이 책의 목적은 순환 양식 시스템(RAS)의 건설과 운영에 도움이 되는 순환 양식 시스템에 대한 실용적인 개요를 제공하는 것입니다. 이 책은 주로 지속 가능한 사업을 시작하려는 첫 번째 농부나 투자자를 대상으로 하지만 취미 활동을 좋아하는 사람들도 다음 페이지에서 유용한 정보를 찾을 수 있습니다. 이 책은 수익성 있는 RAS 농장을 계획할 때 설계 및 비즈니스 결정을 내리는 데 필요한 모든 필수 정보에 대한 개요를 제공합니다. 파레토의 효율성 법칙에 따라 이 책은 20%의 노력으로 유능한 순환 양식 시스템 설계자 및 운영자가 되는 데 필요한 정보의 80%를 제공하려고 합니다. 결과적으로 이 책은 RAS 수처리 공정의 과학 및 이론보다는 실용적인 고려 사항에 더 관심이 있습니다. 순환하는 양식 시스템에 대해 더 깊이 이해하려면 이 책의 끝에 있는 권장 리소스 목록을 참조하십시오. 이것을 읽으면 순환하는 양식 시스템을 이해하는 데 15% 방법이 추가로 제공되며, 마지막 5%는 수년간의 개인적인 경험과 전문가와의 대화에서 나옵니다.
RAS는 1일 전체 시스템 용수량의 10% 이하의 물 교환율을 갖는 양식 시스템으로 정의됩니다. RAS는 다양한 모양과 크기로 제공되며 모든 시스템에는 생물여과와 같은 기본 구성 요소가 포함되며 복잡성은 시스템의 목표에 따라 다릅니다. 시스템은 가정용 수족관에서 연간 수백만 마리의 치어를 생산하는 연어 부화장에 이르기까지 무엇이든 될 수 있습니다. 이 책은 주로 집약적인 양식 조건에서 식용 물고기를 생산하도록 설계된 RAS에 초점을 맞출 것입니다. 식품 생산을 위한 RAS는 단백질 전환 공장입니다. 물, 전기, 사료를 투입하고 먹을 수 있는 물고기를 산출합니다. 사료를 물고기로 만드는 부산물은 물고기의 건강한 생활 환경을 유지하기 위해 제거하거나 처리해야 하는 수많은 폐기물입니다. 전체 시스템의 목표는 이러한 폐기물을 처리하고 감소된 물 교환 조건에서 물고기가 건강할 수 있도록 높은 수준의 수질을 유지하는 것입니다. 시스템 설계의 주요 과제는 이 높은 수준의 수질을 유지하는 동시에 비용을 최소화하는 것입니다.
RAS는 전통적인 양식 시스템에 비해 많은 장점이 있습니다. 그들은 많은 양의 물고기를 생산하기 위해 상대적으로 적은 물과 공간을 사용합니다. 그들은 물고기 폐기물과 같은 폐기물 흐름을 효과적으로 처리, 수집 및 재활용할 수 있습니다. 기존과의 격리 수역은 물고기의 탈출을 쉽게 방지하고 포식자를 배제합니다. 마찬가지로 농장 내부의 환경은 외부의 날씨와 무관합니다. 결과적으로 농장의 환경 조건을 주의 깊게 제어하고 모니터링할 수 있으며, 어류 성장과 생산을 극대화하기 위해 시스템을 맞춤화할 수 있는 기회를 만듭니다. 일반적으로 말해서, 질병 발생으로부터 물고기를 보호하는 것을 목표로 하는 생물보안 절차도 엄격하게 통제할 수 있으므로 백신과 항생제가 필요하지 않습니다. 마지막으로, 시스템은 인건비를 제한하기 위해 높은 수준의 자동화에 적합하며 도시 시장 근처에 위치하여 운송 비용을 제한할 수 있습니다. RAS의 단점은 초기 인프라 구축 비용이 높고 운영 비용과 전력 사용량이 상대적으로 높으며 시스템을 숙련된 직원이 운영해야 한다는 점입니다. 그럼에도 불구하고 RAS는 전 세계적으로 사업이 싹트고 있는 성장하는 산업입니다. 이들 기업은 신선하고 건강한 생선에 대한 전 세계적으로 증가하는 수요를 충족하기 위해 잘 개발된 기술을 활용하기를 희망하고 있습니다.
일부 물고기 종은 다른 종보다 RAS에 더 적합합니다. 이상적인 종은 불리한 수질 조건을 처리할 수 있어야 하고 높은 입식 밀도에서 번성하며 도매 시장에서 높은 가격에서 수요가 많아야 합니다. 틸라피아는 일반적으로 RAS에서 자라기 쉬운 종으로 간주됩니다. 그들은 적합하지 않은 수질에 대해 높은 내성을 가지며 프리미엄 가격으로 식료품점에 생으로 판매될 수 있습니다. RAS에서 자란 다른 종에는 무지개 송어, 대서양 연어, 방어, 터봇, 새우, sole, 바라문디 등이 있습니다. 코비아, 검은 농어, 참치, 코호 연어 및 기타 많은 물고기와 같은 새로운 어종에 대한 연구가 계속되고 있지만 이러한 종의 상업화가 완전히 실현되기까지는 여전히 많은 과제가 기다리고 있습니다. 새로운 어종은 피해야 합니다. 많은 양식장이 상업 시스템에서 처음으로 재배되는 것과 함께 어종에 대한 지식을 얻을 수 있다는 가정에 기초하여 실패했기 때문입니다. 대신 특정 종의 수질 요구 사항, 성장률, 번식 과정 및 시장 가격은 상업용 RAS에서 성장을 시작하기 전에 가능한 한 알려진 것과 유사해야 합니다
RAS를 운영하고 구축하는 데 비용이 많이 듭니다. 그렇지 않으면 더 많은 장소에 더 많은 농장이 있을 것입니다. 첫 번째이자 가장 큰 비용은 전체 수처리 시스템과 물고기를 먹이고 처리하고 처리하는데 필요한 모든 액세서리 장비를 구축하는 비용입니다. 킬로그램당 RAS 건설 비용은 케이지를 포함하여 다른 양식 방법보다 높습니다. 이 초기 투자 단계에서 고려해야 할 많은 절충안이 있습니다. 예를 들어 더 오래 지속되고 유지 관리가 덜 필요한 고품질 장비는 초기 비용도 더 많이 듭니다. 또한 규모의 경제를 이해하는 것이 중요합니다. 농장이 클수록 생산 킬로그램당 비용 효율성이 높아집니다. 일반적으로 말해서 수익성을 달성하려면 연간 100MT의 최소 생산 목표가 필요하며 생산 목표가 100MT 이상으로 증가하면 수익성도 증가합니다. 일단 시스템이 구축되면 주요 운영 비용은 사료이고 그 다음이 인건비, 전기, 치어 그리고 산소입니다. 사료는 운영 예산의 거의 절반이므로 시스템에 투입되는 사료 1kg당 어류 성장을 최대화하기 위해 가능한 모든 것을 하는 것이 중요합니다. 좋은 농장 설계는 노동, 전기 및 산소와 관련된 비용도 낮출 수 있습니다.
RAS를 시작하고 작동하려면 고유한 기술 세트가 필요합니다. 첫째, 돈을 버는 것, 좋은 계약을 맺는 것, 투자 자금을 모으는 것의 중요성을 이해하는 현명한 사업가가 있어야 합니다. 다음으로 건설 공정 및 장비 운영을 이해하는 세심한 엔지니어가 필요합니다. 농장 건설 단계 전반에 걸쳐 올바른 설계 결정을 내립니다. 마지막으로, 농부의 사고방식을 가진 일상적인 관리자, 끊임없이 관찰하고 작은 일을 돌보고 모든 사태에 대비하는 사람이 필요합니다. 이 세 가지 특성이 한 사람에게 나타나는 경우는 매우 드뭅니다. 이것이 훌륭한 소유자가 고용하는 이유입니다. 그들이 가지고 있지 않은 기술 격차를 채우기 위해 유능한 직원을 얻거나 전문 지식이 부족한 농업 비즈니스의 핵심 영역을 책임질 수 있는 프로젝트 파트너를 찾습니다.
지난 2여년 동안 많은 농장이 수백만 달러를 투자하여 2~3년 후에 실패하는 최첨단 시스템만을 구축했습니다. 문제는 이러한 농장 중 다수가 체계의 재발명을 시도했고 기술 연구 및 개발에 상당한 돈을 투자했으며, 더 심각한 것은 연구 없이 입증되지 않은 시스템을 구축했다는 것입니다. 이것의 문제는 연구 개발에 필요한 자본이 너무 높아 농장이 농장의 운영 비용과 농장의 운영 비용과 기술 개발의 자본 비용을 모두 회수할 만큼 충분한 돈을 벌 수 없다는 것입니다. 좋은 소식은 체계를 다시 만들 필요가 없으며 수익성 있는 RAS를 계획하고 구축하는데 필요한 지식을 제공할 수 있는 수십 개의 기술 제공업체가 있다는 것입니다. 이것은 성숙된 산업의 결과입니다. 기술 제공업체는 이제 입증된 성공 기록을 이용해 잠재적인 미래 고객에게 마케팅하는 데 사용할 수 있습니다. 이것은 RAS 소유자와 운영자가 기술 개발이 아니라 농업에 초점을 맞춰야 하기 때문에 좋은 소식입니다. 부수적인 프로젝트와 실험이 항상 발생하지만 수익성 있는 농장을 운영하는 것이 최우선 목표여야 합니다.
기술 개발에 대한 자본의 잘못된 배분은 대부분의 처음 농부들이 저지르는 많은 실수 중 하나일 뿐입니다. 각 농장은 고유하지만 계속해서 반복되는 많은 실수가 있습니다. 아마도 가장 흔한 실수는 물고기의 비현실적인 시장 가격을 가정하는 것입니다. 대부분의 농부들은 자신이 재배하는 제품에 자부심을 갖고 있으며 고품질과 지속 가능성으로 인해 프리미엄 가격을 받을 수 있다고 믿습니다. 그러나 이를 위해서는 두 가지 기본 가정이 필요합니다. 소비자는 품질 차이를 쉽게 구별할 수 있으며 지속 가능성에 관심이 있다는 예상입니다만 종종 둘 다 사실이 아닙니다. 또 다른 문제는 가격이 계절에 따라 또는 새로운 경쟁자가 시장에 진입할 때 변동할 수 있다는 것입니다. 물고기에 대한 높은 판매 가격을 가정하면 모든 사업 계획이 멋지게 보일 수 있지만 현실이 닥치면 수익 예측이 저조하고 비즈니스가 지속 가능하지 않을 것입니다.
또 다른 일반적인 실수는 초기 농장 구축에서 자본 부족입니다. 결과적으로 자본이 부족한 농장은 충분히 크지 않거나 수질을 적절하게 유지하지 못하거나 시작 직후 무너지기 시작합니다. 이것은 2년 안에 농장 실패로 이어지거나 모든 문제를 해결하기 위해 추가 자본 투입이 필요하게 되며 결국 생산 지연과 투자 수익 회수 지연으로 이어집니다. 불가피한 이러한 지연은 농장이 처음에 올바르게 건설되었을 때보다 더 많은 비용이 듭니다. 부담을 참아내는 것이 어려울 수 있지만 때로는 적절한 장비와 시설에 처음부터 투자하는 것이 좋습니다. 모든 비용과 우발 비용 초과를 설명하는 제대로 된 예산을 짜면 그렇게 어렵지 않습니다. 마지막 일반적인 실수는 초기 장소를 잘못 선택하는 것입니다. 일반적인 문제에는 수원이 팽창하기에 적절한 유속이 없거나 유속이 너무 부적절하여 처음으로 전체 시스템을 채우는 데 100일이 걸리는 위치를 선택하는 것이 포함됩니다. 또 다른 일반적인 문제는 수원의 수질이 계절에 따라 변하거나 상류 지역이 오염되기 시작할 때 수질이 저하된다는 것입니다.
이것은 첫 번째 농장을 구축할 때 염두에 두어야 할 사항의 샘플일 뿐입니다. 그러나 이 책에 설명된 적절한 설계 프로세스 단계를 따르면 초보자의 실수와 실책을 많이 피할 수 있습니다. 경험 많은 사업주, 엔지니어 또는 농부에게는 이 책에 있는 정보와 조언 중 일부가 당연하거나 상식적으로 보일 수 있습니다. 그러나 그것이 이 책에서 다루어진다면 그것은 누군가가 어느 시점에서 그 상식적인 조언을 따라야 할 때 따르지 않았기 때문입니다. 과거의 함정을 인식하고 피하십시오. 마찬가지로, 궁극적으로 기업이 성공하고 수익성 있는 RAS 비즈니스가 될 수 있도록 계획 및 예산 책정 단계에서 시간을 내어 작은 일을 하십시오
2장: RAS 설계 단계
성공적인 RAS 시설을 건설하기 위해서는 세심한 계획과 준비가 필요합니다. 많은 두통은 농장의 과거 실패로부터 배우고 같은 실수를 반복하지 않음으로써 피할 수 있습니다. 많은 농장은 그들이 선택한 종, 선택한 부지 또는 건설한 디자인의 명백한 단점을 무시함으로써 실패했습니다. 적절한 계획, 현장 조사, 연구 및 파일럿 테스트를 통해 이러한 함정을 피할 수 있습니다. 좋은 계획의 경우에도 새로운 문제가 발생할 수 있지만 비상 계획과 예산을 통해 농장은 적응하고 번창할 수 있습니다. 추가 보너스로, 올바른 계획 단계를 수행하면 투자자와 프로젝트 파트너에게 확실성을 제공하여 기금 마련을 훨씬 쉽게 만듭니다. 전체 계획 프로세스를 통해 다음을 수행하는 것이 중요합니다. 농장의 사업 전망을 지속적으로 평가하고 중요한 세부 사항이 간과되거나 무시되지 않도록 올바른 순서로 계획 단계를 진행합니다. 사이트, 시장 또는 시스템 설계의 문제를 먼저 해결하지 않고 앞으로 나아가는 것이 농장이 결국 실패하도록 하는 가장 쉬운 방법입니다.
