौरान, आरएएस उत्पादन मात्रा और प्रजातियों की विविधता में काफी वृद्धि हुई (Rosenthal 1980; Verreth और Eding 1993; मार्टिंस एट अल 2005)। आज, आरएएस (अफ्रीकी कैटफ़िश, ईल और ट्राउट के रूप में प्रमुख मीठे पानी की प्रजातियों और टर्बोट, समुद्री बास और प्रमुख समुद्री प्रजातियों के रूप में एकमात्र) (मार्टिंस एट अल 2010b) में 10 से अधिक प्रजातियां उत्पन्न की जाती हैं, जिसमें आरएएस भी विभिन्न प्रजातियों के लार्वा और किशोरों के उत्पादन में एक महत्वपूर्ण तत्व बनता जा रहा है।

   कई जलीय जंगली स्टॉक प्रजातियों की अधिकतम स्थायी पैदावार किया गया है या जल्द ही पहुंच जाएगा, और कई प्रजातियों को पहले से ही खराब कर रहे हैं, आरएएस एक महत्वपूर्ण तकनीक है कि जलीय कृषि क्षेत्र आने वाले दशकों में जलीय प्रजातियों के लिए जरूरतों को पूरा करने में मदद मिलेगी माना जाता है (Ebeling और Timmons 2012)।

   3.1.2 आरएएस के संदर्भ में एक्वापोनिक्स का एक संक्षिप्त इतिहास

   

   अंजीर 3.1 मध्य अमेरिका में चीनम्पास (फ्लोटिंग गार्डन) - एक्वापोनिक प्रौद्योगिकी के पूर्ववर्ती के रूप में कृत्रिम द्वीप निर्माण। (मार्ज़ोलिनो से शटरस्टॉक.com)

   एक्वापोनिक्स एक ऐसा शब्द है जिसे 1 9 70 के दशक में 'गढ़ा' किया गया है, लेकिन व्यवहार में प्राचीन जड़ें हैं - हालांकि अभी भी इसकी पहली घटना के बारे में चर्चाएं हैं। एज़्टेक खेती कृषि द्वीपों को चिनम्पास (जल्द से जल्द 1150—1350CE) के रूप में जाना जाता है, जिसे कुछ लोगों द्वारा कृषि उपयोग के लिए एक्वापोनिक्स का पहला रूप माना जाता है (चित्र 3.1)। ऐसी प्रणालियों में, पौधों को स्थिर, या कुछ समय चलने वाले और अस्थायी द्वीपों पर उठाया गया था जो झील के उथले में रखा गया था जिसमें पोषक तत्व अमीर कीचड़ को चिनम्पा नहरों से निकाला जा सकता था और पौधों के विकास (क्रॉस्ले 2004) का समर्थन करने के लिए द्वीपों पर रखा गया था।

   एक्वापोनिक्स का एक भी पहले उदाहरण दक्षिण चीन में दुनिया के दूसरी तरफ शुरू हुआ और माना जाता है कि दक्षिण पूर्व एशिया में फैल गया है जहां युन्नान के चीनी बसने वाले 5 सीई के आसपास बस गए थे। किसानों ने मछली के साथ संयोजन में धान के खेतों में खेती की और खेती की चावल (एफएओ 2001)। इन बहुसांस्कृतिक खेती प्रणालियों ऐसे प्राच्य लोच के रूप में मछली बढ़ाने के लिए कई सुदूर पूर्वी देशों में ही अस्तित्व में (Misgurnus anguillicaudatus) (Tomita-Yokotani एट अल. 2009), दलदल मछली (Fam। Synbranchidae), आम कार्प (Cyprinus carpio) और क्रूसियन कार्प (Carassius carassius) (एफएओ 2004)। संक्षेप में, हालांकि, ये एक्वापोनिक सिस्टम नहीं थे लेकिन एकीकृत एक्वाकल्चर सिस्टम (गोमेज़ 2011) के शुरुआती उदाहरणों के रूप में सबसे अच्छा वर्णन किया जा सकता है। बीसवीं शताब्दी में, सब्जियों के साथ व्यावहारिक, कुशल और एकीकृत मछली उत्पादन प्रणाली बनाने का पहला प्रयास 1 9 70 के दशक में लुईस और नेगेल (लुईस और वेहर 1976; नैगेल 1977; लुईस एट अल 1978) के काम के साथ किए गए थे। इसके अलावा प्रारंभिक प्रणालियों में Waten और Busch द्वारा डिजाइन किए गए थे 1984 और Rakocy में 1989 (पाम एट अल 2018)।

2. 3.2 आरएएस में जल गुणवत्ता नियंत्रण की समीक्षा

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

   आरएएस जटिल जलीय उत्पादन प्रणाली है कि भौतिक की एक श्रृंखला शामिल हैं, रासायनिक और जैविक बातचीत (Timmons और Ebeling 2010)। इन इंटरैक्शन को समझना और सिस्टम में मछली और उपयोग किए जाने वाले उपकरणों के बीच संबंधों को पानी की गुणवत्ता और सिस्टम प्रदर्शन में किसी भी बदलाव की भविष्यवाणी करना महत्वपूर्ण है। एक्वाकल्चर (टिमन्स और ईबेलिंग 2010) में पानी की गुणवत्ता निर्धारित करने के लिए 40 से अधिक पानी की गुणवत्ता पैरामीटर का उपयोग किया जा सकता है। इनमें से केवल कुछ (जैसा कि संप्रदायों में वर्णित है। [3.2.1](#321 -dissolved-ऑक्सीजन-do), [3.2.2](#322 -अमोनिया), [3.2.3](#323 -बायोसोलिड्स), 3.2.4, 3.2.5, 3.2.4), 2.6 और 3.2.7) पारंपरिक रूप से मुख्य पुनरावृत्ति में नियंत्रित होते हैं #324 #325 #326 #327 प्रक्रियाओं, यह देखते हुए कि ये प्रक्रियाएं मछली के अस्तित्व को तेजी से प्रभावित कर सकती हैं और सिस्टम को फ़ीड के अतिरिक्त के साथ बदलने की संभावना है। कई अन्य जल गुणवत्ता मानकों को सामान्य रूप से निगरानी या नियंत्रित नहीं किया जाता है क्योंकि (1) पानी की गुणवत्ता विश्लेषिकी महंगा हो सकती है, (2) प्रदूषक का विश्लेषण दैनिक जल विनिमय के साथ पतला किया जा सकता है, (3) उनके युक्त संभावित जल स्रोतों को उपयोग के लिए अस्वीकार कर दिया जाता है या (4) क्योंकि उनकी संभावित नकारात्मक प्रभाव व्यवहार में नहीं देखा गया है। इसलिए, निम्नलिखित जल गुणवत्ता पैरामीटर सामान्य रूप से आरएएस में निगरानी की जाती है।

   3.2.1 भंग ऑक्सीजन (डीओ)

   विघटित ऑक्सीजन (डीओ) आम तौर पर गहन जलीय प्रणालियों में सबसे महत्वपूर्ण जल गुणवत्ता पैरामीटर है, क्योंकि कम डीओ के स्तर से मछली में उच्च तनाव हो सकता है, बायोफिल्टर खराब होने और वास्तव में महत्वपूर्ण मछली नुकसान नाइट्रीफाइंग कर सकता है। आम तौर पर, घनत्व, फ़ीड अतिरिक्त, तापमान और मछली प्रजातियों की हाइपोक्सिया के लिए सहिष्णुता एक प्रणाली की ऑक्सीजन आवश्यकताओं को निर्धारित करेगी। चूंकि ऑक्सीजन वायुमंडलीय परिस्थितियों में संतृप्ति एकाग्रता से अधिक सांद्रता में पानी में स्थानांतरित किया जा सकता है (इसे सुपरसैचुरेशन कहा जाता है), यह सुनिश्चित करने के लिए कि मछली पर्याप्त ऑक्सीजन प्रदान की जाती है, उपकरणों और डिजाइनों की एक श्रृंखला मौजूद है।

   आरएएस में, डीओ को वातन, शुद्ध ऑक्सीजन के अतिरिक्त, या इनके संयोजन के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है। चूंकि वायुमंडल केवल वायुमंडलीय संतृप्ति बिंदु पर डीओ सांद्रता बढ़ाने में सक्षम है, इसलिए तकनीक आमतौर पर हल्के ढंग से भरी हुई प्रणालियों या प्रणालियों जैसे कि Tilapia या कैटफ़िश के लिए आरक्षित होती है। हालांकि, वायुयान वाणिज्यिक आरएएस का एक महत्वपूर्ण घटक भी हैं जहां तकनीकी ऑक्सीजन के साथ पानी को सुपरसैचुरेट करने से पहले संतृप्ति बिंदु पर कम भंग ऑक्सीजन सामग्री के साथ पानी को वायुमंडल करके महंगा तकनीकी ऑक्सीजन का उपयोग कम हो जाता है।

   

   अंजीर 3.2 दो गैस-टू-तरल स्थानांतरण उदाहरणों के आरेख: फैलाने वाले वातन और वेंटुरी इंजेक्टर/एस्पिरेटर्स

   कई प्रकार के वायुयान और ऑक्सीजनेटर हैं जिनका उपयोग आरएएस में किया जा सकता है और ये दो व्यापक श्रेणियों के भीतर आते हैं: गैस-टू-तरल और तरल-टू-गैस सिस्टम (लेकांग 2013)। गैस-टू-तरल वायुयान में ज्यादातर फैलाने वाले वातन सिस्टम होते हैं जहां गैस (वायु या ऑक्सीजन) को पानी में स्थानांतरित किया जाता है, बुलबुले बनाते हैं जो तरल माध्यम (चित्र 3.2) के साथ गैसों का आदान-प्रदान करते हैं। अन्य गैस-टू-तरल प्रणालियों में वेंचुरी इंजेक्टर का उपयोग करके बुलबुले बनाने के लिए विसारक, छिद्रित पाइप या छिद्रित प्लेटों के माध्यम से गैसों को पार करना शामिल है जो छोटे बुलबुले या उपकरणों के द्रव्यमान पैदा करते हैं जो स्पीसी कोन और यू-ट्यूब ऑक्सीजनेटर जैसे पानी की धारा में गैस के बुलबुले को फंसाते हैं।

   

   ** अंजीर 3.3** दो तरल-टू-गैस ट्रांसफर उदाहरणों के आरेख: पैक किए गए कॉलम एयरेटर और सतह स्प्लैशर एक संलग्न टैंक में। पैक किए गए कॉलम एयरेटर पानी को एक संलग्न पोत को कम करने की अनुमति देता है, आमतौर पर संरचित मीडिया के साथ पैक किया जाता है, जहां हवा को प्रशंसक या ब्लोअर का उपयोग करके मजबूर किया जाता है। तालाब एक्वाकल्चर में पाए जाने वाले भूतल स्प्लैशर्स का उपयोग गैसों से समृद्ध वायुमंडल में भी किया जा सकता है - सामान्य रूप से ऑक्सीजन - गैस हस्तांतरण के लिए

   तरल से गैस वायुयान हवा के संपर्क के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र को बढ़ाने या गैसों के मिश्रण से समृद्ध वातावरण बनाने के लिए छोटी बूंदों में पानी को फैलाने पर आधारित होते हैं (चित्र 3.3)। पैक किए गए कॉलम एयरेटर (कोल्ट और बाउक 1984) और कम सिर ऑक्सीजनेटर्स (एलएचओ) (वैगनर एट अल। 1995) एक्वाकल्चर को पुन: परिचालित करने में उपयोग किए जाने वाले तरल से गैस सिस्टम के उदाहरण हैं। हालांकि, तालाबों और आउटडोर खेतों में लोकप्रिय अन्य तरल-से-गैस सिस्टम जैसे पैडलव्हील एरेटर्स (फास्ट एट अल 1999) का उपयोग आरएएस में भी किया जाता है।

   काफी साहित्य गैस विनिमय सिद्धांत और पानी में गैस हस्तांतरण की बुनियादी बातों पर उपलब्ध है, और पाठक को न केवल जलीय कृषि और जलीय कृषि ग्रंथों से परामर्श करने के लिए प्रोत्साहित किया जाता है, बल्कि इन की बेहतर समझ के लिए प्रक्रिया इंजीनियरिंग और अपशिष्ट जल उपचार सामग्री को भी संदर्भित करने के लिए प्रोत्साहित किया जाता है प्रक्रियाओं।

   3.2.2 अमोनिया

   एक जलीय माध्यम में, अमोनिया दो रूपों में मौजूद है: एक गैर-आयनित रूप (एनएचएसयूबी 3/एसयूबी) जो मछली के लिए विषाक्त है और एक आयनित रूप (एनएचएसयूबी 4/सबसुप +/एसयूपी) जिसमें मछली के लिए कम विषाक्तता है। इन दोनों फार्म कुल अमोनिया नाइट्रोजन (टैन), जिसमें दो रूपों के बीच अनुपात पीएच द्वारा नियंत्रित किया जाता है, तापमान और लवणता। अमोनिया मछली (Altinok और Grizzle 2004) के प्रोटीन चयापचय के उत्पाद के रूप में पालन पानी में जम जाता है और अगर इलाज न किए गए तो जहरीले सांद्रता प्राप्त कर सकते हैं। 35 विभिन्न प्रकार के ताजे पानी की मछली का अध्ययन किया गया है, अमोनिया के लिए औसत तीव्र विषाक्तता मूल्य 2.79 मिलीग्राम एनएच 3/एल (रान्डेल और त्सुई 2002) है।

   अमोनिया पारंपरिक रूप से biofilters नाइट्रीफाइंग के साथ पुनरावृत्ति प्रणाली में इलाज किया गया है, उपकरणों कि माइक्रोबियल समुदायों कि नाइट्रेट में अमोनिया ऑक्सीकरण कर सकते हैं बढ़ावा देने के लिए तैयार कर रहे हैं (NOSUB3/उप)। हालांकि नाइट्रीफाइंग बायोफिल्टर का उपयोग नया नहीं है, समकालीन आरएएस ने बायोफिल्टर डिजाइनों की एक सुव्यवस्थित देखी है, जिसमें व्यापक स्वीकृति वाले कुछ ही अच्छी तरह से अध्ययन किए गए डिज़ाइन हैं। अमोनिया का इलाज करने के लिए अन्य अत्यधिक अभिनव तकनीकों को पिछले कुछ वर्षों में विकसित किया गया है, लेकिन व्यावसायिक रूप से व्यापक रूप से लागू नहीं किया जाता है (उदाहरण नीचे उल्लेख किया गया है)।

   नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया के समुदायों द्वारा बायोफिल्टर में अमोनिया ऑक्सीकरण किया जाता है। नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया केमोलिथोट्रॉफिक जीव हैं जिनमें जेनेरा की प्रजातियां शामिल हैं Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrospira, Nitrobacter और Nitrococcus (प्रोसर 1989)। ये बैक्टीरिया अकार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों (Mancinelli 1996) के ऑक्सीकरण से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं और धीरे धीरे बढ़ने (प्रतिकृति heterotrophic बैक्टीरिया के लिए की तुलना में 40 गुना धीमी होती है) तो आसानी से heterotrophic बैक्टीरिया से outcompeted कर रहे हैं जैविक कार्बन, ज्यादातर संस्कृति में निलंबित biosolids में मौजूद पानी, जमा करने के लिए अनुमति दी जाती है (ग्रेडी और लिम 1980)। आरएएस ऑपरेशन के दौरान, अच्छा सिस्टम प्रबंधन पर्याप्त ठोस हटाने तकनीक (चित्र 3.4) के माध्यम से निलंबित ठोस पदार्थों को कम करने पर निर्भर करता है।

