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अध्याय 8 डीकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम

1. 8.1 परिचय

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

   जैसा कि चैप्स में चर्चा की गई। 5 और 7, एकल-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम अच्छी तरह से शोध किए जाते हैं, लेकिन इस तरह के सिस्टम में एक उप-समग्र दक्षता है (Goddek एट अल 2016। और Keesman 2018)। चूंकि एक्वापोनिक्स औद्योगिक स्तर के उत्पादन तक स्केल करता है, इसलिए ऐसी प्रणालियों की आर्थिक व्यवहार्यता बढ़ाने पर जोर दिया गया है। फसल की उपज के मामले में उत्पादन को अनुकूलित करने के सर्वोत्तम अवसरों में से एक को एक्वापोनिक्स प्रणाली के भीतर घटकों को अनकॉप्लिंग करके पूरा किया जा सकता है ताकि मछली और पौधों दोनों के लिए इष्टतम विकास की स्थिति सुनिश्चित हो सके। डीकॉप्ल्ड सिस्टम युग्मित प्रणालियों से भिन्न होते हैं क्योंकि वे एक दूसरे से जलीय कृषि और हाइड्रोपोनिक्स इकाई दोनों के पानी और पोषक तत्वों के लूप को अलग करते हैं और इस प्रकार दोनों प्रणालियों में जल रसायन विज्ञान का नियंत्रण प्रदान करते हैं। चित्रा 8.1 एक पारंपरिक युग्मित प्रणाली (ए), एक decoupled दो-पाश प्रणाली (बी), और एक decoupled बहु-पाश प्रणाली (सी) का एक योजनाबद्ध अवलोकन प्रदान करता है। हालांकि, काफी बहस है कि क्या decoupled एक्वापोनिक्स सिस्टम अधिक पारंपरिक प्रणालियों पर आर्थिक रूप से लाभप्रद हैं, यह देखते हुए कि उन्हें अधिक बुनियादी ढांचे की आवश्यकता है। उस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, अपनी ताकत और कमजोरियों की पहचान करने के लिए विभिन्न सिस्टम डिज़ाइनों पर विचार करना आवश्यक है।

   चित्र में दिखाए गए एक युग्मित एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम की अवधारणा 8.1a को सभी एक्वापोनिक्स प्रणालियों के पारंपरिक आधार के रूप में माना जा सकता है जिसमें पानी जलीय कृषि और हाइड्रोपोनिक्स इकाइयों के बीच स्वतंत्र रूप से पुन: परिसंचरण होता है, जबकि पोषक तत्वों की कीचड़ को छुट्टी दी जाती है। ऐसी प्रणालियों की प्रमुख कमियों में से एक यह है कि पीएच, तापमान, और पोषक सांद्रता (तालिका 8.1) के संदर्भ में दोनों उप-प्रणालियों के पालन की स्थिति में व्यापार-बंद करना आवश्यक है।

   

   ** अंजीर 8.1** एक्वापोनिक्स सिस्टम का विकास। (ए) एक पारंपरिक एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम दिखाता है, (बी) एक साधारण डिकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम, और (सी) एक डिकॉप्टेड मल्टी-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम। नीला फ़ॉन्ट पानी इनपुट, आउटपुट, और प्रवाह और अपशिष्ट उत्पादों के लिए लाल के लिए खड़ा है

   इसके विपरीत, डीकॉप्टेड या दो-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम एक दूसरे से एक्वाकल्चर और एक्वापोनिक्स इकाइयों को अलग करते हैं (चित्र 8.1b)। यहां, हाइड्रोपोनिक इकाई का आकार एक महत्वपूर्ण पहलू है, क्योंकि आदर्श रूप से इसे मछली इकाई द्वारा सीधे या कीचड़ खनिज के माध्यम से प्रदान किए गए पोषक तत्वों को आत्मसात करने की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए कीचड़ से पोषक तत्व निकालना और इसे घुलनशील रूप में पौधों को प्रदान करना)। दरअसल, पौधे क्षेत्र के आकार और पर्यावरण की स्थिति (जैसे सतह, पत्ती क्षेत्र सूचकांक, सापेक्षिक आर्द्रता, सौर विकिरण, आदि) दोनों पानी की मात्रा निर्धारित करते हैं जिसे निकाला जा सकता है और आरएएस जल प्रतिस्थापन की दर का निर्धारण करने वाले मुख्य कारक हैं। आरएएस से हाइड्रोपोनिक इकाई में भेजे गए पानी को इसके परिणामस्वरूप स्वच्छ पानी से बदल दिया जाता है जो पोषक सांद्रता को कम करता है और इस प्रकार पानी की गुणवत्ता में सुधार करता है (मोन्सी एट अल। 2017 ए, बी)। बदला जा सकता है कि पानी की मात्रा शुद्ध विकिरण, तापमान, हवा वेग, सापेक्षिक आर्द्रता, और फसल प्रजातियों द्वारा नियंत्रित पौधों की evapotransigning दर पर निर्भर करता है। विशेष रूप से, मौसमी निर्भरता होती है, जिसमें गर्म, धूप वाले मौसम में अधिक पानी सुखाया जाता है, जो पौधों की वृद्धि दर सबसे अधिक होती है। (2015) और क्लोआस एट अल द्वारा इस दृष्टिकोण का सुझाव दिया गया है। (2015) एक-लूप सिस्टम के डिजाइन में सुधार लाने और इष्टतम पौधों के विकास के प्रदर्शन को सुनिश्चित करने के लिए क्षमता का बेहतर उपयोग करने के लिए एक दृष्टिकोण के रूप में। अवधारणा को अपनाया गया है, अन्य बातों के साथ, बर्लिन, जर्मनी में ECF द्वारा, और हेग, नीदरलैंड में अब दिवालिया Urbanfarmers।

   संभावित लाभों के बावजूद, एक decoupled एकल-पाश डिजाइन के साथ प्रारंभिक प्रयोगों गंभीर कमियों के साथ मुलाकात की। यह अतिरिक्त पोषक तत्वों की उच्च मात्रा है कि हाइड्रोपोनिक पाश में जोड़ा जा करने के लिए आवश्यक थे के परिणामस्वरूप यह देखते हुए कि प्रक्रिया पानी रास से हाइड्रोपोनिक्स पाश के लिए बह विशुद्ध रूप से evapotranging निर्भर है (Goddek एट अल. 2016; Kloas एट अल. 2015; रेयेस Lastiri एट अल। पोषक तत्वों को भी आरएएस सिस्टम में जमा करने की प्रवृत्ति थी जब evapotransigning दर कम थी, और महत्वपूर्ण स्तर तक पहुंच सकता है, इस प्रकार पानी (Goddek 2017) से आवधिक रक्तस्राव की आवश्यकता होती है।

   इन दोषों पर काबू पाने के लिए सिस्टम में उत्पादित कचरे की मात्रा को कम करने के लिए अतिरिक्त लूप के कार्यान्वयन की आवश्यकता होती है (गोडडेक और कोरनर 2019)। इस तरह के मल्टी-लूप सिस्टम को चित्र 8.1c में रेखांकित किया गया है और दो इकाइयों के साथ दो-लूप दृष्टिकोण (8.1b) को बढ़ाया गया है जो अगले दो उप-अध्यायों के साथ-साथ चैप्स में और अधिक बारीकी से खोजा जाएगा। 10 और 11 :

   1। मछली कीचड़ के माध्यम से सिस्टम से पोषक तत्वों के निर्वहन को कम करने के लिए दो चरण वाले एनारोबिक रिएक्टर सिस्टम का उपयोग करके कुशल पोषक तत्व खनिज और जुटाना

   2। पोषक तत्व समाधान पर ध्यान केंद्रित करने के लिए थर्मल आसवन प्रौद्योगिकीअतिरिक्त उर्वरकों की आवश्यकता को कम करने के लिए हाइड्रोपोनिक्स इकाई में

   इस तरह के दृष्टिकोण आंशिक रूप से इस तरह के स्पेनिश कंपनी NerBreen (चित्र 8.1) (Goddek और Keesman 2018) और नैरोबी, केन्या, (वैन गोर्कम एट अल 2019) में Kikaboni Agriventures लिमिटेड के रूप में विभिन्न aquaponics उत्पादकों द्वारा लागू किया गया है (चित्र 8.2)।

   

   अंजीर 8.2 मौजूदा मल्टी-लूप सिस्टम की तस्वीरें (1) स्पेन (नेरब्रीन) और (2) केन्या (किकाबोनी एग्रीवेंचर्स लिमिटेड)। जबकि नेरब्रीन सिस्टम एक नियंत्रित वातावरण में स्थित है, किकाबोनी सिस्टम अर्ध-खुले पन्नी-सुरंग प्रणाली का उपयोग कर रहा है

   आर्थिक लाभ के संदर्भ में (Goddek और Körner 2019; डेलाइड एट अल. 2016), decoupled aquaponics प्रणालियों के प्रत्येक संबंधित पाश में विकास की स्थिति के अनुकूलन पौधों और मछली दोनों के लिए निहित लाभ है (Karimanzira एट अल. 2016; Kloas एट अल। पोषक तत्व वसूली और आपूर्ति (Goddek और Keesman 2018; करीमंज़िरा एट अल। 2017; योगेव एट अल 2016)। अपने काम में, डेलाइड एट अल। (2016), गोडडेक और वर्म्यूलेन (2018), और वुडकॉक (पर। कॉम।) से पता चलता है कि decoupled एक्वापोनिक्स सिस्टम उनके संबंधित एक-लूप एक्वापोनिक्स और हाइड्रोपोनिक्स नियंत्रण समूहों की तुलना में बेहतर विकास प्रदर्शन प्राप्त करते हैं। इसके बावजूद, विभिन्न क्षेत्रीय परिदृश्यों के लिए ग्रीनहाउस प्रौद्योगिकियों के लिए सिस्टम स्केलिंग, पैरामीटर ऑप्टिमाइज़ेशन और इंजीनियरिंग विकल्पों जैसे तकनीकी मुद्दों सहित कई समस्याएं अभी भी हल करने की आवश्यकता है। इस अध्याय के बाकी हिस्सों में, हम चल रही चुनौतियों का अवलोकन, साथ ही क्षेत्र में होनहार विकास प्रदान करने के लिए मौजूदा घटनाओं में से कुछ पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