농장에 대한 초기 설계 결정은 한 결정이 다른 결정에 영향을 미치기 때문에 진공 상태에서 이루어지지 않는다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 때로는 다른 목표와 충돌할 수 있는 목표를 달성하기 위해 절충안을 세우는 것과 그 절충안이 고려되어야 합니다. 이러한 경우에 가야 할 길을 아는 것이 어려울 수 있으므로 올바른 선택을 하기 위한 가이드 역할을 하려면 팀의 지식과 경험에 의존해야 합니다.
농장 규모를 이해하기 시작하는 좋은 출발점은 예산, 연간 생산 목표 또는 사용 가능한 공간을 정의하는 것입니다. 생산 목표는 귀하가 판매할 수 있다고 생각하는 제품의 양에 대한 조사를 완료했으며 농장이 이를 달성하기 위해 도달해야 하는 규모를 알고 있다고 가정하기 때문에 농장 설계를 시작하는데 가장 유용한 지표입니다. 수익성이 있다. 일반적으로 소규모 농장에서는 연간 150~250MT(메가톤)의 물고기를 생산하고 대규모 농장에서는 연간 1000MT 이상을 생산합니다. 생산 목표와 함께 대상 종과 사이트 위치는 RAS 프로젝트 범위를 만들기 시작하는 데 필요한 처음 세 가지 항목입니다. 대부분 이 세 가지 구성 요소가 나머지 디자인 프로세스를 형성합니다.
설계 과정에서 초기에 대상 종을 선택하면 나중에 변경할 필요가 줄어들고 생산 목표, 부지 선정 및 사업 계획에 쉽게 영향을 미칠 수 있습니다. 각 종은 다른 종별 특성과 함께 수용 가능한 수질 기준, 입식 밀도 및 성장률을 가질 것입니다 연어나 송어와 같은 냉수 종은 틸라피아와 같은 온수 종과 매우 다른 환경을 필요로 하며, 이는 장비 선택, 필요한 공간 및 수처리 흐름에 영향을 미칩니다. 유사하게, 염수 시스템은 동일한 종에 대해 설정되더라도 담수 시스템과 매우 다르게 보일 것입니다. 종 선택을 위한 중요한 고려 사항은 기존 양식 지식 기반, 현재 시장 가격 및 가능한 시장 경쟁자입니다. 이 마지막 두 가지 고려 사항은 사업 계획과 관련이 있습니다. 선택된 종은 또한 농장 위치에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 따뜻한 바닷물에 쉽게 접근할 수 있는 지역에 방어와 같은 온난한 바다 물고기를 위한 양식장을 건설하는 것이 더 쉽습니다. 마찬가지로, 특정 종을 판매할 근처에 대규모 고객 기반을 갖는 것이 추가 자산입니다. 가능하다면 이미 목표 종을 재배하고 있는 다른 농장을 방문하십시오. 몇 분 동안 다른 농장을 살펴보고 경험 많은 운영자와 이야기하는 것이 올바른 결정을 내리는 데 매우 유용할 수 있습니다.
생산 목표와 대상 종을 결정한 후 다음 단계는 적절한 위치를 선택하는 것입니다. 농장 위치를 선택할 때 수원, 방류 능력, 전원 공급 장치, 트럭 접근 및 허가를 주의 깊게 고려해야 합니다(표1). 이 중요한 단계는 종종 무시되고 너무 많은 농장의 실패로 이어집니다. 종종 부지 선택은 사후 고려 사항으로 간주됩니다. 결국 농장은 독립형 폐쇄형 시스템으로 기능해야 합니다. 불행히도 이것은 사실이 아닙니다. 농장 위치는 특정 기본 기준을 충족해야 하며 그렇지 않으면 실패합니다. 무엇보다도 일관되고 고품질의 물 공급원이 있어야 합니다. 이상적으로는 유량과 수질이 일년 내내 일정할 것입니다. 수원은 우물, 지표수, 도시 물 또는 기타 물 공급원이 될 수 있습니다. 물 1리터당 비용은 0일 수도 있고 특정 시립 수원에서 얻는 경우 상당할 수도 있습니다. 도시와 같이 상수도 공급을 위해 다른 사람에게 의존하고 있는 경우 지속적이고 고품질의 물을 공급받을 수 있도록 계약을 체결했는지 확인하십시오. 많은 경우 유입되는 물은 최소한으로 소독되어야 하고 어떤 경우에는 추가로 처리되어야 합니다. 이것은 문제가 되지 않지만 급수 처리가 필요한 경우 현장을 선택한 후가 아니라 사전에 알아야 합니다.
다음으로 고려해야 할 사항은 폐수 처리 능력입니다. 모든 농장은 다른 폐수 흐름과 함께 물을 배출합니다. 어떤 경우에는 물을 외부 처리 연못이나 하수 시스템으로 방류하는 것처럼 간단할 수 있습니다. 허용되는 것과 허용되지 않는 것을 이해하려면 지역 폐수 배출 규칙 및 규정을 이해하는 것이 가장 좋습니다. 어떤 경우에는 폐수를 배출하기 전에 처리해야 할 수도 있습니다. 이전과 마찬가지로 이것은 문제가 아니지만 사전에 알아야 합니다. 농장은 또한 적절한 전력(이상적으로는 고전압 및 3상태)에 접근할 수 있어야 합니다. 그만큼 전기 가격은 연중 내내 그리고 하루 중 시간대에도 변경될 수 있으므로 이러한 요금 변동을 이해하는 것이 중요합니다. 유사하게, 산업 사용자로서 특별 전기 요금을 받을 수 있습니다. 트럭 접근은 정기적인 사료 배달과 물고기의 출하에 중요합니다. 이것은 또한 선택한 장소에 농장을 배치하는 방법에 영향을 미칩니다.
마지막으로 양식과 관련된 현지 허가법을 잘 이해하고 있어야 할 것입니다. 많은 경우 지방 정부 직원은 양식업 허가 및 승인에 대한 경험이 없으며 허용되거나 허용되지 않는 정보가 거의 없을 수 있습니다. 이러한 경우 가능한 한 많은 사람들과 이야기하고 해당 지역에 유사한 작업이 이미 존재하는지 확인하고 싶을 것입니다. 부지선정 과정에서 가장 수치화하기 어려운 부분이자 믿음이 필요한 부분일 수 있습니다.
표1 부지 고려사항
| 요소 | 세부사항 |
| 수원 | 유속, 여러 샘플에서 이상적으로 완전한 수질 분석, 물 비용, 유속 또는 수질의 미래 변화. |
| 폐수 배출 | 하수구 또는 습지 배출, 폐기물 배출에 대한 현지 요구 사항. |
| 전원 공급 장치 | 삼상 또는 단상, 사용 가능한 전압, 변압기 필요, 킬로와트당 비용. |
| 트럭 접근 | 트럭 회전 기능, 차량의 크기 및 무게에 대한 지역 도로 제한. |
| 법적허가 | 지역 구역, 규칙 및 규정, 토지 사용 제한 |
| 시장까지의 거리 | 평균 운송 비용. |
| 부지의 크기 | 확장 가능성. |
앞서 언급한 단계만큼 중요한 것은 적절한 사업 계획을 세우는 것입니다. 이 책은 사업 계획을 작성하는 방법에 대해 사용할 수 있는 다른 훌륭한 리소스가 이미 있으므로 사업 계획의 세부 사항에 대해 자세히 설명하지 않습니다(부록 H). 예를 들어 사업 계획을 보는 것은 종종 그 계획이 어떻게 보여야 하는지 이해하는 가장 쉬운 방법입니다. 농업 분야에서 사업과 관련된 계획을 찾을 수 있는지 확인하십시오. 기본 사업 계획에는 첫 5년 동안의 예상 수익, 비용 및 이익이 포함됩니다. 추가 정보에는 마케팅 계획, 대상 고객, 위험 평가 및 경쟁 분석이 포함됩니다. 외부 투자를 찾고 있다면 견고한 사업 계획이 필요할 것입니다. 또한 사업 계획 개발은 농장 설계 프로세스와 병행하여 이루어지며 서로 영향을 미친다는 점을 명심하십시오. 예를 들어, 최종 건설 예산 번호는 비즈니스의 수익성을 이해하는 데 필요합니다.
일단 종을 선택하고, 부지를 평가하고, 생산 목표를 선택하고, 사업 계획을 수립했으면 다음 단계는 생산 계획과 공정 흐름도를 작성하는 것입니다. 생산 계획은 생산 목표에서 거꾸로 작동하여 어류 시스템이 어떻게 생겼는지 이해합니다. 장비 크기 조정을 시작하는 데 필요한 설계 기준을 제공합니다. 생산 계획에 입력하는 정보는 어류 성장률, 사료 공급률, 입식 밀도, 새끼손가락 크기, 수확 크기 및 예상 폐사율입니다. 이 숫자를 사용하여 농장의 필요한 물의 양, 암모니아 생산 및 산소 소비량을 계산할 수 있습니다.
그림 1. 농장 레이아웃의 예: 1.탱크, 2.드럼 필터, 3.바이오 필터, 4.펌프, 5.산소 콘, 6.자외선 필터, 7.퍼지 시스템, 8. 보육 시스템
공정 흐름도는 이 책에서 만든 일부 흐름도와 유사하게 보이며 물의 흐름 경로와 필요한 장비의 일반 사양을 설명하기 시작합니다. 이 두 가지 정보는 일반 사이트 레이아웃 및 장비 목록으로 이어집니다. 일반적인 사이트 레이아웃에는 모든 장비의 치수와 대략적인 위치가 있으며 건물 크기와 필요한 지원 장비에 대한 아이디어도 제공됩니다(그림 1). 장비 목록은 모델 번호, 전력 요구 사항, 유량 및 치수가 포함됩니다. 장비 목록이 준비되면 건설 견적과 대략적인 일정을 작성해야 합니다. 이 시점에서 건설 견적은 대략적일 수 있지만 총 최종 비용이 10-15% 이내가 되도록 시도해야 합니다. 전문 계약자 또는 건설 관리자가 건설 일정을 예측하는 데 가장 적합합니다. 자세한 엔지니어링 및 시공을 시작하기 전에 필요한 초기 정보는 아래 표 2를 참조하십시오.
표 2. 건설 전에 필요한 초기 계획 정보.
| 요소 | 세부사항 |
| 부지 세부사항 | 표1 참고 |
| 프로젝프 목표 | 어종, 생산 목표 |
| 생산 흐름 | 물의 흐름, 전력 필요성 |
| 생산 계획 | 물고기 성장률, 사료 공급 속도, 수확 시간, 암모니아 생산, 산소, 소비, 폐사 추정치. |
| 평면도 배치도 | 탱크 및 장비의 대략적인 치수 도면 |
| 장비목록/재료비 | 재료 목록의 정리가 필요 |
| 예산 | 건설 및 운영 비용. |
| 사업계획 | 예상 수익, 이익 및 비용. |
| 공사 일정 | 중요한 경로와 노동력이 필요 |
이러한 초기 단계가 완료된 후에는 이것이 여전히 실행 가능한 비즈니스 제안인지 평가하고 농장의 비즈니스 전망을 개선하기 위해 어떤 변경을 할 수 있는지 평가해야 합니다. 가능하다면 세부 엔지니어링 및 설계를 완료해야 할 때입니다. 이 프로세스는 반복적이며 소유자, 설계자, 계약자 및 운영자 상호간 소통이 필요합니다. 다시 말하지만, 세부 엔지니어링을 제대로 완료하는 데 시간을 들이면 나중에 골치 아픈 일을 줄일 수 있습니다. 세부 엔지니어링에는 치수가 정확하고 모든 파이프, 콘크리트, 전기 라인 및 장비 위치를 보여주는 일련의 세부 도면이 포함됩니다. 도면은 계약자가 농장을 올바르게 건설하는 데 사용할 수 있도록 충분히 완전해야 합니다. 세부 엔지니어링에는 필요한 각 구성 요소와 해당 조달 및 설치를 위해 충족해야 하는 품질 사양을 나타내는 사양 목록도 포함됩니다. 이 모든 것을 완료하려면 콘크리트 및 굴착 요구 사항을 결정하기 때문에 토양 보고서가 가장 필요할 것입니다. 또한, 안정성 요소로 간주될 수 있는 구조물이나 기타 구조물을 점검하기 위해 면허를 소지한 엔지니어와 계약해야 할 필요성이 아주 큽니다. 은행을 포함한 금융 기관은 해당 시설의 건설이 현지 법규 및 규정에 따라 완료될 수 있도록 면허가 있는 엔지니어, 전기 기술자 및 계약자의 참여를 원할 것입니다.
세부 엔지니어링 후에 전체 도면 및 사양 세트를 제안 요청(RFP)으로 여러 계약자에게 보내야 합니다. RFP는 프로젝트에 정확하게 입찰하는 데 필요한 정보를 제공합니다. 그런 다음 각 계약자는 농장을 짓는 데 드는 비용에 대해 가장 좋은 가격 제시로 돌아올 것입니다. 자신의 일반 계약자 역할을 하는 경우 RFP를 다양한 하도급자에게 분할할 수 있습니다. 예를 들어 전기 사양만 전기 분야에 보낼 수 있습니다. 상세한 엔지니어링 및 RFP 프로세스는 전통적인 구성이 수행되는 방식입니다. 그러나 몇 가지 이유로 양식업 프로젝트에서 항상 작동하는 것은 아닙니다. 첫째, 대부분의 계약자는 양식장 건설 경험이 없기 때문에 정확한 가격을 제시할 수 없으며 예상치 못한 장애물을 예상하기 위해 예산을 쏟을 것입니다. 그들은 또한 필요한 일부 장비에 대해 좋은 가격에 접근하지 못할 수도 있습니다. 둘째, 양식장은 이 전체 엔지니어링 프로세스를 거쳐야 할 만큼 충분히 큰 건설 프로젝트가 아닙니다. 엔지니어링 비용은 총 농장 비용에 비해 너무 높을 수 있습니다. 이러한 경우 소유자가 시스템을 직접 설계 및 구축하여 건설 중에 발생하는 엔지니어링 문제를 해결할 수 있습니다. 많은 농장이 이런 방식으로 건설되며 성공 여부는 농장을 짓고 있는 수석 감독의 적성과 지식에 크게 좌우됩니다.