   बायोफिल्टर या बायोफिल्टर रिएक्टरों को नाइट्रीफाइंग को लगभग दो मुख्य श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है: निलंबित वृद्धि और संलग्न विकास प्रणाली (मालोन और फीफर 2006)। निलंबित विकास प्रणालियों में, नाइट्रीफाइंग जीवाणु समुदाय पानी में स्वतंत्र रूप से बढ़ते हैं, जिससे बैक्टीरिया के झुंड बनते हैं जो समृद्ध पारिस्थितिकी प्रणालियों को भी बंदरगाह करते हैं जहां प्रोटोजोआ, सिलियेट्स, नेमेटोड और शैवाल मौजूद होते हैं (मानन एट अल। 2017)। उपयुक्त मिश्रण और वातन के साथ, शैवाल, बैक्टीरिया, zooplankton, फ़ीड कणों और मल पदार्थ पानी स्तंभ में निलंबित कर दिया और स्वाभाविक रूप से एक साथ flocculate रहते हैं, कणों कि biofloc संस्कृति प्रणालियों उनके नाम देने के गठन (ब्राडी एट अल. 2012)। निलंबित विकास प्रणालियों का मुख्य नुकसान उनके जीवाणु बायोमास को खोने की प्रवृत्ति है क्योंकि प्रक्रिया जल रिएक्टर से बाहर निकलता है, इस प्रकार इसे सिस्टम पर कब्जा करने और वापस करने के साधनों की आवश्यकता होती है। संलग्न विकास प्रणालियों में, ठोस रूप (रेत अनाज, पत्थर, प्लास्टिक तत्व) को रिएक्टर के अंदर बैक्टीरिया को बनाए रखने के लिए सबस्ट्रेट्स के रूप में उपयोग किया जाता है और इस प्रकार, उपचार के बाद ठोस कदम पर कब्जा करने की आवश्यकता नहीं होती है। आम तौर पर, संलग्न विकास प्रणाली निलंबित विकास प्रणालियों की तुलना में जीवाणु लगाव के लिए अधिक सतह क्षेत्र प्रदान करती है, और उनके बहिर्वाह में महत्वपूर्ण ठोस उत्पादन नहीं करती है, जो मुख्य कारणों में से एक है कि आरएएस में संलग्न वृद्धि बायोफिल्टर का उपयोग क्यों किया जाता है।

   

   अंजीर 3.4 नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया Nitrosomonas (बाएं), और Nitrobacter (दाएं)। (वाम फोटो: बॉक एट अल 1983। सही तस्वीर: मरे और वाटसन 1965)

   बायोफिल्टर को वर्गीकृत करने और किसानों और डिजाइनरों की मदद के लिए उनके प्रदर्शन को दस्तावेज करने के लिए प्रयास किए गए हैं ताकि बेहतर विश्वसनीयता के साथ सिस्टम निर्दिष्ट किया जा सके (ड्रैनन एट अल। 2006; गुटिएरेज़-विंग और मालोन 2006)। हाल के वर्षों में, जलीय कृषि उद्योग ने बायोफिल्टर डिजाइनों का चयन किया है जिनका व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है और इस प्रकार अनुमानित प्रदर्शन की पेशकश कर सकता है। चलती बिस्तर bioreactor (Rusten एट अल। 2006), द्रवयुक्त रेत फिल्टर bioreactor (Summerfelt 2006) और फिक्स्ड बेड बायोरिएक्टर (Emparanza 2009; झू और चेन 2002) संलग्न विकास biofilter डिजाइन के उदाहरण हैं जो आधुनिक वाणिज्यिक आरएएस में मानक बन गए हैं। ट्रिकिंग फिल्टर (डिआज़ एट अल। 2012), एक और लोकप्रिय डिजाइन, उनकी अपेक्षाकृत उच्च पंपिंग आवश्यकताओं और अपेक्षाकृत बड़े आकार के कारण उनकी लोकप्रियता कम हो गई है।

   3.2.3 बायोसोलिड्स

   आरएएस में बायोसोलिड्स मछली फ़ीड, मल और बायोफिल्म्स (टिमन्स और ईबेलिंग 2010) से उत्पन्न होते हैं और नियंत्रित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण और कठिन पानी की गुणवत्ता मानकों में से एक हैं। जैसे-जैसे बायोसोलिड्स हेटरोट्रॉफिक जीवाणु विकास के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में कार्य करते हैं, उनकी एकाग्रता में वृद्धि अंततः ऑक्सीजन की खपत में वृद्धि हो सकती है, खराब बायोफिल्टर प्रदर्शन (मिचौद एट अल। 2006), पानी की गड़बड़ी में वृद्धि और सिस्टम के कुछ हिस्सों के यांत्रिक रुकावट (बेके एट अल। 1994; Couturier एट अल 2009)।

   आरएएस में, बायोसोलिड्स को आम तौर पर कुछ तकनीकों द्वारा उनके आकार और उनकी हटाने की क्षमता दोनों द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। आरएएस में उत्पादित ठोस पदार्थों के कुल अंश में, दुर्लभ ठोस आमतौर पर 100 माइक्रोन से अधिक बड़े होते हैं और जिन्हें गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण से हटाया जा सकता है। निलंबित ठोस, 100 माइक्रोन से लेकर 30 माइक्रोन तक के आकार के साथ, वे हैं जो निलंबन से बाहर नहीं निकलते हैं, लेकिन इसे यांत्रिक (यानी sieving) द्वारा हटाया जा सकता है। ठीक ठोस, कम से कम 30 माइक्रोन के आकार के साथ, आम तौर पर उन है कि sieving द्वारा हटाया नहीं जा सकता है, और इस तरह के भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं, झिल्ली निस्पंदन प्रक्रियाओं, कमजोर पड़ने या bioclarification के रूप में अन्य तरीकों से नियंत्रित किया जाना चाहिए (चेन एट अल 1994; ली 2014; Summerfelt और Hochheimer 1997; Timmons और Ebeling 2010; वोल्ड एट अल 2014)। अविभाज्य और निलंबित ठोस पदार्थों को नियंत्रित करने की तकनीक अच्छी तरह से ज्ञात और विकसित होती है, और इस विषय पर एक व्यापक साहित्य मौजूद है। उदाहरण के लिए, दोहरे नाली टैंक का उपयोग, भंवर विभाजक, रेडियल प्रवाह विभाजक और बसने घाटियों के निपटान के लिए एक लोकप्रिय साधन है (Couturier एट अल. 2009; डेविडसन और Summerfelt 2004; डी Carvalho एट अल 2013; Ebeling एट अल 2006; Veerapen एट अल 2005)। माइक्रोस्क्रीन फ़िल्टर निलंबित ठोस नियंत्रण (डोलन एट अल। 2013; फर्नांडीस एट अल। 2015) के लिए सबसे लोकप्रिय तरीका है और अक्सर उद्योग में एक तकनीक के साथ लागू और निलंबित ठोस दोनों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। अन्य लोकप्रिय ठोस कब्जा उपकरण गहराई फिल्टर जैसे मनका फिल्टर (क्रिप्स और बर्गीम 2000) और तेजी से रेत फिल्टर हैं, जो स्विमिंग पूल अनुप्रयोगों में भी लोकप्रिय हैं। इसके अलावा, टैंक, पाइपवर्क, सारांश और अन्य सिस्टम घटकों में ठोस पदार्थों के संचय को रोकने के लिए डिजाइन दिशानिर्देश भी साहित्य में उपलब्ध हैं (डेविडसन और सममर्फेल्ट 2004; लेकांग 2013; वोंग और पीद्रहिता 2000)। अंत में, आरएएस में ठीक ठोस आमतौर पर ओजोनेशन, बायोक्लेरिफिकेशन, फोम फ्रैक्शन या इन तकनीकों के संयोजन द्वारा इलाज किया जाता है। आरएएस विकास में पिछले कुछ वर्षों में ठीक ठोस अंश को नियंत्रित करने और मछली कल्याण और प्रणाली के प्रदर्शन पर इसके प्रभाव को समझने की अधिक समझ पर ध्यान केंद्रित किया है।

   3.2.4 कार्बन डाइऑक्साइड (COSUB2/उप)

   आरएएस में, भंग गैसों का नियंत्रण मछली को ऑक्सीजन की आपूर्ति के साथ नहीं रोकता है। पालन करने वाले पानी में भंग अन्य गैस मछली कल्याण को प्रभावित कर सकती हैं यदि नियंत्रित नहीं किया जाता है। पानी में उच्च भंग कार्बन डाइऑक्साइड (COSUB2/उप) सांद्रता मछली के रक्त से Cosub2/उप के प्रसार को रोकती है। मछली में, रक्त में वृद्धि हुई COSUB2/उप रक्त पीएच कम कर देता है और बदले में, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता (नोगा 2010)। उच्च Cosub2/उप सांद्रता भी salmonids (नोगा 2010) में अंगों में nephrocalcinosis, प्रणालीगत granulomas और chalky जमा के साथ जुड़ा हुआ है। आरएएस में COSUB2/उप मछली और बैक्टीरिया द्वारा हेटरोट्रोफिक श्वसन के उत्पाद के रूप में उत्पन्न होता है। एक अत्यधिक घुलनशील गैस के रूप में, कार्बन डाइऑक्साइड ऑक्सीजन या नाइट्रोजन के रूप में आसानी से वायुमंडलीय संतुलन तक नहीं पहुंचता है और इस प्रकार, इसे पानी से बाहर स्थानांतरण सुनिश्चित करने के लिए COSUB2/उप की कम एकाग्रता के साथ हवा की उच्च मात्रा के संपर्क में रखा जाना चाहिए (Summerfelt 2003)। एक सामान्य नियम के रूप में, आरएएस जो शुद्ध ऑक्सीजन के साथ आपूर्ति की जाती है, कार्बन डाइऑक्साइड अलग करना के कुछ फार्म की आवश्यकता होगी, जबकि आरएएस जो ऑक्सीजन पूरकता के लिए वातन के साथ आपूर्ति की जाती है, सक्रिय COSUB2/उप स्ट्रिपिंग की आवश्यकता नहीं होगी (Eshchar एट अल। 2003; लॉयलेस और मालोन 1998)।

   सिद्धांत रूप में, वायुमंडल के लिए खुला कोई भी गैस ट्रांसफर/वायुमंडल डिवाइस कुछ प्रकार की पेशकश करेगा COSUB2/उप स्ट्रिपिंग। हालांकि, विशेष कार्बन डाइऑक्साइड स्ट्रिपिंग उपकरणों की आवश्यकता होती है कि प्रक्रिया के पानी के संपर्क में बड़ी मात्रा में हवा डाल दी जाती है। Cosub2/उप स्ट्रिपर डिजाइन ज्यादातर कैस्केड वायुयान जैसे कैस्केड एयररेटर्स, ट्रिलिंग बायोफिल्टर और अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि पैक किए गए कॉलम एयरेटर (कोल्ट और बाउक 1984; मोरन 2010; Summerfelt 2003) पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जो शुद्ध ऑक्सीजन के साथ काम कर रहे वाणिज्यिक आरएएस में उपकरणों का एक मानक टुकड़ा बन गया है। यद्यपि पैक किए गए कॉलम वातन प्रौद्योगिकी का विकास पिछले वर्षों में उन्नत हुआ है, इस डिवाइस पर किए गए अधिकांश शोध को विभिन्न स्थितियों (यानी मीठे पानी बनाम समुद्री जल) और ऊंचाई, पैकिंग प्रकार और वेंटिलेशन दरों जैसे डिजाइन भिन्नताओं के तहत अपने प्रदर्शन को समझने पर ध्यान केंद्रित किया गया है । हाइड्रोलिक लोडिंग दर (degasser की इकाई क्षेत्र प्रति इकाई प्रवाह) का प्रभाव एक degasser की दक्षता पर प्रभाव पड़ता है जाना जाता है, लेकिन इस डिजाइन पैरामीटर की बेहतर समझ के लिए आगे अनुसंधान की आवश्यकता है।

   3.2.5 कुल गैस दबाव (टीजीपी)

   कुल गैस दबाव (टीजीपी) को जलीय घोल में भंग सभी गैसों के आंशिक दबावों के योग के रूप में परिभाषित किया गया है। कम घुलनशील एक गैस है, अधिक 'कमरा' यह जलीय घोल में रहता है और इस प्रकार, इसमें अधिक दबाव होता है। मुख्य वायुमंडलीय गैसों (नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड) नाइट्रोजन कम से कम घुलनशील (जैसे 2.3 बार ऑक्सीजन की तुलना में कम घुलनशील और कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में 90 गुना कम घुलनशील) है। इस प्रकार, नाइट्रोजन किसी भी अन्य गैस की तुलना में कुल गैस दबाव में योगदान देता है, लेकिन मछली या हेटरोट्रॉफिक बैक्टीरिया द्वारा उपभोग नहीं किया जाता है, इसलिए यह पानी में जमा हो जाएगा जब तक छीन नहीं किया जाता है। यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ऑक्सीजन उच्च टीजीपी में भी योगदान देगा यदि गैस हस्तांतरण प्रक्रिया अतिरिक्त गैसों को समाधान से विस्थापित करने की अनुमति नहीं देती है। इसका एक क्लासिक उदाहरण उन में फोटोऑटोट्रॉफिक गतिविधि वाले तालाब हैं। Photoautotrophs (आमतौर पर पौधे जीव जो प्रकाश संश्लेषण करते हैं) पानी में ऑक्सीजन जारी करते हैं जबकि एक शांत पानी की सतह वायुमंडल से बचने के लिए अतिरिक्त गैस के लिए पर्याप्त गैस विनिमय प्रदान नहीं कर सकती है और इस प्रकार, सुपरसैचुरेशन हो सकता है।

   मछली को वायुमंडलीय दबाव के बराबर कुल गैस दबाव की आवश्यकता होती है। मछली एक उच्च कुल गैस दबाव के साथ पानी साँस लेते हैं, अतिरिक्त गैस (आम तौर पर नाइट्रोजन) खून से बाहर निकलता है और बुलबुले रूपों, मछली के लिए अक्सर गंभीर स्वास्थ्य प्रभाव के साथ (नोगा 2010)। जलीय कृषि में यह गैस बुलबुला रोग के रूप में जाना जाता है।

   उच्च टीजीपी से बचने के लिए आरएएस में सभी क्षेत्रों की सावधानीपूर्वक जांच की आवश्यकता होती है जहां गैस हस्तांतरण हो सकता है। ऑफ-गैसिंग के बिना उच्च दबाव ऑक्सीजन इंजेक्शन (अतिरिक्त नाइट्रोजन को पानी से बाहर विस्थापित करने की इजाजत देता है) उच्च टीजीपी में भी योगदान दे सकता है। मछली के साथ सिस्टम में जो टीजीपी के प्रति बहुत संवेदनशील हैं, वैक्यूम degassers का उपयोग एक विकल्प है (कोल्ट और बाउक 1984)। हालांकि, कार्बन डाइऑक्साइड स्ट्रिपर्स (जो भी नाइट्रोजन पट्टी) का उपयोग करके अनियंत्रित गैस दबाव के क्षेत्रों से मुक्त आरएएस बनाए रखने और तकनीकी ऑक्सीजन की खुराक, वाणिज्यिक आरएएस में सुरक्षित स्तर पर TGP रखने के लिए पर्याप्त है।