2. 8.2 खनिज लूप

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

   आरएएस में, पानी की गुणवत्ता बनाए रखने के लिए सिस्टम से ठोस और पोषक तत्व युक्त कीचड़ हटा दी जानी चाहिए। एक अतिरिक्त कीचड़ रीसाइक्लिंग पाश जोड़कर, आरएएस कचरे को जमा करने के बजाय पौधों द्वारा पुन: उपयोग के लिए भंग पोषक तत्वों में परिवर्तित किया जा सकता है (Emerenciano et al. 2017)। बायोरिएक्टरों के भीतर, सूक्ष्मजीव इस कीचड़ को जैव उपलब्ध पोषक तत्वों में तोड़ सकते हैं, जिसे बाद में पौधों को दिया जा सकता है (डेलाइड एट अल। 2018; गोडडेक एट अल। कई एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम में पहले से ही एरोबिक (राकोसी एट अल 2004) और एनारोबिक (योगेव एट अल 2016) शामिल हैं पोषक तत्वों को बदलने के लिए पाचन जो मछली कीचड़ में फंस गए हैं और उन्हें पौधों के लिए जैव उपलब्ध बनाते हैं। हालांकि, इस तरह के एक सिस्टम को एक युग्मित एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम में एकीकृत करने के कई नुकसान हैं:

   1। पोषक तत्व युक्त अपशिष्टों के लिए कमजोर पड़ने वाला कारक बहुत अधिक होता है जब उन्हें केवल हाइड्रोपोनिक्स इकाई में निर्वहन करने के संबंध में एकल-लूप सिस्टम में निर्वहन किया जाता है। प्रभावी रूप से, मछली पालन पानी की बड़ी मात्रा के संपर्क में प्रवेश करके पतला पोषक तत्व।

   2। मछली अनावश्यक रूप से खनिज रिएक्टर के अपशिष्ट के संपर्क में हैं; उदाहरण के लिए एनारोबिक रिएक्टरों के प्रदूषण में अस्थिर फैटी एसिड (वीएफए) और अमोनिया शामिल हो सकते हैं जो संभवतः मछली को नुकसान पहुंचा सकते हैं; ऐसे रिएक्टर भी रोगजनकों के संभावित परिचय के लिए एक अतिरिक्त स्रोत का प्रतिनिधित्व करते हैं।

   3। कीचड़ में फंसे हुए लगभग 90% पोषक तत्वों को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है जब रासस्लज को 4 (जंग और लोविट 2011) के पीएच पर बनाए रखा जाता है। इस तरह के एक कम पीएच संभव नहीं है जब लगभग 7 पीएच (Goddek एट अल। 2018) पर बायोरिएक्टरों का संचालन होता है, जो एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम के भीतर सामान्य व्यापार-बंद पीएच मान है।

   

   अंजीर 8.3 विभिन्न सिस्टम घटकों के साथ-साथ प्रक्रिया के पानी के लगभग पीएच। '~' ने एक सन्निकटन का संकेत दिया

   पीएच के संबंध में, चित्र 8.3 संबंधित प्रक्रिया के अनुमानित पीएच मान दिखाता है पानी एक बहु-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम में बहता है (उदाहरण के लिए चित्र 8.1 सी में प्रस्तुत किया गया है)। चित्रा 8.3 Goddek एट अल द्वारा प्रस्तावित एनारोबिक रिएक्टरों के आधार पर पूरी तरह से सिस्टम के प्रदर्शन पर खनिज रिएक्टरों के प्रभाव को भी दिखाता है। (2018)। इस तरह की एक प्रणाली चैप में चर्चा वैकल्पिक तरीकों के साथ, कीचड़ के इलाज के लिए केवल एक संभावित समाधान का प्रतिनिधित्व करती है। 10। आरएएस सबसिस्टम से बहने वाली प्रक्रिया के पीएच में कमी के रूप में चित्र में दिखाया गया है। 8.3 पोषक तत्व एकाग्रता लूप में अम्लीकरण को दर्शाता है (यानी demineralized पानी 7 का पीएच है)। इस प्रकार, प्रवाह में आरएएस आउटलेट की तुलना में कम पीएच होता है, जो पौधों के इष्टतम विकास की स्थिति के लिए पीएच को समायोजित करने की आवश्यकता को कम करता है।

   ** तालिका 8.1** मछली और पौधों के लिए इष्टतम विकास की स्थिति का अवलोकन और कीचड़ पोषक तत्व रीसाइक्लिंग उपचार के लिए पसंदीदा परिचालन स्थितियों

   तालिका थैड tr वर्ग = “हेडर” Thsubsystem/वें Thspecies/ फ़ंक्शन/वें THPH/वें Thतापमान (C) /वें ThnitRate (नोसुब 3/सब) (मिलीग्राम/एल) /वें /tr /thead tbody tr वर्ग = “अजीब” टीडी रोस्पान = “2"जलीय कृषि प्रणाली (आरएएस) /टीडी को पुन: परिचालित करना टीडियोरोक्रोमिस नीलोटिकस/आई (नील तिलापिया) /टीडी टीडी 7-9 (रॉस 2000) /टीडी टीडी 27-30 (एल-सैयद 2006) /टीडी td<100—200 (डाल्सगार्ड एट अल। 2013) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि TdionCorhynchus mykiss/i (इंद्रधनुष ट्राउट) /टीडी टीडी 6.5-8.5 (एफएओ 2005) /टीडी टीडी 15 (कोघलान और रिंगलर 2005) /टीडी td<40 (डेविडसन एट अल। 2011; श्रेडर एट अल 2013) /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी रोस्पान = “2"हाइड्रोपोनिक/टीडी Tdilactuca sativa/i (सलाद पत्ता) /टीडी टीडी 5.5-6.5 (रेश 2012) /टीडी टीडी 21—25 (रेश 2012) /टीडी टीडी 730 (रेश 2012) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीलीकोपर्सिकॉन एस्क्यूलेंटम (टमाटर) /टीडी td6.3—6.5 (रेश 2002) /टीडी टीडी 18-24 (रेश 2002) /टीडी टीडी 666 (सोननेवेल और वूग 2009) /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी रोस्पान = “2"एनारोबिक रिएक्टर/टीडी टीडीमेथेनोजेनेसिस/टीडी td6.8-7-4 (डे लेमोस चेर्निचारो 2007) /टीडी टीडी 30-35 (अल्वारेज़ और लिडन 2008; डी लेमोस चेर्निचारो 2007) /टीडी टीडी—/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि TDSludge जुटा/टीडी td4.0 (जंग और लोविट 2011) /टीडी टीडीएन/ए/टीडी टीडी—/टीडी /tr /टीबीओडी /तालिका दो-चरण रिएक्टर सिस्टम निम्नानुसार काम करता है:

   • पहले चरण में (मीथेनोजेनेसिस के लिए इष्टतम स्थितियां प्रदान करने के लिए लगभग 7 पीएच; तालिका 8.1), उच्च स्तर के मीथेन उत्पादन (यानी कार्बन हटाने) को बनाए रखने के लिए कार्बनिक पदार्थ टूट गया है। मिर्ज़ोयन और सकल (2013) ने लगभग 90% की कुल निलंबित ठोस कमी की सूचना दी, अपफ्लो एनारोबिक कीचड़ कंबल रिएक्टर प्रौद्योगिकी का उपयोग कर। इसका लाभ यह है कि (1) बायोगैस को नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत के रूप में काटा जाता है और दूसरे चरण में (2) कम वीएफए तैयार किए जाते हैं। दूसरे चरण के भीतर कीचड़ (जैसे कैल्शियम फॉस्फेट एकत्रीकरण) में संचित पोषक तत्वों को हटाने से पहले, पहले चरण में कीचड़ अवधारण समय कई महीनों होना चाहिए।

   • _दूसरे चरण में, निलंबित ठोस पदार्थों में पोषक तत्व प्रभावी रूप से जुटाए जाते हैं और पौधे के तेज के लिए उपलब्ध हो जाते हैं। यह जुटाना कम-पीएच वातावरण (गोडडेक एट अल। 2018; जंग और लोविट 2011) में सबसे प्रभावी है। एक बार अम्लीय रिएक्टरों का पीएच कम हो जाने के बाद, यह आमतौर पर स्थिर रहता है; इस प्रकार हाइड्रोपोनिक इकाई में कम पीएच विनियमन की आवश्यकता होती है।

   पोषक तत्वों में समृद्ध पदार्थों को मापा कुल निलंबित ठोस और वीएफए की मात्रा के आधार पर कुछ पोस्ट-उपचार की आवश्यकता हो सकती है। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि अमोनिया पौधों के विकास को प्रोत्साहित कर सकता है, उदाहरण के लिए पत्तेदार साग, जब यह कुल नाइट्रोजन एकाग्रता का 5- 25% (जोन्स 2005) के लिए खाते हैं। हालांकि, टमाटर या मिठाई मिर्च जैसे फल सब्जियां पोषक तत्व समाधान में अमोनिया के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील होती हैं। उन प्रकार की फसलों को बढ़ाने वाली प्रणालियों में एक एरोबिक पोस्ट-फ्लुएंट उपचार या एक अच्छी तरह से वायुकृत हाइड्रोपोनिक्स सिंप की आवश्यकता होगी।

   8.2.1 पानी और पोषक तत्व प्रवाह निर्धारित करना

   सिस्टम आकार (संप्रदाय 8.4) के लिए, रिएक्टर (एस) के माध्यम से आरएएस सिस्टम से बहने वाले पानी की मात्रा हाइड्रोपोनिक्स इकाई (क्यूसबमिन/सब) को ज्ञात करने की आवश्यकता है (ईक 8.1):

   $ Q_ {MIN} (किग्रा/दिन) =\ frac {n_ {फ़ीड}\ बार k_ {कीचड़}} {\ pi_ {कीचड़}} $ (8.1)

   जहां nsubfeed/उप किलो में मछली फ़ीड की मात्रा है, ksubsludge/उप कीचड़ के रूप में समाप्त होने वाली मछली फ़ीड का अनुपात गुणांक है, और πsubsludge/उप खनिज पाश में प्रवेश कीचड़ जल प्रवाह में कुल ठोस (यानी कीचड़) का अनुपात है।

   कीचड़ एकाग्रता biorecators से पहले एक गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण डिवाइस जोड़कर बढ़ाया जा सकता है, वापस आरएएस प्रणाली के लिए 'स्पष्ट' supernatant निर्देशन। इस सूत्र का उपयोग हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय के आधार पर रिएक्टर को आकार देने के लिए इनपुट प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है (चैप 10)। मछली फ़ीड के 20 और 40% के बीच रास-व्युत्पन्न कीचड़ (Timmons और Ebeling 2013) में कुल निलंबित ठोस के रूप में समाप्त होता है। उदाहरण के तौर पर, यह पाया गया है कि टिलिपिया कीचड़ में लगभग 55% पोषक तत्व होते हैं जो फ़ीड के माध्यम से सिस्टम में जोड़े गए थे (नेटो और ओस्ट्रेंस्की 2013; यवज़कन यिल्डिज़ एट अल। 2017) जो फसल विकास के लिए एक मूल्यवान संसाधन का प्रतिनिधित्व करता है।

   खनिज प्रक्रिया के माध्यम से पुनर्प्राप्त किए जा सकने वाले मुख्य पोषक तत्व एन और पी पी के रूप में हैं (कीचड़ के प्रमुख घटकों में से एक) लागत और फसल उत्पादन की उपलब्धता के मामले में सबसे मूल्यवान मैक्रोन्यूट्रिएंट है, यह एक्वापोनिक सिस्टम में अनुकूलित होने वाला पहला तत्व होना चाहिए।