농장에 대한 제안 입찰을 받은 후 설계를 다시 검토하고 추가 절감을 가져올 수 있는 변경 사항이 있는지 확인하는 것이 가장 좋습니다. 좋은 계약자는 일반적으로 설계에서 비용을 절감할 수 있는 몇 가지 제안을 제공합니다. 이것은 농장 건설이 여전히 실행 가능한 투자인지 결정할 수 있는 마지막 단계이기도 합니다. 일단 건설 비용이 발생하기 시작하면 약간의 손실 없이 되돌릴 수 없습니다.
건설 시간은 농장의 규모에 따라 다릅니다. 건설 과정이 진행됨에 따라 농장에 대한 운영 계획이 함께 세워져야 합니다. 여기에는 수확 시기, 장비 유지 관리 일정, 생물보안 프로토콜, 어류 취급 절차 및 기타 중요 프로세스에 대한 설명과 같은 세부 정보가 포함되어야 합니다. 농장 운영에 대한 문서가 있으면 교육이 더 쉬워지고 농장 운영과 문제 해결이 더 원활해집니다. 농장 건설이 완료되기 전에 농장 운영이 발생할 수 있습니다. 종종 부화장과 종묘장은 더 큰 규모의 성장 시스템과 건물에 대한 최종 작업이 진행됨에 따라 운영을 시작할 수 있습니다. 이렇게 하면 첫 수확에 걸리는 시간이 줄어듭니다. 시스템이 시작되고 생산이 시작되면 모든 부품이 계획대로 작동하는지 확인하고 문제를 식별하기 위해 최종 평가가 이루어져야 하며 장기적인 문제거리가 되기 전에 고쳐야 합니다.
다른 사람들이 자주 포함하는 생략된 한 단계는 개념 증명을 위한 파일럿 시스템의 설계, 구성 및 운영입니다. 이것이 생략된 이유는 이전에 배양된 어종을 사용하고 위의 단계를 따랐다면 불확실성이 거의 없고 위험이 최소화되기 때문입니다. 대학과 정부 연구실은 RAS의 수많은 어종에 대해 많은 테스트를 수행했습니다. 이 어종 중 하나를 함께 사용할 계획이라면 이 책에서 설명한 것과 같이 입증된 RAS 엔지니어링 개념을 사용하는 경우 개념 증명이 필요하지 않습니다. 새로운 종이나 혁신적인 시스템이 테스트되는 경우 파일럿 테스트가 필요할 수 있습니다. 그러나 이것은 파일럿 시스템에 투자할 계획만큼 많은 돈을 잃을 준비가 되어 있는 경우에만 시도해야 합니다. 파일럿 시스템은 문제를 해결하기 위해 수년간의 연구 및 개발이 필요한 자금 구멍으로 빠르게 변할 수 있습니다. 이것은 흥미로울 수 있지만 장기적으로 거기에 답이 있고 궁극적으로 실행 가능한 것으로 판명된 아이디어가 없다면 수익을 내는 좋은 방법이 아닙니다.
전체 RAS 설계 프로세스를 적절하게 관리하고 문서화해야 합니다. 이는 프로세스를 돕기 위해 프로젝트 관리자를 고용하거나 계약하는 것을 의미할 수 있습니다. 내부적으로 수행해야 하는 경우 염두에 두어야 할 몇 가지 개념이 있습니다. 첫 번째 우선 순위는 프로젝트 범위를 관리하는 것입니다. 이는 초기 계획 단계에서 시작하여 전체 프로젝트에 걸쳐 계속됩니다. 범위는 무엇을 달성해야 하는지, 어느 시간에 달성할 것인지, 비용은 얼마인지 정의합니다. 범위가 변경되면 일정, 예산 및/또는 필요한 리소스도 변경되어야 합니다. 타임라인은 중요한 경로 항목, 작업 길이, 적절한 작업 순서 및 일정 관리에 도움이 됩니다. 예산 관리에는 추정 및 실제 비용, 그리고 우발 비용 관리가 포함됩니다. 자원에는 사람, 장비 및 건축 자재가 포함됩니다. 범위를 정의하고 설계 및 시공 프로세스를 적절하게 관리하기 위해 노력하는 것은 시간을 할애할 가치가 있습니다. 프로젝트 시작과 최종 시작 사이에 엄청난 수의 변경이 발생합니다. 이러한 변경 사항을 추적하고 이해할 수 있으면 더 저렴하고 빠르며 더 나은 RAS 팜을 실행할 수 있습니다.
몇 가지 마지막 참고 사항: 이 전체 프로세스 동안 직접 작성하거나 서명인으로 동의해야 하는 모든 계약에 주의를 기울여야 합니다. 계약서의 내용에 주의를 기울이고 동의하지 않는 사항은 자유롭게 협상하십시오. 가능한 경우 자신의 책임을 제한하고 프로젝트 파트너가 실수, 비용 초과 또는 지연에 대한 책임을 지도록 하십시오. 불행히도 단 한 번의 잘못된 계약과 나쁜 파트너가 농장을 파산시킬 수 있습니다. 이 전체 프로세스가 불가항력적으로 보인다면 숙련된 양식 엔지니어 또는 장비 제공업체와 함께 작업하는 것을 고려하십시오. 시간을 들여 세부 사항에 땀을 흘리고 계획을 고수하면 RAS 팜은 시간과 노력의 가치가 있습니다.
3장: 생산 계획
생산 계획은 농장이 생산 목표를 달성하기 위해 충족해야 하는 설계 기준을 설명합니다. 이 계획은 암모니아 생산, 산소 소비, 이산화탄소 생산, 총 시스템 물의 양과 같은 임계값을 계산하기 위해 생산 목표에서 역방향으로 작동합니다.
이 값을 계산하려면 선택한 종의 여러 생물학적 매개변수를 먼저 알아야 합니다(표 3). 매개변수에는 최대 사육 밀도, 사료 전환율(FCR), 일일 사료 비율, 사료의 단백질 함량, 예상 성장률, 초기 사육 중량 및 최종 수확 중량이 포함됩니다. 매일 농장에 들어오는 사료의 양은 암모니아 생산, 이산화탄소 생산 및 산소 소비에 정비례합니다. 공급 속도는 또한 성장률을 결정합니다. 물고기의 성장률을 알면 농장이 물고기 킬로그램으로 지원해야 하는 총 운반 능력을 계산할 수 있습니다.
표 3. 생산 계획 입력.
| 생물학적 매개변수 | 정상 범위 값 |
| 사육 밀도 | 30 – 120 kg/m3 |
| 사육 사이즈 | 알 50g |
| 최종 크기 | 500g ‒ 3kg |
| 일일 공급 속도 | 1 ‒ 10% 체중/일 |
| FCR | 1.0 ‒ 1.5 kg사료/ kg 물고기 |
| 사료의 단백질 함량 | 35 ‒ 50% |
| 순 단백질 이용률 | 50 ‒ 65% |
| 바이오 필터 질산화율 | 0.2 ‒ 0.5gTAN/m2 /일 |
| 산소 소비율 | 0.2 ‒ 0.6kgO2/kg사료 |
| 물 교환 비율 | 1 ‒ 10%/일 |
| 시스템 유압 유지 시간 | 30 ‒ 60분 |
이러한 세부 정보는 탱크의 수와 크기, 물의 유속, 바이오 필터의 크기 및 산소 공급 시스템의 크기를 지정하는 데 필요한 정보를 제공합니다. UV 필터의 크기, 드럼 필터의 크기, 농장의 일일 물 및 에너지 요구량, 기타 모든 필수 구성 요소와 같은 다른 모든 설계 사양은 이러한 계산을 따릅니다. 장비 사양을 허용하는 것 외에도 생산 계획은 물고기 처리 빈도, 일주일에 몇 킬로그램의 물고기가 제거되는지, 가장 중요한 것은 하루에 사용되는 사료 양과 같은 운영 절차에 영향을 미칩니다. 양식장 전체에서 물고기가 이동할 때 물고기의 여러 생애 단계에 대해 생산 계획을 수립해야 할 수도 있습니다. 예를 들어 부화장 생산 계획과 성장 생산 계획이 필요할 수 있습니다. 이것은 치어 어류의 생물학적 요구가 성숙한 어류와 크게 다를 때 가장 적절합니다. 치어는 종종 더 낮은 입식 밀도와 더 높은 일일 사료급율을 요구합니다.
시작 후 생산 계획을 변경해야 할 수도 있다는 점을 이해하는 것도 중요합니다. 입력 생물학적 매개변수에 대한 가정은 실제 작업 중에 사실이 아닐 수 있으며, FCR이 약간 낮거나 사육 밀도가 높지 않을 수 있습니다. 조정은 농장의 연간 생산량에 좋거나 나쁘게 영향을 미칠 수 있습니다. 좋은 생산 계획을 세우려면 많은 지식과 경험이 필요합니다. 이 정보는 농장 디자인의 중추를 형성하므로 이 프로세스 단계에서 잘 권장되는 RAS 디자이너와 함께 작업하는 것이 좋습니다. 다음은 생산 계획에 대한 지침으로 사용할 수 있는 계산 세트의 예입니다.
표 4. 생산 계획 입력의 예. 값은 과거 연구에서 추정되거나 알려진 상수입니다(각 종은 약간 다른 값을 가지며 알려지지 않은 값을 유추해야 할 수 있음
| 지표 | 값 | 단위 | |
| 연간 생산 목표 | G | 1000 | MTfish |
| 사육 밀도 | d | 100 | kgfish/m3 |
| 일일 공급 비율 | FRd | 0.02 | kgfeed/kgfish/day |
| 사료전환율 | FCR | 1.2 | kgfeed/kgfish |
| 일일 물교환율 | Ex | 5 | % |
| 시스템의 유압유지 시간 | HRT | 30 | Minutes |
| 사료의 단백질함량 | Pfeed | 0.50 | kgprotein/kgfeed |
| 어종의 단백질 이용율 | Ufeed | 50 | % |
| 질소비율 상수 | N | 0.16 | kgN/kgprotein |
| 바이오필터 질산화율 | n | 0.5 | g/m2/day |
| 산소 소모율 | O2C | 0.6 | kgO2/kgfeed |
| 이산화탄소 비율 상수 | CO2P | 1.4 | kgCO2/kgO2 |
시스템 용량 계산
4장 수질
4장: 수질
모든 RAS의 목표는 적절한 수질을 제공하는 것입니다. 좋은 수질은 건강한 물고기와 건강한 물고기가 더 빨리 자라는 것을 의미합니다. 빠르게 성장하는 물고기는 더 적은 시간에 시스템이 더 많은 수익을 올릴 수 있도록 더 수익성이 있습니다. 수처리 공정의 각 단계는 특정 수질 매개변수를 유지하는데 특정한 역할을 합니다. 수질을 유지하기 위한 싸움은 끝이 없습니다. 입식밀도가 높을수록 수질관리가 어려워지고 오류의 여지가 적어집니다.
일부 수질 매개변수는 질산염과 같이 며칠 또는 몇 주에 걸쳐 천천히 변하는 반면, 용존 산소와 같은 다른 매개변수는 몇 분 안에 급격하게 변할 수 있습니다. 각 매개변수에는 고유한 우려 사항과 고려 사항이 있습니다. 예를 들어 pH, 알칼리도, 이산화탄소 (CO2) 및 암모니아(NH3) 수준과 같은 많은 매개변수는 서로 연결되어 있습니다. 네 가지 중 하나가 변경되면 모두 변경됩니다. 수질을 적절하게 관리하는 것
은 매우 어렵고 숙련된 작업자라도 한 매개변수가 원하는 범위를 벗어난 이유에 대해 확신하지 못합니다. 세부 사항에 주의를 기울이고 수질 변화를 조기에 포착하는 것이 핵심입니다.
표 5. 일반적인 수질 값.
| 매개변수 | 값 |
| 온도 | 16 – 28 °C(종에 따라 다름) |
| 염분 | 0 – 35ppt(종에 따라 다름) |
| 용존산소 | > 5mg/L 또는 > 60% |
| 용존이산화탄소 | < 15mg/L |
| 총 기체 압력 | < 103% |
| 총 암모니아 질소 (TAN) | 0 ‒ 2.5 mg/L(pH 및 종에 따라 다름) |
| 아질산염 | < 0.5mg/L |
| 질산염 | 0 – 150mg/L |
| pH | 6.8 ‒ 8.0 |
| 알칼리도 | 50 – 200mg/L |
| 경도 | 100 – 300mg/L |
| 총 용존고형물 | 0 – 400mg/L |
| 총 부유물 | 0 – 80 mg/L(종에 따라 다름) |
위는 가장 일반적으로 측정되는 매개변수에 대한 일반적인 수질 값 목록입니다(표 5). 이러한 매개변수는 센서 및 수질 테스트 키트를 사용하여 저렴하게 모니터링할 수 있습니다. 필요에 따라 샘플을 수질 테스트 실험실로 보내 추가 매개변수를 평가할 수 있습니다. 이 모든 값은 일반적인 지침입니다. 모든 종은 이들 각각에 대해 다른 선호도와 허용 오차를 가질 것입니다. 게다가, 대부분의 종은 짧은 기간 동안 주어진 범위를 벗어난 값을 견딜 수 있지만 물고기 건강을 최대화하려면 이 범위 내에 있어야 합니다.
온도와 염도는 모두 전자 센서로 연속적으로 쉽게 측정됩니다. 대부분의 종은 다양한 온도와 염도를 견딜 수 있지만 각각은 성장을 최대화할 최적의 목표 범위를 가지고 있습니다. 온도는 분자의 평균 운동 에너지에 가까운 물리량이며 일반적으로 화씨(°F) 또는 섭씨(°C)로 측정됩니다. 염도는 물에 용해된 소금의 질량을 측정한 것으로 가장 일반적으로 나트륨과 염화물입니다. 염도는 일반적으로 천분율(ppt), 퍼센트(%), 물 kg당 소금 그램(g/kg) 또는 전도도(S/m)로 측정됩니다.