   3.2.6 नाइट्रेट

   नाइट्रेट (NosUB3/उप) नाइट्रीफिकेशन का अंतिम उत्पाद है और आमतौर पर आरएएस में नियंत्रित होने वाला अंतिम पैरामीटर है, इसकी अपेक्षाकृत कम विषाक्तता के कारण (डेविडसन एट अल। 2014; श्रोएडर एट अल। 2011; वैन रिजन 2013)। यह ज्यादातर मछली गिल झिल्ली (केमार्गो और अलोंसो 2006) में इसकी कम पारगम्यता के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। नाइट्रेट की विषाक्त क्रिया नाइट्राइट के समान होती है, जो ऑक्सीजन ले जाने वाले अणुओं की क्षमता को प्रभावित करती है। रास में नाइट्रेट सांद्रता का नियंत्रण पारंपरिक रूप से कमजोर पड़ने से हासिल किया गया है, हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय या दैनिक विनिमय दर को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करके। हालांकि, denitrification रिएक्टरों का उपयोग कर नाइट्रेट का जैविक नियंत्रण आरएएस में अनुसंधान और विकास का एक बढ़ता क्षेत्र है।

   नाइट्रेट के प्रति सहिष्णुता जलीय प्रजातियों और जीवन चरण से भिन्न हो सकती है, जिसमें इसकी विषाक्तता पर एक समृद्ध प्रभाव होता है। आरएएस ऑपरेटरों के लिए तीव्र प्रभाव के बजाय नाइट्रेट एक्सपोजर के पुराने प्रभावों को समझना महत्वपूर्ण है, क्योंकि सामान्य आरएएस ऑपरेशन के दौरान तीव्र सांद्रता तक नहीं पहुंचेगी।

   3.2.7 क्षारीयता

   क्षारीयता, व्यापक रूप से, पानी की पीएच बफरिंग क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है (Timmons और Ebeling 2010)। रास में क्षारीयता नियंत्रण नाइट्रिफिकेशन एक एसिड बनाने की प्रक्रिया है जो इसे नष्ट कर देता है के रूप में महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया को क्षारीयता की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होती है। आरएएस में कम क्षारीयता के परिणामस्वरूप पीएच स्विंग्स और नाइट्रीफाइंग बायोफिल्टर खराब हो जाएगी (Summerfelt एट अल। 2015; कोल्ट 2006)। आरएएस में क्षारीयता इसके अलावा प्रणाली में नाइट्रिफिकेशन गतिविधि द्वारा निर्धारित किया जाएगा, जो बदले में इसके अलावा फ़ीड से संबंधित है, मेक-अप (दैनिक विनिमय) पानी की क्षारीयता सामग्री द्वारा और डेनिट्रिफाइंग गतिविधि की उपस्थिति से, जो क्षारीयता को पुनर्स्थापित करता है (वैन रिजन एट अल। 2006)।

3. 3.3 आरएएस में विकास

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

   पिछले कुछ वर्षों में विशेष रूप से यूरोप में जलीय कृषि खेतों की संख्या और आकारों में वृद्धि देखी गई है। प्रौद्योगिकी की स्वीकृति में वृद्धि के साथ, पारंपरिक इंजीनियरिंग दृष्टिकोणों, नवाचारों और नई तकनीकी चुनौतियों में सुधार उभरते रहते हैं। निम्नलिखित खंड प्रमुख डिजाइन और इंजीनियरिंग प्रवृत्तियों और नई चुनौतियों है कि जलीय कृषि प्रौद्योगिकी recirculating सामना कर रहा है का वर्णन करता है।

   3.3.1 मुख्य प्रवाह ऑक्सीजनेशन

   आधुनिक आरएएस में भंग ऑक्सीजन का नियंत्रण ऑक्सीजन हस्तांतरण की दक्षता में वृद्धि करना और इस प्रक्रिया की ऊर्जा आवश्यकताओं को कम करना है। ऑक्सीजन हस्तांतरण दक्षता में वृद्धि उन प्रणालियों को तैयार करके प्राप्त की जा सकती है जो पानी के संपर्क में ऑक्सीजन गैस को लंबे समय तक बनाए रखती हैं, जबकि कम सिर वाले ऑक्सीजन ट्रांसफर सिस्टम या सिस्टम का उपयोग करके ऊर्जा आवश्यकताओं में कमी हासिल की जा सकती है जो बिजली का उपयोग नहीं करते हैं, जैसे तरल ऑक्सीजन ऑक्सीजन दबाव से ही काम कर डिफ्यूज़र से जुड़े सिस्टम। कम सिर ऑक्सीजनेटर्स का एक परिभाषित कारक अपेक्षाकृत कम भंग एकाग्रता है जिसे उच्च दबाव प्रणालियों की तुलना में हासिल किया जा सकता है। इस सीमा को दूर करने के लिए, कम सिर ऑक्सीजन उपकरणों रणनीतिक रूप से अत्यधिक supersaturated पानी के एक छोटे बाईपास का उपयोग करने के बजाय पूर्ण recirculating प्रवाह के इलाज के लिए रखा जाता है, इस प्रकार ऑक्सीजन के पर्याप्त बड़े पैमाने पर परिवहन सुनिश्चित करता है। मुख्य पुनर्संचारी प्रवाह में स्थापित ऑक्सीजनकरण उपकरणों का उपयोग बिजली की खपत में बचत उत्पन्न करता है क्योंकि छोटे प्रवाह में उच्च डीओ सांद्रता प्राप्त करने के लिए आवश्यक ऊर्जा-गहन उच्च दबाव प्रणालियों का उपयोग टाला जाता है। कम सिर ऑक्सीजन सिस्टम भी आवश्यक पंपिंग सिस्टम की मात्रा को कम कर सकते हैं, क्योंकि उच्च दबाव ऑक्सीजनेशन सिस्टम आमतौर पर मछली के टैंकों में जाने वाली पाइपलाइनों में बाईपास पर रखे जाते हैं। इसके विपरीत, कम सिर ऑक्सीजनेशन डिवाइस बड़े प्रवाह को संभालने की उनकी आवश्यकता के कारण तुलनात्मक रूप से बड़ा होते हैं और इस प्रकार, उनकी प्रारंभिक लागत अधिक हो सकती है। प्रवाह की समग्रता का इलाज करने वाले उपकरणों के उदाहरणों में कम-सिर ऑक्सीजनेटर (एलएचओ) (वैगनर एट अल। 1995) शामिल हैं, गुरुत्वाकर्षण द्वारा संचालित क्योंकि पानी को सबसे पहले बायोफिल्टर और पैक किए गए कॉलम में पंप किया जाता है (Summerfelt एट अल। 2004), कम सिर ऑक्सीजन शंकु, स्पीसी कोन (एशले एट अल। Losordo 1994) कम दबाव पर संचालित, गहरी शाफ्ट शंकु (क्रूगर Kaldnes, नॉर्वे), भी Speece शंकु के एक संस्करण में वृद्धि हुई हाइड्रोस्टेटिक दबाव के माध्यम से उच्च ऑपरेटिंग दबाव तक पहुँचने के लिए डिज़ाइन किया गया मछली टैंक और पंप sumps की तुलना में कम उपकरणों रखने से उत्पन्न, यू-ट्यूब oxygenator और इस तरह के फैरेल ट्यूब या पेटेंट ऑक्सीजन dissolver प्रणाली (AquamaOf, इज़राइल) और गहरी मछली टैंक (चित्रा 3.5) में फैलाना ऑक्सीजन के उपयोग के रूप में अपने डिजाइन वेरिएंट।

   

   अंजीर 3.5 मछली के टैंकों में लौटने वाले पानी को पुन: परिचालित करने के लिए गैस स्थानांतरण विकल्प। यदि गैस संपर्क करने वाले पोत दबाव के लिए अनुमति देता है, तो ऑक्सीजन अपेक्षाकृत छोटे, उच्च दबाव धाराओं (** ए**, ** बी**) में उच्च सांद्रता में स्थानांतरित किया जा सकता है। हालांकि, कम सांद्रता पर ऑक्सीजन को मुख्य पुनरावृत्ति लूप में स्थानांतरित किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए, सिस्टम के पूर्ण प्रवाह को संभालने के लिए ऑक्सीजन ट्रांसफर डिवाइस बहुत बड़ा होना चाहिए (** सी**)

   3.3.2 बायोफिल्टरेशन विकल्प नाइट्राइफाइंग

   हालांकि नाइट्रीफाइंग बायोफिल्टर वाणिज्यिक आरएएस में अमोनिया हटाने की मुख्य व्यावसायिक रूप से स्वीकृत विधि जारी है, हाल के वर्षों में नई नाइट्रोजन हटाने प्रौद्योगिकियां विकसित की गई हैं। इनमें से कुछ प्रौद्योगिकियां संस्कृति के पानी से अमोनिया को हटाने के लिए वैकल्पिक जैविक मार्गों पर विचार करती हैं, जबकि अन्य अंतर्निहित सीमाओं को कम करने के लिए नाइट्रीफाइंग बायोफिल्टर के साथ समानांतर में प्रतिस्थापित या काम करना चाहते हैं। इनमें बड़े रिएक्टर आकार, दुर्घटनाग्रस्त होने की संवेदनशीलता, लंबे समय तक स्टार्टअप समय और ठंडे पानी और समुद्री प्रणालियों दोनों में गरीब प्रदर्शन शामिल हैं।

   ** एनाममोक्स-आधारित प्रक्रिया**

   आरएएस के लिए माना जाने वाला एक वैकल्पिक जैविक अमोनिया हटाने का मार्ग एनामोक्स प्रक्रिया (ताल एट अल। 2006) है, जो एनारोबिक स्थितियों के तहत होता है। एनारोबिक अमोनिया ऑक्सीकरण एक प्रक्रिया है जो नाइट्रोजन गैस (वैन रिजन एट अल 2006) का उत्पादन करने के लिए अमोनिया और नाइट्राइट के संयोजन से नाइट्रोजन को समाप्त करती है। एनामोक्स प्रक्रिया आरएएस के लिए ब्याज की है क्योंकि यह जैविक कार्बन अतिरिक्त (वैन रिजन एट अल। 2006) की आवश्यकता वाले हेटरोट्रॉफिक डेनिट्रिफिकेशन सिस्टम के साथ बायोफिल्टर्स नाइट्रीफाइंग के पारंपरिक संयोजनों के विपरीत, पूर्ण ऑटोट्रॉफिक नाइट्रोजन हटाने की अनुमति देता है। इसके अलावा, एनामोक्स मार्ग में, मछली द्वारा जारी अमोनिया का केवल आधा एरोबिकली नाइट्राइट (ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है) के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, जबकि दूसरे आधे को नाइट्राइट के साथ नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित किया जाता है। यह रास (वैन रिजन एट अल 2006) में ऑक्सीजन और ऊर्जा के उपयोग में बचत प्रदान कर सकता है।

   Anammox रिएक्टर प्रोटोटाइप सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया है (ताल एट अल। 2006, 2009), जबकि anammox गतिविधि समुद्री denitrification प्रणाली (Klas एट अल 2006) में होने के लिए संदेह किया गया है। यूरोपीय FP7 परियोजना DEAMNRECIRC ठंडे पानी और समुद्री जल जलीय कृषि अनुप्रयोगों के लिए एनामोक्स रिएक्टर प्रोटोटाइप बनाने में भी सफल रही। हालांकि, लेखकों द्वारा प्रौद्योगिकी के वाणिज्यिक अनुप्रयोगों की अभी तक पहचान नहीं की गई है।

   ** अमोनिया का रासायनिक हटाने**

   आयन एक्सचेंज और इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के आधार पर अमोनिया हटाने प्रणाली को बायोफिल्टर नाइट्राइफाइंग करने के विकल्प के रूप में प्रस्तावित किया जा रहा है। आयन एक्सचेंज प्रक्रियाएं पानी (लेकांग 2013) से भंग अमोनिया निकालने के लिए ज़ीओलिट्स या आयन-चयनात्मक रेजिन जैसे adsorptive सामग्री का उपयोग करने पर भरोसा करती हैं, जबकि इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं कई जटिल ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के माध्यम से अमोनिया को नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित करती हैं (लाहाव एट अल। 2015)। तुलना करके, आयन एक्सचेंज प्रक्रियाएं आयनों (यानी मीठे पानी) की कम सांद्रता वाले पानी के लिए उपयुक्त होती हैं, जबकि इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं सक्रिय क्लोरीन प्रजातियों का उत्पादन करने के लिए पानी में मौजूद क्लोराइड आयनों का लाभ लेती हैं जो अमोनिया (लाहाव एट अल। 2015) के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करती हैं और इस प्रकार हैं क्लोराइड आयनों (यानी खारा और समुद्री जल) की उच्च सांद्रता वाले पानी के लिए उपयुक्त है।

   यद्यपि आयन एक्सचेंज प्रक्रियाएं नई नहीं हैं, फिर भी आरएएस में उनका आवेदन समय के साथ प्रदर्शन को बनाए रखने की उनकी क्षमता से सीमित है: फ़िल्टरिंग सामग्री अंततः 'संतृप्त' हो जाती है, जिससे इसकी adsorptive क्षमता खो जाती है और इस प्रकार, पुन: उत्पन्न किया जाना चाहिए। जेंडेल और लाहाव (2013) ने इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण का उपयोग करके एक अभिनव adsorbent पुनर्जनन प्रक्रिया के साथ मिलकर एक आयन एक्सचेंज आधारित अमोनिया प्रक्रिया के लिए एक उपन्यास दृष्टिकोण प्रस्तावित किया। अमोनिया का इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसे हाल के वर्षों में अधिक ध्यान दिया गया है, और कई अवधारणाओं की जांच की गई है और व्यावसायिक रूप से लॉन्च की गई है, उदाहरण के लिए, स्पेन में एलॉक्सिरा।

   वाणिज्यिक आरएएस में इन प्रौद्योगिकियों के आवेदन को सीमित करने वाले कारकों में आयन एक्सचेंज प्रक्रियाओं, खराब आर्थिक प्रदर्शन, मांग पर बड़ी मात्रा में adsorbent सामग्री को पुनर्जीवित करने में कठिनाई (लेकांग 2013), सिस्टम जटिलता रासायनिक अभिकर्मकों को जोड़ने की आवश्यकता होती है, उच्च बिजली की खपत और निलंबित ठोस हटाने की एक उच्च डिग्री (Lahav एट अल। 2015), जो अक्सर बड़े पैमाने पर आरएएस में अव्यावहारिक है। अमोनिया electrooxidation प्रक्रियाओं के मामले में, सक्रिय हटाने की आवश्यकता होती विषाक्त प्रतिक्रियाशील प्रजातियों का उत्पादन उनकी सबसे महत्वपूर्ण सीमा है, हालांकि उनके उच्च ठोस नियंत्रण की आवश्यकता, अक्सर दबाव यांत्रिक फिल्टर के साथ ही संभव है, यह भी आरएएस बड़े प्रवाह के साथ काम करने में एक चुनौती है और कम दबाव

   3.3.3 ठीक ठोस नियंत्रण

   ठीक ठोस कण\ 30 माइक्रोन संस्कृति पानी में कुल निलंबित ठोस के 90% से अधिक गठन के साथ आरएएस में प्रमुख ठोस अंश हैं। हाल की जांच में पाया गया है कि आरएएस की संस्कृति जल में मौजूद ठोस पदार्थों के 94% से अधिक आकार में\ <20 माइक्रोन या 'ठीक' (फर्नांडीस एट अल. 2015) हैं। ठीक ठोस पदार्थों का संचय मुख्य रूप से होता है क्योंकि बड़े ठोस यांत्रिक फिल्टर (जो 100% कुशल नहीं हैं) को बाईपास करते हैं और अंततः पंपों, सतहों और जीवाणु गतिविधि के साथ घर्षण द्वारा टूट जाते हैं। एक बार ठोस आकार कम हो जाते हैं, पारंपरिक यांत्रिक निस्पंदन तकनीकों को बेकार प्रदान किया जाता है।