   खनिज लूप की खनिज दर की गणना निम्नानुसार की जाती है:

   $ खनिज (ग्राम/दिन) = (n_ {फ़ीड}\ बार 1000) π_ {फ़ीड}\ बार π_ {कीचड़}\ बार _ {मिनट} $ (8.2)

   जहां _n_subfeed/sub सिस्टम (किग्रा में) में फ़ीड इनपुट है; _π_subfeed/subis फ़ीड फॉर्मूलेशन में पोषक तत्व का अनुपात; _π_subsludge/subis कीचड़ में समाप्त होने वाले एक विशिष्ट फीड-व्युत्पन्न तत्व का अनुपात; और submin/subis रिएक्टर सिस्टम की खनिजीकरण और जुटाने दक्षता ।

   अंतिम चरण खनिज लूप के प्रवाह में संबंधित तत्व की एकाग्रता निर्धारित करना होगा:

   $ पोषक तत्व\ एकाग्रता\ (मिलीग्राम/एल) =\ frac {खनिज\ बार 1000} {Q_ {MIN}} $ (8.3)

   ** उदाहरण 8.1**

   हमारी आरएएस प्रणाली प्रति दिन 10 किलो मछली फ़ीड से खिलाया जाता है। हम मानते हैं कि खिलाया फ़ीड का 25% कीचड़ के रूप में समाप्त होता है। हमारी प्रणाली में, हम कीचड़ को 1% शुष्क पदार्थ पर ध्यान केंद्रित करने के लिए रेडियल फ्लो सेटलर (आरएफएस) का उपयोग करते हैं। नतीजतन, खनिज लूप के माध्यम से आरएएस से एचपी तक प्रवाह की गणना निम्नानुसार की जाती है:

   $ Q_ {MIN}\ (किग्रा/दिन) =\ frac {10kg\ बार\ 0.25} {0.01} =250\ लगभग 250 किग्रा/दिन $

   हम पी हमारे फ़ीड की सामग्री (ज्यादातर मामलों में फ़ीड निर्माता द्वारा प्रदान की) पर हमारे सिस्टम आकार का फैसला 1.5% और 55% कीचड़ (नेटो और Ostrensky 2013) में समाप्त होता है। हम मानते हैं कि हमारे रिएक्टर इस तत्व के लिए 90% की खनिज दक्षता प्राप्त करते हैं। इसलिए, पी के ग्राम प्रत्येक दिन हाइड्रोपोनिक्स इकाई में स्थानांतरित किए जा सकते हैं:

   $ खनिज\ (ग्राम/दिन) = (10 किग्रा\ बार 1000)\ बार 0.55\ बार 0.015\ बार 0.9 = 74.25$

   फलस्वरूप में प्रवाह की एकाग्रता:

   $ पोषक तत्व\ एकाग्रता\ (मिलीग्राम/एल) =\ frac {74,25g\ बार 1000} {250L} =297\ मिलीग्राम/एल $

   उपरोक्त उदाहरण बॉक्स में प्रवाह में पी की यह एकाग्रता अधिकांश हाइड्रोपोनिक्स पोषक तत्वों के समाधानों की तुलना में लगभग छह गुना अधिक है। (2018) का शोध इस सैद्धांतिक संख्या को कम करता है, और वे रिपोर्ट करते हैं कि उनके आरएएस कीचड़ में क्रमशः दो स्वतंत्र प्रणालियों के लिए 150 और 200 मिलीग्राम/एल पी शामिल हैं (1% टीएसएस कीचड़), मछली फ़ीड पी सामग्री 0.83% के साथ उत्तरार्द्ध (200 मिलीग्राम/एल) के लिए सूखी पदार्थ फ़ीड।

3. 8.3 डिस्टिलेशन/डिसलिनेशन लूप

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

   डीकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम में, आरएएस से हाइड्रोपोनिक्स इकाई तक एक तरफा प्रवाह होता है। व्यावहारिक रूप से, पौधे आरएएस द्वारा आपूर्ति किए गए पानी को लेते हैं, जो बदले में ताजा (यानी टैप या बारिश) पानी के साथ सबसे ऊपर है। आरएएस इकाई से आवश्यक बहिर्वाह पौधों (और आसवन इकाई के माध्यम से) और खनिज रिएक्टर से हाइड्रोपोनिक्स इकाई में प्रवेश करने वाले पानी के माध्यम से एचपी प्रणाली छोड़ने के बीच अंतर के बराबर है, अगर सिस्टम में रिएक्टर (चित्र 8.4) शामिल है। एक सरल सारांश यह है कि आरएएस से एचपी तक लंबी अवधि के जल प्रवाह की आवश्यकता पौधों के बायोमास में evapotransignation और संयंत्र जल भंडारण द्वारा फसल के पानी की खपत के बराबर है।

   

   अंजीर 8.4 पानी के प्रवाह की योजना और एक decoupled aquaponics प्रणाली में पोषक तत्वों की विभिन्न सांद्रता, जहां Q, एल में प्रवाह मात्रा; ρ, मिलीग्राम/एल में पोषक तत्व एकाग्रता; आरएएस, जलीय कृषि प्रणाली को पुन: परिचालित; MIN, खनिज रिएक्टर; डीआईएस, आसवन इकाई; और एक्स, अज्ञात/लचीला प्रवाह पैरामीटर

   हालांकि, बड़े पैमाने पर संतुलन के संदर्भ में, पौधों के माध्यम से हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली को छोड़ने वाले पोषक तत्वों की मात्रा को निरंतर संतुलन सुनिश्चित करने के लिए प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। यह एक दुविधा बन गया है, क्योंकि आरएएस में अधिकतम सहनशील पोषक एकाग्रता एचपी में आवश्यक चीज़ों की तुलना में बहुत कम है। हिमाचल प्रदेश के लिए उच्च पोषक तत्व प्रवाह (_ρ_subras/उप $\ बार$ _Q_Subras/उप) इस प्रकार कम आरएएस पोषक सांद्रता द्वारा पूरा नहीं किया जा सकता है। इसके बजाय, डिस्टिलेशन/डिसलिनेशन लूप के बिना, हाइड्रोपोनिक्स सिस्टम में घटते समय आरएएस में पोषक एकाग्रता में वृद्धि होगी। एक संभावित उपाय आरएएस पानी (और इस प्रकार भी पोषक तत्वों) को निर्वहन करना है ताकि पोषक तत्व एकाग्रता को कम किया जा सके और हाइड्रोपोनिक्स पोषक तत्व समाधान में उर्वरक जोड़ा जा सके। पर्यावरण और आर्थिक प्रभाव के संदर्भ में, यह समाधान कम संतोषजनक है और बंद लूप संयुक्त उत्पादन के उद्देश्य को पूरा नहीं करता है।

   चित्र 8.3 में दिखाए गए आसवन इकाई का कार्यान्वयन इस दुविधा के लिए एक संभावित समाधान का प्रतिनिधित्व करता है। इस तरह के आसवन प्रौद्योगिकियों (जैसे थर्मल झिल्ली आसवन) में पानी से भंग लवण और पोषक तत्वों को अलग करने की क्षमता होती है (शाहजाद एट अल। 2017; सुब्रमानी और जैकाएंजेलो 2015)। मल्टी-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम के संदर्भ में, और इसी अतिरिक्त लागत के साथ अतिरिक्त निषेचन और पानी के रक्तस्राव के विकल्प के रूप में, यह तकनीक न केवल सिस्टम को ताजा पानी प्रदान कर सकती थी बल्कि संबंधित उपप्रणालियों (गोडडेक और केसमैन के लिए वांछित पोषक तत्व सांद्रता भी प्राप्त कर सकती थी 2018)।

   इस तरह के एक आसवन इकाई के कार्यान्वयन (यानी आकार) के लिए, सरल द्रव्यमान संतुलन समीकरणों का उपयोग किया जा सकता है। शेष प्रणाली, हालांकि, पहले से आकार की जानी चाहिए (या तो अंगूठे के नियमों के माध्यम से या बड़े पैमाने पर संतुलन समीकरणों के माध्यम से; देखें संप्रदाय 8.5), क्योंकि सिस्टम में प्रवेश करने वाले पोषक तत्व फसल द्वारा उठाए गए जैव उपलब्ध पोषक तत्वों के साथ संतुलन में होना चाहिए (** _Note: _** decoupled सिस्टम का मीठा स्थान इसकी लचीलापन है। नतीजतन, कोई भी सिस्टम के हाइड्रोपोनिक्स हिस्से को बड़ा कर सकता है हालांकि इससे अधिक उर्वरक के उपयोग की आवश्यकता होगी)। पोषक तत्व तेज अनुमान लगाने का सबसे आसान तरीका इस धारणा का उपयोग करना है कि पोषक तत्वों को सिंचाई के पानी में भंग आयनों के समान ही लिया जाता है/अवशोषित किया जाता है (यानी कोई तत्व विशिष्ट रासायनिक, जैविक या शारीरिक प्रतिरोध नहीं)। नतीजतन, संतुलन बनाए रखने के लिए, पोषक तत्व समाधान में निहित फसल द्वारा उठाए गए सभी पोषक तत्वों को हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली (ईक 8.4) में वापस जोड़ा जाना चाहिए।

   $\ phi_ {आरएएस} +\ phi_ {MIN} -\ phi_ {HP} =0 $ (8.4)

   जहां __Subras/उप आरएएस प्रणाली से हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली तक पोषक तत्व प्रवाह है, __submin/उप खनिज इकाई से हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली तक पोषक तत्व प्रवाह है और __SUBHP/SUB पोषक संयंत्र तेज है। इस समीकरण के लिए, यह माना जाता है कि आसवन प्रणाली में 100% के करीब दक्षता है। इस प्रकार, _Q_subdis/उप हाइड्रोपोनिक्स सबसिस्टम पर वापस जाता है।

   फलस्वरूप:

   $ (\ rho_ {HP}\ टाइम्स Q_ {HP}) = (\ rho_ {आरएएस}\ बार Q_ {आरएएस}) + (\ rho_ {MIN}\ बार Q_ {MIN}) $ (8.5)

   जहां क्यू एल में प्रवाह मात्रा है, और ρमिलीग्राम/एल में पोषक तत्व एकाग्रता है।

   जैसा कि ऊपर बताया गया है, हाइड्रोपोनिक्स इकाई के लिए आरएएस से प्रवाह हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली (यानी QSUBHP/उप + QSubx/उप) और बायोरिएक्टर (QSubmin/उप) से प्रवाह, यानी Qsubras/उप = Qsubhp/उप + QSubx/उप - QSubmin/उप, जो हमें निम्नलिखित की ओर जाता है समीकरण:

   $ (\ rho_ {HP}\ टाइम्स Q_ {HP}) = (\ rho _ {RAS}\ बार Q_ {HP}) + (\ rho _ {RAS}\ बार Q_ {X}) - (\ rho_ {RAS}\ बार Q_ {MIN}) + (\ rho_ {MIN}) $ (8.6)

   लक्षित चर आसवन प्रवाह (QSubx/उप) है जो हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली में पोषक तत्व एकाग्रता संतुलन बनाए रखने के लिए आवश्यक है। इसके लिए, ईक 8.6 को निम्न चरणों में QSubx/उप के लिए हल किया गया है:

   $ (\ rho_ {आरएएस}\ टाइम्स Q_ {X}) = (\ rho_ {HP}\ बार Q_ {MIN}) - (\ rho_ {RAS}\ बार Q_ {HP}) + (\ rho_ {RAS}\ बार Q_ {MIN}) $ (8.7)

   $ Q_ {X} =\ frac {\ rho_ {HP}\ बार Q_ {HP}} {\ rho_ {RAS}} -\ frac {\ rho_ {MIN}\ टाइम्स Q_ {MIN}} {\ rho_ {RAS} -Q_ {HP} +Q_ {MIN} $ (8.8)

   ध्यान दें कि आसवन प्रवाह QSUBX/उप अत्यधिक गतिशील है और पौधों, जो जलवायु पर निर्भर है की evapotranspirging दर पर निर्भर करता है। गतिशील परिणाम, हालांकि, आसवन इकाई का आकार बदलने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। आसवन इकाई में आवश्यक प्रवाह की गणना करने के लिए, निम्न सूत्र का उपयोग किया जा सकता है:

   $ Q_ {DIS} = Q_ {X}\ टाइम्स\ frac {100} {\ eta_ {DIS}} $ (8.9)

   जहां क्यू एल में प्रवाह मात्रा है और η प्रयुक्त डिवाइस (% में) की demineralization दक्षता है।

   इसलिए आसवन प्रौद्योगिकी बहु-लूप एक्वापोनिक्स प्रणालियों के पानी और पर्यावरण (यानी उर्वरक उपयोग) पदचिह्न को काफी कम कर सकती है। हालांकि, उनके कार्यान्वयन पर विचार करते समय एक्वापोनिक्स सिस्टम और भी जटिल हो जाते हैं। भले ही यह अतिरिक्त लूप छोटे पैमाने पर सिस्टम के लिए कोई समझ नहीं सकता है, फिर भी इसमें बड़े वाणिज्यिक प्रणालियों को एक नए स्तर पर लेने की क्षमता है। फिर भी, किसी को यह विचार करना होगा कि थर्मल आसवन प्रौद्योगिकी को उच्च मात्रा में थर्मल ऊर्जा की आवश्यकता होती है और शायद हर जगह आर्थिक रूप से उचित नहीं हो सकती है। उच्च वैश्विक सौर विकिरण स्तर या भूतापीय ऊर्जा स्रोतों वाले क्षेत्र इस तकनीक के लिए सबसे उपयुक्त हो सकते हैं। ऐसी प्रणालियों की आर्थिक स्थिरता इसके परिणामस्वरूप भी स्थान निर्भर है।

   ध्यान में रखना एक और बिंदु आसवन इकाई से आसुत जल और नमकीन का उच्च तापमान है। पर्यावरण की स्थिति और उपयोग की जाने वाली मछली प्रजातियों के आधार पर, आरएएस पानी को गर्म करने के लिए गर्म आसवन पानी का उपयोग किया जा सकता है; हालांकि, एचपी सबसिस्टम को फिर से दर्ज करने से पहले नमकीन को ठंडा करने की आवश्यकता है।

4. 8.4 साइजिंग मल्टी-लूप सिस्टम

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

   एक एक्वापोनिक्स सिस्टम का आकार पोषक तत्व इनपुट और -आउटपुट को संतुलित करने की आवश्यकता होती है। यहां, हम मूल रूप से एक-लूप सिस्टम का आकार बदलने के समान सिद्धांत को लागू करते हैं। फिर भी, यह दृष्टिकोण थोड़ा और जटिल है, लेकिन एक उदाहरण की सहायता से पूरी तरह से सचित्र होगा।

   

   अंजीर 8.5 योजना जो चार-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम के भीतर बड़े पैमाने पर संतुलन दिखाती है; जहां एमसबफीड/उप फ़ीड के माध्यम से सिस्टम में जोड़े गए भंग पोषक तत्व हैं। लेबल जोड़ें: QSubdis/उप - QSubx/उप हिमाचल प्रदेश में लौट आसुत करने के लिए; रिएक्टर में प्रवेश पोषक तत्वों के लिए 'कीचड़'

   चित्रा 8.5 हमारे सिस्टम दृष्टिकोण के लिए बड़े पैमाने पर संतुलन आरेख को दर्शाता है। इष्टतम स्थिति में, सिस्टम में केवल एक इनपुट और आउटपुट होता है। हालांकि, व्यावहारिक रूप से, पौधों के विकास को अनुकूलित करने के लिए हाइड्रोपोनिक्स भाग में अतिरिक्त पोषक तत्व जोड़ना होगा। इस मॉडल का उपयोग सिस्टम को आकार देने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए फास्फोरस पर आधारित, जो एक गैर-नवीकरणीय संसाधन है (Chap। 2)। सिस्टम में इनपुट (एमसबफीड/उप) एक पोषक तत्व का अंश है जो मछली एक भंग रूप में उगती है। शेष मछली में बायोमास के रूप में जमा होता है या कीचड़ के रूप में समाप्त होता है (पिछले खंड देखें)। उत्पादन संयंत्र पोषक तत्व तेज है। पौधों का पोषक तत्व तेज निर्धारित करना कई कारकों पर निर्भर करता है और यह बहुत जटिल है; किसी न किसी अनुमान को देने का सबसे आसान तरीका पौधों के श्वसन को पोषक तत्व तेज (गोडडेक और कोरनर 2019) के मुख्य चालक के रूप में समझना है।

   Evapotranspersinging दर अत्यधिक जलवायु निर्भर है और या तो प्रत्यक्ष या परोक्ष रूप अवशोषित शॉर्टवेव विकिरण, सापेक्ष आर्द्रता, तापमान, और COSUB2/उप एकाग्रता से प्रभावित है। बहु-लूप प्रणाली की उच्च जटिलता के कारण, हम मानते हैं कि पौधे जलवायु नियंत्रित ग्रीनहाउस में स्थित हैं, और इसलिए हमें केवल गतिशील चर के रूप में वैश्विक विकिरण पर विचार करने की आवश्यकता है कि यह निर्धारित करता है कि कितना शॉर्टवेव विकिरण अवशोषित होता है। दूसरे शब्दों में, हमें सबसे पहले यह निर्धारित करने की आवश्यकता है कि पौधों के लिए कितने जोड़े गए पोषक तत्व उपलब्ध हो जाते हैं, और फिर यह निर्धारित करते हैं कि पौधे वास्तव में कितना लेते हैं।

   8.4.1 फ़ीड इनपुट

   मछली फ़ीड दर सिस्टम में कुल बायोमास और फ़ीड रूपांतरण अनुपात (एफसीआर) पर निर्भर करती है। टिमन्स और ईबेलिंग (2013) विभिन्न मछली प्रजातियों के लिए मछली विकास दर निर्धारित करने के लिए एक सरल दृष्टिकोण प्रदान करते हैं। हालांकि, हम बायोमास को अधिक सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए औद्योगिक डेटा लेने की सलाह देते हैं। Lupatsch और Kissil (1998) (Eq 8.10) एक सामान्य विकास सूत्र प्रदान करते हैं, जिसके लिए Goddek और Körner (2019) ने गणितीय सॉफ़्टवेयर वातावरण MATLAB (आंतरिक फ़ंक्शन 'fitnlm') का उपयोग करके वक्र फिटिंग द्वारा विकास गुणांक निर्धारित किया है नील Tilapia (Oreochromis niloticus) के लिए अनुभवजन्य डेटा के साथ। अतिरिक्त प्रारंभिक और अंतिम वजन, प्रणाली का पानी का तापमान, और प्रजातियों के लिए आउटपुट - विशिष्ट विकास गुणांक तालिका 8.2 में पाया जा सकता है। ईक में इन मापदंडों को सम्मिलित करना 8.10 हमें इस मछली प्रजातियों के लिए एक विशिष्ट दिन पर वजन देता है।

   $ W_ {t} = [W_0 ^ {1-\ बीटा w} + (1-\ बीटा _w)\ alpha_wexp\ {\ Gamma_wt} टी] ^ {\ frac {1} {1-\ बीटा w}} $ (8.10)

   जहां WSUBT/उप (जी) - एक विशिष्ट समय (दिन) पर मछली वजन, WSUB0/उप (जी) - प्रारंभिक मछली वजन, टी - पानी का तापमान (C में), αw βw βw और γw प्रजातियों - विशिष्ट विकास गुणांक (कोई इकाई नहीं), और टी दिनों में समय है।

   ** तालिका 8.2** ईक के लिए मछली विकास पैरामीटर 8.10 दिए गए पानी के तापमान (टी) के लिए। WSUB0/उप और WSUBF/SUB को अपनी आवश्यकताओं के अनुसार समायोजित किया जा सकता है

   तालिका थैड tr वर्ग = “हेडर” थफंक्शन/वें ThParameters/वें थिविवरण/वें Thvalue/वें Thsourc/th /tr /thead tbody tr वर्ग = “अजीब” टीडी रोस्पान = “4"मछली की वृद्धि /टीडी टीडीडब्ल्यूएसयूबी0/सब/टीडी टीडी* तिलापिया* उंगलियों का प्रारंभिक वजन (जी में) /टीडी टीडीउदाहरण के लिए, 55/टीडी टीडीगोदेक और कोर्नर (2019) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीडब्ल्यूसबएफ/सब/टीडी TDTarget मछली का फसल वजन (जी में) /टीडी टीडीउदाहरण के लिए, 600/टीडी टीडीगोदेक और कोर्नर (2019) /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीटी/टीडी टीडीआरएएस का पानी का तापमान (आईसीसी में) /टीडी टीडी 30/टीडी टीडीटिमन्स और ईबेलिंग (2013) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि tdαw; βw; γw/टीडी TDSpecies-विशिष्ट विकास गुणांक/टीडी टीडी 0.0261; 0.4071; 0.0827/टीडी टीडीगोदेक और कोर्नर (2019) /टीडी /tr /टीबीओडी /तालिका