용존 산소(DO), 용존 이산화탄소(pCO2) 및 총 가스 압력(TGP)은 다양한 수준으로 쉽게 측정할 수 있습니다. 다양한 전자 센서로 산소를 지속적으로 모니터링할 수 있으며 일반적인 측정 단위에는 물 1리터당 산소 밀리그램(mg/L), 백만분율(ppm) 또는 포화율(%)이 있습니다. 산소의 포화 농도는 물의 온도와 염도에 따라 달라지며, 온도가 낮고 염분이 낮을수록 포화 농도가 높아집니다. 환경과 평형을 이루는 용존 산소는 일반적으로 약 8-10 mg/L입니다. 용존 산소는 낮과 밤 내내 오르락내리락하며 대부분 먹이를 먹은 직후에 떨어지고 그 이후에는 천천히 증가합니다
용존 이산화탄소는 일반적으로 물 1리터당 이산화탄소 밀리그램(mg/L), 백만분율(ppm) 또는 부분압(mmHg) 단위로 전자 센서로 측정할 수 있지만 기술은 산소 센서만큼 개발되지 않았습니다. 일반적으로 지속적으로 모니터링되지 않습니다. 이산화탄소는 물에 용해되면 탄산이 됩니다. 이 때문에 물의 이산화탄소 농도는 시스템의 pH 및 알칼리도와 밀접한 관련이 있습니다. 결과적으로 시스템의 pH와 알칼리도를 모니터링하여 이산화탄소 수준을 독립적으로 추적할 수 있습니다. 이산화탄소는 일반적으로 섭식 후에 최고조에 달하며 산소와 반비례합니다. 이산화탄소는 환경과 평형을 이룰 때 약 1mg/L이지만 물고기 호흡이 지속적으로 일어나는 양식 시스템에서는 훨씬 더 높습니다. 물의 허용 가능한 이산화탄소 수준을 이해하기 위해 새로운 표준이 아직 개발 중입니다. 현재 10-30 mg/L은 종에 따라 상한 임계값으로 간주됩니다.
총 가스 압력은 물에 용해된 가스의 부분 압력을 측정하며 이러한 가스는 주로 질소, 산소 및 이산화탄소입니다. 총 가스 압력은 전자 센서로 쉽게 측정할 수 있으며 간헐적으로만 확인되는 경우가 많으며 일반적으로 퍼센트 포화도(%)로 측정됩니다. 총 가스 압력으로 간접적으로 추정할 수 있는 높은 수준의 질소 가스는 물고기에게 문제가 되며 다양한 장애를 일으킵니다. 결과적으로 총 가스 압력은 103% 미만으로 유지되어야 하며 일반적으로 시스템 어딘가에 압력이 가해진 상태에서 공기가 주입되는 경우에만 이 값을 초과합니다.
총 암모니아 질소(TAN), 아질산염(NO2) 및 질산염(NO3) 은 모두 RAS 시스템에 존재하며 각각 어류에 대한 독성 수준이 다릅니다. 일반적으로 세 가지 모두의 농도는 mg/L 또는 ppm으로 측정됩니다. 세 가지 모두 일련의 절차를 따르고 물 샘플을 미리 측정한 양의 약품이나 분말을 넣으면 샘플의 물색이 바뀝니다. 그런 다음 색상을 색상환과 비교하거나 분광 광도계에서 측정하여 TAN, NO2 또는 NO3 가 얼마나 존재하는지 측정할 수 있습니다. 새로운 센서는 담수 시스템의 TAN 농도를 전자적으로 모니터링할 수 있지만 색상 분석을 통한 일일 물 샘플링 및 테스트는 여전히 표준 절차입니다.
그림 2. 물 pH에 따른 암모늄(NH4) 및 암모니아(NH3)의 대략적인 농도.
TAN은 암모니아(NH3) 와 암모늄 (NH4)으로 구성되며 두 형태 모두 모든 양식 시스템에 존재하며 각각의 상대 농도는 시스템 pH에 따라 다릅니다(그림 2). TAN은 폐기물로 어류에 의해 배설되며 이온화되지 않은 암모니아 형태는 상대적으로 낮은 농도에서 어류에 독성이 있으므로 바이오 필터는 TAN을 아질산염으로 변환한 다음 질산염으로 변환하여 독성을 줄이는 작업을 수행합니다. 각각의 상대 농도를 모니터링하는 것은 바이오필터를 시작하는 동안 특히 중요합니다. 질산염 농도는 어떤 시점에 바이오 필터에 의해 생성되는 많은 질산염이 매일 시스템에서 대체되는 물에 의해 배출되어 안정될 때까지 시스템에 천천히 축적됩니다.
pH, 알칼리도 및 경도는 양식 시스템에서 모두 느슨하게 관련되어 있으며 이들 사이의 관계에는 이해하기 어려운 여러 화학 반응이 포함됩니다. pH는 물에 존재하는 수소 이온 (H+) 의 척도로, 대수 규모로 측정되며, 1단위의 변화는 수소 이온 농도의 10배 변화와 같습니다. pH 7은 중성으로 간주되며, 높은 pH는 염기성, 낮은 pH는 산성입니다. 양식 시스템은 종종 pH 6.5와 8.0 사이의 어딘가에서 유지되며, 이는 생물 영역이라고도 합니다. pH는 전자 센서 또는 비색 표시기 테스트 스트립으로 쉽게 모니터링할 수 있습니다. pH는 생물여과 및 이산화탄소 제거와 같은 다양한 수처리 공정의 영향을 받기 때문에 정기적으로 모니터링해야 합니다.
알칼리도는 완충 능력이라고도 하는 산을 중화하는 물의 능력을 측정한 것입니다. 양식 시스템에서 이것은 일반적으로 주로 탄산염 탄소 시스템으로 구성되며 아래 방정식으로 근사할 수 있습니다
높은 알칼리도는 산을 중화하고 산이 시스템에 들어가더라도 pH가 안정적으로 유지되도록 합니다. 알칼리도는 물 시료를 채취하여 pH 지시약을 첨가한 후 적정하여 측정합니다. 산이 샘플에 추가되면 pH가 급격히 변하고 염료의 색상이 변할 때까지 알칼리도가 용액을 완충합니다. 얼마나 많은 산이 샘플에 추가되었는지 정확히 알면 이 테스트에서 알칼리도를 계산할 수 있습니다. 알칼리도는 일반적으로 탄산칼슘 리터당 밀리그램(mg/L CaCO3) 또는 리터당 밀리등가량(mEq/L)으로 측정됩니다.
알칼리도와 pH 사이의 상호 작용은 모든 용액에서 발생하는 화학적 상호 작용의 좋은 예입니다. 예를 들어, 수소 이온이 용액에 추가되면 동일한 용액에 있는 다양한 다른 분자 사이에 새로운 평형점이 도달합니다. 암모니아와 암모늄의 농도는 탄산(H2CO3*), 탄산염(HCO3-) 및 중탄산염(CO3-2)의 상대 농도와 마찬가지로(그림 7) 변할 것이며(그림 7) 다른 많은 분자. 이러한 종류의 상호작용과 평형점의 변화는 pH, 모든 이온, 화합물, 용액의 분자는 동일한 용액의 다른 이온, 화합물 및 분자에 영향을 미칩니다.
알칼리도와 경도는 밀접하게 연결되어 있고 mg/L CaCO3의 동일한 단위로 측정되기 때문에 종종 혼동됩니다. 경도는 용액 내 2가 이온의 척도이며 가장 흔히 칼슘 (Ca2+) 과 마그네슘 (Mg2+)입니다. 이러한 2가 이온은 알칼리도에 영향을 미치는 탄산칼슘 또는 탄산마그네슘으로 시스템에 들어가기 때문에 경도는 종종 알칼리도와 연결됩니다. 물의 경도는 물의 미네랄 함량을 부분적으로 설명합니다. 경수는 전도성이 높고 금속 가용성이 낮으며 매우 경수는 장비 및 파이프에 스케일링 및 광물 침착을 유발할 수 있습니다. 연수기 시스템은 경도를 낮추기 위해 사용되며 많은 경우 이온 교환 또는 역삼투와 같은 에너지 집약적 방법을 사용합니다. 이것은 RAS 수처리의 일반적인 부분으로 수행되지는 않지만 매우 단단한(>500mg/L) 수원을 농장에 들어가도록 처리하기 전에 수행할 수 있습니다. 경도는 화학수 테스트 키트로 불규칙하게 측정할 수 있으며 전자 전도도 센서로 간접적으로 측정할 수도 있습니다.
고형물은 다양한 크기로 형성되며 다양한 방법으로 측정할 수 있습니다. 가장 작은 고형물(<2 μm)은 총 용존 고형물(TDS)로 알려져 있습니다. TDS는 물에 있는 콜로이드 현탁액에 있는 미네랄, 염, 금속, 질산염 및 용해된 유기 물질의 총량을 측정합니다. 이들은 어떤 종류의 물리적 스크린으로도 걸러낼 수 없는 고체입니다. TDS를 추정하는 가장 쉬운 방법은 실제 TDS의 10% 이내의 근사치를 제공하는 물의 이온 수를 측정하는 전기 전도도 센서를 사용하는 것입니다. TDS의 단위는 일반적으로 리터당 밀리그램(mg/L) 또는 백만분의 일(ppm)로 보고됩니다.
총 부유 고형물(TSS)은 침전 가능한 모든 고형물의 측정값입니다. 이들은 정지 상태에서 충분한 시간이 지나면 수주에서 침전될 만큼 충분히 큰 고체입니다. 양식 시스템에서 TSS는 대부분 배설물로 구성됩니다. 그리고 남은 사료. 알려진 부피의 물 샘플을 채취하여 미세한 종이망 필터에 통과시켜 측정합니다. 여과지에 남아 있는 고형물은 건조 중량 기준으로 칭량되고 고형물은 물 1리터당 고형물의 밀리그램(mg/L)으로 보고됩니다.
또한 다른 유형의 고체 이름과 다른 측정 유형 간의 차이에 대한 회색 영역 주위에 혼란스러운 명명법이 있을 수 있습니다. 총 침강성 고형물과 총 부유 고형물이라는 용어는 같은 의미로 사용할 수 있지만 각각 다른 방식으로 측정됩니다. 예를 들어 바이오플록에서암모니아를 제거하기 위해 부유 박테리아 콜로니가 사용되는 시스템에서는 고형물 농도가 매우 높으며 총 경화성 고형물의 양은 일반적으로 물 1리터당 고형물 밀리리터(ml/L)로 측정됩니다. 1리터의 물 샘플을 Imhoff 콘에 넣고 몇 시간 동안 고체가 침전된 뒤 바닥에 놓고 밀리리터 단위의 부피 측정을 제공합니다. 이것은 mg/L 단위의 건조 중량 기준으로 측정되는 TSS와 비교할 수 없습니다. 일반 양식 고체의 경우 이 둘 사이를 변환하는 가장 좋은 근사치는 1ml/L의 총 경화성 고형물이 13mg/L의 TSS와 같습니다.
이러한 모든 물 매개변수를 제어하는 방법은 다음 섹션에서 자세히 설명합니다. 각 수처리 단계는 이러한 매개변수를 직접 또는 간접적으로 조절하여 어류 성장을 위한 최적의 영역 내에 머물도록 하는 것을 목표로 합니다.
5장: 수처리
구성품
이 섹션에서는 유지 관리에 필요한 필수 수처리 단계를 살펴보겠습니다. 순환 양식 시스템의 수질. 대부분의 수처리 단계는 주 흐름 또는 주 처리 흐름으로 알려진 단일 경로를 따라 발생하며 이러한 단계는 최대 시스템 효율성을 보장하기 위해 올바른 순서로 수행되어야 합니다 (그림 3). 가열 및 냉각과 같은 일부 수처리 구성 요소는 순차적이지 않습니다. 또는 반드시 주요 처리 흐름의 일부이며 이러한 프로세스를 사이드 스트림이라고 합니다. 다음 섹션에서는 물이 탱크 배수구에서 시작하여 탱크 입구로 끝나는 경로를 대략적으로 설명합니다. 이 경로를 따라 물은 고형물 제거, 생물여과, 탈기, 산소화 및 순환의 5가지 주요 프로세스를 거칩니다. 이 다섯 가지 외에도 물이 겪을 수 있는 여러 가지 선택적 주 흐름 및 부류 처리 공정이 있습니다. 이상적으로 모든 단계는 설계에 일정 수준의 중복성을 포함해야 장비 중 하나에 장애가 발생하더라도 전체 시스템이 계속 작동할 수 있습니다.
그림 3. RAS 수처리 흐름도.
수조
탱크 선택에는 두 가지 중요한 구성 요소, 치수 및 재료 선택이 필요합니다. 또한 선택한 종 생산 계획에 필요한 개별 탱크의 수와 크기를 고려해야 합니다. 탱크 크기는 부화장의 20리터 실린더부터 서비스 및 청소를 위해 작은 배와 스쿠버 팀이 필요한 600,000리터, 직경 20미터 탱크에 이르기까지 다양합니다. 일반적으로 탱크가 클수록 리터 당 비용이 낮아집니다. 대부분의 RAS 탱크는 원형 또는 팔각형 그 사이 입니다. RAS에서 드물게 사용되기 때문에 이 책에서는 Raceway 또는 혼합 구조raceway 탱크에 대해 다루지 않습니다.
탱크의 상대적 치수는 고형물의 자가 세척을 허용하는 데 매우 중요합니다. 자가 청소는 인건비를 크게 줄이는 동시에 수질을 개선합니다. 이러한 이유로 원형 물 흐름이 있는 원형 탱크가 가장 일반적으로 사용되며 8면 이상의 탱크는 모든 집중적인 목적을 위해 원형으로 간주될 수 있습니다. 원형 탱크에 원형 흐름을 설정하면 전류의 원심력이 물보다 무거운 고체를 탱크 중앙으로 운반한 다음 중앙 배수구를 통해 제거합니다. 최적의 물 흐름을 위해서는 탱크의 깊이가 탱크 직경의 1/5에서 1/2 사이여야 합니다. 물리적 테스트와 전산 유체 역학 테스트 모두 이러한 비율을 통해 최고의 유압 장치가 자가 청소를 용이하게 하는 것으로 나타났습니다. 탱크 바닥에 중앙 배수구 쪽으로 약간 5도 경사가 있으면 탱크 청소를 용이하게 하고 청소 또는 유지 보수가 필요할 때 탱크를 완전히 배수하기가 더 쉽습니다.