   हाल के वर्षों में, उत्पादन, नियंत्रण, मछली कल्याण प्रभाव और ठीक ठोस पदार्थों के सिस्टम प्रदर्शन प्रभावों का पता लगाया जा रहा है। मछली कल्याण पर ठीक ठोस पदार्थों के प्रभाव शुरू में मत्स्य पालन अनुसंधान के माध्यम से जांच की गई (चेन एट अल 1994)। हालांकि, हाल ही में मछली कल्याण पर आरएएस में ठीक ठोस पदार्थों के प्रत्यक्ष प्रभावों की पूरी तरह से जांच नहीं की गई है। हैरानी की बात है, बेके एट अल द्वारा इंद्रधनुष ट्राउट पर अलग काम। (2016) और फर्नांडीस एट अल। (2015) ने क्रमशः 4 और 6 सप्ताह तक चलने वाले एक्सपोज़र परीक्षणों में 30 मिलीग्राम/एल तक की निलंबित ठोस सांद्रता वाले सिस्टम में कोई नकारात्मक कल्याण प्रभाव नहीं दिखाया। इन निष्कर्षों के बावजूद, आरएएस में ठीक ठोस संचय के अप्रत्यक्ष प्रभाव जाना जाता है (पेडरसन एट अल। 2017) और ज्यादातर अवसरवादी सूक्ष्मजीवों के प्रसार से जुड़े होने की सूचना दी जाती है (वडस्टीन एट अल। 2004; एट्रामडल एट अल। बैक्टीरिया के लिए क्षेत्र सब्सट्रेट उपनिवेश करने के लिए। ठीक ठोस संचय का एक और महत्वपूर्ण नकारात्मक प्रभाव मैलापन में वृद्धि है, जो मछली के दृश्य निरीक्षण को मुश्किल बनाता है और फोटोपीरियड नियंत्रण रणनीतियों को बाधित कर सकता है जिसके लिए पानी के स्तंभ में प्रकाश प्रवेश की आवश्यकता होती है। आधुनिक आरएएस में इस्तेमाल किए जाने वाले ललित ठोस नियंत्रण रणनीतियों में ओजोनेशन, प्रोटीन स्किमिंग, फ्लोटेशन, कारतूस निस्पंदन और झिल्ली निस्पंदन शामिल हैं (Couturier एट अल। 2009; क्रिप्स और बर्गीम 2000; Summerfelt और Hochheimer 1997; Wold एट अल। 2014)। प्रोटीन skimmers, भी फोम fractionators के रूप में जाना जाता है, भी अपेक्षाकृत लोकप्रिय ठीक ठोस नियंत्रण उपकरणों, विशेष रूप से समुद्री प्रणाली (Badiola एट अल। 2012) में कर रहे हैं।

   3.3.4 ओजोनेशन

   आरएएस में ओजोन (ओ <sub3/उप) आवेदन का ज्ञान 1 9 70 और 1 9 80 के दशक से अस्तित्व में है (सममरफेल्ट और होचहाइमर 1997)। हालांकि, इसका आवेदन बायोफिल्टर या मैकेनिकल फिल्टर (बाडियोला एट अल 2012) नाइट्रीफाइंग जैसी अन्य प्रक्रियाओं के रूप में व्यापक नहीं रहा है। ठीक ठोस उपचार के अलावा, ओजोन, एक शक्तिशाली आक्सीकारक के रूप में, सूक्ष्मजीवों, नाइट्राइट और humic पदार्थों (Gonçalves और गैगनॉन 2011) को खत्म करने के लिए आरएएस में इस्तेमाल किया जा सकता है। हाल के वर्षों में ताजे पानी और समुद्री आरएएस दोनों में लागू ओजोन की क्षमता और सीमाओं के बारे में ज्ञान में वृद्धि देखी गई है। महत्वपूर्ण बात यह है कि ओजोन खुराक जो मीठे पानी और समुद्री जल प्रणालियों दोनों में पानी की गुणवत्ता में सुधार के लिए सुरक्षित रूप से हासिल की जा सकती है, कई प्रकाशनों में पुष्टि की गई है (ली एट अल। 2015; पार्क एट अल। 2013, 2015; श्रोएडर एट अल 2011; Summerfelt 2003; Timmons और Ebeling 2010), निष्कर्ष के साथ कि ओजोन खुराक सिफारिश की सीमा से अधिक (1) आगे पानी की गुणवत्ता में सुधार नहीं है और (2) नकारात्मक कल्याण प्रभाव पैदा कर सकता है, विशेष रूप से समुद्री जल प्रणालियों में जहां अत्यधिक ओजोनेशन विषाक्त अवशिष्ट oxidants के गठन का कारण होगा। ठंडे पानी आरएएस में, प्रक्रिया प्रवाह की पूरी कीटाणुशोधन प्राप्त करने के लिए ओजोनेशन आवश्यकताओं को निर्धारित किया गया है (Summerfelt एट अल 2009)।

   ओजोनेशन माइक्रोस्क्रीन फिल्टर प्रदर्शन में सुधार करता है और पानी के रंग को प्रभावित करने वाले भंग पदार्थ के संचय को कम करता है (Summerfelt et al. 2009)।

   हालांकि, अत्यधिक ओजोनेशन हिस्टोपैथोलॉजिकल टिशू क्षति (रिचर्डसन एट अल 1983; रीसर एट अल 2010) सहित प्रतिकूल प्रभाव पैदा करके खेती की मछली को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकता है और व्यवहार (रीसर एट अल। 2010) के साथ-साथ ऑक्सीडेटिव तनाव (रिटोला एट अल। 2000, 2002; लिविंगस्टोन 2003)। इसके अतिरिक्त, ओजोनेशन बाय-प्रोडक्ट्स हानिकारक हो सकते हैं। Bromate इनमें से एक है और संभावित विषाक्त है। टैंगो और गैगनॉन (2003) से पता चला है कि ओजोनेटेड समुद्री रास ब्रोमेट की सांद्रता है जो मछली के स्वास्थ्य को खराब करने की संभावना है। क्रोनिक, उपठेल ओजोन उत्पादित ऑक्सीडेंट (ओपीओ) विषाक्तता की जांच रीसर एट अल द्वारा किशोर टर्बोट में की गई थी। (2011), जबकि इंद्रधनुष ट्राउट स्वास्थ्य और कल्याण का मूल्यांकन ओजोनेटेड और गैर-ओजोनेटेड आरएएस में अच्छा एट अल द्वारा किया गया था। (2011)। ओजोनेटेड आरएएस में बाजार के आकार में इंद्रधनुष ट्राउट बढ़ाने से उनके स्वास्थ्य और कल्याण को प्रभावित किए बिना मछली के प्रदर्शन में सुधार हुआ है जबकि उच्च ओपीओ खुराक किशोर टर्बोट के कल्याण को प्रभावित करती है।

   3.3.5 Denitrification

   अधिकांश पुनर्संचारी जलीय कृषि प्रणालियों में, नाइट्रेट, नाइट्रीफिकेशन का अंतिम उत्पाद, जमा हो जाता है। इस तरह के संचय को आमतौर पर कमजोर पड़ने (सिस्टम में नया पानी शुरू करना) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। कमजोर पड़ने से नाइट्रेट का नियंत्रण पर्यावरण नियमों के कारण आरएएस ऑपरेशन के लिए एक सीमित कारक हो सकता है, नए पानी की खराब उपलब्धता, इनकमिंग और अपशिष्ट जल धाराओं के इलाज की लागत या नए पानी को गर्म करने या गर्म करने से जुड़ी लागत।

   आरएएस में जैविक नाइट्रेट हटाने इलेक्ट्रॉन दाताओं (वैन रिजन एट अल। 2006) के रूप में कार्बन और नाइट्रेट की उपस्थिति में नाइट्रेट को नाइट्रोजन गैस में बदलने के लिए एक अवायवीय बैक्टीरिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। Denitrification रिएक्टरों इस प्रकार जैविक रिएक्टरों जो आम तौर पर अवायवीय स्थितियों में संचालित और आम तौर पर इस तरह के इथेनॉल, मेथनॉल, ग्लूकोज, गुड़, आदि के रूप में कार्बन स्रोत के कुछ प्रकार के साथ dosed कर रहे हैं Denitrification प्रौद्योगिकी 1990 के दशक (वैन रिजन और रिवेरा 1990) के बाद से विकास के तहत किया गया है, लेकिन पुनर्संचारी जलीय कृषि उद्योग के बीच इसकी लोकप्रियता केवल पिछले वर्षों में बढ़ी है, जो अभिनव निंदा रिएक्टर समाधान प्रदान करती है।

   जलीय कृषि में denitrification प्रणालियों के सबसे उल्लेखनीय अनुप्रयोगों में से एक 'शून्य विनिमय' आरएएस (Yogev एट अल। 2016) है, जो अस्थिर फैटी एसिड (वीएफए) का उत्पादन करने के लिए प्रणाली में उत्पादित बायोसोलिड्स के एनारोबिक पाचन को रोजगार देता है जो तब कार्बन स्रोत के रूप में denitrifiers द्वारा उपयोग किया जाता है। (2006) ने एक 'सिंगलस्लज' डिनिट्रिफिकेशन सिस्टम विकसित किया, जहां बायोसोलिड्स और डेनिट्रिफिकेशन से वीएफए का उत्पादन एकल, मिश्रित रिएक्टर में होता है। (2014) ने सिंगलस्लज अवधारणा को आगे विकसित किया, इसे मछली खेती के प्रदूषण के अंत-पाइप उपचार के लिए अनुकूलित किया और एक अतिरिक्त कदम जोड़ा जो वीएफए उत्पादन को हाइड्रोलिसिस टैंक में डेनिट्रिफिकेशन रिएक्टर से अलग करता है। इन कार्यों ने डेनिट्रिफिकेशन के लिए महंगे अकार्बनिक कार्बन स्रोतों के बजाय एक्वाकल्चरल बायोसॉलिड का उपयोग करने की संभावनाओं पर मूल्यवान जानकारी प्रदान की है। इसके अलावा, क्रिश्चियनसन एट अल। (2015) पारंपरिक हेटरोट्रॉफिक डेनिट्रिफिकेशन रिएक्टरों के विकल्प के रूप में ऑटोट्रॉफिक, सल्फर-आधारित डिनिट्रिफिकेशन रिएक्टरों की प्रभावशीलता का अध्ययन किया। ऑटोट्रॉफिक रिएक्टर कम बायोमास (ठोस) का उत्पादन करते हैं और सल्फर कणों के साथ आपूर्ति की जा सकती है, जो परंपरागत अकार्बनिक कार्बन स्रोतों से सस्ता है।

   VFAs भी इस तरह के Polyhydroalkanoates (पीएचए) के रूप में biopolymers के उत्पादन में अग्रदूत घटक हैं, biodegradable प्लास्टिक (Pittmann और Steinmetz 2013) का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल किया। यह अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों पर लागू 'बायोरिफाइनरी' अवधारणा का हिस्सा बनने के लिए एनारोबिक सक्रिय कीचड़ प्रक्रियाओं को नियोजित करने वाले मछली खेतों के लिए संभावित हो सकता है।

   3.3.6 माइक्रोबियल कंट्रोल

   माइक्रोबियल समुदाय जलीय पारिस्थितिकी तंत्र के महत्वपूर्ण घटक हैं। जलीय कृषि उत्पादन प्रणालियों में, वे पोषक रीसाइक्लिंग, कार्बनिक पदार्थों की गिरावट और रोग के उपचार और नियंत्रण (ज़ेंग एट अल। 2017) में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कुशल, उत्पादक, जैविक रूप से सुरक्षित और रोग मुक्त आरएएस के विकास के लिए जैविक प्रक्रियाओं के लिए शारीरिक और रासायनिक (गैस हस्तांतरण, थर्मल उपचार, ओजोनेशन, यूवी विकिरण, पीएच और लवणता समायोजन) से सभी जीवन समर्थन प्रक्रियाओं की पूरी तरह से समझ की आवश्यकता है (नाइट्रिफिकेशन, डेनिट्रिफिकेशन और एरोबिक heterotrophic गतिविधि)। भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित किया जा सकता है, जैविक निस्पंदन प्रणाली पोषक तत्व इनपुट (मछली अपशिष्ट उत्पादन) का एक परिणाम के रूप में एक दूसरे के साथ माइक्रोबियल समुदायों के संपर्क पर भरोसा करते हैं और, जैसे, के रूप में आसानी से नियंत्रित नहीं कर रहे हैं (Schreier एट अल। 2010)। आणविक उपकरणों का उपयोग करने वाले हाल के अध्ययनों ने न केवल आरएएस में माइक्रोबियल विविधता का मूल्यांकन करने की अनुमति दी है बल्कि उनकी गतिविधियों में कुछ अंतर्दृष्टि भी प्रदान की है जिससे माइक्रोबियल सामुदायिक बातचीत की बेहतर समझ होनी चाहिए। इन दृष्टिकोणों को बढ़ाने और इन प्रणालियों की निगरानी करने के लिए नई प्रक्रियाओं और उपकरणों में उपन्यास आरएएस प्रक्रिया व्यवस्था के साथ-साथ अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए निश्चित हैं (श्रेयर एट अल। 2010)। दोनों मीठे पानी और समुद्री प्रणालियों में आरएएस biofilter माइक्रोबियल विविधता की वर्तमान समझ 16S RRNA और कार्यात्मक जीन विशिष्ट जांच या बल्कि संस्कृति आधारित तकनीकों से 16S RRNA जीन पुस्तकालयों का उपयोग कर अध्ययन पर आधारित है (तालिका 3.1)।

   आरएएस में माइक्रोबायोटा के अस्थायी और स्थानिक गतिशीलता में अंतर्दृष्टि अभी भी सीमित हैं (श्रेयर एट अल। 2010), और आरएएस में लाभकारी माइक्रोबियल समुदायों को बनाए रखने या बहाल करने के लिए संभावित समाधान की कमी है (रूरंगवा और वर्देगम 2015)। एक माइक्रोबियल समुदाय के अलावा जो पानी को शुद्ध करता है, आरएएस में माइक्रोबायोटा भी रोगजनकों को बंदरगाह कर सकता है या ऑफ-फ्लेवर पैदा करने वाले यौगिकों (गुटमैन और वैन रिजन 2008) का उत्पादन कर सकता है। लाभकारी माइक्रोबायोटा को नकारात्मक रूप से प्रभावित किए बिना ऑपरेशन के दौरान बीमारी का इलाज करने में कठिनाई को देखते हुए, आरएएस में माइक्रोबियल प्रबंधन पूरी उत्पादन प्रक्रिया के माध्यम से स्टार्ट-अप से एक आवश्यकता है। सूक्ष्मजीवों को विभिन्न मार्गों के माध्यम से आरएएस में पेश किया जाता है: मेकअप पानी, वायु, पशु वैक्टर, फ़ीड, मछली मोजा, गंदे उपकरण और कर्मचारियों या आगंतुकों के माध्यम से (शारर एट अल 2005; ब्लैंचेटन एट अल। 2013)। दूसरी ओर, विशिष्ट रोगाणुओं को भी जानबूझकर प्रणाली के प्रदर्शन या पशु स्वास्थ्य में सुधार करने के लिए माइक्रोबियल उपनिवेशीकरण चलाने के लिए लागू किया जा सकता है (Rurangwa और Verdegem 2015)।

