Litopenaeus vannamei, üldtuntud kui Vaikse ookeani valge krevett, on eurihaline liik, mida hinnatakse kõrge lihasaagi, tugeva stressitaluvuse ja kiire kasvu tõttu. See on üks tähtsamaid Hiinas kasvatatavaid krevetiliike. Praegu hõlmavad L. vannamei peamised põllumajandusmudelid Hiinas välitiike, väikeseid kasvuhoonetiike ja kõrgel -tasemel asuvaid tiike. Kuid kodumaine toodang ei suuda endiselt turunõudlust rahuldada, mistõttu on vaja märkimisväärset importi. Lisaks on selliste mudelite kiire laienemine nagu väike kasvuhoonepõllumajandus paljastanud selliseid probleeme nagu puudulik tehniline raamistik, sagedased haiguspuhangud ja heitvee puhastamisega seotud probleemid. Ressursside säästmise ja säästva arengu toetamise taustal on ringlussevõtu vesiviljelussüsteem (RAS), mida peetakse intensiivseks, tõhusaks ja keskkonnasõbralikuks põllumajandusmudeliks, pälvinud viimastel aastatel tööstuses laialdast tähelepanu.
RAS kasutab veekeskkonna aktiivseks reguleerimiseks tööstuslikke meetodeid. Sellel on väike veetarbimine, väike jalajälg, minimaalne keskkonnasaaste ning see annab kvaliteetseid ja ohutuid tooteid, millel on vähem haigusi ja suurem loomkoormus. Selle tootmist ei piira geograafia ega kliima. Sellel mudelil on kõrge ressursikasutuse tõhusus ning seda iseloomustavad suured investeeringud ja suur toodang, mis kujutab endast otsustavat teed vesiviljelustööstuse säästva arengu suunas. Praegu on L. vannamei kodune kasvatamine koondunud rannikualadele, kasutades peamiselt looduslikku merevett. Sisemaa piirkonnad, mida piiravad veeallikate kättesaadavus ja keskkonnaalased eeskirjad, seisavad silmitsi olulise ebakõlaga pakkumise ja tarbijanõudluse vahel. RAS-i uurimine sisemaa kunstliku merevee abil omab suurt tähtsust kohalike turgude varustamisel ja regionaalse majandusarengu edendamisel. Selle katsega konstrueeriti L. vannamei jaoks sisemaal edukalt siseruumides asuv RAS ja viidi läbi edukas kultiveerimistsükkel. Süsteemi ehitust, tehismerevee ettevalmistamist ja farmi majandamist puudutavad meetodid ja andmed võivad olla võrdluseks siseveekogude L. vannamei kasvatamiseks.
1. Materjalid ja meetodid
1.1 Materjalid
Katse viidi läbi Sichuani provintsi Leiocassis longirostris Original Breeding Farmis. Post-vastne L. vannamei (P5 staadium) pärineb Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd. Huanghua baasist ja oli hea tervise juures. Kasutatud söödaks oli Tongwei Group Co., Ltd. kaubamärki Xia Gan Qiang. Selle peamised komponendid olid: toorproteiin 44,00 või suurem, toorrasv 6,00% või suurem, toorkiud 5,00% või vähem ja toortuhk 16,0 või 0%.
1.2 Kunstlik merevee valmistamine
Lähteveena kasutati kaevust pärit põhjavett. Enne kunstliku merevee valmistamisel kasutamist töödeldi seda järjestikku desinfitseerimisega (pleegituspulber 30 mg/l, aereeriti 72 tundi), jääkkloori eemaldamisega (naatriumtiosulfaat, 15 mg/l) ja detoksikatsiooniga [etüleendiamiintetraäädikhape (EDTA), 10–30 mg/L].
Kunstlik merevesi soolsusega 8 valmistati, kasutades peamise koostisosana meresoola kristalle; selle põhikomponendid on loetletudTabel 1. Ca, Mg ja K elementide täiendamiseks kasutati toidu-kvaliteediga CaCl2, MgSO₄ ja KCl. Pärast valmistamist kasutati toidu -kvaliteediga NaHCO₃, et reguleerida üldleeliselisus 250 mg/l (CaCO₃-na), ja NaHCO₃ koos sidrunhappe monohüdraadiga pH reguleerimiseks 8,2–8,4-ni.
1.3 RAS ehitus
1.3.1 Üldine disainikontseptsioon
Ühendades sõltumatu disaini integreeritud rakendusega, konstrueeriti L. vannamei jaoks RAS, kasutades mitmeastmelist füüsilist töötlemist ja biofiltratsiooni. Vastavad süsteemi tööstrateegiad, veekvaliteedi reguleerimise protokollid ja teaduslikud söötmisstrateegiad rakendati vastavalt krevettide kasvunõuetele erinevatel etappidel, eesmärgiga tagada stabiilne toimimine, majanduslik sisend ja tõhus väljund.