올바른 탱크 치수 및 모양 외에도 순환 흐름 생성을 용이하게 하는 입구 및 출구 시스템이 필요합니다. Cornell 이중 배수관은 12m3 보다 크고 직경이 4m인 탱크의 현재 표준입니다. Cornell 이중 배수 설계에서 물의 10~50%는 중앙 바닥 배수구에서 배수되고 나머지 물은 측면 상자로 배수됩니다(그림 4). 측면 상자는 말 그대로 표면에서 물을 배수하는 탱크 측면의 상자입니다. 이 시스템의 장점은 대부분의 고형물을 중앙 배수 흐름으로 집중시킬 수 있다는 것입니다. 그런 다음 쉽게 필터링됩니다.
중앙 배수구에서 모든 흐름을 배수할 수 없는 이유는 물의 유량이 시간당 완전한 탱크 회전율 1개 이하의 환율일 때 배수율이 너무 높아서 탱크 중앙에 강력한 소용돌이가 발생하고 특정 지점에서 물고기는 더 이상 강한 물을 거슬러 헤엄칠 수 없습니다. 어류는 흐름에 따라 중앙 배수구에 고정될 수 있습니다. 초당 약 1미터(m/s)의 회전 속도. 이 속도를 달성하기 위해 물은 여러 지점에서 탱크로 들어가야 하고 물 흐름은 원형 흐름을 만들기 위해 탱크 벽에 접선 방향으로 향해야 합니다. 균일한 물 분포와 이상적인 회전 속도를 달성하기 위해 흐름을 주기적으로 조정해야 할 수도 있기 때문에 방향성 노즐이 일반적입니다.
그림 4. 탱크의 상대 치수 및 유량.
탱크 재료는 탱크 크기, 물 부식성 및 비용에 따라 달라지는 중요한 선택입니다. 일반적으로 탱크 재료에는 네 가지 선택 사항이 있습니다. 플라스틱, 유리 섬유, 강철(유리 코팅 또는 아연 도금) 및 콘크리트. 정상적인 상황에서 이러한 모든 탱크 재료는 담수용으로만 적합한 아연 도금 강판을 제외하고 염수 조건에서도 적절한 내식성을 제공합니다. 회전 성형된 폴리에틸렌 탱크는 탱크의 부피가 12,000리터 미만이고 직경이 4미터 이하일 때 가장 적합합니다. 이 크기 이하에서는 플라스틱 탱크가 매우 비용 효율적입니다. 단점은 제조업체의 탱크 라인에서 선택해야 하고 사용자 정의 치수를 선택할 수 없지만 일반적으로 이것은 문제가 되지 않는다는 것입니다. 4미터에서 7미터 직경 범위는 유리 섬유와 유리 코팅 강철(GCS) 모두 좋은 재료 선택입니다. 두 경우 모두 탱크는 제조업체에서 패널로 농장으로 배송되고 현장에서 조립됩니다.
직경이 7미터 이상인 경우 콘크리트 및 유리 코팅된 강철이 두 가지 최선의 선택입니다. 각각의 비용 경쟁력은 주로 지역 콘크리트 비용에 달려 있습니다. 콘크리트의 단점은 작업이 어렵고 경화 시간이 오래 걸린다는 것입니다. 입구와 출구를 사용자 정의하는 것은 GCS보다 더 어렵고 탱크가 완성되면 이동 및 재조립할 수 없습니다. GCS 탱크는 비싸고 콘크리트 바닥이 필요하지만 수명이 길고 더 이상 필요하지 않은 경우 재활용할 수 있습니다. 15미터 이상의 탱크 직경에서 콘크리트는 비용 경쟁력을 높일 수 있습니다. 초대형 탱크를 만들 때는 적절한 엔지니어링이 필요하며 설치를 위해 숙련된 계약자를 사용해야 합니다. 집에서 취미 생활을 하는 사람을 위한 마지막 옵션은 플라스틱 방수포가 깔린 탱크입니다. 두껍고 유연하며 UV 차단된 방수포는 여러 공급업체에서 구입 가능하며 구멍, 콘크리트 블록 링 또는 목재 구조물 내부에 설치합니다. 이것은 이 재료의 수명이 짧고 탱크 바닥과 측면을 매끄럽게 만들기 어렵고 단일 탱크 용량을 충분히 크게 만들 수 없기 때문에 상업적 재배자에게는 권장되지 않습니다.
탱크의 배치는 설치 전에 주의 깊게 고려해야 합니다. 이상적으로 탱크는 외부 작업 벽 높이가 약 1미터인 모든 면에서 쉽게 접근할 수 있어야 합니다. 이것은 탱크를 등급 아래에 묻거나 탱크 주위에 높은 통로를 만들어 달성할 수 있습니다. 일반적으로 지하 굴착은 비용이 적게 들고 더 적합한 솔루션입니다. 더 작은 탱크는 콘크리트 블록이나 자갈로 된 층에서 지지해야 할 수 있으며, 배관을 바닥 아래로 라우팅하는 것이 선택 사항이 아니거나 불편할 때 플라스틱 및 유리 섬유 탱크에 모두 잘 작동합니다. 유리 코팅된 강철 및 콘크리트 탱크는 탱크에 콘크리트 바닥이 필요하므로 중앙 배수를 경사로 설정하고 중앙 배수 배관을 경사 아래로 설정하는 것이 가장 좋습니다.
탱크 크기는 때때로 과학보다 현실적입니다. 먼저 생산 계획 중에 총 시스템 볼륨을 계산해야 합니다. 그런 다음 시스템 볼륨을 시스템과 탱크로 나누어야 합니다. 시스템이 너무 많으면 관리하기 어려울 수 있으며 구매 및 유지 관리해야 할 장비가 더 많습니다. 반면에, 시스템이 너무 적으면 생물학적 보안이 감소하고 장비 고장 시 시스템 중복성이 충분하지 않습니다. 이 때문에 정확한 탱크 수를 말하기는 어렵지만 따라야 할 몇 가지 일반적인 규칙이 있습니다. 첫째, 시스템에는 4~10개의 탱크가 있어야 하며 팜은 일반적으로 3~10개의 시스템으로 구성됩니다. 이는 모든 시스템을 쉽게 관리할 수 있는 기능과 함께 충분한 중복성을 제공합니다. 탱크의 깊이와 둘레는 탱크의 개수를 결정하고 가장 적합한 탱크 재료에 영향을 미칩니다.
시간을 내어 탱크 재질, 치수 및 배치를 신중하게 고려하십시오. 추가 고려 사항에는 유입구, 배수구 및 사이드박스의 설계 및 배치가 포함됩니다. 올바른 탱크는 비용이 적게 들고 오래 지속되며 농장 관리를 더 쉽게 만듭니다.
고형물 여과
물이 탱크를 떠난 후 첫 번째 여과 단계는 고형물 제거입니다. 고체는 물고기 똥이나 배설물을 돌려서 말하는 것입니다. 일반적으로 고체는 밀도가 물보다 약간 크고 갈색이며 직경 10마이크로미터(μm)에서 직경 3센티미터(cm)까지 다양한 크기로 발견할 수 있습니다. 기억해야 할 핵심 사실은 고체가 클 때 항상 제거하기가 더 쉽다는 것입니다. 그들은 더 쉽게 여과될 수 있지만 더 빨리 가라 앉습니다. 결과적으로 훌륭한 설계자는 고체가 걸러내 지기 전에 분해되지 않도록 할 수 있는 모든 것을 해야 합니다. 이것은 펌프를 통하지 않거나 둑 위로 계단식으로 흐르지 않는다는 것을 의미합니다.
물고기를 떠나는 즉시 박테리아가 분해하기 시작하므로 고형물을 제거해야 합니다. 이 박테리아는 고형물의 단백질, 지방 및 탄수화물을 분해할 때 산소를 소비하고 암모니아를 생성하여 생물여과 및 산소 공급 시스템에 추가 부담을 줍니다. 박테리아가 없어도 고형물은 녹기 시작하여 분해되기 시작하여 제거가 더 어려워지고 질소와 인이 물 속으로 침출됩니다. 마지막 섹션에서 설명한 대로 원형 탱크와 자체 청소 배수 시스템을 사용하면 고형물이 쌓일 수 있는 확정정 영역을 제거하는 데 많은 도움이 됩니다. 고형물이 시스템의 일부 모서리에 여전히 쌓일 수 있으며 이러한 영역은 발견되면 정기적으로 청소해야 합니다. 바이오 필터는 또한 배지에서 벗겨지는 바이오 필름으로 인해 일부 고형물을 생성합니다. 바이오 필름은 대부분 죽은 박테리아 세포로 구성됩니다. 일반적으로 바이오 필터에 의해 생성된 고형물은 중요하지 않으며 탱크로 다시 펌핑된 다음 물고기가 먹거나 고형 필터에 의해 제거됩니다. 모든 고형물을 효율적으로 제거하면 나머지 시스템을 원활하게 실행하는 데 큰 도움이 됩니다.
일반적으로 고형물 여과 시스템은 총 부유 고형물(TSS)을 10~25mg/L 사이로 유지하는 것을 목표로 해야 합니다. 시스템에서 고형물을 제거하기 위한 수많은 창의적인 솔루션이 있으며, 일부 방법은 매우 효율적인 고가의 장비를 필요로 하고, 다른 방법은 구축 비용은 저렴하지만 노동력이 덜 필요하거나 더 높을 수 있습니다. 가능한 고형물 여과 방법에는 방사형 흐름 분리기, 비드 필터, 모래 필터, 드럼 필터, 포물선 스크린, 카트리지 필터 또는 침전지가 포함됩니다. 각 방법에는 장점, 단점 및 적절한 적용이 있습니다. 모든 방법은 중력 방법 또는 필터 방법으로 분류할 수 있습니다.
고형물을 제거하기 위해 일반적으로 사용되는 중력 방법에는 방사형 흐름 분리기 및 침전지가 포함됩니다.
중력 방법에서 고형물은 용기 바닥에 가라앉고 농축된 고형물은 주기적으로 제거되거나 플러싱됩니다. 전형적인 침전지에서, 물은 직사각형 용기의 한쪽 끝으로 들어가고 다른 쪽 끝의 둑을 통해 흐릅니다. 용기가 클수록 물의 흐름이 적을수록 모든 크기의 고형물을 제거할 가능성이 커집니다. 큰 고체는 더 빨리 가라앉고 작은 고체는 더 천천히 가라앉습니다. 침전지의 난류를 줄이면 모든 크기의 고형물이 더 빨리 침전되는 데 도움이 됩니다. 물동이의 길이는 효율성을 결정하지 않습니다. 중요한 것은 물동이의 너비와 동일한 단면적에 높이를 곱한 값입니다. 대야의 너비와 높이를 최대화하면 제거되는 고형물의 양이 최대화됩니다. 그러나 침전지의 가장 큰 단점은 그들을 운영하는 데 필요한 면적입니다. 상업적 규모의 RAS에서는 물의 유속이 너무 높습니다. 침전지는 대부분의 고형물을 제거할 수 있을 만큼 충분히 커지려면 나머지 농장의 크기와 같아야 합니다. 이것은 실용적이지 않기 때문에 침전지는 소규모 시스템에서만 사용됩니다. 침전지의 장점은 움직이는 부분이 없고 시공이 쉽다는 것입니다.
방사형 흐름 분리기(RFS)는 제거를 보다 효과적으로 만들기 위해 영리하게 기하학을 사용하는 또 다른 유형의 중력 고체 침전 장치입니다. 물은 원뿔 모양의 바닥을 향해 아래쪽으로 내려가는 RFS로 들어갑니다(그림 5). 중앙의 정수정과 RFS의 전체 가장자리 주변의 넘침 물 받침대는 고형물이 위로 솟아나가지 않고 가라앉게 할 가능성이 더 큽니다. 단위의 직경이 클수록 주어진 유량에 대해 더 효과적입니다. 탱크의 중앙 배수구에서 나오는 물의 흐름을 처리하는 데 사용되는 RFS를 종종 볼 수 있습니다. 이것은 고형물 농도가 더 작은 흐름이기 때문입니다. 그러나 이것은 가장 크고 가장 빠른 침강 고형물을 침강 시키는 경우에만 유용합니다. 더 작은 고형물을 제거해야 하는 경우 물은 추가 고형물 여과를 거쳐야 합니다. 2단계 솔리드의 장점은 RFS를 사용한 여과 공정은 큰 고형물을 신속하게 제거하여 다음 여과 단계에 대한 부담을 덜 준다는 것입니다. 또한 RFS는 구축하기 쉽고 전기나 움직이는 부품이 필요하지 않습니다. 콘 바닥에 축적된 고형물은 바닥에 있는 밸브를 수동 또는 자동으로 열어 정기적으로 씻어냅니다.
그림 5. 방사형 흐름 분리기 단면. 회색 화살표는 물의 경로를 나타냅니다.
고형물 제거 장치의 다른 범주는 필터입니다. 가장 간단한 형태의 여과는 메쉬 스크린을 사용하여 고형물을 제거하는 포물선형 필터 또는 천 백을 사용하여 고형물을 걸러내는 카트리지 필터입니다. 두 방법 모두 구현하기 쉽지만 크기가 분당 약 1200리터(LPM)로 제한되어 있습니다. 이 유속 이상에서는 실용적이지 않습니다. 또한 카트리지 필터의 경우 필터가 막히지 않도록 정기적인 역세척 또는 필터지의 교체가 필요합니다. 그러나 이 두 가지 방법 모두 소규모 부화장이나 애호가 시스템에서 물을 여과하는 비용 효율적인 방법입니다.