   उपरोक्त समीकरण के उत्पादन के आधार पर, हम यह निर्धारित करने में सक्षम थे कि विकास चरण के अनुसार मछली को कितना फ़ीड की आवश्यकता होगी। ज्यादातर समय, फीड दर (शरीर के वजन का एक्स%) या एफसीआर प्रजातियों विशिष्ट फ़ीड निर्माता द्वारा उल्लेख किया जाता है। हालांकि, Timmons और Ebeling (2013) tilapia के लिए एफसीआर के लिए एक मोटा दिशानिर्देश प्रदान करते हैं: 0.7-0.9 Tilapia के लिए जो 100 ग्राम से कम वजन और 1.2-1.3 tilapia के लिए वजन 100 से अधिक ग्राम यह निम्नलिखित समीकरण के माध्यम से किया जाता है।

   $ फ़ीड\ दर\ (जी) = एफसीआर\ बार WG_T\ बार m_ {मछली} $ (8.11)

   जहां एफसीआर फ़ीड रूपांतरण अनुपात है, डब्ल्यूजीसबट/सब वजन (प्रति दिन) है, और एमसबफिश/सब मछली टैंक में मछली की मात्रा है।

   वजन (डब्ल्यूजी) प्रति दिन Eq के साथ निर्धारित किया जा सकता है। 8.10 का वजन घटाकर, उदाहरण के लिए दिन 11 के वजन से 10 दिन। यह प्रत्येक टैंक के लिए किया जा सकता है। चित्रा 8.6 उपरोक्त समीकरणों का उपयोग करके Tilapia के लिए सिस्टम में मछली फ़ीड इनपुट दिखाता है। प्रणाली पूरी तरह से साइकिल के बाद प्रति दिन औसत फ़ीड इनपुट 165 किलो है।

   

   ** अंजीर 8.6** Tilapia के लिए बायोमास बैलेंस का उदाहरण अधिकतम 482.000 एल की कुल मात्रा (बायोफिल्टर और नाबदान सहित) के साथ कोहार्ट में 13 टैंकों में चलाया गया। औसत मछली वजन (ए) के साथ स्टार्ट-अप चरण सहित 2 वर्षों की अवधि के लिए 80 टी का कुल बायोमास (प्रत्येक पंक्ति एक टैंक/पलटन का प्रतिनिधित्व करती है) और दैनिक कुल फ़ीड दर (बी) (गोडडेक और कोरनर 2019 से लिया गया डेटा)

   8.4.2 पोषक तत्व उपलब्धता

   नेटो और Ostrensky (2013) 33% की एक घुलनशील एन उत्सर्जन और जब नील Tilapia (Oreochromis niloticus, एल) पालन फ़ीड इनपुट के 17% की एक घुलनशील पी उत्सर्जन की रिपोर्ट। ये पोषक तत्व हैं जो अंततः आरएएस प्रणाली में जमा होते हैं और पौधों द्वारा उठाए जा सकते हैं।

   8.4.3 प्लांट तेज

   तालिका 8.3 फसल-विशिष्ट evapotransigning (etSubc/उप) दरों है कि वैश्विक विकिरण से जुड़े हुए हैं का एक सिंहावलोकन देता है। प्रति वर्ग मीटर का एक मिमी 1 एल के बराबर होता है सरल आकार के लिए, किसी को वार्षिक दैनिक औसत लेना चाहिए (अगला अनुभाग देखें)।

   तालिका 8.3 बाहर वैश्विक विकिरण स्तर सबआर्कटिक, समशीतोष्ण समुद्री, और शुष्क परिस्थितियों (Goddek और Körner 2019 के आधार पर) का अवलोकन और उनके संबंधित फसल evapotrangiving _ (आदि, मिमी दिन -1) _ दर lettuce और tomato 20C के एक नियंत्रित ग्रीनहाउस वातावरण में उगाया और 80% रिश्तेदार नमी। सलाद पत्ता निरंतर रोपण वर्ष दौर के साथ खेती की गई थी; टमाटर जनवरी में लगाया गया था और दिसंबर में हटा दिया गया था (फरो द्वीप और नीदरलैंड) या जुलाई और जून (नामीबिया)

   तालिका थैड टीआर वें रोस्पान = “3"महीने/वें वें colspan = “3"फरो द्वीप/वें वें colspan = “3"नीदरलैंड वें colspan = “3"नामीबिया/वें /tr tr वर्ग = “हेडर” THGlobal रेडियशन/वें Thetsubc/सब/लेटयूस/वें Thetsubc/उप/टमाटर-वें THGlobal रेडियशन/वें Thetsubc/सब/लेटयूस/वें Thetsubc/उप/टमाटर-वें THGlobal रेडियशन/वें Thetsubc/सब/लेटयूस/वें Thetsubc/उप/टमाटर-वें /tr tr वर्ग = “हेडर” thmol msup-2/sup daysup-1/sup/वें वें colspan = “2"किग्रा msup-2/sup डेसप-1/sup/th thmol msup-2/sup daysup-1/sup/वें वें colspan = “2"किग्रा msup-2/sup डेसप-1/sup/th thmol msup-2/sup daysup-1/sup/वें वें colspan = “2"किग्रा msup-2/sup डेसप-1/sup/th /tr /thead tbody tr वर्ग = “अजीब” टीडीबी जनवरी/बी/टीडी टीडी 1.4/टीडी टीडी 0.78/टीडी टीडी 0.52/टीडी टीडी 4.5/टीडी टीडी 0.78/टीडी टीडी 0.53/टीडी टीडी 54.2/टीडी टीडी 2.74/टीडी टीडी 4.55/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीबी फरवरी/बी/टीडी टीडी 5.2/टीडी टीडी 0.85/टीडी टीडी 1.38/टीडी टीडी 9.1/टीडी टीडी 0.93/टीडी टीडी 1.40/टीडी टीडी 53.7/टीडी टीडी 2.70/टीडी टीडी 4.47/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीबीमार्च/बी/टीडी td13.7/टीडी टीडी 1.20/टीडी टीडी 2.12/टीडी टीडी 17.0/टीडी टीडी 1.28/टीडी टीडी 2.14/टीडी टीडी 51.2/टीडी टीडी 2.42/टीडी टीडी 3.96/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीबीप्रिल/बी/टीडी टीडी 30.6/टीडी टीडी 1.90/टीडी टीडी 3.05/टीडी टीडी27.9/टीडी टीडी 1.82/टीडी टीडी 2.90/टीडी टीडी 40.2/टीडी टीडी 3.05/टीडी टीडी 5.38/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीबीमाई/बी/टीडी टीडी 39.2/टीडी td2.29/टीडी टीडी 3.57/टीडी टीडी 32.2/टीडी टीडी 2.40/टीडी टीडी 3.74/टीडी टीडी 30.0/टीडी टीडी 2.70/टीडी टीडी 4.59/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीबीजुन/बी/टीडी टीडी 39.6/टीडी टीडी 2.33/टीडी टीडी 3.60/टीडी टीडी 26.6/टीडी टीडी 2.52/टीडी टीडी 3.91/टीडी टीडी 30.5/टीडी टीडी 2.28/टीडी टीडी 3.80/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीबीजुलाई/बी/टीडी टीडी 34.5/टीडी टीडी 2.17/टीडी टीडी 3.37/टीडी टीडी 36.4/टीडी टीडी 2.54/टीडी टीडी 3.51/टीडी टीडी 37.5/टीडी td2.61/टीडी टीडी 3.92/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीबैगस्ट/बी/टीडी टीडी 21.3/टीडी टीडी 1.67/टीडी टीडी 2.73/टीडी टीडी 31.7/टीडी टीडी 2.28/टीडी टीडी 3.51/टीडी टीडी 37.5/टीडी td2.61/टीडी टीडी 3.92/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीबी सितंबर/बी/टीडी td13.2/टीडी टीडी 1.20/टीडी टीडी 2.04/टीडी टीडी 23.1/टीडी टीडी 1.75/टीडी टीडी 2.77/टीडी टीडी 43.2/टीडी टीडी 2.00/टीडी टीडी 3.02/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीबॉक्टोबर/बी/टीडी टीडी 6.0/टीडी टीडी 0.91/टीडी टीडी 1.77/टीडी td13.3/टीडी टीडी 1.17/टीडी टीडी 1.94/टीडी टीडी 51.6/टीडी टीडी 2.07/टीडी टीडी 3.09/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीबीनवंबर/बी/टीडी टीडी 2.1/टीडी टीडी 0.78/टीडी टीडी 1.60/टीडी टीडी 6.2/टीडी टीडी 0.87/टीडी td1.62/टीडी टीडी 57.9/टीडी टीडी 2.30/टीडी टीडी 3.58/टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीबीडिसेंबर/बी/टीडी टीडी 0.4/टीडी td0.79/टीडी टीडी 1.66/टीडी टीडी 3.5/टीडी टीडी 0.77/टीडी टीडी 1.52/टीडी टीडी 59.8/टीडी टीडी 2.44/टीडी टीडी 3.95/टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी बुवेरेज/यू/बी /टीडी tdu17.3/यू/टीडी tdu1.41/यू/टीडी tdu2.28/यू/टीडी tdu20.6/यू/टीडी tdu1.59/यू/टीडी tdu2.50/यू/टीडी टीडी 3.83/टीडी tdu2.47/यू/टीडी tdu3.83/यू/टीडी /tr /टीबीओडी /तालिका

   8.4.4 सबसिस्टम को संतुलित करना

   सिस्टम को आकार देने के लिए लूप को संतुलित करना आवश्यक है। इनपुट आउटपुट के बराबर होना चाहिए (चित्र 8.5)। एक डिकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम में एक बायोरिएक्टर इकाई को शामिल किया गया है, हमारे पास दो पोषक तत्व प्रवाह धाराएं हैं: (1) फ़ीड का अंश जो एक घुलनशील रूप में आरएएस प्रणाली में उत्सर्जित होता है और (2) मछली कीचड़ में पोषक तत्वों का अंश जो बायोरिएक्टर (एस) खनिज और जुटाने का प्रबंधन करता है। पोषक तत्वों की प्रमुख बहिर्वाह धारा (डिमिनरलाइज्ड कीचड़ की आवधिक हटाने के अलावा) पौधों का पोषक तत्व तेज होता है। अंतर Eq 8.12। इस संतुलन को व्यक्त करता है:

   $ खनिज\ (Eq.8.2) +m_ {फ़ीड} =\ frac {\ अंडरलाइन {Q_ {HP}}\ टाइम्स\ rho_ {HP}} {1000} $ (8.12)

   $ (\ रेखांकित {\ eta_ {फ़ीड}}\ बार 10000\ बार\ pi_ {फ़ीड}\ बार\ pi_ {sludhe}\ टाइम्स\ eta_ {मिनट}) +\ रेखांकित {m_ {फ़ीड}}} =\ frac {\ रेखांकित {Q_ {HP}}\ टाइम्स\ rho _ {HP} {1000} $ (8.13)