   ** तालिका 3.1** आरएएस बायोफिल्टरेशन इकाइयों और भाग लेने वाले सूक्ष्मजीवों से जुड़े प्राथमिक गतिविधियां। (श्रेयर एट अल 2010 से)

   तालिका थैड tr वर्ग = “हेडर” ThProcess/वें थ्रेसशन/वें वें colspan = “2"माइक्रोऑर्गेनिसम/वें /tr टीआर टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडीफ्रेशपानी/टीडी टीडीमैरिन/टीडी /tr /thead tbody tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीनाइट्रिफिकेशन/टीडी टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडी/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीएमोनियम ऑक्सीडेशन/टीडी टीडी एनएचएसयूबी 4/सबसुप+/एसयूपी + 1.5 ओसब2/सब → शिरोसबब 2/सब + 2 एचएसयूपी+/एसयूपी + एचएसयूबी 2/सबो /टीडी टीडीनिट्रोसोमोनास ओलिगोट्रोफा/आई/टीडी टीडीनिट्रोसोमोनास एसपी /i/td /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडीनिट्रोसोमोनास क्रायोटेलरिस/आई/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडीनिट्रोसोमोनास यूरोपाए/आई/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडीनिट्रोसोमोनास सिनीबस/नाइट्रोसा/आई/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडी/टीडी टीडीनिट्रोसोकोकस मोबाइलिस/आई/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीनाइट्राइट ऑक्सीडेशन/टीडी टीडी o2SUP-/SUP + H2O → No3SUP-/SUP + 2HSUP +/SUP + 2esup -/sup

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   Supa/supसूक्ष्मजीव आंशिक 16S RRNA जीन या कार्यात्मक जीन दृश्यों के आधार पर पूरी तरह से पहचान

   रोगजनक उपनिवेशीकरण को बाधित करने के लिए एक दृष्टिकोण प्रोबायोटिक बैक्टीरिया का उपयोग होता है जो पोषक तत्वों के लिए प्रतिस्पर्धा कर सकता है, विकास अवरोधकों का उत्पादन कर सकता है, या सेलटो-सेल संचार (कोरम सेंसिंग) को बुझाता है जो बायोफिल्म्स (डिफॉइर्ड्ट एट अल। 2007, 2008; केसरकोडी-वाटसन एट अल 2008)। प्रोबायोटिक बैक्टीरिया में Bacillus, Pseudomonas (केसरकोडी-वाटसन एट अल 2008) और Roseobacter एसपीपी शामिल हैं। (Bruhn एट अल. 2005), और इन से संबंधित बैक्टीरिया भी आरएएस biofilters में पहचान की गई है (Schreier एट अल. 2010) (तालिका 3.1)। आरएएस में माइक्रोबियल स्थिरता को प्रबंधित करने के लिए आवश्यक जानकारी प्राप्त करने के लिए, रोजास-तिराडो एट अल। (2017) ने अपनी बहुतायत और गतिविधि के संदर्भ में जीवाणु गतिशीलता में परिवर्तन को प्रभावित करने वाले कारकों की पहचान की है। उनकी पढ़ाई से पता चलता है कि बैक्टीरियल गतिविधि पानी के चरण में एक सीधा उम्मीद के मुताबिक पैरामीटर नहीं था के रूप में समान आरएएस में नाइट्रेट-एन के स्तर सिस्टम में से एक के भीतर अप्रत्याशित अचानक परिवर्तन/उतार चढ़ाव से पता चला। आरएएस में निलंबित कण सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं जिसे बैक्टीरिया द्वारा उपनिवेश किया जा सकता है। पुनरावृत्ति बढ़ने की तीव्रता के रूप में अधिक कण जमा होते हैं, इस प्रकार संभावित रूप से सिस्टम की जीवाणु ले जाने की क्षमता में वृद्धि होती है। पेडरसन एट अल। (2017) ने ताजे पानी आरएएस में कुल कण सतह क्षेत्र (टीएसए) और जीवाणु गतिविधि के बीच संबंधों का पता लगाया। उन्होंने कम से कम मध्यम पुनरावृत्ति तीव्रता वाले सभी प्रणालियों में टीएसए और जीवाणु गतिविधि के बीच एक मजबूत, सकारात्मक, रैखिक सहसंबंध का संकेत दिया। हालांकि, रिश्ते जाहिरा तौर पर उच्चतम पुनरावृत्ति तीव्रता वाले सिस्टम में मौजूद नहीं रह गए हैं। यह संभवतः भंग पोषक तत्वों के संचय के कारण मुक्त जीवित जीवाणु आबादी को बनाए रखने, और/या निलंबित कोलाइड्स और व्यास में 5 माइक्रोन से कम कणों के संचय के कारण है, जो उनके अध्ययन में विशेषता नहीं थे, लेकिन महत्वपूर्ण सतह क्षेत्र प्रदान कर सकते हैं।

   आरएएस में, विभिन्न रासायनिक यौगिकों (मुख्य रूप से नाइट्रेट और कार्बनिक कार्बन) पालन वाले पानी में जमा होते हैं। ये रासायनिक substrata biofilter पर जीवाणु समुदायों के ecophysiology को विनियमित और इसकी नाइट्रीफिकेशन दक्षता और विश्वसनीयता पर प्रभाव पड़ता है। Michaud एट अल। (2014) दो अलग जैविक फिल्टर में जीवाणु समुदाय संरचना और प्रमुख taxa रिश्तेदार बहुतायत की पारी की जांच की और निष्कर्ष निकाला है कि गतिशीलता और बैक्टीरिया समुदाय के लचीलेपन के प्रवाह के लिए अनुकूल करने के लिए biofilter प्रदर्शन के साथ जुड़ा हुआ लग रहा था। आरएएस की विश्वसनीयता और स्थिरता में सुधार के लिए महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक बायोफिल्टर जीवाणु आबादी का उचित प्रबंधन है, जो सीधे सी (कार्बन) उपलब्धता (Avnimelech 1999) से जुड़ा हुआ है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आरएएस में ऐसे गुण हैं जो वास्तव में माइक्रोबियल स्थिरीकरण में योगदान दे सकते हैं, जिनमें लंबे पानी के प्रतिधारण समय और जीवाणु विकास के लिए बायोफिल्टर का एक बड़ा सतह क्षेत्र शामिल है, जो संभावित रूप से पालन करने वाले पानी में अवसरवादी रोगाणुओं के प्रसार की संभावना को सीमित कर सकता है ( अत्रमडल एट अल। 2012 ए)।

   Attramadal एट अल. (2012ए) मध्यम ओजोनेशन के साथ एक आरएएस में माइक्रोबियल समुदाय के विकास की तुलना (को 350 mV) एक पारंपरिक प्रवाह प्रणाली की है कि करने के लिए (एफटीएस) अटलांटिक कॉड के एक ही समूह के लिए, Gadus morhua। उन्हें एफटीएस के टैंकों के बीच आरएएस के दोहराने वाली मछली टैंकों के बीच जीवाणु संरचना में कम परिवर्तनशीलता मिली। आरएएस के पास उच्च प्रजातियों की विविधता के साथ एक और भी माइक्रोबियल सामुदायिक संरचना थी और समय-समय पर पोल्स्ट्स का एक कम अंश था। आरएएस में मछली एफटीएस में अपने नियंत्रण से बेहतर प्रदर्शन किया, एक स्पष्ट अवर भौतिक-रासायनिक पानी की गुणवत्ता के संपर्क में होने के बावजूद। समुद्री मछली लार्वा के लिए आरएएस में माइक्रोबियल पर्यावरण पर मध्यम ओजोनेशन या उच्च तीव्रता यूवी विकिरण के प्रभावों पर शोध करते समय, एट्रामडल एट अल। (2012 बी) ने जोर दिया कि ऐसे लार्वा के लिए आरएएस में शायद मजबूत कीटाणुशोधन शामिल नहीं होना चाहिए क्योंकि इससे जीवाणु संख्या में कमी आती है, जो माइक्रोबियल समुदाय की अस्थिरता में परिणाम की संभावना है। इसके अलावा, उनके परिणाम मछली लार्वा के पहले भोजन के दौरान आरएएस की परिकल्पना को माइक्रोबियल नियंत्रण रणनीति के रूप में समर्थन करते हैं।

   माइक्रोबियल समुदायों के के-चयन के लिए उपकरण के रूप में आरएएस और माइक्रोबियल परिपक्वता एट्रमडल एट अल द्वारा अध्ययन का विषय था। (2014) जिसमें उन्होंने अनुमान लगाया कि के-रणनीतिकारों (परिपक्व माइक्रोबियल समुदायों) का वर्चस्व वाले मछली लार्वा बेहतर प्रदर्शन करेंगे, क्योंकि वे कम संभावना रखते हैं अवसरवादी (आर-चयनित) रोगाणुओं का सामना करने और हानिकारक मेजबान-माइक्रोब इंटरैक्शन विकसित करने के लिए। उनके प्रयोग के परिणामों ने बैक्टीरिया के के-चयन का उपयोग करके मछली जीवित रहने में वृद्धि के लिए एक उच्च क्षमता दिखायी, जो एक सस्ता और आसान तरीका है जिसका उपयोग सभी प्रकार के नए या मौजूदा जलीय कृषि प्रणालियों में किया जा सकता है। जल उपचार के प्रबंधन (कार्बनिक भार और पानी की परिपक्वता) में छोटे बदलाव मछली टैंकों में काफी अलग माइक्रोबायोटा देते हैं (एट्रामडल एट अल 2016)। दूसरी ओर, humic पदार्थ (एचएस) प्राकृतिक कार्बनिक यौगिक हैं, जिसमें उच्च कार्बनिक वजन के वर्णक पॉलिमर की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है। वे जटिल कार्बनिक यौगिकों की गिरावट में अंतिम उत्पाद हैं और, जब प्रचुर मात्रा में, मिट्टी और पानी (स्टीवेन्सन 1994) के एक विशिष्ट भूरे रंग से काले-भूरे रंग के रंग का उत्पादन करते हैं। एक शून्य-निर्वहन जलीय कृषि प्रणाली में, संस्कृति के पानी के साथ-साथ मछली के रक्त (यामिन एट अल। 2017 ए) में एचएस-जैसे पदार्थों का पता लगाया गया था। एच एस की एक सुरक्षात्मक प्रभाव मछली विषाक्त धातु के संपर्क में सूचना मिली थी (Peuranen एट अल. 1994; झूला एट अल. 2003) और विषाक्त अमोनिया और नाइट्राइट सांद्रता (Meinelt एट अल। इसके अलावा, सबूत मछली रोगज़नक़ के खिलाफ उनके fungistatic प्रभाव के लिए प्रदान किया गया था, _Saprolengia परजीवी _ (Meinelt एट अल. 2007)। आम कार्प में (Cyprinus carpio) (क) humic युक्त पानी और एक recirculating प्रणाली से कीचड़, (ख) सिंथेटिक humic एसिड और (सी) लियोनार्डाइट व्युत्पन्न humic अमीर निकालने, संक्रमण दर 14.9%, 17.0% और 18.8% तक कम कर दिया गया था, नियंत्रण में 46.8% संक्रमण दर की तुलना में उपचार (यामिन एट अल 2017b)। इसी तरह, guppy मछली के जोखिम (Poecilia reticulata), मोनोजेनेआ Gyrodactylus turnbulli और Dactylogyrus sp. humic समृद्ध संस्कृति पानी और फ़ीड करने के लिए, दोनों संक्रमण प्रसार को कम (संक्रमित मछली का%) और दो परजीवी के संक्रमण तीव्रता (प्रति मछली) एट अल। 2017 सी)।

   यह माना जाता है कि आरएएस में नाइट्रिफिकेशन/डेनिट्रिफिकेशन रिएक्टर सिस्टम के माइक्रोबियल पारिस्थितिकी के क्षेत्र में मौलिक शोध नवाचार प्रदान कर सकता है जो आरएएस में रिएक्टर प्रदर्शन को काफी बदल सकता है और/या सुधार कर सकता है। अब तक, रिएक्टरों में माइक्रोबियल समुदाय अभी भी नियंत्रित करना मुश्किल है (लियोनार्ड एट अल। 2000, 2002; मिचौद एट अल 2006, 2009; श्रेयर एट अल 2010; रोजास-तिराडो एट अल।

   3.3.7 ऊर्जा दक्षता

   एक पुनर्संचारी जलीय कृषि प्रणाली में मछली उत्पादन की आर्थिक व्यवहार्यता, कुछ हद तक, ऐसी सुविधाओं के संचालन की ऊर्जा आवश्यकताओं को कम करने पर निर्भर करती है। आरएएस को ओपन सिस्टम की तुलना में उच्च तकनीकी बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है, इस प्रकार आरएएस में ऊर्जा लागत को पहले से ही प्रमुख बाधाओं के रूप में रेट किया गया है जो इस तकनीक को व्यापक अनुप्रयोग (सिंह और मार्श 1996) से रोक सकता है। आरएएस, वेंटिलेशन और पानी शीतलन में बिजली के उपयोग से जुड़े सभी लागतों में आम तौर पर सबसे महत्वपूर्ण होता है। इनडोर आरएएस में, आर्द्रता और कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर को नियंत्रित करने के लिए वेंटिलेशन का निर्माण महत्वपूर्ण है। खराब आर्द्रता नियंत्रण के परिणामस्वरूप निर्माण संरचनाओं में तेजी से गिरावट हो सकती है, जबकि वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड संचय आरएएस में सक्रिय कार्बन डाइऑक्साइड स्ट्रिपिंग प्रक्रियाओं को प्रभावित करेगा और श्रमिकों में चक्कर आना होगा। सुविधाओं के अंदर एक स्वीकार्य वातावरण रखने के लिए, वेंटिलेशन या एयर कंडीशनिंग प्लांट व्यापक रूप से संचालन में हैं (Gehlert एट अल। 2018)। इन वेंटिलेशन सिस्टम को ऊर्जा उपयोग को कम करने के उपायों के साथ फिट किया जा सकता है। इसके अलावा, पर्यावरण की दृष्टि से टिकाऊ आरएएस विकसित करने के लिए, ऊर्जा को एक महत्वपूर्ण ड्राइविंग पैरामीटर के रूप में माना जा सकता है, और विशेष रूप से, ऊर्जा को एक महत्वपूर्ण संकेतक माना जा सकता है। आरएएस के ऊर्जावान प्रदर्शन विश्लेषण Kucuk एट अल द्वारा किया गया है। (2010) आरएएस में ऊर्जा प्रबंधन में योगदान करने के लिए। आरएएस के ऊर्जावान प्रदर्शन में सुधार के लिए, उन्होंने सिफारिश की कि घटकों की परिचालन स्थितियों, विशेष रूप से, पंप को सिस्टम की मछली उत्पादन क्षमता के आधार पर अनुकूलित और सुधार किया जाना चाहिए।