고체를 여과하는 다음 방법은 모래 또는 비드 필터를 사용하는 것입니다. 이 두 필터는 서로 매우 비슷하게 행동합니다. 두 경우 모두 물은 구슬이나 모래로 가득 찬 둥근 가압 용기로 펌핑됩니다. 물이 매체를 통과할 때 고형물은 모래/구슬 사이의 노치와 틈새에 걸리면 걸러집니다. 고형물이 용기 내부의 압력을 증가시키면서 고형물이 매체를 통과할 때 물의 경로를 차단합니다. 결국 장치는 고형물을 제거하기 위해 역세척해야 합니다. 펌프를 차단하거나 필터 주변의 흐름을 재지정하면 가능합니다. 역세척 배출구의 밸브는 수동 또는 자동으로 전환되어 용기 내부의 물이 축적된 고형물을 모두 가져가는 폐기물 라인으로 배출됩니다. 모래/비드 위나 사이에 붙어 있을 수 있는 고체를 더 제거하기 위해 공기나 물로 매체를 흔드는 방법도 종종 있습니다. 역세척이 완료되면 필터를 다시 일반 작동 모드로 전환할 수 있습니다.
모래 및 구슬 필터는 일반적으로 수영장 필터로 사용되며 결과적으로 많은 디자인이 대량 생산되고 저렴합니다. 더 견고하고 배지 역세척을 위한 영리한 특허 방법을 사용하는 양식업 전용 비드 필터도 있습니다. 일반적으로 양식에는 모래 필터가 아닌 비드 필터를 사용하는 것이 좋습니다. 모래 필터는 더 작은 입자를 제거하지만 대부분의 양식 시스템에서 다량의 고형물을 사용하기 때문에 모래 필터는 너무 자주 역세척을 해야 하므로 비실용적입니다. 비드 필터는 200-4000LPM의 유량에 실용적이지만 제품들은 40-8000 LPM의 유량사이에 사용할 수 있습니다. 비드 필터의 단점은 고형물을 분해하는 부분으로 물을 펌핑하고 장치 전체의 전반부 손실로 인해 추가 펌핑 전력이 필요한 것입니다. 장치 내부의 특정 압력에 도달하면 역세척 프로세스를 시작하는 작동 밸브로 역세척을 자동화하는 것이 좋습니다.
드럼 필터는 상업용 양식 시스템에서 가장 널리 사용되는 고체 필터입니다. 여러 개의 드럼 필터를 나란히 배치하면 펌핑 없이 수두 손실이 거의 없이 수천 리터의 물을 여과할 수 있습니다. 탱크에서 드럼 필터 섬프로 물이 직접 흐를 수 있고 고형물은 다른 처리 단계를 거치기 전에 빠르게 제거됩니다. 드럼 필터는 원통형 드럼의 한쪽 끝에 물이 흐르게 한 다음 실린더 외부에 배치된 미세 메쉬 스크린을 통해 흘러 빠져나가는 방식으로 작동합니다. 스크린이 막히기 시작하면 전체 실린더가 회전하고 고압 노즐이 활성화되어 스크린의 고형물을 씻어내고 고형물을 배수관으로 운반하는 트로프 안으로 들어갑니다. 이러한 방식으로 여과부를 지속적으로 청소할 수 있습니다. 드럼 필터의 단점은 전기가 필요하고 움직이는 부품이 있으며 비용이 많이 든다는 것입니다. 여과부에서 고형물을 제거하는 스프레이 노즐을 작동하기 위해 최대 10bar의 압력을 전달할 수 있는 고압 펌프를 사용해야 합니다. 드럼 필터는 자동 제어가 필요하므로 드럼 필터 뒤에서 수위가 상승하기 시작할 때마다 역세척하여 스크린이 막혔음을 나타냅니다. 가장 일반적으로 사용되는 스크린 크기는 60μm이지만 부화장 시스템에서는 더 작은 스크린을 사용할 수 있습니다. 일반적으로 드럼 필터는 1200LPM 미만의 유속에 대해서는 경제적이지 않지만 4000LPM을 초과하는 유속에 대해서는 유일한 실용 옵션입니다. 많은 제조업체가 드럼 필터를 전문으로 만들고 더 큰 장치는 새 고급차 가격만큼 비쌀 수 있지만 정기적인 유지 관리로 작업을 완료하고 오래 지속됩니다.
드럼 필터는 다양한 모델로 제공되며 일부는 드럼 아래에 탱크를 포함하고 다른 일부는 단순히 섬프 내부에 있습니다. 구동 방식은 톱니바퀴, 체인 또는 벨트일 수 있지만 모두 동일한 기본 기계 구성요소를 공유합니다. 각각에는 단점과 장점이 있지만 드럼을 회전시키는 동일한 작업을 수행하기 때문에 비용이 하나를 선택해야 하는 결정적인 요소가 될 가능성이 큽니다 정기 유지 보수에는 구동 메커니즘과 스프레이 노즐 점검이 포함됩니다. 마찬가지로 드럼 필터 압력 펌프는 농장의 다른 모든 펌프와 마찬가지로 정기적으로 점검해야 합니다.
모든 고형물 여과 방법은 수집한 고형물을 본질적으로 고형물과 물의 두꺼운 슬러리로 농축합니다. 이 슬러리는 대규모 농장에서 상당한 양일 수 있으며 적절하게 처리해야 합니다. 고형물 여과의 모든 방법에 대해 역세척이나 다른 방법을 통해 고형물이 제거되면 고형물이 어디로 가는지 신중하게 고려해야 합니다. 중력을 통해 단일 탱크로 흐르게 하는 것이 가장 좋으며 해당 탱크에서 이후 섹션에서 설명하는 추가 처리가 가능합니다.
단일 농장에는 각 시스템의 개별 요구 사항에 맞는 다양한 고형물 여과 방법이 있습니다. 방법은 효율성, 크기, 에너지 사용, 비용 및 처리 과정에서 위치가 다릅니다. 시간을 내어 귀하의 농장에 가장 적합한 방법을 계획하십시오.
생체여과
생물여과(Biofiltration)는 가장 많이 연구된 양식 주제 중 하나이지만 아마도 여전히 가장 적게 이해되는 것 중 하나입니다. 바이오 필터가 작동하는 방식을 이해하는 데 있어 가장 중요한 문제는 바이오 필터에서 모든 무거운 작업을 수행하는 박테리아 개체군의 끊임없이 변화하는 역학적 요소인 것입니다. 박테리아는 바이오필터의 표면에 바이오필름을 생성하고, 이 바이오필름은 박테리아 종의 군집으로 구성됩니다. 이 박테리아 집단은 pH, 온도, TAN 농도, 염도 및 산소 수준의 변화와 같은 환경의 가장 작은 변화에 반응합니다. 이러한 변경 사항을 이해하는 것은 RAS를 운영하는 데 중요합니다.
가장 단순한 생물여과기는 생물막을 지지하는 물리적 표면적이 많은 용기입니다. 생물막의 박테리아는 총 암모니아 질소(TAN)를 아질산염(NO2)으로 전환 한 다음 질산염 (NO3)으로 전환하는 역할을 합니다. TAN을 질산염으로 변환하는 목적은 각 물질의 상대적 독성입니다. TAN은 0.5mg/L의 낮은 농도에서도 어류에 독성이 있는 반면 질산염은 300mg/L까지 농도에서 어류가 견딜 수 있습니다. TAN은 물고기에 의해 소변으로 배설되므로 고체 여과가 물고기 배설물을 처리하는 것처럼 바이오 필터는 물고기 소변을 처리합니다. 박테리아는 먼저 TAN을 아질산염으로 변환한 다음 아질산염에서 질산염으로 변환하는 2단계 과정에서 TAN을 질산염으로 변환합니다.
위의 과정은 일반적으로 두 가지 박테리아 유전자에 기인합니다. 첫 번째 단계는 니트로 소모나스이고 두 번째 단계는 니트로박터입니다. 두 박테리아 모두 화학성 영양 생물입니다. 그들은 에너지원으로 질소를 사용하고 세포를 구성하는 데 무기 탄소를 사용합니다. 위의 화학 방정식은 또한 두 단계 모두 종종 간과되는 산소 소비 부하인 산소가 필요함을 보여줍니다. 그리고 첫 번째 단계는 이온화된 수소를 생성하여 시스템 pH를 낮추거나 알칼리도를 소모할 수 있습니다. 이를 통해 바이오 필터가 수처리 공정의 다른 부분에 반대로 어떻게 영향을 미치는지 알 수 있습니다.
니트로소모나스와 니트로박터는 모두 느리게 성장하는 박테리아입니다. 결과적으로 활성 바이오 필터를 개발하기 위한 적응 기간은 박테리아 개체수가 안정화되기 시작하기 전에 몇 주, 때로는 몇 달이 걸릴 수 있습니다. 이 순응 기간은 농장을 처음 시작할 때나 어류 부하, 따라서 암모니아 부하가 급격하게 변할 때 언제든지 고려해야 합니다. 이것은 물고기를 수확한 다음 재입고할 때 발생할 수 있습니다. 마찬가지로, 적응된 바이오 필터는 다음과 같은 물고기가 없는 경우에도 계속 작동해야 합니다. 이것은 물을 순환시키고 잠재적으로 물에 무기 암모니아 공급원을 추가하여 더 많은 물고기가 도착하기를 기다리는 동안 바이오 필터를 공급함을 의미합니다. 드문 경우지만 RAS는 계절에 따라 운영되며 매년 바이오필터를 재순응해야 합니다.
생물막이 미디어에서 자라면서 규칙적으로 벗겨져 물 속으로 들어갈 것입니다. 이러한 고형물은 때때로 물고기에 의해 소비되거나 더 자주 고형물 필터에 의해 제거됩니다. 많은 바이오 필터 디자인은 바이오 필터 매체를 이리저리 움직여서 오래된 죽은 박테리아의 박리를 조장하며, 이를 통해 자체적으로 긁어내고 기계적 마모를 통해 바이오필름을 제거할 수 있습니다. 발생하는 벗겨짐 및 긁힘의 양은 바이오필름의 두께를 결정하고, 이는 차례로 바이오필터의 효율성을 결정합니다. 최적의 필름 두께는 너무 두껍지도 너무 얇지도 않습니다. 온수 및 냉수 시스템 모두에서 양식 생물 필터에 이상적인 생물막 두께와 나이를 결정하기 위한 연구가 진행 중입니다.
다양한 환경 매개변수가 모든 바이오필터의 성능을 제어합니다. 생물막은 pH 7.0에서 8.0 사이의 이상적인 작동 범위로 pH 변화에 민감합니다. 집중 RAS의 pH는 어류 호흡에서 나오는 높은 농도의 이산화탄소로 인해 종종 이 범위 미만입니다(이산화탄소 제거 섹션 참조). 또한 이후 섹션에서 논의될 pH 제어는 낮은 pH에서 바이오필터가 완전히 작동을 멈출 수 있기 때문에 주로 바이오필터의 이익을 위한 것입니다. 유사하게, 생물여과기의 질산화율은 온도와 염도에 따라 크게 좌우됩니다. 예를 들어, 온수 시스템은 냉수 시스템과 비교하여 평방 미터당 150% 더 많은 TAN을 질화할 수 있으며 담수 시스템은 전체 강도 해수 시스템보다 평방 미터당 더 많은 TAN을 질화할 수 있습니다. 두 요소 모두 바이오 필터의 크기를 계산할 때 중요한 고려 사항입니다. 물의 상대 암모니아 농도는 질산화율에도 영향을 미치며 암모니아 농도가 높을수록 하루 제곱미터당 질산화율이 높아집니다.
양식 생물 여과기의 질소 변환이 폐수 처리 시스템의 질소 제거와 어떻게 다른지 주목해야 합니다. 폐수 처리에서 박테리아는 활성 슬러지 반응기의 물을 청소하는 데 사용됩니다. 이 원자로에서 종속 영양박테리아는 빠르게 성장하여 폐수의 유기 탄소원을 먹고 물에 존재하는 탄소, 질소 및 인을 세포로 통합합니다. 그런 다음 박테리아 플록이 가라앉고 죽은 박테리아로 구성된 고형물이 제거됩니다. 이 과정에서 거의 모든 탄소와 질소가 물에서 제거됩니다. 양식업에서 독립영양 박테리아는 TAN을 질산염으로 변환합니다. 질소는 물 교체 중에 플러시될 때까지 물에 남아 있습니다. 양식 생물 여과기 종속영양 박테리아의 성장은 독립영양 질산화 박테리아가 사용할 수 있는 공간을 늘리기 위해 제한되어야 합니다. Heterotrophs는 더 빠르게 성장하고 특정 시나리오에서 autotrophs를 능가합니다. 이러한 경우에도 바이오 필터의 총 산소 소비량을 증가시킵니다. 고형물 제거 및 미세 입자 여과(미세 입자 여과 섹션 참조)를 통해 유기 탄소를 제한하는 것이 종속영양 박테리아를 제어하는 가장 좋은 방법입니다.
시스템에서 사용하려는 바이오필터의 유형을 결정하기 전에 얼마나 커야 하는지 이해하는 것이 중요합니다. 바이오 필터는 활성 표면적의 평방 미터 또는 평방 피트를 기준으로 크기가 결정됩니다. 대략적인 표면적은 질산화율에 대한 몇 가지 기본 가정을 통해 계산할 수 있습니다. 일반적인 바이오필터 질산화율은 0.2‒ 0.5g/m2 /day입니다. 정확한 비율은 계산하기 어렵고 여러 요인, 가장 중요한 것은 pH, 온도, TAN 농도 및 생물여과 방법에 따라 달라집니다. 일반적으로 더 높은 pH와 더 높은 온도는 더 높은 질산화율을 의미합니다. 대략적인 계산의 경우 온도에 초점을 맞추고 냉수 시스템의 경우 낮은 질산화율을 가정하고 온수 시스템의 경우 높은 질화율을 가정하는 것이 가장 좋습니다. 질산화율이 결정되면 다음 단계는 이 책의 3장에서 했던 것처럼 TAN 생산량을 질화율로 나누어 필요한 총 표면적을 계산하는 것입니다.