1.3.2 Protsessi põhivoog ja tehnilised parameetrid
Olemasolevat konteineri{0}}põhist kalakasvatussüsteemi muudeti, et luua L. vannamei RAS, mis koosneb kultuuripaakidest, komposiitkesta/osakeste kogumisseadmest (kolme-suunaline drenaaž), biofiltrist, tsirkulatsioonipumpadest jne. Protsessi voog on näidatudJoonis 1.
Süsteemi projekteeritud vee kogumaht oli 750 m³, veepuhastussüsteemi maht 150 m³ ja efektiivne kultiveerimismaht 600 m³. Projekteeritud kultuurikoormus oli 7 kg/m³. Peamised tehnilised parameetrid on loetletudTabel 2.
1.3.3 Struktuuriprojekteerimine
Kuus kaheksanurkset kultuuripaaki olid paigutatud kahte ritta. Võttes arvesse haldamise mugavust, keskkonnastabiilsust ja investeerimiskulusid, oli mahutite põhikonstruktsioon tellistest{1}}betoon. Mõõdud olid: pikkus 10,0 m, laius 10,0 m, sügavus 1,2 m, lõigatud servadega 3,0 m. Efektiivne veemaht paagi kohta oli 100 m³. Paagi põhjas oli kalle (16%) keskse äravoolu suunas (Joonis 2).
Kolme -suunaline drenaažiseade koosnes keskkollektorist (surnud krevettide, kestade ja suurte osakeste jaoks), vertikaalse vooluga settekollektorist (katkiste kestade, keskmiste osakeste, väljaheidete jaoks) ja sifoonipoolsest-drenaasioonikogumiskastist (peente kestade ja väikeste{2}}osakeste kuni{3}}keskmise jaoks)Joonis 2).
Konditsioneerimispaagi ühel küljel oli plastikust harjaga kandjaraam kestade ja osakeste kogumiseks ja eemaldamiseks paagi väljalaskest. Selles paagis saab reguleerida kaltsiumi, magneesiumi, üldleeliselisust ja pH-d. Paagi maht oli 20 m³, hüdrauliline peetusaeg 0,13 tundi.
Tsirkulatsioonipump asus konditsioneerimispaagi teisel küljel, kasutades energiatõhususe tagamiseks üheastmelist{0}}pumpa. Lähtudes krevettide ökoloogiast ja koormusest, määrati retsirkulatsiooni kiirus 2–6 korda päevas. Pumba voolukiirus oli 150 m³/h, tõstekõrgus 10 m, võimsus 5,5 kW.
Harjafilter oli varustatud mitme filtrikotiga. Kotid ühendati toruliitmike kaudu filtri sisselaskeavaga, kinnitati klambritega. Heitvesi sattus torude kaudu kottidesse. Kotid olid valmistatud polüpropüleenist (PP), täidetud plastharjaga, püüdes tõhusalt kinni suuremad kui 0,125 mm osakesed. Elastne kandjapaak koosnes paagi korpusest (ristkülikukujuline, sügavus 2 m), võreraamidest (paralleelselt pinnaga) ja raamidele paigaldatud elastsest kandjast (Joonis 3). Kandja koosnes paljudest polüesterkiududega topelt-rõngastega plastrõngastest, mis moodustasid kogu paagis jaotunud kiukimpud. Selle tööpõhimõte hõlmas aeglase-voolu settimise efekti tekitamist meedia vahendusel ja selle pinnale moodustunud biokile kasutamist anorgaanilise lämmastiku ja fosfori absorbeerimiseks, lagundamiseks ja muundamiseks.
Biofilter sisaldas paagi korpust (ristkülikukujuline, sügavus 2 m), õhutuskomponente ja bio{1}}keskkonda (Joonis 4). Aeratsioonikomplekt sisaldas õhujaotustorusid. Õhk sisenes ülevalt ja vabastati alt, tekitades täiesti segase voolumustri. Paak täideti Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) söötmega. Sihtotstarbelise nitrifikaatori täiustamise ja leeliselisuse reguleerimisega kinnitub söötmele suur hulk nitrifitseerivaid baktereid, mis tarbivad orgaanilist ainet ja saavutavad ammoniaagi ja nitritite eemaldamise, luues seega nitrifitseeriva biofiltri. Sisse- ja väljalasketorud olid vastaskülgedel, siseseinal oli väljalaskeekraan. Selles katses määrati biofiltri efektiivseks mahuks 25% süsteemi kultuuri mahust, söötme täitesuhtega 30%, kasutades K5 söödet.
