مقدمه: چرا جریان مایع در آکوپونیک ها اهمیت دارد

آکوپیونیکها نشان دهنده یک سیستم کشاورزی حلقه بسته است که چرخه نیتروژن طبیعی را مهار می کند (ماهی) و سبزیجات در یک واحد، تنظیم آب کارآمد، در این ترتیب symbiotic، ضایعات ماهی - غنی در مواد غذایی مایع - با باکتری های مفید به نیترات و سایر مواد مغذی که گیاهان جذب می کنند، در حال حاضر تمیز، بازگشت به مخزن ماهی در چرخه فیزیکی بدون جریان آب، بهبود می یابد: انتقال مواد مغذی منجر به خوبی آسیب می شود:

درک جریان مایع در Aquaponics

جریان مایع در یک سیستم آبزی بیش از حرکت آب است - این مکانیسم اصلی برای حمل اکسیژن حل شده، مواد مغذی و دما در سراسر محیط است. رژیم های جریان می توانند لامینار (مووت، قابل پیش بینی) یا آشفته (چاوتیک، مخلوط)، و هر یک نقش متمایز در دسترسی به مواد مغذی و سلامت بیولوژیکی ایفا می کند.

پارامترهای Key Flow

  • (FLT:0) نرخ پایین - اندازه گیری در گالن در هر دقیقه (GPM) یا لیتر در دقیقه (LPM)، تعیین می کند که چه سرعت چرخه آب.
  • و (FLT:1) سرعت آب از طریق لوله ها و کانال ها، بر استرس پاشنه بر ریشه های گیاهی تأثیر می گذارد.
  • [Hydraulic زمان حفظ (HRT) - میانگین آب در یک جزء باقی می ماند، بحرانی برای تبدیل باکتری است.
  • تعداد رینولدز - یک مقدار بی بعد که نشان می دهد که آیا جریان است یا آشفته؛ ارزش های بالاتر مخلوط کردن را ترویج می کند.

در سیستم های کوچک و متوسط آکوپونیک، میزان جریان از 1 تا 10 GPM، بسته به اندازه جزء و بیوmas ماهی، اندازه مناسب پمپ ها و لوله ها تضمین می کند که آب به اندازه کافی سریع حرکت می کند تا از رکود جلوگیری کند اما به اندازه کافی آهسته برای جلوگیری از آسیب ریشه.

نقش جریان مایع در توزیع Nutrient

مواد مغذی در آکوپونیک ها عمدتا از خوراک ماهی سرچشمه می گیرند، زیرا ماهی مواد غذایی را متابولیزه می کند، آنها آمونیاک را از طریق gills و ادرار دفع می کنند، این آمونیاک سمی است که ماهی در غلظت های بالا مصرف می کند، اما به عنوان سوخت برای (FLT:0Nitrosomonas ، و (F:2Nitrobacter [F:3، که باکتری ها در سطوح تبدیل به طور گسترده ای رشد می کنند، حتی ریشه های گیاهی و فیلتر کردن.

  1. آری، آری، از سوی دیگر، از سوی [مشرکان] به [مشرکان] (FLT:0 [Ftrosomonas] [[ویرایش]
  2. در این میان، نیکت و بی سوادی از سوی

Nitrate منبع نیتروژن ترجیحی برای اکثر سبزیجات برگ و گیاهان مایع جریان مایع این نیترات ها را از فیلتر زیستی به منطقه ریشه گیاه بدون جریان کافی، آب غنی از نیترات ممکن است ریشه دور بزند، ایجاد "مناطق مرده" که در آن تجمع مواد مغذی کم است.

چگونه جریان بر روی فارغ التحصیلان تمرکز Nutrient تأثیر می گذارد

در آب استاتیک، مواد مغذی به آرامی پراکنده می شوند. Aquaponic سیستم ها به ارتقاء آلودگی - حرکت عمده آب - برای غلبه بر محدودیت های انتشار، الگوی جریان به خوبی طراحی شده، آب غنی از مواد مغذی را به تماس با سطوح ریشه، که در آن جریان فعال رخ می دهد.