다른 유형의 바이오 필터 매체는 일반적으로 m2 /m3 또는 ft2 /ft3 로 표기되는 서로 다른 비표면적을 가지고 있습니다 . 일반적인 범위는 200 ‒ 3000m2 /m3 입니다. 비표면적이 더 높다는 것은 더 작은 부피에 더 많은 표면적이 들어갈 수 있다는 것을 의미하므로 바이오 필터는 더 작은 공간을 차지합니다. 설치 면적이 작다는 것은 건축 면적이 적고 재료 비용이 적게 들고 유지 관리를 위해 더 쉽게 접근할 수 있다는 것을 의미합니다. 그러나 비표면적이 높은 바이오필터에는 다른 고려 사항, 장비 요구 사항 및 단점이 있습니다. 필요한 총 표면적을 바이오 필터 매체의 비표면적으로 나누면 필요한 매체의 총 부피를 결정하고 바이오 필터의 공간을 이해하기 시작할 수 있습니다.
바이오 필터의 크기를 결정할 때 최종 고려 사항은 적절한 TAN 제거를 달성하는 데 필요한 바이오 필터 위의 물 흐름 속도를 결정하는 것입니다. 적절한 정상 상태 TAN 농도는 종 및 pH 농도에 따라 0 – 2.5 mg/L 범위입니다. 4장에서 이전에 언급했듯이 pH는 독성이 있는 암모니아와 독성이 덜한 암모늄의 평형을 결정하며 물고기 종에 따라 암모니아 농도에 대한 내성이 다릅니다. 바이오 필터 유속을 결정하는 데 필요한 다른 정보는 바이오 필터의 효율성, 즉 물이 통과할 때마다 TAN이 아질산염과 질산염으로 얼마나 변환되는 것인가입니다. 생물여과기 효율은 10-90% 범위이며, 생물여과 방법과 온도와 같은 다양한 요인에 따라 달라집니다. 3장에서 하루에 생산된 TAN(TANprod)과 원하는 TAN 농도(CTAN) 및 예상 바이오필터 효율(EBIO)을 알면 아래 계산과 같이 바이오필터 유량을 계산할 수 있습니다.
생물여과 유속이 생산 계획 단계에서 시스템의 이상적인 수리학적 체류 시간을 기반으로 처음 계산된 시스템 유속보다 낮으면 생물 여과기를 통해 물을 재순환시키기 위해 추가 펌핑이 필요합니다. 이것은 바이오필터에서 나오는 물을 바이오필터 입구로 펌핑하여 작은 순환 수 루프를 생성함으로써 이루어집니다. 이상적으로 이것은 필요하지 않습니다. 발생하지만, 수리학적 체류 시간이 더 크거나 TAN 농도에 대한 요구 사항이 특히 낮은 시스템에서는 필요할 수 있습니다.
명확히 하자면, 위의 단계는 바이오필터의 크기를 적절하게 조정하기 위한 단순화된 방법입니다. 더 정확한 숫자에 도달하려면 시스템에 대한 신중한 고려가 필요합니다. 사용된 생물여과 방법과 함께 작동 온도, pH 및 TAN 농도. 연구원들은 다양한 바이오 필터의 질화 속도와 효율을 적절하게 설명하는 여러 방정식과 상수를 발견했습니다. 그러나 이러한 방정식조차도 모든 상황을 적절하게 설명하지 못할 수 있으며 정확한 바이오 필터 크기를 맞추는 데는 여전히 어느 정도의 추측이 있습니다.
생물 여과는 거의 모든 표면적이 높은 기질에 흐르는 물을 사용하여 수행할 수 있습니다. 그러나 더 대중적이고 따라서 더 잘 이해되는 몇 가지 방법이 있습니다. 여기에는 세류 필터, 고정층 필터, 마이크로비드 필터, 모래 필터 및 혼합층 생물반응기(MBBR)가 포함됩니다. 최근에 MBBR은 대규모 RAS에서 표준이 되었지만 모든 방법이 적용 가능합니다.
세류 바이오 필터는 기질과 노즐의 두 가지 주요 구성 요소를 가지고 있습니다. 노즐은 물을 기질의 상단 표면 전체에 고르게 분배하고 물은 기질을 통해 아래로 흘러내립니다(그림 6). 일반적인 기질에는 바이오볼(높은 표면적 플라스틱 볼), 유사하게 설계된 플라스틱 링 및 플라스틱 시트 블록(구조화된 매체라고도 함)이 포함됩니다. 구조화된 미디어는 대부분 상업용 건물 상단의 냉각탑에 자주 사용되지만 트리클 필터의 매우 비용 효율적인 기질이기도 합니다. 구조화된 매체는 물이 아래로 흘러내리기 위한 여러 채널을 생성하는 서로 맞는 딱딱한 시트로 구성된 직사각형 블록으로 판매됩니다. 매체는 다양한 크기와 비표면적을 가지고 있으며 비표면적은 100-400 m2/m3 사이일 수 있습니다. 더 높은 비표면적 블록은 공간을 덜 차지하지만 박테리아로 막힐 가능성이 더 큽니다. 물의 흐름이 높을수록 매체가 막힐 가능성이 줄어듭니다. 세류 필터는 일반적으로 높이가 1m에서 2.5m 사이이고 너비가 1m에서 3m 사이입니다. 죽은 박테리아가 정기적으로 벗겨지기 때문에 기질을 청소할 필요가 없습니다.
노즐은 탱크 위에 물을 분사하는 구멍이 뚫린 PVC 파이프처럼 간단하거나 예측 가능한 스프레이 패턴을 생성하도록 특별히 설계된 플라스틱 노즐로 더 설계될 수 있습니다. 노즐의 스프레이 패턴은 물 흐름과 세류 필터 위의 노즐의 속도, 수압 및 높이에 공식을 따릅니다. 제조된 노즐에는 다양한 유속 및 압력에서 스프레이 패턴을 보여주는 차트가 있습니다. 기판 전체에 균일하게 분사하면 필터의 효율성이 극대화됩니다. 물이 매체를 통해 아래로 흘러내리면 다음 중 하나를 수행해야 합니다. 대야에 포획되거나 어떤 경우에는 그 아래의 수조로 직접 떨어질 수 있습니다. 집수조를 사용하는 경우 대야는 가능한 한 작아야 하며 고형물이 대야에서 흘러나오는 것을 막을 수 있는 요소들을 피해야 합니다.
많은 세류 필터는 특히 팬과 결합될 때 이산화탄소 스트리핑 타워의 기능도 합니다. 사실 이산화탄소 스트리핑 타워는 좀 더 느슨하게 포장된 세류 필터입니다. 이산화탄소 제거에 대한 더 많은 논의는 다음 섹션에서 다룰 것입니다.
세류 필터의 장점은 저렴하고 구축하기 쉽다는 것입니다. 포장된 미디어와 노즐은 저렴하거나 집에서 만들 수 있으며 정기적인 청소나 기타 유지 관리가 필요하지 않습니다. 단점은 필터 위로 물을 올리기 위해 상당한 양의 상부영역이 필요하고 많은 분사물을 생성하고 그들이 위치한 건물 내부의 습도를 상대적으로 올립니다. 매체의 비표면적은 다른 방법만큼 넓지 않기 때문에 필터가 과도한 공간을 차지할 수 있습니다. 더 큰 작업의 경우 이것은 세류 필터를 비실용적으로 만들기 때문에 작은 시스템에서 가장 잘 사용됩니다. 세류 필터를 사용할 때 시스템 유압 장치에도 문제가 있습니다. 물은 세류를 통해 계단식으로 흐르기 위해 펌핑되어야 하며, 그런 다음 물은 적절한 탱크 흐름을 유지하기에 충분한 상부를 가진 탱크에 산소 공급 시스템을 통해 중력에 의해 흘러야 합니다. 이것은 세류 필터가 모든 탱크보다 적어도 몇 미터 위에 위치해야 함을 의미하는 약간의 상부 영역이 필요합니다.
정적 베드 필터는 세류 필터보다 훨씬 더 간단합니다. 정적 침대 필터는 단순히 물이 위, 아래 또는 옆으로 흐르는 움직이지 않는 매질 층을 포함하는 용기입니다. 구축하기 쉬운 고정식 베드 필터는 모래, 자갈 또는 플라스틱 링/구슬로 만들어집니다. 가장 중요한 고려 사항은 물이 바이오 필터 매체를 단락시키지 않고 대신 사각 지대 없이 고르게 흐르도록 하는 것입니다. 고정식 베드는 만들기 쉽지만 유지 관리가 항상 쉬운 것은 아닙니다. 시간이 지남에 따라 고체가 매체 사이의 틈새와 통로에 달라붙어 베드가 막히고 물 흐름을 채널링하여 사각지대를 만들게 됩니다. 이를 방지하기 위해 베드는 정기적으로 청소해야 하며, 이는 베드에 공기나 물을 주입하여 유동화함으로써 가장 쉽게 수행됩니다. 물론 선택한 매체가 물보다 밀도가 훨씬 높으면 상당한 에너지가 필요할 수 있습니다. 취미 생활자는 고정 침대 필터를 자주 사용하고 주기적으로 삽이나 호스로 수동으로 역세척하십시오.
비드 필터는 기본적으로 쉽게 역세척될 수 있는 가압 용기 내부에 배치된 정적 베드 필터입니다. 고체 여과 섹션에서 우리는 비드 필터가 고체 제거에 어떻게 사용될 수 있는지에 대해 논의했지만 그들은 또한 바이오필터로 작용하는 이중 목적을 제공합니다. 비드의 높은 표면적은 박테리아가 자랄 수 있는 충분한 기질을 제공합니다. 비드 필터가 고형 필터 대신 바이오 필터로 작동할 때 역세척이 덜 자주 발생하고 고형물 부하만큼 여과할 수 없습니다. 박테리아 개체군이 역세척 중에 긁어내기 전에 배지 주위에 생물막을 형성하고 성장할 기회를 갖도록 역세척을 덜 자주 수행합니다. 비드 필터의 장점은 이중 목적과 압력 센서를 사용하여 자동으로 역세척하도록 설정할 수 있다는 것입니다. 그러나 비드 필터는 대규모 상업 시설에 충분한 생물학적 여과 표면적을 제공하기 위해 엄청나게 커야 하며 더 큰 장치는 비쌉니다. 또한, 물은 비드 필터로 펌핑되어야 하고 용기에 압력을 가하는 추가 헤드에는 더 큰 펌프와 더 많은 에너지가 필요합니다. 마지막으로 정기적인 역세척을 하려면 장치를 오프라인으로 전환해야 하며 이 시간 동안 물이 여과되지 않습니다. 일관된 여과는 특히 생물 여과와 같은 중요한 공정을 위한 농장 설계의 중요한 부분입니다.
상업용 시스템에서 고정 베드 바이오 필터는 비표면적이 충분히 높지 않고 거의 지속적으로 발생해야 하는 경우가 많습니다. 우리가 논의할 다음 세 가지 바이오 필터는 다양한 매체를 일정한 움직임으로 유지하여 역세척의 필요성을 방지하는 정적 베드 바이오 필터에 대한 모든 변형입니다.
모래 필터는 필터 바닥에 있는 파이프 네트워크를 통해 흐르는 물로 액체화된 모래 층입니다. 모래는 지속적으로 필터의 바닥으로 가라앉지만 노즐에서 위로 솟구치는 물은 필터가 멈추는 것을 방지합니다. 모래층은 끊임없이 움직이고 움직이지 않을 때는 모래의 부피가 1/2에서 1/3이 됩니다. 균일한 주입은 필터 효율성을 유지하고 사점 또는 모래 매체의 채널링을 방지하는 데 중요합니다. 모서리는 가급적이면 원형 바이오필터 용기를 사용하여 피해야 하는 잠재적인 사각지대입니다. 모래가 시간이 지남에 따라 유리 섬유 재료의 부드러운 플라스틱을 부식시킬 수 있기 때문에 바이오 필터 용기는 내마모성도 있어야 합니다. 모래 매체는 3000-10000 m2/m3 사이의 비표면적을 가진 다양한 균일한 크기로 구입할 수 있으며 모래가 마모되거나 바이오 필터에서 흘러나오면 주기적으로 교체해야 합니다. 작은 모래 입자는 두꺼운 생물막으로 코팅되면 때때로 생물 여과기에서 넘칠 수 있으며 생물막의 비중 감소로 인해 전체 입자가 중성 부력이되어 수주 상단으로 올라갈 수 있습니다. 긴 둑은 바이오 필터를 정기적으로 청소하는 것처럼 바이오 필터 오버플로에서 이러한 손실을 줄일 수 있습니다. 모래 필터의 상단에는 사이펀을 통해 정기적으로 제거해야 하는 생물막 및 기타 고형물 층이 있습니다.
모래 필터 입구 파이프는 일반적으로 각 입구 파이프 상단에 청소 포트가 있는 모래 바닥으로 아래쪽으로 조사되도록 위치합니다. 이는 “잠금”을 방지하기 위해 수행됩니다. 유동화가 잠시 중단되고 모래가 바닥에 가라앉을 때 모래 바닥이 잠길 수 있습니다. 그러면 모래가 파이프와 입구 매니폴드로 역류할 수 있습니다. 모래와 생물막의 조합은 침전된 층이 단단한 콘크리트 물질과 같은 것으로 변하도록 할 수 있습니다. 잘못 설계된 시스템에서 모래는 탱크 바닥의 파이프를 채울 수 있으며 펌프는 파이프에서 모래를 제거하고 침대를 유동화하는 데 필요한 물의 움직임을 다시 시작하기에 충분한 압력을 제공할 수 없습니다. 이는 충분히 피할 수 있지만 흡입구 매니폴드를 설계할 때 고려해야 합니다. 파이프 청소를 통해 각 파이프에 압력을 가한 물을 주입하여 모래를 청소하고 파이프를 통한 물의 흐름을 다시 시작할 수 있습니다. 쉽게 다시 시작할 수 있는 물의 움직임과 같은 소용돌이를 생성하는 용기 또는 바이오 필터 바닥에 자갈 바닥이 있는 것을 방지하는 다른 많은 영리한 방법이 있습니다. 가장 쉬운 방법은 모든 유입구에서 파이프를 청소하고 물 흐름이 멈출 때 유입구와 파이프에서 역류 또는 사이펀을 방지하는 것입니다.