Süsteemi õhutamine kombineeris mehaanilisi ja puhta hapniku meetodeid. Kui lahustatud hapniku (DO) tase oli kõrge, oli esmane mehaaniline õhutamine: kõrgrõhuga pöörispuhuri ja kvaliteetsete mikropoorsete torude kasutamine difuusoritena, et maksimeerida O₂ ülekande efektiivsust ja vähendada müra. Kui DO oli madal, täiendati puhast hapniku õhutamist: kasutades hapnikugeneraatorit + mikro{5}}mulliga veepropellerit. Hapnikugeneraatori väljund O₂ kontsentratsioon on üle 90%, hajutatud propelleris oleva nano-keraamilise ketta kaudu. Suure koormuse korral toimis hapnikugeneraatori ja hapnikukoonuse kombinatsioon lisaõhutusena, kasutades võimenduspumpa, et tekitada koonusesse hapniku{11}}üleküllastunud vesi.
1.4 Veekvaliteedi mõõtmine
Ammoniaagi ja nitriti (N) kontsentratsiooni mõõdeti Aokedani mitmeparameetrilise veeanalüsaatoriga. Suspended Solids (TSS) mõõdeti Hach DR 900 multi-parameetri analüsaatoriga.
1.5 Farmi juhtimine ja süsteemi käitamine
Kohtuprotsess algas 8. augustil 2022 ja kestis 74 päeva. Kõik kuus tanki olid varutud. Looma suurus oli 961 isendit/kg, tihedus ligikaudu 403 isendit/m³, kokku 241 800 post{9}}vastset. Söötmissagedus oli 6 korda päevas, päevaratsioon vähenes ligikaudu 7,0%-lt (varajane) 2,5%-le (hiline) hinnangulisest biomassist.
Süsteemi tsirkulatsioon algas 3 päeva pärast-varustamist, algselt 2 tsüklit päevas, suurenedes hiljem 4 tsüklini päevas. Katse alguses toimus igapäevane äravool, täiendades ainult äravoolu ja aurustumise tõttu kaotatud vett. Hiljem järgnes igale söötmisele (1 tund pärast) tühjendamine, kusjuures igapäevane veevahetus oli alla 10% varase -etapi täiendamise mahust.
Algselt kasutati mehaanilist õhutamist (keerispuhur). Hilisema süsteemi koormuse suurenemise tõttu kasutati kombinatsiooni mehaanilisest aeratsioonist, hapnikugeneraatorist + nano-keraamilisest ketast ja hapnikugeneraatorist + hapnikukoonusest.
Korrapäraselt mõõdeti mahutites olevat DO, temperatuuri, pH-d, ammoniaaki ja nitritit. Täheldati ja registreeriti krevettide kasvu ja toitumist.
1.6 Andmete töötlemine ja analüüs
Andmed korraldati WPS Office Exceli abil. Graafikud loodi Origin 2021 abil.
Vee vahetuskursi (R) ja sööda muundamise suhte (F.) arvutamiseks kasutati järgmisi valemeidCR) ja ellujäämismäär (RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FCR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
Kus: R on päevane veevahetuskurss (%/d); V1 on vahetatud vee kogumaht (m³); V on süsteemi vee kogumaht (m³); t on kultuuripäevad (d). FCRon sööda muundamise suhe; W on kogu sööda sisend (kg); Wₜ ja W₀ on lõplik saagimass ja algne varu mass (kg). RSon ellujäämismäär (%); S on koristatud koguarv (üksikud); N on varude koguarv (üksikisikud).
2. Tulemused
2.1 Veevahetus
Katse ajal oli kogu veevahetus 1000 m³, keskmine päevane vahetuskurss 1,8%.
2.2 Ammoniaak ja nitrit
Ammoniaagi kontsentratsioon mahutites jäi alla 1,3 mg/l (välja arvatud 5. päev) ja nitriti kontsentratsioon jäi alla 1,6 mg/L, mõlemad suhteliselt stabiilsel tasemel (Joonis 5).
Varajases staadiumis (esimesed 15 päeva) vähenes paagi ammoniaak kiiresti, samal ajal kui nitrit suurenes kiiresti, mis näitab biokile moodustumist biofiltris ja ammoniaagi muundamist nitritiks. Keskfaasis (15–50 päeva) püsisid ammoniaagi ja nitriti kontsentratsioonid suurema söötmise korral stabiilsena, mis viitab sünkroniseeritud ammoniaagi ja nitriti oksüdatsioonile biofiltris ja süsteemi stabiilsele tööle. Pärast 50. päeva näitasid nii ammoniaak kui nitrit langustrendi, mis võib viidata suurenenud nitrifikatsioonivõimele ja küpsemale süsteemile. Seda ei saanud kohtuprotsessi lõppedes enam kinnitada.