انواع سیستم های Aquaponic و ویژگی های جریان آن

Aquaponics مبتنی بر رسانه (Flood-and-Drain)

در بسترهای رسانه ای، آب به طور متناوب به ارتفاع پوشش منطقه ریشه سیل زده می شود، سپس تخلیه می شود.این جریان چرخه چرخه ای به عنوان آب بازیافت می شود، با استفاده از اکسیژن تنظیم شده به منطقه ریشه، flood-drain Cycle به طور معمول 15 تا 30 دقیقه طول می کشد، با نرخ جریان تنظیم شده برای پر کردن تخت خواب در 5-10 - بنابراین توزیع کننده های آب ناهموار می تواند مناطق دسترسی به طور مساوی را فراهم کند.

فرهنگ آب عمیق (DWC)

در اینجا، گیاهان در یک کانال عمیق از آب مواد مغذی شناور هستند.یک جریان مداوم و ملایم (0.5-1.0 فوت / دو) آب را نگه می دارد که از ریشه ها عبور می کند، اکسیژن و مواد مغذی را تحویل می دهد، زیرا ریشه ها به طور مستقیم به آب آویزان می شوند، حتی کاهش جزئی از جریان می تواند باعث کاهش اکسیژن شود.C اغلب از سنگ های هوا برای تکمیل اکسیژن حل شده استفاده می کند، اما سرعت افقی برای مواد مغذی کلیدی باقی می ماند.

تکنیک فیلم سازی (NFT)

در NFT، یک فیلم نازک از آب از طریق کانال های شیب دار جریان می یابد، تماس با بخش پایین تر از تشک ریشه، میزان جریان به طور معمول 1 -2 LPM در هر کانال، ایجاد یک جریان لازارر است - فیلم نازک به حداکثر رساندن قرار گرفتن اکسیژن در معرض در رابط آب هوا اما خواستار جریان بسیار زیادی برای جلوگیری از نقاط خشک در پایان کانال است.

عوامل موثر بر جریان مایع و یکنواختی حسی

عوامل فیزیکی و بیولوژیکی چندگانه بر چگونگی حرکت آب و چگونگی گسترش مواد مغذی تأثیر می گذارند:

  • (فَلَّهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا بِهَهُمَهُمْهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُهُمَهُهُهُمَهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُوَهُهُهُهُهُمَهُهُهُوَهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُمَهُهُهُوَهُهُهُهُوَهُهُهُهُهُهُوَهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُ
  • قطر و زیان های اصطکاک [FLT 1] - لوله های نخ فشار پشت ایجاد می کنند، کاهش جریان.
  • لایه بندی سیستم - لانگ، مارین باعث کاهش فشار می شود.
  • Biofilm و تجمع جامد [FLT 1] - در طول زمان، باریکه های باکتریایی و بدون eaten لوله ها و صفحه نمایش، نیاز به تمیز کردن دوره ای یا شستشوی مجدد.
  • نفوذ رووت - در NFT و DWC ریشه می تواند کانال ها را مسدود کند، تغییر مسیر جریان منظم و یا کانال های گسترده تر این را کاهش دهد.
  • ] دمای آب - آب گرمتر دارای ویسکوزیته کمتری است، آزادانه تر جریان می یابد، اما همچنین دارای اکسیژن حل شده کمتری است.

بهینه سازی جریان مایع برای توزیع بهتر Nutrient

اصول طراحی برای جریان یکنواخت

برای به حداکثر رساندن دسترسی به مواد مغذی در سراسر گیاهان، لوله کشی را به عنوان یک حلقه بسته (FLT:1) با چندین خروجی در بستر رسانه ها طراحی کنید، از یک لوله header] استفاده کنید با سوراخ های سوراخ شده به طور مساوی. InC، در انتهای مخالف قرار دهید تا یک الگوی گردش پلاگین ایجاد شود، یا با استفاده از یک جریان اتصال منفرد، اطمینان حاصل شود.