   दक्षता बढ़ाने के लिए, आरएएस प्रबंधकों को उत्पादन को अनुकूलित करने के लिए दिशानिर्देशों और उपकरणों की आवश्यकता होती है। ऊर्जा ऑडिट वास्तविक डेटा प्रदान कर सकते हैं जिसका उपयोग निर्णय लेने के लिए किया जा सकता है। बाडियोला एट अल। (2014) ने 14 महीनों के लिए लगातार आरएएस कॉड सिस्टम की कुल ऊर्जा खपत (केडब्ल्यूएच) की जांच की और गर्मी पंप को उच्च जल थर्मल उपचार की आवश्यकता वाले मछली के पालन के शीर्ष ऊर्जा उपभोक्ता के रूप में पहचाना। Gehlert एट अल। (2018) निष्कर्ष निकाला है कि वेंटिलेशन इकाइयों आरएएस में ऊर्जा बचत के लिए एक महत्वपूर्ण क्षमता की पेशकश की। अधिकांश समय, जब सुविधा में जलवायु पैरामीटर वांछित सीमा के भीतर रहते हैं, तो ऊर्जा बचाने के लिए वायु प्रवाह दर निम्न स्तर पर रखी जा सकती है। इसके अतिरिक्त, आरएएस में ऊर्जा बचत उपायों में शामिल हो सकते हैं: ऊर्जा प्रदर्शन डेटा के साथ सॉफ्टवेयर, पानी को गर्म करने के लिए वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत और आवृत्ति कन्वर्टर्स के उपयोग (बाडियोला एट अल। 2014)।

4. 3.4 पशु कल्याण मुद्दे

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

   3.4.1 परिचय

   पिछले दशक के दौरान, मछली कल्याण ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है, और इसने जलीय कृषि उद्योग को इस पहलू को बेहतर बनाने के लिए विशेष रूप से विकसित कई पशुपालन प्रथाओं और प्रौद्योगिकियों को शामिल किया है। नियोकॉर्टेक्स, जो मनुष्यों में तंत्रिका तंत्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है जो पीड़ित के व्यक्तिपरक अनुभव को उत्पन्न करता है, मछली और गैर-स्तनधारी जानवरों में कमी है, और यह तर्क दिया गया है कि मछली में इसकी अनुपस्थिति इंगित करती है कि मछली पीड़ित नहीं हो सकती है। हालांकि, एक मजबूत वैकल्पिक दृष्टिकोण यह है कि परिष्कृत व्यवहार वाले जटिल जानवरों, जैसे मछली, शायद पीड़ित होने की क्षमता है, हालांकि यह इस राज्य के मानव अनुभव से डिग्री और दयालु में अलग हो सकता है (हंटिंगफोर्ड एट अल। 2006)।

   यूके सरकार के फार्म एंड पशु कल्याण समिति (एफएडब्ल्यूसी) ने 'पांच स्वतंत्रताओं' ढांचे पर अपने दिशानिर्देशों पर आधारित किया है, जो स्वीकार्य कल्याण (एफएडब्ल्यूसी 2014) के विशिष्ट स्तरों के बजाय आदर्श राज्यों को परिभाषित करता है। भूख और प्यास, बेचैनी, दर्द, चोट, बीमारी, भय और संकट से स्वतंत्रता, साथ ही सामान्य व्यवहार व्यक्त करने की स्वतंत्रता हमें एक परिभाषित रूपरेखा प्रदान करती है जिसके साथ कल्याण के मुद्दों का आकलन किया जाता है। शारीरिक स्वास्थ्य कल्याण का सबसे सार्वभौमिक रूप से स्वीकृत उपाय है और निस्संदेह अच्छे कल्याण के लिए एक आवश्यक आवश्यकता है। प्रतिस्पर्धी, विस्तार और उभरते उद्योग में, एक्वाकल्चरिस्ट जो अपने दैनिक पशुपालन प्रथाओं में कल्याण विचारों को शामिल करते हैं, वे प्रतिस्पर्धी लाभ प्राप्त कर सकते हैं और अपने उत्पादों में बेहतर उपभोक्ता धारणा और आत्मविश्वास के माध्यम से मूल्य प्रीमियम (ओलेसेन एट अल। 2010) को जोड़ा जा सकता है। Grimsrud एट अल. (2013) सबूत है कि वहाँ एक उच्च करने के लिए भुगतान करने की इच्छा है, सभी नार्वेजियन परिवारों के बीच, करने के लिए वृद्धि हुई प्रतिरोध के माध्यम से खेती अटलांटिक सामन के कल्याण में सुधार और उत्पादन की प्रक्रिया में दवाओं और रसायनों के कम उपयोग का मतलब हो सकता है कि प्रदान की।

   गहन आरएएस में, पशु कल्याण प्रणाली के प्रदर्शन से कसकर जुड़ा हुआ है। पिछले कुछ वर्षों में, आरएएस में पशु कल्याण का ज्यादातर विकास प्रदर्शन, तनाव बायोइंडीकेटर्स या स्वास्थ्य विकारों के विकास पर पानी की गुणवत्ता और मछली भीड़ के प्रभाव के परिप्रेक्ष्य से अध्ययन किया गया है। आरएएस में पशु कल्याण अनुसंधान का मुख्य लक्ष्य उन प्रणालियों का निर्माण और संचालन करना है जो उत्पादकता को अधिकतम करते हैं और तनाव और मृत्यु को कम करते हैं। 2017), पालन पानी में नाइट्रोजन यौगिकों की एकाग्रता सीमा (डेविडसन एट अल। 2014), भंग कार्बन डाइऑक्साइड के लिए एकाग्रता सीमा (अच्छा एट अल। 2018), ओजोनेशन के प्रभाव (अच्छा एट अल। कम हद तक, सीमित पानी के आदान-प्रदान और शोर के साथ आरएएस (वैन रिजन और नुसिनोविच 1997) में पुनर्विक्रय यौगिकों का संचय (मार्टिंस एट अल। 2012; डेविडसन एट अल 2017)।

   

   अंजीर 3.6 भौतिक, रासायनिक और अन्य कथित तनाव मछली को प्रभावित कर सकते हैं और प्राथमिक, माध्यमिक और/या पूरे शरीर प्रतिक्रियाओं का कारण बन सकते हैं। (बार्टन 2002 के बाद)

   3.4.2 तनाव

   मछली में तनाव प्रतिक्रिया होमियोस्टेसिस और तनाव फिजियोलॉजी के लिए एक कथित खतरे के चेहरे में एक अनुकूली कार्य है जो अनिवार्य रूप से पीड़ित और कम कल्याण (एशले 2007) (चित्र 3.6) के बराबर नहीं है। तनाव प्रतिक्रियाएं व्यक्ति को संरक्षित करने के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण कार्य करती हैं। जलीय कृषि में कल्याण के उपाय, इसलिए, बड़े पैमाने पर तनाव प्रतिक्रिया के तृतीयक प्रभावों से जुड़े होते हैं जो आम तौर पर लंबे समय तक, दोहराए गए या अपरिहार्य तनाव (कॉन्टे 2004) का संकेत देते हैं।

   स्टॉकिंग घनत्व एक महत्वपूर्ण कारक है जो जलीय कृषि उद्योग में मछली कल्याण को प्रभावित करता है, विशेष रूप से आरएएस जहां सीमित वातावरण में उच्च घनत्व उच्च उत्पादकता के उद्देश्य से हैं। हालांकि शायद ही कभी परिभाषित, मोजा घनत्व शब्द सामान्य रूप से होल्डिंग वातावरण के माध्यम से पानी के प्रवाह की इकाई समय में प्रति इकाई मात्रा या प्रति इकाई मात्रा मछली के वजन को संदर्भित करने के लिए प्रयोग किया जाता है (एलिस एट अल. 2001)। मछली के लिए न्यूनतम स्थान की अवधारणा स्थलीय प्रजातियों की तुलना में अधिक जटिल है क्योंकि मछली त्रि-आयामी माध्यम (कोंटे 2004) का उपयोग करती है।

   शारीरिक जरूरतों को प्रदान करने से परे, एफएडब्ल्यूसी (2014) सिफारिश करता है कि मछली 'न्यूनतम दर्द, तनाव और भय के साथ सबसे सामान्य व्यवहार दिखाने के लिए पर्याप्त जगह की आवश्यकता है'। मोजा घनत्व, इसलिए, एक ऐसा क्षेत्र है जो प्रजातियों के मतभेदों के महत्व और मछली कल्याण को प्रभावित करने वाले कारकों के एक जटिल वेब के अस्तित्व को दर्शाता है। Calabrese एट अल. (2017) उत्पादन प्रदर्शन और कल्याण पर जोर देने के साथ पोस्ट-स्मोल्ट अटलांटिक सैल्मन (Salmosalar L.) के लिए मोजा घनत्व सीमा का शोध किया है जिसमें फिन क्षति और मोतियाबिंद 100 किलो msup-3/sup और इसके बाद के संस्करण की घनत्व में मनाया गया। हालांकि, कल्याण के उपायों पर संग्रहण घनत्व का प्रभाव प्रजातियों के बीच भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, समुद्री बास (Dicentrarchus labrax) उच्च घनत्व पर उच्च तनाव के स्तर से पता चला है, के रूप में कोर्टिसोल, सहज प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया और तनाव से संबंधित जीन की अभिव्यक्ति (वाज़ाना एट अल। 2002; गोरनाटी एट अल। 2004)। किशोर gilthead समुद्र ब्रीम में उच्च मोजा घनत्व (_S. aurata _) भी उच्च कोर्टिसोल के स्तर, प्रतिरक्षादमन और बदल चयापचय (Montero एट अल 1999) से परिलक्षित एक पुरानी तनाव स्थिति का उत्पादन। इसके विपरीत, आर्कटिक charr (Salvelinus alpinus) कम घनत्व पर एक उदास भोजन का सेवन और विकास दर दिखाते समय उच्च घनत्व पर रखता है और अच्छी तरह से बढ़ता है (जॉर्गेंसन एट अल 1993)।

   तनाव संवेदनशीलता में आहार भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। अफ्रीकी कैटफ़िश (Clarias gariepinus) प्रारंभिक विकास के दौरान एस्कॉर्बिक एसिड (विटामिन सी) के एक उच्च पूरक के साथ एक आहार प्राप्त एक कम तनाव संवेदनशीलता से पता चला (Merchie एट अल 1997)। दूसरी ओर, आम कार्प (Cyprinus carpio), विटामिन सी की बड़ी खुराक खिलाया, अधिक स्पष्ट कोर्टिसोल (स्टेरॉयड हार्मोन तनाव के साथ जारी) तनाव के जवाब में वृद्धि जब मछली खिलाया विटामिन के स्तर की सिफारिश की (Dabrowska एट अल 1991)। हानि एट अल। (2004) ने दिखाया है कि प्रतिरक्षा प्रणाली की सहायता के लिए विटामिन की पूरक खुराक प्रदान करने और खनिजों का पता लगाने के लिए एक संशोधित आहार शीतकालीन रोग सिंड्रोम के कुछ प्रभावों को सह-कम करने में मदद कर सकता है। पशु कल्याण और तनाव के संबंध में अन्य आम जलीय कृषि रोगों की समीक्षा एशले (2007) में की जाती है।

   3.4.3 प्रक्रिया जल में पदार्थों का संचय

   गहन और 'शून्य-निर्वहन' आरएएस महत्वपूर्ण पर्यावरणीय फायदे प्रदान करते हैं। हालांकि, लगातार पुनर्नवीनीकरण पानी में मछली की संस्कृति से सवाल उठता है कि क्या पानी में मछली द्वारा जारी पदार्थ जमा हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विकास दर में कमी और खराब कल्याण हो सकता है। नील तिलपिया में विकास मंदता के अस्तित्व (Oreochromis niloticus) संचित पदार्थों के विभिन्न स्तरों के साथ आरएएस में सुसंस्कृत मछली के विकास, भोजन व्यवहार और तनाव प्रतिक्रिया की तुलना करके (टैन, नोसुब 2/उप-एन और नोसब3/उप-एन, ऑर्थोफॉस्फेट-पी) की जांच मार्टिंस एट अल द्वारा की गई थी। (2010 ए) । परिणाम से पता चला है कि बड़े व्यक्तियों उच्चतम संचय आरएएस में विकास मंदता की दिशा में एक प्रवृत्ति थी, जबकि छोटे व्यक्तियों, इसके विपरीत, एक तनाव सूचक के रूप में रक्त ग्लूकोज के उच्च स्तर के आधार पर ऐसी प्रणालियों में बेहतर बढ़ने लगते हैं। कार्प भ्रूण और लार्वा (मार्टिंस एट अल। 2011) पर एक ही लेखक द्वारा किए गए एक समान अध्ययन में परिणाम मिले जो सुझाव देते हैं कि पदार्थों की एकाग्रता (ऑर्थोफॉस्फेट-पी, नाइट्रेट, आर्सेनिक और तांबा) विकास को प्रभावित करने की संभावना थी। इन निष्कर्षों के बावजूद, लेखकों का दावा है कि कुल मिलाकर, अध्ययन में दर्ज मृत्यु दर और विकृति का प्रतिशत अन्य अध्ययनों की तुलना में अपेक्षाकृत कम था। दोनों अध्ययनों में, लेखकों ने डेनिट्रिफिकेशन रिएक्टरों (प्रति दिन फ़ीड के प्रति किलो नए पानी के 30 लीटर) की सहायता से बहुत सीमित जल विनिमय दरों वाले सिस्टम का उपयोग किया। इसी तरह ठंडे पानी सैल्मोनिड आरएएस में हार्मोन के संचय का अध्ययन गुड एट अल द्वारा किया गया है। 2014, 2017)। 2014 में उनके शोध में पानी विनिमय दर और हार्मोन संचय (टेस्टोस्टेरोन को छोड़कर) और न ही अटलांटिक सामन में हार्मोन संचय और अलौकिक परिपक्वता के बीच एक लिंक के बीच कोई संबंध नहीं मिला, लेकिन आगे के अध्ययन का सुझाव दिया गया था। 2017 में उनका अध्ययन स्टेरॉयड हार्मोन संचय के संबंध में अनिर्णायक परिणामों के साथ, एक ही आरएएस में हार्मोन की कमी के लिए ओजोनेशन के उपयोग पर ध्यान केंद्रित करता है, लेकिन ओजोन द्वारा ओस्ट्राडियोल की सकारात्मक कमी के साथ।

   दूसरी ओर, 'शून्य विनिमय' आरएएस में humic पदार्थों के संचय से जीवाणु संक्रमण (यामिन एट अल। 2017a) और एक्टोपरराइट्स (यामिन एट अल। 2017b) के खिलाफ सुरक्षात्मक प्रभाव पड़ता है। अमोनिया और नाइट्राइट विषाक्तता को कम करने के लिए humic एसिड भी दिखाए गए हैं (Meinelt एट अल। 2010)। ओजोनेशन के साथ संचालित आरएएस के लिए इसका प्रभाव है, क्योंकि ओजोन पानी की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है, जबकि humic पदार्थों के स्पष्ट रूप से फायदेमंद प्रभावों का त्याग कर सकता है।

   3.4.4 स्वास्थ्य और व्यवहार

   अच्छे कल्याण की मौलिक विशेषताओं अच्छे स्वास्थ्य और बीमारी के अभाव और कर रहे हैं, जलीय कृषि के संबंध में, अच्छी उत्पादकता (टर्नबुल और Kadri 2007; Volpato एट अल. 2007)। जबकि एक जानवर का शारीरिक स्वास्थ्य अच्छे कल्याण (एशले 2007; डंकन 2005) के लिए मौलिक है, तथ्य यह है कि एक जानवर स्वस्थ है इसका मतलब यह नहीं है कि इसकी कल्याण स्थिति पर्याप्त है। इस प्रकार, कल्याण स्वास्थ्य की अवधारणा की तुलना में एक व्यापक और अधिक व्यापक अवधारणा है। शारीरिक और व्यवहार उपायों आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं और कल्याण के संबंध में एक सही व्याख्या के लिए एक दूसरे पर निर्भर हैं (डौकिन्स 1998)।