Joonis 6näitab, et ammoniaagi suundumused biofiltri sisse- ja väljalaskeavas olid sarnased, kuid kõverate vaheline lõhe suurenes järk-järgult, mis näitab ammoniaagi eemaldamise paranemist. Sisse- ja väljalaskeava nitritikõverad peaaegu kattusid ega näidanud üldist kasvutendentsi, mis viitab sellele, et süsteem säilitas nitritite oksüdatsioonivõime lõpuni.
2.3 Lahustunud hapnik ja üldine aluselisus
Nagu näidatudJoonis 7Vaatamata süsteemi koormuse suurenemisele hoidsid kombineeritud õhutusmeetodid paagi DO üle 6 mg/l. Lisaks hoiti NaHCO₃ lisamisega kogu leeliselisus vahemikus 175–260 mg / l.
2.4 Suspendeeritud tahkete ainete koguhulk
TSS-i kontsentratsiooni suundumused süsteemi võtmepunktides on näidatudJoonis 8. Vertikaalse vooluga settekollektori ja sifooni külgkarbi sissevoolu TSS (osa kolmesuunalisest drenaažist) peegeldas TSS-i suundumusi mahutites. Üldine TSS suurenes järk-järgult, stabiliseerudes kesk-hilises staadiumis (pärast 35. päeva) ja näitas järjestikuste ravietappide kaudu vähenevat trendi.
2.5 Põllumajanduse tulemused
Kokku oli 241 800 post{2}}vastset keskmise suurusega 0,52 g, 6 paagis keskmise tihedusega 403 isendit/m³. 74 päeva pärast oli kogusaak 3012,2 kg, keskmine suurus 15,82 g, keskmine elulemus 78,75%, keskmine saagikus 5,02 kg/m³. Söödasisend kokku oli 3386,51 kg, FCR1.18. Arvestuslikud kulud (seeme, sööt, tervisetooted, elekter, kunstlik merevesi, desinfitseerimine) olid kokku 155 870,6 CNY. Krevettide müügitulu oli 192 780,8 CNY, mille tulemuseks oli tsükli kasum 36 910,2 CNY.
3. Arutelu
Viimastel aastatel on RAS muutunud L. vannamei kasvatamise paljulubavaks suunaks. Selle katsega ehitati RAS, mis hõlmas kultuuripaake, komposiitkest/tahkete osakeste kogumist, harjafiltrit, biofiltrit ja õhutusseadmeid, ning viidi edukalt läbi üks sisemaa sisepõllumajanduse tsükkel.
Võrreldes traditsioonilise RAS-iga on see süsteem lihtsam. Struktuuriliselt jäeti see välja seadmed, nagu trummelfiltrid ja valgukoorijad, millel on suhteliselt kõrgemad püsi- ja hoolduskulud. Selle asemel kasutas see lihtsamaid veepuhastusseadmeid, et luua osakeste ja lahustunud saasteainete mitmetasandiline{2}}komposiittöötlus, mis saavutas lihtsamate protsesside ja madalamate kuludega hea veekvaliteedi kontrolli.
Kasutades erinevaid veekvaliteedi juhtimise meetodeid, mis on kohandatud erinevatele kasvufaasidele ja süsteemi koormustele, hoidis süsteem ammoniaagi ja nitriti taseme vastavalt alla 1,3 ja 1,6 mg/L ning DO üle 6 mg/L, saavutades lõpuks saagise 5,02 kg/m³. See on lähedane Yang Jingi jt tulemustele. Lisaks kontrollis veepuhastussüsteem keskmist päevavahetuskurssi 1,8%-ni, kasutades täielikult ära oma puhastusvõimsust ja vähendades oluliselt kulusid.
RAS pakub keskkonnakasu, tooteohutust ja vähem haigusi. Transpordipiirangute tõttu omab L. vannamei sisemaal suurt turupotentsiaali. RASi läbiviimine L. vannamei sisemaal on kooskõlas tööstuse suundumustega. Praegune sisemaa krevettide kasvatamine on peamiselt mageveekasvatus, saagikus ja kvaliteet jäävad merekasvatusest maha. Kunstliku merevee kasutamine selles katses kõrvaldas osaliselt selle lünga. Kuid kunstliku merevee praegune kõrge hind tingib vajaduse optimeerida RAS-i protsesse lämmastiku ja fosfori eemaldamiseks, et võimaldada vee taaskasutamist, mis on tõhus viis kulude vähendamiseks ja peaks olema siseveekogu L. vannamei RASi uurimise põhifookus.
FCRon RAS-i jõudluse oluline näitaja. Lõplik FCR1,18 on selles katses võrreldav traditsioonilise intensiivpõllumajandusega. Suletud süsteemina seisneb RAS-i eelis sisendite taaskasutamises. Põhineb veepuhastusvõime suurendamisel, täpsete söötmisstrateegiate väljatöötamisel, et vähendada FCRpeaks olema järgmine optimeerimise fookus.