نظارت و تنظیم ابزار

  • متر پایین - توربین خط یا متر های اولتراسونیک خواندن زمان واقعی است.
  • (فَلَّهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا مَنَّهُمَهُمَهُوا مَنَهُمَهُمَهُمَهُوا مَهُمْهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُمَهُمْهُوا مِهُوا مَهُمْهُمْهُمْهُوا مَهُمْهُمَهُمَهُمْهُمْهُوا مِهُوَهُمْهُمَهُمَهُوا مَهُمَهُوا مَهُوا مَهُمَهُمَهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُوَهُمَهُمَهُوَهُمَهُوَهُم
  • سنسورهای ⁇ - اسپای اسپایسین ها در دما اغلب با مناطق کم جریان مرتبط هستند.
  • متر اکسیژن محلول - کم کاری در یک منطقه نشان می دهد گردش ضعیف است.

بسیاری از مزارع آکوپونیک تجاری در حال حاضر (FLT:0 [اینترنت اشیاء] کنترل کننده ها (FLT:1) را ادغام می کنند که سرعت پمپ را از طریق درایوهای فرکانس متغیر (VFDs) بر اساس داده های سنسور زمان واقعی تنظیم می کنند، این اجازه می دهد پاسخ پویا به تغییر جذب آب یا فعالیت ماهی.

مشکلات و مشکلات رایج جریان و رفع

ProblemCauseSolution
Uneven plant growthDead zones from poor pipe layoutRe‑route plumbing to create cross‑flow; add baffles in DWC
Root rot in some bedsLow oxygen from stagnant waterIncrease flow rate; add air stones
Fish stressHigh ammonia from insufficient biofilter flowIncrease flow through biofilter; add aeration

مطالعه موردی: چگونه Flow Redesigned Yield را در یک راه اندازی تجاری تقویت کرد

در سال 2020، یک مزرعه متوسط آکوپونیک در تگزاس تولید tilapia و باس 20٪ بازده پایین تر در بستر رشد دوم در مقایسه با اولین بار تجربه کرد، پس از نصب متر جریان، آنها متوجه شدند که تخت دوم تنها 60٪ از خروجی پمپ را به دلیل یک لوله برگشت اندازه دریافت کرد.با جایگزینی خط بازگشت از 1.5 تا 2 " و اضافه کردن یک دریچه، جریان ثابت (A، سیستم تعمیر و ثابت تر شد.

مسیر های آینده: مدیریت دقیق جریان

تحقیقات در حال ظهور چگونگی دینامیک مایع محاسباتی (CFD) می تواند پراکندگی مواد مغذی در سیستم های آکوپیونیک قبل از ساخت را بررسی کند. [۳] شبیه سازی CFD اجازه می دهد تا مهندسان برای آزمایش قرار دادن های مختلف پمپ، قطر لوله و موقعیت های بیافلی تقریباً، [F:2varable Speed پمپ [[۳] [F جوشکاری می تواند با استفاده از مواد مغذی جریان طبیعی، و کاهش سرعت، و کاهش دهد.

مرز دیگر یادگیری ماشین برای بهینه سازی جریان است.با مدل های آموزشی در داده های سنسور تاریخی (جریان، pH، EC، دما)، مزارع می توانند پیش بینی کنند که یک فیلتر در مورد clog یا هنگامی که جریان باید قبل از موج گرما افزایش یابد، این رویکرد فعال باعث کاهش خرابی و از دست دادن محصول می شود.

نتیجه گیری

جریان مایع یک جزء حیاتی از سیستم های کشاورزی موفق آکوپونیک است.مدیریت مناسب تضمین می کند که مواد مغذی به طور مساوی توزیع شده اند، رشد گیاه سالم را ترویج می کنند و یک محیط متعادل برای ماهی را حفظ می کنند.با درک ارتباط بین نرخ جریان، طراحی سیستم و نیازهای بیولوژیکی - و با استفاده از ابزارهای نظارت مدرن - به طور چشمگیری می توانند بهره وری و بهره وری منابع را بهبود بخشد.