1. Pregled recirkulacijskih ribogojnih sistemov (RAS)
(1) Značilnosti recirkulacijskih ribogojnih sistemov
Recirkulacijski ribogojni sistemi (RAS) so nov ribogojni model, razvit na podlagi intenzivnega ribogojstva, za katerega je značilno kroženje in ponovna uporaba vode za gojenje. Poleg prednosti običajnega intenzivnega ribogojstva RAS ponuja znatne prednosti pri čiščenju odpadne vode, zmanjšanju porabe vode in zmanjšanju izpustov odpadnih voda. Z optimizirano zasnovo vodovodnega sistema in usklajenim delovanjem več objektov in naprav RAS omogoča večkratno recikliranje celotne količine kulturne vode. V primerjavi s tradicionalnim intenzivnim ribogojstvom so boljši v smislu energetske učinkovitosti za nadzor temperature, zmanjševanje onesnaževanja okolja ter preprečevanje in nadzor bolezni.
RAS zahtevajo integrirano uporabo celovitega nabora naprav za čiščenje in čiščenje vode. Njihovo načrtovanje procesov vključuje uporabo več disciplin in industrijskih tehnologij, vključno z mehaniko tekočin, biologijo, strojništvom, elektroniko, kemijo in informacijsko tehnologijo za avtomatizacijo. Dobro-zasnovan RAS lahko doseže popoln nadzor parametrov kakovosti vode, kot so temperatura, raztopljeni kisik in hranila, in pod kakršnimi koli okoliščinami je več kot 90 % sistemske vode mogoče ponovno uporabiti z recirkulacijo.
(2)Bistvo in prednosti RAS
Bistvo recirkulacijskih sistemov akvakulture (RAS) je v podpiranju in optimizaciji ribogojne proizvodnje z industrializiranimi in posodobljenimi pristopi. Z omogočanjem popolne-regulacije procesov vodnega okolja lahko RAS delno premaga zunanje omejitve, kot so temperatura, razpoložljivost vode in prostor, s čimer doseže-celoletno, več-serijsko neprekinjeno proizvodnjo. To omogoča kmetovanje izven-sezonske sezone in postopen vstop na trg, kar proizvajalcem zagotavlja konkurenčno prednost in višje gospodarske donose.
(3) Učinkovitost proizvodnje in uporaba virov
Odlična proizvodna zmogljivost RAS je tesno povezana z njegovimi značilnostmi, ki jih je mogoče zelo nadzorovati in -učinkovito uporabljati vire. Na-enoto-vode je donos vodnih proizvodov v RAS 3–5-krat višji kot pri tradicionalnem pretoku-skozi intenzivno ribogojstvo in 8–10-krat večji kot pri ribogojstvu v ribnikih, medtem ko se stopnje preživetja povečajo za več kot 10 %. Poleg tega se uporaba veterinarskih zdravil in kemičnih sredstev zmanjša za skoraj 60 %. Te celovite izboljšave kazalnikov učinkovitosti zagotavljajo gospodarske in ekološke koristi RAS.
(4) Čiščenje vode in sistemska integracija
V RAS je voda iz kulture podvržena vrsti obdelav, vključno s fizično filtracijo, biološkim čiščenjem, sterilizacijo in dezinfekcijo, razplinjevanjem in oksigenacijo, kar omogoča popolno ali delno ponovno uporabo vode. Hkrati je mogoče optimizacijo kulturnega okolja integrirati z avtomatizirano opremo, kot so avtomatski podajalniki, kar omogoča določeno stopnjo avtomatizacije in inteligentnega upravljanja.
(5) Tehnološke osnove in ključne značilnosti
RAS združuje napredne tehnologije ribiškega inženiringa, mehanske opreme, novih okolju prijaznih-materialov, mikroekoloških predpisov in digitalnega upravljanja. Zaradi popolnoma nadzorovanega proizvodnega okolja, na katerega zunanji pogoji minimalno vplivajo, RAS izkazuje pomembne prednosti, vključno z ohranjanjem vode in zemlje, zmanjšano porabo energije za uravnavanje temperature, stabilnimi pogoji vzreje, pospešenimi stopnjami rasti, visoko gostoto naseljenosti in proizvodnjo okolju-prijaznih,-proizvodov brez onesnaževanja. RAS kot taki veljajo za "najbolj obetaven ribogojni model in naložbeno usmeritev 21. stoletja."