   जिसमें $\ अंडरलाइन {\ eta_ {feed}} $ आरएएस सिस्टम में प्रवेश करने वाला औसत फ़ीड (किग्रा में) है, πsubfeed/subis फ़ीड फॉर्मूलेशन में पोषक तत्व का अनुपात, πsubsludge/उप कीचड़ में समाप्त होने वाले एक विशिष्ट फीडव्युत्पन्न तत्व का अनुपात है, और submin/उप खनिज और जुटाने दक्षता है रिएक्टर सिस्टम का, umsubfeed/sub/u एक पोषक तत्व की औसत राशि है कि मछली एक भंग रूप में शौच, UQSUBHP/sub/यू - औसत कुल evapotrangiving, और ρsubhp/subis लक्ष्य (यानी इष्टतम) हाइड्रोपोनिक सबसिस्टम में एक विशिष्ट पोषक तत्व के लिए पोषक तत्व एकाग्रता।

   हालांकि, आवश्यक क्षेत्र निर्धारित करने में सक्षम होने के लिए, इस समीकरण को हल करने के लिए दो चर हैं जिन्हें फिर से परिभाषित करने की आवश्यकता है। समीकरण 8.14 दिखाता है कि घुलनशील पोषक तत्व विसर्जन की गणना कैसे करें। Eq में 8.15, हम दिखाते हैं कि औसत कुल evapotransignation क्षेत्र का एक उत्पाद है और संयंत्र विशिष्ट evapotransirging दर (यहां औसत के रूप में दिखाया गया है) प्रति msup2/sup।

   $\ रेखांकित करें {m_ {feed}} =\ रेखांकित करें {n_ {feed}\ बार\ pi_ {फ़ीड}\ टाइम्स\ eta_ {excr} $ (8.14)

   जहां subexcr/उप एक घुलनशील रूप में मछली द्वारा उत्सर्जित पोषक तत्व के अंश का प्रतिनिधित्व करता है।

   $\ रेखांकित करें {Q_ {HP}} = ए\ बार\ रेखांकित करें {et_c} $ (8.15)

   जहां $\ रेखांकित {Q_ {HP}} $ औसत कुल evapotransinging का प्रतिनिधित्व करता है (एल में), एक क्षेत्र, और $\ रेखांकित {ET_ {c}} $ mm/msup2/sup में औसत फसल विशिष्ट evapotransporcioning (यानी एल/MSUP2/sup)।

   ए को खोजने के लिए 8.14 और 8.15 को शामिल करके 8.13, हम औसत फ़ीड इनपुट (ईक 8.15) के संबंध में आवश्यक पौधे क्षेत्र की गणना करने में सक्षम हैं।

   $ ए =\ frac {(\ रेखांकित {\ eta_ {फ़ीड}\ बार 1000\ बार\ pi_ {फ़ीड}\ बार\ eta_ {excr}\ बार 1000}) + (\ रेखांकित {\ eta_ {फ़ीड}}\ बार 1000\ बार\ pi_ {फ़ीड}\ बार\ pi_ {कीचड़}\ बार 1000) {रेखांकित करें {et_c}\ time\ rho_ {HP}} $ (8.16)

   ** उदाहरण 8.2**

   इस उदाहरण के लिए, हम आकार (यानी संतुलन) पी के संबंध में प्रणाली चाहते हैं हम मानते हैं कि हमारे सिस्टम के आरएएस घटक 150 किलो की औसत दैनिक फ़ीड इनपुट की आवश्यकता है। निर्माता मछली फ़ीड की पी सामग्री को 1% होने की रिपोर्ट करता है। हम पी को कीचड़ में समाप्त होने का अनुमान लगाते हैं 55% और पी कि मछली एक घुलनशील रूप में 17% होने के लिए उगती है। बायोरिएक्टर काफी अच्छी तरह से प्रदर्शन करते हैं और पी के 85% के आसपास खनिज करते हैं।

   उत्पादन पक्ष पर, हम सलाद के लिए औसत फसल विशिष्ट evapotransperigning दर की गणना (द्वारा, उदाहरण के लिए एफएओ पेनमैन-Monteith समीकरण का उपयोग कर)। हमारे स्थान पर, यह लगभग 1.3 मिमी/दिन (यानी 1.3 एल/दिन) है। पोषक तत्व समाधान की इष्टतम पी संरचना 50 मिलीग्राम/एल (रेश 2013) होने की सूचना दी जाती है। सिस्टम द्वारा उत्पादित पी को तेज करने के लिए आवश्यक पौधे की खेती के क्षेत्र को ढूंढना तब हल किया जाता है:

   $ ए =\ frac {(\ रेखांकित {\ eta_ {फ़ीड}\ बार 1000\ बार\ pi_ {फ़ीड}\ बार\ eta_ {excr}\ बार 1000}) + (\ रेखांकित {\ eta_ {फ़ीड}}\ बार 1000\ बार\ pi_ {फ़ीड}\ बार\ pi_ {कीचड़}\ बार 1000)\ रेखांकित करें {et_c}\ टाइम्स\ rho_ {HP}} $

   $ ए =\ frac {(150000\ बार 0.01\ बार 0.17\ बार 1000) + (150000\ बार 0.01\ बार 0.55\ बार 0.85\ बार 1000)} {1.3\ गुना 50} $

   $\\ =\ frac {255000+701250} {65} $

   $\\ = 14711m ^ 2 = 1.47a $

   ऊपर दिए गए उदाहरण से पता चलता है कि हाइड्रोपोनिक्स इकाई में पी का बहुमत बायोरिएक्टरों से निकलता है। इस प्रकार, एक decoupled प्रणाली के भीतर एक बायोरिएक्टर के कार्यान्वयन पी स्थिरता पर बहुत अधिक प्रभाव पड़ता है। इसके विपरीत, सरल एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम को आकार देने के लिए, अंगूठे का नियम आमतौर पर लागू होता है। पत्तेदार पौधों के लिए लगभग 40—50 ग्राम और फल पौधों के लिए प्रति एमएसयूपी2/एसयूपी खेती क्षेत्र (एफएओ 2014) के लिए लगभग 50—80 ग्राम फीड की आवश्यकता होती है। ऊपर दिए गए उदाहरण में फ़ीड इनपुट को देखते हुए = 150 किलोग्राम, और इसे 45 (पत्तेदार पौधे अनुमान का औसत) से विभाजित करते समय, प्रस्तावित खेती क्षेत्र लगभग 3750 एमएसयूपी2/एसयूपी है। कीचड़ खनिज को छोड़कर, हमारा उदाहरण पी पर सिस्टम का आकार करते समय 3333 एमएसयू2/एसयूपी के खेती क्षेत्र का सुझाव देगा।

   8.4.5 डिस्टिलेशन यूनिट की भूमिका

   आसवन इकाई की भूमिका आरएएस प्रणाली और हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली के पोषक तत्व एकाग्रता को उनके संबंधित वांछित स्तरों पर रखना है। चूंकि पोषक तत्व संचय और संबंधित विशिष्ट पोषक तत्व घनत्व आरएएस सिस्टम में गतिशील होते हैं (यानी Etsubc/उप दर के आधार पर) जो QSUBHP/उप और QSUBX/उप प्रवाह (चित्र 8.5) पर निर्भर करते हैं, आसवन इकाई का आकार एक अंतर समीकरण का उपयोग करके निर्धारित नहीं किया जा सकता है। इस प्रकार, समय के साथ आरएएस में पोषक तत्व एकाग्रता निर्धारित करने के लिए एक समय श्रृंखला मॉडल की आवश्यकता होती है। एक विशिष्ट समय पर पोषक तत्व एकाग्रता प्रणाली के भीतर बड़े पैमाने पर संतुलन समीकरणों को निष्पादित करने में सक्षम होने के लिए आवश्यक है (संप्रदाय 8.3)।

   

   ** अंजीर 8.7** हाइड्रोपोनिक्स (पीला, —-) और आरएएस पर आसवन प्रवाह (नहीं, ठोस रेखा; 5000 एल एच -1, धराशायी रेखा) के प्रभाव पर आरएएस जल प्रणाली में NO3-N एकाग्रता की तुलना सिमुलेशन (नीला, —-) पोषक समाधान सांद्रता ** (ए) ** नामीबिया और** (बी) ** नीदरलैंड, यानी कम और उच्च में अक्षांश (नामीबिया 22.6S और नीदरलैंड, 52.1N, क्रमशः) 36 महीने की अवधि (सिस्टम रन-अप चरण सहित) के भीतर स्थानीय जलवायु डेटा और जलवायु समायोजित ग्रीनहाउस मॉडल इनपुट के रूप में

   सिस्टम को संतुलित करने के लिए (यानी इनपुट = आउटपुट), हम ऐसी आसवन इकाई की आवश्यक क्षमता पर एक सामान्य दिशानिर्देश दे सकते हैं। इसका उद्देश्य आरएएस प्रणाली में पोषक तत्व संचय से बचने के लिए है। चित्रा 8.7 ए, बी हाइड्रोपोनिक्स और आरएएस पोषक समाधान पर आसवन प्रवाह का प्रभाव दिखाता है बिना खनिज लूप के दो अलग-अलग अक्षांश में। दोनों प्रणालियों में एक ही फ़ीड इनपुट होता है (औसत में 158.6 किलो daysup-1/sup; चित्र देखें 8.6)। हालांकि, पर्यावरण की स्थिति और जलवायु समायोजित ग्रीनहाउस को ध्यान में रखते हुए, आवश्यक और इष्टतम हाइड्रोपोनिक क्षेत्र भौगोलिक स्थानों के बीच भिन्न होता है (देखें चैप 11। कम संभावित वाष्पीकरण दर वाले हाइड्रोपोनिक सिस्टम, जैसा कि उच्च अक्षांश (यानी भूमध्य रेखा से दूर) में स्थानों में आम हैं, भूमध्य रेखा के करीब स्थानों की तुलना में बड़े खेती क्षेत्रों की आवश्यकता होगी। इसी समय, इन क्षेत्रों में विकिरण में एक उच्च वार्षिक भिन्नता और इस प्रकार श्वसन आम है, इस प्रकार पानी और पोषक तत्वों पर मौसमी परिवर्तनशीलता पर उच्च मांग मौजूद है (चित्र 8.7 देखें)। ग्रीनहाउस की खेती में, हालांकि, पूरक प्रकाश आवश्यक हो सकता है, और नॉर्वे जैसे देशों में, पूरक प्रकाश के बिना सब्जी की खेती शायद ही होती है। इसके अलावा, फसल की पत्तियों की कुल सतह एक फर्क पड़ता है; प्रति यूनिट जमीन क्षेत्र में एक उच्च पत्ती क्षेत्र (यानी पत्ती क्षेत्र सूचकांक) वाली फसलों की तुलना में छोटे पत्ते क्षेत्रों वाली फसलों से अधिक होती है, और टमाटर और सलाद फसलों के बीच एक अलग अंतर देखा जा सकता है। एक्वापोनिक सिस्टम की योजना बनाने और आकार देने पर इन सभी कारकों पर विचार किया जाना चाहिए।

