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再循环遇到鱼菜共生

托马斯·洛索多 博士 戴夫·海德(Dave Haider) 惠特兰

鱼类/植物生产系统的工程灵活性

 鱼菜共生
在美国明尼苏达州圣保罗市的一家啤酒厂大楼内正在进行的一个项目是在RAS系统中与罗非鱼一起种植生菜和绿叶蔬菜。

循环水产养殖系统(RAS)技术结合了以水箱为基础的集约化系统,可以对水进行调节和再利用,这仍然是全世界相当多的研究和资本投资的主题。 RAS的创建者预测,这项技术将被广泛用作发达国家的养成系统,而当今的水产养殖业正在迅速将这些技术用于孵化场,苗圃和高级苗圃。这些设施可以极大地扩展传统的池塘和网箱系统的生产能力,这些系统目前已成为当今水产养殖业的支柱。

鱼菜共生系统

同时,水产养殖技术也得到了平行发展,以使鱼类和植物共同生长。这些水产养殖生产系统通常设计简单,并试图利用鱼类生产中产生的溶解养分。

鱼菜共生的一个很好的例子是维尔京群岛大学的Jim Rakocy博士在过去25年中创建的系统设计。它通常被称为UVI系统,它利用浅水沟和漂浮的聚苯乙烯泡沫塑料筏来支撑从鱼类养殖池中澄清的废水中生长的植物。

根据生产地点的气候,工厂系统可以在温室内或室外。鱼缸通常位于阴影或封闭区域。这些生产系统的经验法则是,植物生产区的面积应反映出鱼类生产区的五至七倍,以去除可用的养分。鱼产生的固体废物可以通过简单的沉降或筛选组件从废水中去除。

养鱼缸
在Hamm的啤酒厂项目中,养鱼池通过三层植物种植盘架使水再循环。

Rakocy确定要创建一个平衡的系统,操作员可以为每平方米工厂面积每天向系统添加60-100克饲料。假设饲料转化率为1.5:1,那么在水道中拥有100平方米植物的工厂每年将生产约1.4至2.4公吨鱼。典型的UVI系统每年可生产约5.0吨罗非鱼,以及1,404箱生菜,5.0吨罗勒和2.9吨秋葵。

美国亚利桑那州图森市的亚利桑那大学的Kevin Fitzsimmons博士已经开发出了一种基于温室的水培系统的例子。与UVI系统一样,亚利桑那州系统也将低密度,基于罐的鱼类养殖与具有商业价值的植物的浮筏养殖相结合。

在室内和室外的水培系统中,植物的产量和价值通常远远超过所养鱼的产量和价值。种植者经常评论说,鱼类生产通常仅为所生产的有价值的植物提供营养。因此,鉴于鱼菜共生系统发展的悠久历史,为什么没有更广泛地采用该技术?这是在RAS技术逐渐进入有鳍鱼商业化生产中的时候。

继续困扰当前RAS生产者的一个问题是需要处理和处置废水。在气候温和的农村农场,水和固体废物被用于土地和传统农作物。然而,在较冷的气候或更多的城市环境中,富含营养物质的废水的处理可能会很昂贵。

混合鱼菜共生,RAS

最近,已经采取了将最新RAS技术与经过时间考验的植物浮筏培养相结合的措施。开发这些混合系统是为了利用RAS的高产特性以及浮筏植物培养物的营养去除能力。

系统通常不平衡。鱼产生的养分比植物通常吸收的要多,但是有机体之间的便捷连接使操作员可以利用所需的养护植物来生产所需数量的鱼。所需要的是RAS技术具有一定的废水处理能力或废水处理选项,以从系统中去除多余的养分。

哈姆的啤酒厂系统

这些混合系统的最新示例可以在由Hamm进行的Hamm's Brewery转换项目中找到 城市有机物 美国明尼苏达州圣保罗市与滨特尔水生生态系统合作。该项目位于一栋隔热良好的建筑中,该建筑可追溯到1800年代后期,坐落在城市环境中,由四层组成,共4700 m2 of production space.

由于建筑物中没有自然阳光,因此人工照明可提供照明和白天控制,以实现最佳植物生长。另外,为了最大程度地利用这个城市空间,使用了三层带有浮动聚苯乙烯泡沫板和荧光灯的植物托盘。第2、3和4楼分别有五个鱼缸。

鱼缸是圆形的一件式聚乙烯缸,工作容积约为12.5 m3 每。每个储罐中的垂直歧管引起循环流,并且通过中心的双排水颗粒捕集器有效地去除了废物固体。水在重力作用下流到鼓式滤池,然后流到两级移动床生物滤池。来自第二个移动床滤池的水由两个3.0 kW变速恒流泵通过三个150瓦的紫外线滤池,一个空气对水热泵和一个向下流的氧气饱和器进行泵送在每个战车上

在大多数RAS设施中,湿度成为建筑物内的问题。大多数操作员通过通风空间来解决此问题。这样做可以解决问题,但是浪费了引起湿度的潜热。在Urban Organics设施中,空气对水热泵可回收由罐中的蒸发,移动床过滤器和植物的蒸散作用所产生的潜热,并将其返回到鱼类系统的水中,从而冷却并干燥成长设施。

第三个变速恒流泵将RAS鱼养殖系统与植物生长托盘连接起来,该托盘长18.3 m x宽1.2 m x深15 cm。从聚苯乙烯泡沫塑料板下面的托盘的长度来看,从RAS系统中的第二个生物滤池中抽出的水的深度为10厘米。从每个托盘的末端收集水,并在重力作用下流到第一移动床生物过滤器的入口。在收获过程中,每个托盘中的水都可以转移到流经鼓筛过滤器的水中。

每个托盘的长度上方安装了二十个250瓦T-5荧光灯。营养液的浓度,尤其是氮,在通过植物的过程中减少了。细小的悬浮固体也被捕获,从而使水进一步澄清。

离开组合系统的唯一水是来自滚筒筛过滤器的废水和收集在污泥收集器中的污泥。来自四层楼的废水将收集在建筑物的地下室中,在该处地下室将除去固体,并对一部分澄清的废水进行臭氧处理和紫外线消毒,以供系统中使用。剩余的澄清废水将以最小的溶解氮和磷负荷排放到生活污水中。

全面投入运营后,整个工厂预计每年可生产28吨鱼,以及115吨生菜和其他绿叶蔬菜。该项目的目标是将RAS和鱼菜共生技术的最佳结合在一起,以满足当地城市对有机产品和鲜鱼的需求。

 鱼菜共生
UVI鱼菜共生系统的设计将有盖鱼养殖池与室外跑道上的植物生产结合在一起。吉姆·拉科西(Jim Rakocy)摄影。

观点

鱼菜共生系统是可持续的食品生产系统,将水中的植物种植与水箱或水道中的水生物种共生。循环水产养殖系统已被广泛定义为自给自足的食品农业系统,其水交换最少,可在内部循环利用水和养分,并使用生物和机械水过滤。

这些系统可减少用水量并有效生产各种水生物种,从而改善废物管理和养分循环利用。作为一个相对较年轻的行业,其中包括非常简单到极其复杂的食品生产系统,随着世界人口的增长,它们无疑将具有越来越重要的意义,并且需要大量的新的和创新的食品来源。

(编辑’注意:本文最初发表在2013年9月/ 2013年10月的印刷版中, 全球水产养殖倡导者