(6) Razvoj in uporaba na Kitajskem
Do danes je bilo na Kitajskem zasnovanih in izdelanih več kot 900 RAS-velikega obsega, ki obsegajo glavne obalne province in celinske regije ter segajo celo do Xinjianga. Ti sistemi, ki zajemajo tako morske kot sladkovodne aplikacije, so bili uspešno komercializirani, dosegli so pričakovane proizvodne cilje in pokazali odlično operativno učinkovitost. Proizvodne prakse potrjujejo, da RAS ne zagotavlja samo vrhunske produktivnosti in okoljskih prednosti, ampak dosega tudi znatno nižje proizvodne stroške na enoto donosa v primerjavi z drugimi modeli ribogojstva.
2. Ključni procesi in tehnologije recirkulacijskih ribogojnih sistemov (RAS)
Recirkulacijski ribogojni sistemi (RAS) v veliki meri uporabljajo industrijsko inženirsko opremo in tehnologije. Običajno so sestavljeni iz procesnih enot in naprav za odstranjevanje trdnih delcev; odstranjevanje suspendiranih delcev in topnih organskih snovi; izločanje strupenih in škodljivih topnih anorganskih soli, kot sta amoniak in nitrit; nadzor patogenov; odstranjevanje ogljikovega dioksida iz metabolizma gojenih organizmov in mikroorganizmov; dopolnitev kisika; in regulacijo temperature. Vključeni tehnični postopki vključujejo toplotno izolacijo in nadzor temperature, odstranjevanje trdnih delcev, odstranjevanje topnega anorganskega dušika in fosforja, dezinfekcijo in sterilizacijo ter oksigenacijo.
(1) Značilnosti industrijske in intenzivne proizvodnje
RAS dodatno krepi intenzivne značilnosti industrijskega ribogojstva, saj ponuja visoko proizvodno učinkovitost in majhno zasedbo zemlje, hkrati pa premaguje omejitve zemljiških in vodnih virov. Kot model kmetovanja z visokim-vložkom, visokim-proizvodom, visoko-gostoto in visoko-učinkovitostjo se RAS ujema s splošnimi cilji Kitajske za ekološko civilizacijo in strategije trajnostnega razvoja.
(2) Ekološki in strateški pomen
S svojimi intenzivnimi, učinkovitimi, energijsko-varčnimi,-zmanjševalnimi-emisijami in okolju prijaznimi lastnostmi je RAS postal pomembna usmeritev za preoblikovanje in nadgradnjo ribogojstva na Kitajskem v smeri nizko-ogljičnega in zelenega razvoja. Ministrstvo za kmetijstvo in podeželske zadeve Kitajske že nekaj zaporednih let uvršča RAS med glavne priporočene tehnologije ribogojstva.
(3) Trenutni razvoj in trendi
Trenutno je ta model pridobil splošno priznanje tako v akademskih krogih kot v industriji na Kitajskem. Obseg gradnje novih sistemov in skupna zmogljivost kmetovanja se v zadnjih letih vztrajno povečujeta, zaradi česar je RAS eden ključnih prihodnjih razvojnih trendov kitajske ribogojne industrije.
3. Pregled raziskav in industrializacije recirkulacijskih ribogojnih sistemov (RAS)
(1) Mednarodne raziskave in industrializacija
Zgodnje raziskave in razvoj
Najzgodnejši recirkulacijski ribogojni sistem (RAS) se je pojavil na Japonskem v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Kasneje so številne države začele raziskave o tehnologijah čiščenja vode in ribogojstva za RAS. Sprva so te študije temeljile na postopkih čiščenja komunalne odpadne vode in akvarijskih -sistemih (z gostoto kulture le 0,16–0,48 kg/m³). Vendar pa taki pristopi niso upoštevali edinstvenih zahtev komercialnega ribogojstva-zlasti glede stroškov sistema, uporabe virov, razmerja med količinami vode za gojenje in čiščenje ter nosilne zmogljivosti sistema (običajno 50–300 kg/m³). Zato so raziskovalna prizadevanja naletela na številne neuspehe, porabila so velike količine virov in napredovala počasi.