   निम्नलिखित में हम उपरोक्त वर्णित एक्वापोनिक्स सिस्टम के लिए अनुकूलित हाइड्रोपोनिक क्षेत्र आकार का अवलोकन प्रदान करते हैं: मोनोकल्चर के लिए खेती क्षेत्र 250 एमएसयूपी2/एसयूपी के चरणों में परिदृश्यों के साथ अनुकरण किया गया ताकि सिस्टम को उचित रूप से संतुलित करने के लिए सलाद या टमाटर के फिटिंग क्षेत्र को खोजने के लिए अनुपूरक प्रकाश के बिना (सलाद या टमाटर के लिए, क्रमशः):

   • 17.000 एमएसयूपी2/एसयूपी या फरो द्वीप समूह के लिए 11.750 एमएसयूपी2/एसयूपी

   • 15.500 एमएसयूपी2/एसयूपी या नीदरलैंड के लिए 11.000 एमएसयूपी2/एसयूपी

   • नामीबिया के लिए 8750 एमएसयूपी2/एसयूपी या 6500 एमएसयूपी2/एसयूपी

   हालांकि सिस्टम का आकार अलग है, औसत वार्षिक पोषक तत्व तेज समान है। हालांकि, जब एक डिगस्टर सिस्टम को एकीकृत करते हैं, तो हमें अतिरिक्त पोषक तत्व स्रोत को ध्यान में रखना होगा (चित्र 8.1 सी)। एक घटक को बदलने से अनिवार्य रूप से सिस्टम के असंतुलन की ओर जाता है, फिर भी सिस्टम को आरएएस और एचपी दोनों को इष्टतम पोषक तत्व प्रदान करना चाहिए। उदाहरण के लिए, आरएएस में NO3-N एक निश्चित सीमा से नीचे होना चाहिए\ 200 मिलीग्राम L<sup-1/sup के लिए, उदाहरण के लिए tilapia, जबकि हिमाचल प्रदेश में PO4-P 50 मिलीग्राम LSUP-1/अच्छी गुणवत्ता वाले पौधों की खेती के लिए सुझाई गई एकाग्रता के लिए जितना संभव हो उतना करीब होना चाहिए। इस प्रकार, सिमुलेशन अध्ययन मछली और पौधों दोनों के लिए इष्टतम पोषक तत्व आपूर्ति प्राप्त करने के लिए एक decoupled बंद बहु-पाश एक्वापोनिक्स प्रणाली में घटकों के आकार को निर्धारित करने में मदद करते हैं। उस उद्देश्य के लिए, गोडडेक और कोरनर (2019) ने एक संख्यात्मक एक्वापोनिक्स सिम्युलेटर बनाया।

   हालांकि, एक एक्वापोनिक प्रणाली की योजना बना एक संतुलन है कि पोषक तत्वों की मांग और आपूर्ति में अवांछित चोटियों को कम करता है तक पहुँचने के क्रम में कुछ बुनियादी प्रणाली समझ शामिल है। चूंकि पोषक तत्वों की गतिशीलता के लिए प्रेरणा शक्ति फसल का evapotransinging है (हिमाचल प्रदेश प्रणाली में etsubc/उप), कि काफी हद तक microclimate और अवशोषित प्रकाश द्वारा संचालित है। एक पूरी तरह से संतुलित प्रणाली में, यह 24-एच प्रकाश व्यवस्था के साथ एक पूरी तरह से स्वचालित और नियंत्रित (देखें संप्रदाय 8.5 निगरानी और नियंत्रण) वातावरण होगा। पौधों को लगभग 4-6 एच की एक निश्चित अंधेरे अवधि की आवश्यकता होती है, इसलिए कृत्रिम प्रकाश स्रोतों के साथ बंद पौधों के कारखानों में एक्वापोनिक्स को पूरा करने के लिए सबसे अच्छी संतुलित प्रणाली वास्तविक रूप से है। हालांकि, यह उच्च विद्युत इनपुट और निवेश लागत की मांग करता है और केवल उच्च उत्पाद की कीमतों के साथ ही संभव है। इसलिए, हम एक्वापोनिक इकाई के निर्माण के व्यावहारिक और आर्थिक रूप से व्यवहार्य तरीके के रूप में पूरक प्रकाश (यदि आवश्यक हो और यदि यह भुगतान करता है) के साथ ग्रीनहाउस उत्पादन की सलाह देते हैं। पौधों और मछली दोनों को एक ही भौतिक निर्माण परिणामों में रखकर अतिरिक्त सहकर्मियों में कम ताप और वृद्धि हुई पौधों की वृद्धि को ऊंचा COSUB2/उप (Körner et al. 2017) के माध्यम से शामिल किया गया है।

   इन तकनीकी मुद्दों के अलावा, पौधों की खेती प्रक्रियाओं (प्रणाली का व्यावहारिक बागवानी हिस्सा) को एक्वापोनिक्स की जरूरतों के अनुसार समायोजित किया जाना चाहिए जैसे कि तालिका 8.3 में दिखाए गए अनुसार निरंतर फसल पोषक तत्व की मांग (समान जलवायु और प्रकाश मानते हुए) है। सलाद और अन्य पत्तेदार साग की खेती लगातार किया जाता है (Körner एट अल। 2018), जबकि बड़ी फसलों, जैसे टमाटर, ककड़ी, या मिठाई काली मिर्च, आम तौर पर सर्दियों में बोया जाता है, और पहली फसल अक्सर सर्दियों के अंत में/जल्दी वसंत में होती है पौधों को हटाने के बाद और दूसरा फसल सर्दियों में फसल के लिए फिर से बोया। इंटरप्लांटिंग के बिना, यानी पोषक तत्वों की मांग को बनाए रखने के लिए या तो एक ही प्रणाली में विभिन्न फसल प्रकार या फलों की सब्जियों के बैचों को पूरे वर्ष लगाया जाता है, कम पोषक तत्वों की मांग की अवधि और उच्च पोषक तत्व स्तर उत्पन्न होंगे। Goddek और Körner (2019) के आधार पर, हम टमाटर के लिए आरएएस में नोसब3/उप-एन की भिन्नता दिखाते हैं (अक्सर एक्वापोनिक्स में समायोजित नहीं किया जाता है) और सलाद जब तीन जलवायु क्षेत्रों (फरो द्वीप समूह, नीदरलैंड और नामीबिया) (चित्र 8.8) के लिए पूरक प्रकाश का उपयोग नहीं किया जाता है। गतिशील अनुपूरक प्रकाश नियंत्रण (कोरनर एट अल। 2006) के साथ दैनिक प्रकाश अभिन्न (यानी 24 एच अवधि के दौरान प्राप्त मोल प्रकाश का योग) को बढ़ाकर सिस्टम संतुलन प्राप्त किया जा सकता है।

   

   अंजीर 8.8 आरएएस में NO3-N तीन जलवायु क्षेत्रों में एचपी बढ़ते टमाटर या सलाद के साथ संयुक्त और अक्षांश को कम करने (फारो द्वीप 62.0N, नीदरलैंड 52.1 एन, नामीबिया 22.6S) हाइड्रोपोनिक्स के लिए अनुकूलित क्षेत्र के साथ (ऊपर देखें) स्थानीय जलवायु डेटा और जलवायु समायोजित ग्रीनहाउस का उपयोग करके 36 महीने के सिमुलेशन में मॉडल इनपुट

   आसवन/विलवणीकरण प्रौद्योगिकियों को लागू करने से आरएएस में पोषक तत्वों के स्तर में महत्वपूर्ण कटौती में योगदान मिल सकता है, जबकि एचपी प्रणाली में ऑप्टिमा के करीब स्तर का समायोजन किया जा सकता है, अर्थात यह इकाई पौधों द्वारा आवश्यक स्तरों तक पोषक तत्वों को केंद्रित करती है। चित्रा 8.9 0 और 5000 एल hsup-1/sup और systemsup-1/sup के बीच आवेदन करते समय आरएएस नोसब3/उप-एन एकाग्रता पर विलवणीकरण इकाई के प्रभाव को दर्शाता है। यह स्पष्ट है कि विलवणीकरण प्रवाह में वृद्धि के साथ, आरएएस प्रणाली में नोसब/उप-एन एकाग्रता कम हो रही है। इकाई, हालांकि, हिमाचल प्रदेश प्रणाली में POSUB4/उप की मांग से नियंत्रित है। चोटियों से बचा जाना चाहिए और, जैसा कि ऊपर बताया गया है, यह गतिशील प्रकाश नियंत्रण के साथ एक स्थिर जलवायु वातावरण बनाकर हासिल किया जा सकता है। यह स्पष्ट है कि सौर विकिरण में कम वार्षिक अंतर के साथ जलवायु क्षेत्रों में, etsubc/उप में कम भिन्नता है और पूरी प्रणाली अधिक स्थिर है। दीपक स्थापित करना और कम से कम 10 मोल एमएसयूपी -2/एसयूपी का दैनिक प्रकाश अभिन्न अंग रखने से मौसमी विविधताओं की भरपाई हो सकती है। इंटरप्लांटिंग और मिश्रित फसल उत्पादन सर्दियों में युवा पौधों के साथ पारंपरिक टमाटर की खेती प्रोटोकॉल के परिणामस्वरूप चोटी के स्तर में मदद करता है जब दोनों

   

   ** अंजीर 8.9** आरएएस में NO3-N टमाटर (दाएं) या सलाद (बाएं) के साथ एचपी के साथ संयुक्त 0 और 5000 एल एच sup-1/sup आपूर्ति के बीच विलुप्त होने के साथ तीन जलवायु क्षेत्रों में और कम अक्षांश (फरो द्वीप 62.0 N, नीदरलैंड 52.1 N, नामीबिया 22.6S) एक 36 महीने सिमुलेशन में हिमाचल प्रदेश के लिए समायोजित क्षेत्र के साथ (ऊपर देखें) मॉडल इनपुट के रूप में स्थानीय जलवायु डेटा और जलवायु समायोजित ग्रीनहाउस का उपयोग करना

   जलवायु (कम विकिरण) और खेती (छोटे पौधों, कम संभावित etsubc/उप) पोषक तत्व संचय के लिए योगदान।

5. 8.5 निगरानी और नियंत्रण

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

   शास्त्रीय प्रतिक्रिया नियंत्रण में, जैसे पीआई या पीआईडी (आनुपातिक-इंटीग्रेल-डेरिवेटिव) नियंत्रण, नियंत्रित चर (सीवी) को एक सेटपॉइंट की तुलना में सीधे मापा जाता है, और बाद में फीडबैक कंट्रोल कानून के माध्यम से प्रक्रिया में वापस खिलाया जाता है।