   जानवरों का व्यवहार और हमारे मामले में मछली, पर्यावरण के लिए एक प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है क्योंकि मछली इसे अनुभव करती है और व्यवहार इसलिए मछली कल्याण का एक प्रमुख तत्व है। फोरेजिंग व्यवहार, गिल वेंटिलेशन गतिविधि, आक्रामकता, व्यक्तिगत और समूह तैराकी व्यवहार, स्टीरियोटाइपिक और असामान्य व्यवहार में परिवर्तन एक्वाकल्चर में तीव्र और पुरानी तनाव से जुड़े हुए हैं और इसलिए इसे खराब कल्याण के संभावित संकेतक माना जा सकता है (मार्टिंस एट अल। 2011)। व्यवहार कल्याण संकेतकों को तेज और आसानी से पालन करने का लाभ होता है और इसलिए 'ऑन-फार्म' उपयोग के लिए अच्छे उम्मीदवार हैं। व्यवहार के उदाहरण जिन्हें आमतौर पर कल्याण के संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है, भोजन का सेवन, तैराकी गतिविधि और वेंटिलेशन दर (हंटिंगफोर्ड एट अल। 2006) में परिवर्तन होते हैं। हालांकि, बैरेटो और वोल्पेटो (2004) मछली में तनाव के संकेतक के रूप में वेंटिलेशन आवृत्ति के उपयोग को सावधानी बरतें क्योंकि हालांकि वेंटिलेशन आवृत्ति अशांति के लिए एक बहुत संवेदनशीलता प्रतिक्रिया है, यह सीमित उपयोग का है क्योंकि यह उत्तेजना की गंभीरता को प्रतिबिंबित नहीं करता है।

   3.4.5 शोर

   खेती मछली एक ही रंग (ओं) और एक ही आकार के एक ही टैंक में समय की लंबी अवधि में सुसंस्कृत और एक ही, संभावित हानिकारक, पृष्ठभूमि शोर (मार्टिंस एट अल. 2012) के संपर्क में हैं। गहन जलीय कृषि प्रणाली और विशेष रूप से पुनर्संचारी प्रणालियां वायुयान, वायु और जल पंप, ब्लोअर और निस्पंदन सिस्टम जैसे उपकरणों का उपयोग करती हैं जो अनजाने में मछली संस्कृति टैंकों में शोर के स्तर को बढ़ाती हैं। गहन जलीय कृषि प्रणालियों के भीतर मापा ध्वनि स्तर और आवृत्तियों मछली सुनवाई की सीमा के भीतर हैं, लेकिन जलीय कृषि उत्पादन शोर की प्रजातियों विशिष्ट प्रभाव अच्छी तरह से परिभाषित नहीं कर रहे हैं (डेविडसन एट अल. 2009)।

   बार्ट एट अल। (2001) ने पाया कि इसका मतलब ब्रॉडबैंड ध्वनि दबाव स्तर (एसपीएल) विभिन्न गहन जलीय कृषि प्रणालियों में भिन्न था। अपने अध्ययन में, 135 डीबी पुनः 1μPa का ध्वनि स्तर एक ऑपरेटिंग वायुयान के पास एक मिट्टी के तालाब में मापा गया था, जबकि एक पुनर्संचारी प्रणाली के भीतर बड़े शीसे रेशा टैंक (14 मीटर व्यास) में 153 डीबी पुनः 1μPa का उच्चतम एसपीएल था।

   फील्ड और प्रयोगशाला अध्ययनों से पता चला है कि तीव्र ध्वनि से मछली व्यवहार और शरीर विज्ञान पर नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है। Terhune एट अल. (1990) अटलांटिक सामन की वृद्धि और सुस्ती दरों में कमी आई मनाया है, Salmo salar, फाइबरग्लास टैंक कि पानी के नीचे ध्वनि का स्तर था में 2—10 डीबी फिर 1μPA ठोस टैंक की तुलना में 100-500 हर्ट्ज पर अधिक। इसलिए, जलीय कृषि उत्पादन शोर के पुराने संपर्क में तनाव बढ़ सकता है, विकास दर में कमी और फ़ीड रूपांतरण दक्षता और अस्तित्व में कमी आ सकती है। हालांकि, डेविडसन एट अल। (2009) ने पाया कि शोर एक्सपोजर के 5 महीनों के बाद, औसत वजन, लंबाई, विशिष्ट विकास दर, स्थिति कारक, फ़ीड रूपांतरण या इंद्रधनुष ट्राउट के अस्तित्व के उपचार के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं पहचाना गया, _* Oncorhynchus mykiss* _। इसी तरह के निष्कर्षों को Wvysocki एट अल द्वारा वर्णित किया गया है (2007)। हालांकि, इन निष्कर्षों को सभी सुसंस्कृत मछली प्रजातियों में सामान्यीकृत नहीं किया जाना चाहिए, क्योंकि कैटफ़िश और साइप्रनिड्स सहित कई प्रजातियों में इंद्रधनुष ट्राउट की तुलना में बहुत अधिक सुनवाई संवेदनशीलता होती है और शोर से अलग तरह से प्रभावित हो सकती है। उदाहरण के लिए, Papoutsoglou एट अल. (2008) विशिष्ट पालन की स्थिति के तहत संगीत संचरण S पर प्रभाव बढ़ाने हो सकता है कि प्रारंभिक सबूत प्रदान की. aurata विकास प्रदर्शन, कम से कम विशिष्ट मछली आकार पर। इसके अलावा, मछली फिजियोलॉजी (जैसे पाचन एंजाइम, फैटी एसिड संरचना और मस्तिष्क न्यूरोट्रांसमीटर) के कई पहलुओं पर मनाए गए संगीत प्रभाव का अर्थ है कि कुछ संगीत संभवतः विकास, गुणवत्ता, कल्याण और उत्पादन में और भी वृद्धि प्रदान कर सकता है।

5. आरएएस में 3.5 स्केलेबिलिटी चुनौतियां

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

   आरएएस पूंजी-गहन संचालन हैं, उपकरण, बुनियादी ढांचे, प्रवाह और प्रवाह उपचार प्रणाली, इंजीनियरिंग, निर्माण और प्रबंधन पर उच्च वित्त पोषण व्यय की आवश्यकता होती है। आरएएस फार्म के निर्माण के बाद, फसल और सफल बिक्री हासिल होने तक कार्यशील पूंजी की भी आवश्यकता होती है। परिचालन व्यय भी पर्याप्त हैं और इसमें ज्यादातर निश्चित लागत शामिल हैं जैसे किराए पर, ऋण पर ब्याज, मूल्यह्रास और परिवर्तनीय लागत जैसे मछली फ़ीड, बीज (फिंगरलिंग या अंडे), श्रम, बिजली, तकनीकी ऑक्सीजन, पीएच बफर, बिजली, बिक्री/विपणन, रखरखाव लागत आदि।

   उत्पादकता और अर्थशास्त्र की तुलना करते समय, आरएएस हमेशा मछली उत्पादन के अन्य रूपों और मानव उपभोग के लिए प्रोटीन उत्पादन के अन्य स्रोतों के साथ प्रतिस्पर्धा करेगा। यह प्रतियोगिता मछली की बिक्री मूल्य पर नीचे की ओर दबाव डालने की संभावना है, जो बदले में आरएएस व्यवसाय लाभदायक बनाने के लिए पर्याप्त होना चाहिए। जलीय कृषि उत्पादन के अन्य रूपों के रूप में, पैमाने की उच्च अर्थव्यवस्थाओं तक पहुंचने से आम तौर पर उत्पादन की लागत को कम करने का एक तरीका होता है और इस प्रकार बाजारों तक पहुंच प्राप्त होती है। उत्पादन की लागत में कमी के कुछ उदाहरण जो बड़ी सुविधाओं के साथ प्राप्त किए जा सकते हैं:

   1। फ़ीड, रसायन, ऑक्सीजन के थोक आदेशों पर कम परिवहन लागत।

   2। उपकरणों की बड़ी मात्रा की खरीद पर छूट।

   3। औद्योगिक बिजली दरों तक पहुंच।

   4। कृषि प्रक्रियाओं का स्वचालन जैसे कि प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण, भोजन, कटाई, वध और प्रसंस्करण।

   5। श्रम के उपयोग को अधिकतम करना: 100 टन मछली या उससे अधिक की देखभाल करने के लिए आवश्यक 10 टन मछली की देखभाल करने के लिए एक ही जनशक्ति की आवश्यकता थी।

   शुद्ध कलम जलीय कृषि क्षेत्र में पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं की वृद्धि के बाद, एक दशक पहले नहीं माना जाता तराजू पर बड़ा आरएएस विकसित किया जा रहा है। पिछले दशक में प्रति वर्ष हजारों टन की उत्पादन क्षमता वाली सुविधाओं का निर्माण देखा गया है, और आरएएस सुविधाओं में से इस आकार में वृद्धि नई तकनीकी चुनौतियां ला रही हैं, जिनका पता अगले भाग में किया जाता है।

   3.5.1 हाइड्रोडायनामिक्स और जल परिवहन

   मछली के टैंकों में हाइड्रोडायनामिक स्थितियों का उचित नियंत्रण टैंक आउटलेट (Masaló 2008; Oca और Masalo 2012) की ओर एक समान पानी की गुणवत्ता और पर्याप्त ठोस परिवहन सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है। टैंक जो मेटाबोलाइट्स को जल्दी से फ्लश करने में सक्षम नहीं हैं, कम ले जाने की क्षमता होगी। मछली टैंकों में उचित हाइड्रोडायनामिक प्रदर्शन सुनिश्चित करना एक महत्वपूर्ण जलीय इंजीनियरिंग अनुसंधान विषय है जिसने उद्योग को विभिन्न आकारों और आकारों के टैंकों को डिजाइन करने और संचालित करने में मदद की है। हालांकि, वाणिज्यिक आरएएस में उपयोग किए जाने वाले टैंक आकार में डिजाइनरों और ऑपरेटरों को नई इंजीनियरिंग चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है। हाल की जांच बड़े अष्टकोणीय सामन स्मोल्ट उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया टैंक में हाइड्रोडायनामिक विशेषताओं का अनुकूलन करने के लिए चल रहे हैं (Gorle एट अल. 2018), बड़े नार्वेजियन smolt सुविधाओं में इस्तेमाल टैंकों में मछली बायोमास, ज्यामिति और इनलेट और आउटलेट संरचनाओं के प्रभाव का अध्ययन करके। इसी तरह, Summerfelt एट अल. (2016) नार्वेजियन smolt सुविधाओं में एक दशक पहले बनाया टैंकों की तुलना में आधुनिक टैंकों में यूनिट प्रवाह प्रति एक घटते फ़ीड लोडिंग दर की दिशा में एक प्रवृत्ति पाया। एक कम फीड का बोझ प्रभावी ढंग से बेहतर टैंक पानी की गुणवत्ता में परिणाम देता है क्योंकि पुनर्संचारी पानी को तेज गति से माना जाता है, जिससे चयापचयों के संचय को रोकता है और टैंक में ऑक्सीजन की कमी भी पुराने टैंकों की तुलना में आगे बढ़ जाती है जो उच्च फीड बोझ पर संचालित होती है। भविष्य के काम की संभावना 1000 से अधिक msup3/sup मात्रा के साथ टैंक के हाइड्रोडायनामिक्स पर अधिक जानकारी प्रदान करेगा। वर्तमान में उपयोग किए जा रहे विशाल टैंकों के अन्य उदाहरण आरएएस 2020 प्रणालियों (क्रूगर, डेनमार्क) या नीरी अवधारणा (नीरी, नॉर्वे) में उपयोग किए जाने वाले टैंक हैं। बड़े टैंकों का उपयोग करके इन नई अवधारणाओं को अपनाना उनकी लाभप्रदता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा, जब तक उचित हाइड्रोडायनामिक स्थितियां हासिल की जाती हैं।

   3.5.2 स्टॉक लॉस जोखिम

   आरएएस में, यदि सिस्टम विफल हो जाता है तो गहन पालन की स्थिति मछली के अचानक और विनाशकारी नुकसान का कारण बन सकती है। सिस्टम विफलता के स्रोतों में पंपिंग सिस्टम और आरएएस उपकरण, बिजली आउटेज, ऑक्सीजन/वातन प्रणालियों की हानि, हाइड्रोजन सल्फाइड बिल्ड-अप और रिलीज, परिचालन दुर्घटनाएं आदि की यांत्रिक विफलता शामिल हो सकती हैं। इन जोखिमों और समाधानों को परिचालन प्रक्रियाओं में पहचानने और शामिल करने की आवश्यकता है।

   मछली के विनाशकारी नुकसान होने पर आरएएस संचालन के बढ़ते आकार का भी मतलब वित्तीय नुकसान का खतरा बढ़ सकता है। दूसरी ओर, जोखिम-शमन उपायों और सिस्टम रिडंडेंसी भी आरएएस परियोजना की लागत में वृद्धि कर सकती है और इस प्रकार, डिजाइनरों और इंजीनियरों को इन तत्वों के बीच संतुलन मारना चाहिए।

   उद्योग और मीडिया रिपोर्टों के अलावा, वाणिज्यिक आरएएस उद्यमों के जोखिम पर थोड़ा अकादमिक शोध किया गया है। Badiola एट अल। (2012) आरएएस खेतों का सर्वेक्षण किया और मुख्य तकनीकी मुद्दों का विश्लेषण किया, यह पता लगाने कि खराब प्रणाली डिजाइन, पानी की गुणवत्ता की समस्याओं और यांत्रिक समस्याओं आरएएस की व्यवहार्यता को प्रभावित करने वाले मुख्य जोखिम तत्व थे।

   3.5.3 अर्थशास्त्र

   आरएएस की आर्थिक व्यवहार्यता पर बहस ज्यादातर जलीय कृषि खेतों की उच्च पूंजी स्टार्ट-अप लागत और मछली के विपणन के लिए तैयार होने से पहले लंबी सीसा समय पर केंद्रित है, साथ ही यह धारणा है कि आरएएस खेतों में उच्च परिचालन लागत है। डी Ionno एट अल। (2007) ने आरएएस खेतों के वाणिज्यिक प्रदर्शन का अध्ययन किया, यह निष्कर्ष निकाला कि ऑपरेशन के पैमाने के साथ आर्थिक व्यवहार्यता बढ़ जाती है। इस अध्ययन के अनुसार, उत्पादन क्षमता के प्रति वर्ष 100 टन से छोटे खेतों केवल ऑस्ट्रेलियाई संदर्भ में मामूली लाभदायक हैं जहां अध्ययन हुआ था। टिमन्स और ईबेलिंग (2010) पैमाने की बड़ी अर्थव्यवस्थाओं को प्राप्त करने के लिए एक मामला भी प्रदान करते हैं (प्रति वर्ष हजारों टन उत्पादन की परिमाण के क्रम में) जो ऊर्ध्वाधर एकीकरण परियोजनाओं के माध्यम से उत्पादन लागत में कटौती की अनुमति देता है जैसे प्रसंस्करण सुविधाओं, हैचरीज या फीड मिलों। लियू एट अल। (2016) ने एक ही क्षमता के पारंपरिक शुद्ध कलम खेत की तुलना में प्रति वर्ष 3300 टन की क्षमता वाले सैद्धांतिक आरएएस खेत के आर्थिक प्रदर्शन का अध्ययन किया। इस पैमाने पर आरएएस ऑपरेशन नेट पेन फार्म की तुलना में समान उत्पादन लागत तक पहुंचता है, लेकिन उच्च पूंजी निवेश की तुलना में लौटाने की अवधि को दोगुना कर देता है, भले ही आरएएस खेत से मछली प्रीमियम मूल्य पर बेची जाती है। भविष्य में, अच्छे पर्यावरणीय प्रदर्शन की आवश्यकता वाले महंगा और सख्त लाइसेंसिंग अटलांटिक सैल्मन के उत्पादन के लिए प्रतिस्पर्धी विकल्प के रूप में आरएएस की व्यवहार्यता में वृद्धि कर सकती है।