Prepoznavanje dinamičnih značilnosti
Zgodnje študije so prav tako spregledale pomembno značilnost RAS: njegovo dinamično naravo. Stopnje proizvodnje in razgradnje presnovnih odpadkov rib morajo doseči dinamično ravnovesje, da sistem ostane stabilen in zdrav. Do sredine-80. let 20. stoletja, z naraščajočim razumevanjem parametrov kakovosti vode-, kot so pH, raztopljeni kisik (DO), skupni dušik (TN), nitrat (NO₃⁻), biokemična potreba po kisiku (BPK) in kemična potreba po kisiku (KPK) – in njihovi variacijski vzorci v vodi iz ribogojstva, so bile te dinamične spremembe postopoma vključene v zasnovo sistema. Na primer, pomanjkanje kisika je mogoče hitro odpraviti s prezračevanjem, vendar odziv nitrifikacijskih bakterij na naraščajoče koncentracije amoniaka pogosto močno zaostaja. Tako je poglobljeno poznavanje medsebojno delujočih omejevalnih dejavnikov postajalo vedno bolj pomembno za učinkovito načrtovanje in delovanje sistema.
Izzivi v zgodnjih praksah
Številni izvajalci ribogojstva so imeli izkušnje s pretokom-skozi intenzivne sisteme, vendar niso imeli znanja o delovanju RAS. Posledično jim pogosto ni uspelo pravilno nadzorovati gostote naselitve, količine hranjenja, pogostosti hranjenja in upravljanja kakovosti vode, kar je povzročilo neravnovesja v pretoku vode v sistemu in kroženju materiala ter na koncu povzročilo napake pri delovanju. To pomanjkanje znanstvenega razumevanja in izkušenj z upravljanjem se je odrazilo v stopnjah gostote kulture: RAS v-laboratorijskem merilu je običajno dosegel le 10–42 kg/m³, medtem ko je RAS v zgodnjem-komercialnem merilu ohranjal le 6,7–7,9 kg/m³. Po več kot pol stoletja tehnološkega napredka-vključno z optimizacijo procesov, prezračevanjem in oksigenacijo (npr. uporaba tekočega kisika), avtomatiziranim hranjenjem in izbiro primernih vrst-so sodobni RAS premagali številne omejevalne dejavnike in zdaj lahko podpirajo visoko gostoto kulture 50–300 kg/m³.
Industrijska rast in tehnološke inovacije
Ko se je tradicionalno ribogojstvo v ribnikih soočilo s stagnacijo zaradi konkurence na zemljiščih in okoljskih pritiskov, je RAS v Evropi in Severni Ameriki doživel hitro rast med 1980 in 1990. To industrijsko širitev so spremljale tehnološke izboljšave, vključno z uporabo filtrov pod tlakom in brez{3}}tlaka za velike suspendirane trdne snovi, ozonizacijo za dezinfekcijo in razgradnjo organskih snovi ter razvoj več bioloških filtrov, kot so potopljeni filtri, kapalni filtri, batni filtri, vrtljivi biološki kontaktorji, bobnasti biofiltri in reaktorji z zvrtinčeno posteljo ter anaerobni denitrifikacijske enote. S tem napredkom je RAS postopoma dozorel in vstopil v komercialno uporabo.
Primer Združenih držav Amerike
Združene države so ohranile vodilni položaj tako v temeljnih kot uporabnih raziskavah RAS, ki pokrivajo področja, kot so prehrana in fiziologija intenzivno gojenih vrst, preprečevanje bolezni in tehnologije čiščenja vode. Ključna značilnost US RAS je njihova visoka stopnja avtomatizacije in mehanizacije pri nadzoru kakovosti vode. Računalni-podprti sistemi samodejno uravnavajo raztopljeni kisik, pH, prevodnost, motnost in ravni amoniaka ter okoljske pogoje, kot so temperatura, vlažnost in jakost svetlobe. Z izkoriščanjem svoje napredne industrijske baze so ZDA na široko sprejele visoko-tehnološko opremo za oksigenacijo, biološko čiščenje, odstranjevanje trdnih delcev, sortiranje in žetev. Na primer, eksperimentalni RAS, ki ga je razvil Center za morsko biotehnologijo na Univerzi v Marylandu, vključuje postopke anaerobne obdelave, ki zelo spominjajo na sisteme, ki jih je zasnovalo podjetje Aquatec-Solutions na Danskem.