   अंजीर में 8.10, सिग्नल, समय तर्क के बिना, एक छोटे अक्षर से चिह्नित होते हैं, जहां y नियंत्रित चर (सीवी) है जो संदर्भ (सेटपॉइंट) सिग्नल आर के साथ तुलना की जाती है ट्रैकिंग त्रुटि** ** (यानी r - y) नियंत्रक में खिलाया जाता है, या तो हार्डवेयर या सॉफ़्टवेयर में, जिसमें से नियंत्रण इनपुट u, जिसे मैनिपुलेटेड वैरिएबल (एमवी) के रूप में भी जाना जाता है, उत्पन्न होता है। इनपुट यू सीधे प्रक्रिया (P) को प्रभावित करता है जिससे आउटपुट (y) परिणाम होते हैं। नमूना आउटपुट बाद में आर के साथ तुलना की जाती है, जो लूप को बंद कर देता है। अभ्यास में, यह लूप तब तक जारी रहता है जब तक नियंत्रक बंद नहीं होता है। प्रतिक्रिया नियंत्रण पर व्यापक साहित्य मौजूद है (डोयले एट अल. 1992; मॉरिस 2001; Ogata 2010), और यह कई वर्षों के लिए अनुसंधान का विषय रहा है, बोडे के कार्यों के साथ शुरू (1930) और Nyquist (1932)।

   

   8.10** नियंत्रक (सी) और प्रक्रिया (P) के साथ प्रतिक्रिया नियंत्रण। आर संदर्भ संकेत, ईपीएस ट्रैकिंग त्रुटि, यू इनपुट सिग्नल, वाई आउटपुट सिग्मा

   आरएएस में, सामान्य सीवी तापमान, पीएच, और भंग ऑक्सीजन (डीओ) एकाग्रता होते हैं, जिसके लिए विश्वसनीय सेंसर मौजूद होते हैं। नतीजतन, इन जल गुणवत्ता मानकों पर प्रतिक्रिया नियंत्रण आसानी से महसूस किया जा सकता है। हालांकि, व्यावहारिक रूप से, अक्सर, इनपुट और आउटपुट सिग्नल शोर प्रक्रियाओं से परेशान होते हैं, जैसे अज्ञात यादृच्छिक इनपुट और माप शोर। इसके अलावा, विकास, परिपक्वता, उत्तेजना, आदि के परिणामस्वरूप समग्र प्रक्रिया (P) समय के साथ बदल सकती है मछली फ़ीड आरएएस में एक और इनपुट है और मछली के विकास पर इसका प्रभाव सीधे देखा या मापा नहीं जा सकता है। इन मानकों के लिए, मॉडल-आधारित नियंत्रक (जैसे फीडफॉरवर्ड, मॉडल पूर्वानुमानित, और इष्टतम नियंत्रण) आमतौर पर नियंत्रण इनपुट में बदलाव की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने के लिए पेश किए जाते हैं। हालांकि, मछली फ़ीड आमतौर पर टेबल या व्यंजनों में पाए गए मूल्यों के आधार पर जोड़ा जाता है, लेकिन इस नियम-आधारित नियंत्रण को फीडबैक कंट्रोलर के रूप में कार्य करने के लिए वास्तविक अभ्यास में कुछ समायोजन की आवश्यकता हो सकती है। आरएएस में मछली व्यवहार एक शास्त्रीय प्रतिक्रिया नियंत्रण उपाय हैं क्योंकि मछली आंदोलन, स्थान, भोजन के लिए ग्रहणशीलता आदि में बदलाव के साथ पर्यावरण परिवर्तनों के लिए शारीरिक रूप से प्रतिक्रिया करती है।

   हाइड्रोपोनिक उत्पादन आमतौर पर संरक्षित वातावरण जैसे ग्रीनहाउस या प्लांट कारखानों में होता है जहां रूट और हवाई वातावरण दोनों को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। ऑन-ऑफ नियंत्रक जो अनुमानित रूप से इष्टतम हवाई वातावरण का मॉडल प्रयोगात्मक शोध में बेहतर साबित हुए हैं, लेकिन व्यावसायीकरण धीमा रहा है, जबकि अधिकांश जलवायु नियंत्रित ग्रीनहाउस में प्रतिक्रिया नियंत्रक मानक हैं। हालांकि, एक्ट्यूएटर हीटिंग वाल्व और वेंट्स के साथ नियंत्रक के प्रकार के साथ बदलता रहता है, आमतौर पर फीडबैक-नियंत्रित होता है लेकिन प्रकाश आमतौर पर ऑन-ऑफ तंत्र होता है और केवल कुछ ही dimmable होते हैं। सेंसर या डेटा इनपुट पर भरोसा करने वाले नियंत्रक संरक्षित वातावरण में तेजी से वृद्धि का जवाब दे सकते हैं और इसके परिणामस्वरूप उच्च बाजार की कीमतों के साथ उच्च गुणवत्ता का उत्पादन होता है जो इसके लागत लाभों में सुधार करता है। कई वाणिज्यिक ग्रीनहाउस में अभी भी शास्त्रीय केंद्रीय स्थित सेंसर है जो फसल से 1-2 मीटर ऊपर लटकता है और कई सौ वर्ग मीटर का कवर अभी भी उपयोग में है, लेकिन छोटे क्षेत्रों को कवर करने वाले कई वायरलेस सेंसर पेश किए जा रहे हैं हालांकि अधिकांश विस्तृत डेटा का उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि बड़े जलवायु क्षेत्र एक ही actuators द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं। मॉडलिंग सॉफ्टवेयर से जुड़े सेंसर प्रौद्योगिकी (जैसे माइक्रोक्रिल्ट तापमान सेंसर, छवि प्रोसेसर, रीयल-टाइम गैस-एक्सचेंज या क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति माप) में अग्रिम निर्णय समर्थन प्रणाली का उपयोग कर सकते हैं और स्वचालित नियंत्रण प्रणाली बन सकते हैं।

   ठेठ बायोरिएक्टर सिस्टम में, तापमान, पीएच, वातित प्रणालियों में भंग ऑक्सीजन, और एनारोबिक सिस्टम में गैस अपशिष्टों को लगातार मापा जाता है और उपलब्ध तापमान, पीएच, और भंग ऑक्सीजन नियंत्रकों के साथ समायोजित किया जाता है। इसके अलावा, हाइड्रोलिक (एचआरटी) और कीचड़ प्रतिधारण (एसआरटी) दोनों बार क्रमशः (अपशिष्ट) जल प्रवाह और बायोमास अपशिष्ट प्रवाह को नियंत्रित करके निर्धारित किए जाते हैं।

6. 8.6 आर्थिक प्रभाव

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

   टेक्नोलॉजीज जो कम लाभ उत्पन्न करते हैं, लेकिन पर्यावरण के लिए बेहतर होते हैं, आमतौर पर केवल तब लागू होते हैं जब ऑपरेटरों को सब्सिडी या नीतियों के रूप में प्रोत्साहन प्राप्त होता है उन्हें ऐसा करने के लिए मजबूर किया जाता है। एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम के मामले में, अपील उपन्यास प्रौद्योगिकी और इसकी आर्थिक क्षमता के बजाय टिकाऊ संसाधन उपयोग के लिए प्रणाली के दृष्टिकोण में निहित है। हालांकि, हाल के प्रकाशनों उत्पादन लाभ के लिए सबूत प्रदान करते हैं: पत्तेदार साग बाँझ हाइड्रोपोनिक प्रणालियों की तुलना में decoupled वातावरण में बेहतर हो जाना (डेलाइड एट अल. 2016; Goddek और Vermeulen 2018) और decoupled aquaponics प्रणालियों में सलाद लगभग का एक विकास लाभ था 40% राज्य की तुलना- अत्याधुनिक हाइड्रोपोनिक दृष्टिकोण

   हालांकि उच्च वृद्धि दर की उम्मीद की जा सकती है, मल्टी-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम अभी भी हाइड्रोपोनिक्स सिस्टम की तुलना में कहीं अधिक जटिल हैं और कार्यान्वयन के लिए महत्वपूर्ण प्रारंभिक निवेश की आवश्यकता है। अधिकांश भौगोलिक स्थानों को पर्यावरणीय परिस्थितियों को नियंत्रित करने के लिए एक उच्च तकनीक ग्रीनहाउस की आवश्यकता होती है (यानी 80% की सापेक्ष आर्द्रता, लगभग 20 सी का निरंतर तापमान)। अक्षय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग ठंडा और हीटिंग के लिए किया जा सकता है, लेकिन वर्तमान में ऐसे सिस्टम केवल लाभदायक होते हैं जब बड़े पैमाने पर स्थापित होते हैं (यानी\ > 1 हेक्टेयर) जहां अच्छी बाजार की स्थिति प्रबल होती है।

7. 8.7 पर्यावरणीय प्रभाव

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

   उदाहरण 8.2 के आधार पर, इस बात का सबूत है कि पाचन में कीचड़ का इलाज पोषक तत्व पुन: उपयोग, विशेष रूप से फास्फोरस पर लाभकारी प्रभाव डाल सकता है। बायोरिएक्टर सिस्टम, जैसे अनुक्रमिक दो-चरण वाले यूएएसबी रिएक्टर सिस्टम, फॉस्फोरस रीसाइक्लिंग दक्षता को 300% तक बढ़ा सकता है (चैप 10)। पहले, Chap. 2 में, हमने फॉस्फेट की कमी और यूट्रोफिकेशन के साथ समस्याओं दोनों के संबंध में फास्फोरस विरोधाभास पर चर्चा की। बायोरिएक्टर्स के पास कीचड़ से पोषक तत्व वसूली में वृद्धि के लिए महत्वपूर्ण फायदे हैं, इस प्रकार एक्वापोनिक्स सिस्टम के भीतर पोषक तत्व साइकिल लूप को बंद करने में मदद करते हैं। हालांकि, विशिष्ट पोषक तत्वों की जैवउपलब्धता को अनुकूलित करने के लिए ऐसी प्रणालियों को परिष्कृत करने के लिए और शोध की आवश्यकता है। आंकड़े 8.11, 8.12, और 8.13 एक decoupled एक्वापोनिक्स प्रणाली की तुलना में स्टैंड-अलोन जलीय कृषि और हाइड्रोपोनिक्स सिस्टम के इनपुट, आउटपुट और अपशिष्ट धाराओं को दिखाते हैं। यह देखा जा सकता है कि decoupled दृष्टिकोण अपशिष्ट में कमी और रीसाइक्लिंग प्रणाली के लिए एक आशाजनक कृषि अवधारणा का गठन किया।

   

   अंजीर 8.11 एक स्टैंड-अलोन हाइड्रोपोनिक सिस्टम में इनपुट, आउटपुट और हानि स्ट्रीम

   

   ** अंजीर 8.12** स्टैंड-अलोन एक्वाकल्चर सिस्टम में इनपुट, आउटपुट और हानि स्ट्रीम

   

   ** अंजीर 8.13** एक डीकॉप्टेड मल्टी-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम में इनपुट, आउटपुट और हानि स्ट्रीम जिसमें एनारोबिक रिएक्टर सिस्टम शामिल है