   3.5.4 मछली हैंडलिंग

   भूमि आधारित खेतों पर, विभिन्न कारणों से अक्सर मछली से निपटने की आवश्यकता होती है: मछली को वजन वर्गों में अलग करना, स्टॉकिंग घनत्व को कम करने के लिए, बढ़ते विभागों में मछली परिवहन के लिए (यानी नर्सरी से बढ़ते विभाग तक) या बाजार तैयार होने पर मछली फसल करना। लेकांग (2013) के अनुसार, मछली को मछली पंप जैसे सक्रिय तरीकों के साथ सबसे प्रभावी ढंग से संभाला जाता है और निष्क्रिय तरीकों के साथ भी जैसे दृश्य या रासायनिक संकेतों का उपयोग जो मछली को खेत पर एक स्थान से आगे बढ़ने की अनुमति देता है।

   Summerfeltet अल. (2009) भीड़ के लिए कई साधनों का अध्ययन किया और कॉर्नेल-प्रकार दोहरी नालियों का उपयोग कर बड़े परिपत्र टैंकों से सैल्मोनिड्स फसल। रणनीतियों में कार्बन डाइऑक्साइड के लिए अपने सहज बचाव प्रतिक्रिया का लाभ लेने वाले टैंकों के बीच पर्स सीन्स, क्लैम-शेल बार भीड़ और मछली के साथ भीड़ वाली मछली शामिल थी। कटाई की तकनीकों में कॉर्नेल-प्रकार के दोहरे नाली टैंक के सिडवेल डिस्चार्ज पोर्ट के माध्यम से मछली निकालने या भीड़ वाली मछली को एक डीवॉटरिंग बॉक्स में उठाने के लिए एयरलिफ्ट का उपयोग करना शामिल था। AquamaOf (इज़राइल) एक स्विमवे के अंत में एक पेस्केलेटर (आर्किमिडीज स्क्रू पंप) का उपयोग करके फसल के साथ खेत के माध्यम से मछली को निष्क्रिय करने के लिए एक आम दीवार साझा करने के लिए स्विमवे और टैंकों को रोजगार देता है। क्रूगर (डेनमार्क) से RAS2020 अवधारणा मछली पंपों की आवश्यकता के बिना मछली को स्थानांतरित करने और भीड़ के लिए डोनट्स के आकार या परिपत्र रेसवे टैंक में स्थायी रूप से स्थापित बार ग्रेडर/भीड़ का उपयोग करती है।

   इस विषय पर सतत विकास के बावजूद, आरएएस खेतों का बढ़ता आकार चुनौतीपूर्ण डिजाइनरों और ऑपरेटरों को सुरक्षित रूप से, आर्थिक रूप से और तनाव के बिना मछली को संभालने के तरीके पर रखेगा। डिजाइन की विस्तृत श्रृंखला, आरएएस खेतों की उत्पादन और संचालन तीव्रता के तहत प्रजातियों के परिणामस्वरूप विभिन्न और उपन्यास मछली परिवहन और फसल प्रौद्योगिकियां हो सकती हैं।

6. 3.6 आरएएस और एक्वापोनिक्स

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

   एक्वापोनिक सिस्टम एक्वाकल्चर प्रौद्योगिकी को पुन: परिचालित करने की एक शाखा है जिसमें पौधे की फसलों को या तो किसी व्यवसाय के उत्पादन में विविधता लाने के लिए शामिल किया जाता है, ताकि अतिरिक्त जल निस्पंदन क्षमता प्रदान की जा सके, या दोनों का संयोजन हो।

   आरएएस की एक शाखा के रूप में, एक्वापोनिक सिस्टम आरएएस में होने वाली एक ही भौतिक, रासायनिक और जैविक घटनाओं से बंधे हैं। इसलिए, जल पारिस्थितिकी, द्रव यांत्रिकी, गैस हस्तांतरण, पानी के विघटन आदि के समान मूल सिद्धांत जल गुणवत्ता नियंत्रण के अपवाद के साथ एक्वापोनिक्स को अधिक या कम समान शर्तों में लागू होते हैं, क्योंकि पौधों और मछलियों में विशिष्ट और विभिन्न आवश्यकताएं हो सकती हैं।

   आरएएस और एक्वापोनिक्स की मौलिक आर्थिक वास्तविकताएं भी संबंधित हैं। दोनों प्रौद्योगिकियां, पूंजी गहन और अत्यधिक तकनीकी हैं और पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं, घटकों के उचित डिजाइन, बाजार की स्थितियों पर निर्भरता और ऑपरेटरों की विशेषज्ञता से प्रभावित हैं।

   3.6.1 कल्याण

   एक्वापोनिक सिस्टम में, पौधों के बायोमास के स्वस्थ उत्पादन के लिए पोषक तत्वों का तेज होना चाहिए, लेकिन पानी की गुणवत्ता (यिल्डिज़ एट अल। 2017) के मामले में मछली के लिए सर्वोत्तम कल्याण की स्थिति की उपेक्षा किए बिना। परिचय या बीमारियों या संक्रमण के प्रसार के जोखिम को कम करने और एक्वापोनिक्स में जैव सुरक्षा बढ़ाने के उपाय भी महत्वपूर्ण हैं। एलेलोकेमिकल्स के संभावित प्रभाव, यानी। पौधों द्वारा जारी रसायनों को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए। इसके अलावा, आहार पाचनशक्ति, मल कण आकार और पानी की गुणवत्ता पर व्यवस्थित अनुपात का प्रभाव ध्यान से विचार किया जाना चाहिए। अभी भी पौधों द्वारा आवश्यक खनिजों के उचित स्तर, और मछली चयापचय, स्वास्थ्य और कल्याण (Yildiz एट अल। 2017) के बीच संबंधों के बारे में ज्ञान की कमी है जिसके लिए आगे अनुसंधान की आवश्यकता है।

   3.6.2 माइक्रोबियल विविधता और नियंत्रण

   जैसा कि अध्याय में पहले उल्लेख किया गया है, एक्वापोनिक्स एक हाइड्रोपोनिक इकाई के साथ एक पुनर्संचारी एक्वाकल्चर प्रणाली को जोड़ती है। इसकी सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक बैक्टीरिया और उनके चयापचय उत्पादों पर निर्भरता है। इसके अलावा, संप्रदाय 3.2.6। माइक्रोबियल समुदायों के महत्व और आरएएस में इसके नियंत्रण पर चर्चा की। बैक्टीरिया एक पुल है कि मछली उत्सर्जन, जो अमोनियम एकाग्रता में उच्च रहे हैं, उर्वरक संयंत्र है, जो कम अमोनियम और उच्च नाइट्रेट (Somerville एट अल। 2014) का एक संयोजन होना चाहिए जोड़ता है के रूप में सेवा करते हैं। चूंकि एक्वापोनिक सिस्टम में अलग-अलग सबयूनिट हो सकते हैं, यानी मछली टैंक, बायोफिल्टर, ड्रम फिल्टर, आबादकार टैंक और हाइड्रोपोनिक इकाइयां, प्रत्येक में अलग-अलग संभव डिज़ाइन और विभिन्न इष्टतम स्थितियां होती हैं, इन घटकों में माइक्रोबियल समुदाय काफी भिन्न हो सकते हैं। यह सिस्टम प्रबंधन प्रक्रियाओं में सुधार के अंतिम लक्ष्य के साथ अनुसंधान का एक दिलचस्प विषय प्रदान करता है। Schmautz एट अल। (2017) ने एक्वापोनिक सिस्टम के विभिन्न क्षेत्रों में माइक्रोबियल समुदाय को चिह्नित करने का प्रयास किया। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि मछली मल एक अलग समुदाय जीनस Cetobacterium के बैक्टीरिया का प्रभुत्व है, जबकि पौधों की जड़ों, biofilter और periphyton के नमूने अधिक एक दूसरे के समान थे, और अधिक विविध जीवाणु समुदायों के साथ। बायोफिल्टर नमूनों में बड़ी संख्या में Nitrospira (कुल समुदाय का 3.9%) शामिल था जो केवल पेरीफाइटन या पौधों की जड़ों में कम संख्या में पाए गए थे। दूसरी ओर, Nitrosomonadales (0.64%) और Nitrobacter (0.11%) के केवल छोटे प्रतिशत एक ही नमूने में पाए गए थे। जीवों के इस दूसरे समूह को आमतौर पर एक्वापोनिक्स सिस्टम में उनकी उपस्थिति के लिए परीक्षण किया जाता है क्योंकि वे मुख्य रूप से नाइट्रिफिकेशन (रूरंगवा और वर्देगम 2015; ज़ौ एट अल। 2016) के लिए जिम्मेदार होते हैं; Nitrospira को हाल ही में कुल नाइट्रिफायर (डेम्स एट अल। 2015) के रूप में वर्णित किया गया है, जो सीधे परिवर्तित करने में सक्षम है प्रणाली में नाइट्रेट को अमोनियम। Nitrospira के प्रभुत्व इस प्रकार इस तरह के सिस्टम में एक नवीनता है और बुनियादी सेटअप में एक अंतर के साथ सहसंबद्ध किया जा सकता है (Graber एट अल. 2014)।

   Schmautz एट अल। (2017) ने यह भी जोर दिया कि Nitrospira की बढ़ती उपस्थिति जरूरी प्रणाली में इन जीवों की बड़ी गतिविधि से संबंधित नहीं है, क्योंकि इसकी चयापचय गतिविधियों को मापा नहीं गया था। इसके अलावा, बैक्टीरिया और coliforms की कई प्रजातियां जैविक पदार्थ और मछली अपशिष्ट के परिवर्तनों को ले जाने वाले एक्वापोनिक रीसर्कुलेटिंग बायोफिल्टर्स में स्वाभाविक रूप से मौजूद हैं। यह कई सूक्ष्मजीवों की उपस्थिति का तात्पर्य है जो पौधों और मछली के साथ-साथ लोगों के लिए रोगजनक हो सकते हैं। इस उद्देश्य के लिए, कुछ सूक्ष्मजीवों को सिस्टम में उत्पादों और पानी की गुणवत्ता के लिए सुरक्षा संकेतक माना गया है (फॉक्स एट अल 2012)। इनमें से कुछ सुरक्षा संकेतक Escherichia coli और Salmonella एसपीपी हैं। बहुत जरूरत अनुसंधान इस प्रकार हाल ही में आदेश aquaponic उत्पादों की माइक्रोबियल सुरक्षा का पता लगाने के लिए किया गया है (फॉक्स एट अल. 2012; Sirsat और नील 2013)। एक्वापोनिक्स में माइक्रोबियल गतिविधि के विश्लेषण के लिए एक भविष्य की दिशा मुंगुआ-फ्रैगोजो एट अल द्वारा पहचानी गई है। (2015), जिन्होंने माइक्रोबियल सामुदायिक विश्लेषण के लिए Omic प्रौद्योगिकियों की समीक्षा की। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि एक्वापोनिक बायोसिस्टम्स में माइक्रोबियल विविधता के भविष्य के अध्ययन में मेटागेनॉमिक्स और मेटाट्रेन्स्क्रिप्टमिक्स विश्लेषण महत्वपूर्ण होगा।

   • तकनीकी समेकन की अवधि से औद्योगिक कार्यान्वयन के एक नए युग तक, पिछले दो दशकों में आरएएस प्रौद्योगिकी काफी विकसित हुई है। पिछले कुछ वर्षों में जलीय कृषि खेतों की संख्या और पैमाने में वृद्धि देखी गई है। प्रौद्योगिकी की स्वीकृति में वृद्धि के साथ, पारंपरिक इंजीनियरिंग दृष्टिकोणों, नवाचारों और नई तकनीकी चुनौतियों में सुधार उभरते रहते हैं।

   • एक्वापोनिक्स एक हाइड्रोपोनिक इकाई के साथ एक पुनर्संचारी एक्वाकल्चर प्रणाली को जोड़ती है। आरएएस जटिल जलीय उत्पादन प्रणाली हैं जिनमें भौतिक, रासायनिक और जैविक बातचीत की एक श्रृंखला शामिल है।

   • विघटित ऑक्सीजन (डीओ) आम तौर पर गहन जलीय प्रणालियों में सबसे महत्वपूर्ण जल गुणवत्ता पैरामीटर है। हालांकि, पालन करने वाले पानी के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन के अलावा अपेक्षाकृत आसानी से प्राप्त किया जा सकता है और इस प्रकार, अन्य जल मानकों का नियंत्रण अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाता है।

   • उच्च भंग कार्बन डाइऑक्साइड (Cosub2/उप) सांद्रता मछली के विकास में नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। पानी से 15 मिलीग्राम/एल से नीचे सांद्रता तक COSUB2/सब को हटाने इसकी उच्च घुलनशीलता और degassing उपकरणों की सीमित दक्षता के कारण चुनौतीपूर्ण है।

   • अमोनिया को पारंपरिक रूप से नाइट्रीफाइंग बायोफिल्टर के साथ पुनर्संरचना प्रणालियों में इलाज किया गया है। अमोनिया हटाने के विकल्प के रूप में कुछ उभरती प्रौद्योगिकियों का पता लगाया जा रहा है।

   • आरएएस में बायोसोलिड्स मछली फ़ीड, मल और बायोफिल्म्स से उत्पन्न होते हैं और नियंत्रित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण और कठिन पानी की गुणवत्ता मानकों में से एक हैं। एक बहु-चरण उपचार प्रणाली जहां विभिन्न आकारों के ठोस और विभिन्न तंत्रों के माध्यम से हटा दिए जाते हैं, सबसे आम दृष्टिकोण है।

   • ओजोन, एक शक्तिशाली आक्सीकारक के रूप में, सूक्ष्मजीवों, नाइट्राइट और humic पदार्थों को खत्म करने के लिए आरएएस में इस्तेमाल किया जा सकता है। ओजोनेशन माइक्रोस्क्रीन फ़िल्टर प्रदर्शन में सुधार करता है और पानी के रंग को प्रभावित करने वाले भंग पदार्थ के संचय को कम करता है।

   • Denitrification रिएक्टर जैविक रिएक्टर हैं जो आम तौर पर एनारोबिक स्थितियों के तहत संचालित होते हैं और आम तौर पर कुछ प्रकार के कार्बन स्रोत जैसे इथेनॉल, मेथनॉल, ग्लूकोज और गुड़ के साथ dosed होते हैं। जलीय कृषि में denitrification प्रणाली के सबसे उल्लेखनीय अनुप्रयोगों में से एक 'शून्य विनिमय' आरएएस है।

   • जलीय कृषि उत्पादन प्रणालियों में माइक्रोबियल समुदायों पोषक रीसाइक्लिंग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जैविक पदार्थ की गिरावट और उपचार और रोग के नियंत्रण। अवसरवादी रोगजनकों को नियंत्रित करने के लिए माइक्रोबियल रूप से परिपक्व पानी का उपयोग करने के विचार से आरएएस में जल कीटाणुशोधन की भूमिका को चुनौती दी जा रही है।

   • गहन आरएएस में, पशु कल्याण प्रणाली के प्रदर्शन से कसकर जुड़ा हुआ है। आरएएस में पशु कल्याण अनुसंधान का मुख्य लक्ष्य उन प्रणालियों का निर्माण और संचालन करना है जो उत्पादकता को अधिकतम करते हैं और तनाव और मृत्यु को कम करते हैं।