4. Izzivi in protiukrepi za razvoj industrializiranih recirkulacijskih ribogojnih sistemov (RAS)
(1) Nezadostna integracija objektov in opreme
Čeprav se je kitajska oprema za čiščenje vode, samodejno hranjenje, dezinfekcijo in prezračevanje postopoma približala mednarodni napredni ravni, celotna integracija sistema ostaja neustrezna. Pomanjkanje velikih -podjetij, ki bi lahko proizvedla celotne komplete opreme RAS, je povečalo stroške gradnje in zapletenost, s čimer ovira hiter napredek domače opreme.
(2) Potreba po optimizaciji specializirane krmne mešanice
Trenutno so formule vodne krme na Kitajskem zelo homogene in nimajo specializirane krme, zasnovane za RAS in posebne gojene vrste. To povečuje operativno breme sistemov za čiščenje vode in vpliva na uspešnost kmetovanja. Treba je razviti-vrstno specifične RAS krme z dobro-uravnoteženo prehrano, nizkimi stopnjami izpiranja in ugodnimi razmerji pretvorbe krme.
(3) Preprečevanje in nadzor bolezni zahtevata večjo natančnost
Visoko-gostota in visoko-učinkovito kmetovanje povečata tveganje za izbruh bolezni, ko pride do sistemskih neravnovesij, in patogene je težko odstraniti v zaprtih sistemih. Optimizacijo sistema bi bilo treba izboljšati, da bi izboljšali zmogljivost medpomnilnika, medtem ko bi se morale raziskave osredotočiti na fiziologijo rib, odzive na stres, zgodnje kazalnike bolezni in učinkovite-opozorilne mehanizme bolezni.
(4) Velik pritisk porabe energije in zmanjševanja stroškov
Visoke začetne gradbene investicije in poraba energije so neizogibni izzivi RAS. Ukrepe-za varčevanje z energijo je treba izvajati na ravni opreme in sistemov, vključno z razvojem nizkoenergijskih-filtrov, naprav za odstranjevanje CO₂, tehnologij za čiščenje odpadne vode in aplikacij obnovljive energije, kot so sončne, vetrne in-vodne toplotne črpalke.
(5) Pomanjkanje standardizacije v delovanju in upravljanju
Trenutno na Kitajskem ni enotnih tehničnih standardov ali norm za RAS. Posledično se načrtovanje sistema, prakse upravljanja in uspešnost kmetovanja zelo razlikujejo, napake pri delovanju pa so pogoste. Nujno je vzpostaviti standardiziran tehnični okvir za zdravo ribogojstvo, izboljšati standarde postopkov in upravljanja ter spodbujati predstavitvene projekte za standardizirano proizvodnjo.
(6) Potreba po okrepljenih temeljnih raziskavah
Znanstveno razumevanje več vidikov ostaja nezadostno, vključno z zdravstvenim stanjem gojenih vrst pri visoki-gostoti in specifičnih pogojih kakovosti vode, strukturnimi spremembami biofilma med delovanjem sistema, mehanizmi kroženja hranil ter optimalnimi metodami za odstranjevanje in neškodljivo obdelavo trdnih delcev. Te vrzeli ovirajo nadaljnji razvoj ustreznih tehnologij in opreme.
(7) Prihodnji razvojni trendi in priložnosti
Kljub tem izzivom RAS ponuja znatne prednosti pri proizvodni učinkovitosti, okoljski trajnosti in dobrem počutju živali. Kot zelen, ekološki, krožni in učinkovit model kmetovanja je usklajen s svetovnimi trendi nizko-ogljičnega razvoja. Z modernizacijo kitajskega ribištva, napredkom ekološke civilizacije in pospeševanjem ciljev ogljične nevtralnosti se pričakuje, da bo RAS vstopil v novo fazo hitrega razvoja.