모래 필터의 장점은 최대 10000m2/m3의 높은 모래 비면적과 통기가 없다는 것입니다. 또한 모래 매체는 비교적 저렴하며 필터는 거의 모든 크기의 시스템에 맞게 설계할 수 있습니다. 결점은 베드를 물로 연속적으로 유동화할 필요가 있다는 것입니다. 물보다 밀도가 높은 모래의 비중이 높기 때문에 균일한 방식으로 수주에서 유동화되고 현탁되기 위해서는 몇 미터의 수두가 필요합니다. 모래 필터의 다른 단점은 시스템 전원 또는 펌핑이 중단되면 베드가 “잠겨서” 무산소 상태가 될 가능성과 고체 필터 바로 뒤에 펌프를 배치해야 한다는 점입니다. 모래 필터는 유동화를 유지하기 위해 가압된 물의 주입을 필요로 하기 때문에 물은 스트리핑, 산소화 및 소독 여과 단계를 통해 중력 흐름을 거쳐야 합니다. 이는 이러한 후속 여과 단계 각각에 사용할 수 있는 방법에 대한 옵션을 제한합니다.
마이크로비드 바이오필터는 담수 및 염온수 시스템 모두에서 상업적 규모로 운영되는 저렴한 바이오필터 옵션입니다. 부력이 있는 마이크로비드 매체는 물이 균일하게 분배되는 노즐을 통해 아래로 떨어지기 전에 물이 가로질러 흐르는 분배판 아래에 유지되어 매체를 통해 더 아래로 그리고 필터의 바닥 밖으로 캐스케이드됩니다. 필터의 설계는 마이크로비드가 개별 세포 내부에 배치되어야 함을 요구합니다. 바이오 필터가 클수록 세포 수가 많아집니다. 이 세포는 물이 부력을 가진 마이크로비드를 통해 아래로 흐르면서 주변을 이동하고 서로 긁으면서 매체를 균일하게 혼합하는 데 도움이 됩니다.
마이크로비드 바이오필터는 2mm 직경의 비드에 대해 약 3000m2/m3의 비표면적을 갖는 매체를 사용하여 조밀성 측면에서 모래 필터에 필적합니다. 마이크로 비드 표면적의 약 40%는 비드 중심을 향해 확장된 채널 및 챔버와 같은 작은 스위스 치즈 같은 모양으로 만들어진 빈 공간입니다. 비드는 스티로폼 포장 및 냉각기에 사용되는 것과 동일한 재료인 저렴한 EPS(팽창 폴리스티렌)로 만들어집니다. 마이크로비드 필터의 단점은 원래 Cornell 대학에서 개발된 디자인이 특허를 받았고 업계에서 이 기술이 많이 채택되지 않았다는 것입니다. 그리고 배지는 저렴하지만 분배판과 세포를 포함한 마이크로비드의 용기는 복잡하고 구성 비용이 많이 듭니다.
논의할 바이오 필터의 마지막 유형은 대규모 RAS 작업에 가장 널리 채택되는 바이오 필터인 혼합층 바이오리액터(MBBR)입니다. MBBR은 신뢰성, 예측 가능성 및 저렴한 비용으로 인해 대부분의 RAS 설계자와 운영자가 채택했습니다. MBBR에서 물은 중성 부력 플라스틱 매체로 채워진 바이오 필터 용기로 흐릅니다(그림 7). 매체는 매체를 통해 흐르는 물과 용기 바닥 전체에 분포된 에어스톤에 의해 흔들립니다. 공기는 바이오 필터 용기의 사각 지대를 방지하고 매체를 일정한 움직임으로 유지하는 데 중요합니다. 물은 매체의 누출을 방지하는 차폐된 위어를 통해 바이오 필터 용기에서 흐릅니다.
그림 7. MBBR 교차부분(비율이 맞는건 아님)
MBBR에는 다양한 용기의 옵션이 있습니다. 작은 필터는 폐쇄형 또는 개방형 상단 직사각형 및 원형 플라스틱 탱크로 구성할 수 있으며 더 큰 바이오 필터는 유리 섬유 또는 콘크리트로 구성할 수 있습니다. 가장 큰 바이오 필터는 일반적으로 등급 이상 및 이하 모두에서 콘크리트로 구성됩니다. 일반적인 MBBR은 깊이가 1~3미터이고 더 큰 장치는 직사각형 구조(길이 대 너비 비율 3:1)로 물이 장치의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 흐르며 때로는 별도의 챔버를 통과합니다. MBBR의 치수는 유연하며 너비, 길이 및 깊이를 조작하여 원하는 수량을 얻을 수 있습니다. 물의 양은 일반적으로 필요한 매체의 두 배입니다. 그런 다음 용기에는 매체 손실을 방지하면서 물이 통과하거나 위로 흐를 수 있도록 하는 배출구 또는 둑이 있어야 합니다. 이상적으로 이것은 사용되는 매체보다 약간 작은 메쉬 크기의 스크린으로 수행되므로 고체 및 기타 입자가 여전히 쉽게 통과할 수 있어 자주 청소할 필요가 없습니다.
MBBR 미디어는 다양한 디자인으로 제공되며 제조업체는 판매하는 미디어의 특정 형상의 이점을 강조합니다. 진실은 중성 부력, 무독성, 저비용, 높은 비표면적만 있으면 됩니다. 매체 비표면적은 500 ~ 3000 m2/m3입니다. 더 높은 특정 영역 미디어는 주어진 TAN 부하에 대해 더 적은 바닥 공간을 차지합니다. 매체의 가격 범위는 대략 비표면적과 상관관계가 있습니다. 미디어를 구입할 때는 트럭이나 컨테이너에 상당한 양의 부피를 차지할 수 있으므로 운송 비용을 고려하십시오. 또한 다른 양식 시스템에서 작동하는 것으로 입증된 배지 디자인을 선택하십시오.
폭기는 호스, 돌 또는 멤브레인과 같은 다양한 공기 파괴 장치를 사용하여 수행할 수 있습니다. 폭기 장치는 많은 수두 압력을 필요로 하지 않는 중대형 크기의 기포를 생성해야 하지만 수주에 많은 난류를 생성합니다. 목표는 매체 입방 미터당 약 7리터/초의 공기 흐름이어야 합니다. MBBR에서 공기를 사용하는 이점은 이산화탄소를 제거하고 물에 약간의 산소를 복원하는 데 도움이 된다는 것입니다. 이상적으로는 에어레이션 시스템의 헤드 압력이 충분히 낮아 압축기 대신 송풍기를 사용할 수 있습니다. 송풍기는 대부분의 양식 응용 분야에서 작동하는 낮은 수두에서 중간 수두까지 많은 양의 공기를 공급할 수 있습니다. 다음 장에서 송풍기에 대한 추가 논의가 있습니다.
MBBR의 단점은 통기가 필요하고 플라스틱 매체의 비용이 든다는 것입니다. 폭기는 비싸고 많은 양의 전기를 사용할 수 있는 송풍기가 필요합니다. MBBR에 사용되는 플라스틱 미디어도 비싸지만 적어도 10년 동안 교체할 필요는 없습니다. MBBR은 또한 많은 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 낮은 수두 디자인을 가지고 있으며 추가 펌프가 필요 없이 물이 중력을 통해 흐를 수 있습니다. MBBR은 또한 바이오 필터 발자국을 줄이기 위해 심화될 수 있으며 레이아웃이 유연할 수 있습니다. 샌드 필터와 달리 전원 공급이 중단되면 바이오 필터가 괜찮아지고 쉽게 다시 시작할 수 있습니다. 마지막으로 시스템은 안정적이며 정기적인 유지 관리나 특별한 관리가 필요하지 않습니다. MBBR의 설계 매개변수와 작동 절차는 다양한 환경 조건에 대해 잘 설명되어 있어 종종 바이오 필터와 함께 제공되는 시스템 성능의 불확실성을 줄입니다. 이러한 모든 장점이 결합되어 MBBR을 많은 농부들에게 올바른 선택으로 만듭니다.
바이오 필터로 정확히 분류할 수 없는 최종 유형의 암모니아 제거 방법이 있습니다. 제올라이트와 같은 이온 교환 매체는 화학 공정을 통해 물에서 고농도의 암모니아를 제거할 수 있습니다. 제올라이트는 나트륨 용액에 담가서 충전되며, 나트륨 분자는 제올라이트 입자 표면의 활성 부위를 차지합니다. 그러나 일단 제올라이트가 양식 환경에 놓이면 이러한 동일한 활성 부위가 암모늄 분자를 끌어들이기 시작하여 나트륨을 대체합니다. 이것은 나트륨을 첨가하면서 물에서 암모늄을 효과적으로 제거합니다. 매체는 사용 가능한 활성 부위가 있는 한 지속되며 암모늄으로 완전히 포화되면 매체를 다른 나트륨 수조로 새로 고칠 수 있습니다. 이것의 단점은 나트륨 목욕을 정기적으로 해야 하고 목욕 물이 처리하기 어려운 염분과 암모니아로 가득 찬 폐기물이 된다는 것입니다. 새로운 연구는 박테리아가 제올라이트에서 자라서 일종의 바이오 필터로 바꾸는 방법을 조사했습니다. 이온 교환 매체의 높은 표면적은 박테리아에 대한 모래 필터처럼 보입니다. 매체에서 성장하는 생물막이 이온 교환 매체에 의해 포획된 암모늄을 사용할 수도 있다는 증거가 있습니다.
이온 교환 매질을 사용하는 장점은 암모니아 생산의 피크를 쉽게 처리할 수 있는 반면 바이오 필터는 수요를 충족시키기 위해 천천히 성장하는 살아있는 생태계이기 때문에 처리할 수 없다는 것입니다. 현재 이온 교환 배지는 앞서 언급한 비용과 배지 재충전의 번거로움 때문에 양식에서 일반적으로 사용되지 않습니다. 미래에는 박테리아 성장이 억제되거나 너무 느려서 도움이 되지 않는 장거리 라이브 운송, 냉수 시스템 또는 퍼지 시스템과 같은 특정 시나리오에서 미디어가 유용할 수 있습니다.
이산화탄소 스트리핑
물에서 이산화탄소를 제거하는 것은 기술적으로 매우 간단한 과정입니다. 이산화탄소가 물고기의 건강과 수질에 미치는 영향은 그리 간단하지 않으며 몇 가지 기본 화학에 대한 이해가 필요합니다. 이산화탄소는 물고기의 산소 소비량에 정비례하는 비율로 물고기에 의해 생성되며, 소비된 1kg O2당 1.4kg CO2가 생성됩니다. 이것은 사료 1kg당 생성되는 약 0.84kg CO2의 이산화탄소 생산율로 나옵니다. 결과적으로 이산화탄소 생성 속도는 먹이를 먹을 때 올라가고 이산화탄소 수치는 식사 직후에 최고조에 달했다가 다음 먹이 때까지 떨어지기 시작합니다. 이산화탄소가 물에 용해되면 물과 반응하여 탄산을 형성하기 시작합니다.
이 반응은 평형 조건에 따라 빠르게 변경할 수 있기 때문에 물에 얼마나 많은 이산화탄소가 용해되어 있고 얼마나 탄산 형태로 존재하는지 확인하기 어렵습니다. 결과적으로 탄산과 이산화탄소가 H2CO3*로 함께 측정되는 것을 종종 볼 수 있습니다. 별표는 두 가지 형태로 모두 존재함을 나타냅니다. 그러나 대부분의 경우 용해된 이산화탄소 형태입니다. 탄산 형태의 이산화탄소는 전체 탄산염 탄소 시스템의 일부입니다. 총 탄산염 탄소는 탄산(H2CO3*), 탄산염(HCO3-), 중탄산염(CO3-2)의 세 가지 형태로 구성됩니다. 시스템의 pH는 각 형태의 비율을 예측하여 나타냅니다(그림 8).
그림 8. 시스템의 pH 기능에 따른 탄삼염 탄소 종류의 비율
위의 차트는 이산화탄소가 시스템 pH에 어떻게 직접적으로 연결되어 있는지 보여줍니다. pH가 변화함에 따라 총 탄산염 탄소 시스템의 비율도 변경되며, 마찬가지로 탄산염 시스템의 비율을 변경하면, 예를 들어 물에 탄산을 추가하면 시스템 pH에도 영향을 미칩니다. 탄산염 시스템과 pH는 시스템 물의 알칼리도와 밀접한 관련이 있습니다. 이에 대해서는 다음 섹션에서 더 자세히 설명합니다. 현재로서는 충분히 높은 농도의 이산화탄소가 pH를 낮출 수 있고 이것이 물고기에게 해로울 수 있다는 것을 알아야 합니다.
물고기가 장기간에 걸쳐 처리할 수 있는 정확히 얼마나 많은 이산화탄소를 처리할 수 있는지에 대한 허용 수준은 여전히 논쟁의 여지가 있습니다. 새로운 지침은 대부분의 어종에 10-25 mg/L의 용해된 이산화탄소 수준이 적절하다고 제안합니다. 이산화탄소가 환경과 평형을 이루는 자연수에서 농도는 약 1mg/L입니다. 높은 이산화탄소 수준과 낮은 pH는 Bohr 효과와 Root 효과로 알려진 결과를 초래합니다. Bohr/Root 효과는 물고기의 혈액이 산소를 운반하는 능력을 감소시킵니다. 감소된 산소 운반 능력은 물고기에게 상당한 스트레스를 줍니다. 이 모든 정보를 감안할 때 시스템에서 이산화탄소를 제거하는 데 상당한 양의 에너지를 소비하는 것이 합리적입니다. 이는 물고기의 건강을 개선하고 더 빠른 성장으로 이어질 것이기 때문입니다. 이산화탄소 제거는 많은 초기 RAS에서 무시되었지만 입식 밀도와 사료 공급 속도가 증가함에 따라 중요한 수처리 단계가 되었습니다.
다양한 처리 방법의 박리율은 측정하기 어렵고 현재 다양한 방법을 서로 비교할 수 있는 기준이 없습니다. 이산화탄소의 시작 및 종료 농도, 수온, 상승세, 알칼리도 및 pH는 모두 스트리핑 속도에 영향을 미칩니다. 농장 건물 내부 공기의 이산화탄소 농도도 요인으로, 밀폐된 공간에서 발생하는 많은 양의 호흡으로 인해 농장 내부에서 종종 높은 수준의 이산화탄소가 발견됩니다.
물에 산소를 공급하는 다양한 장치의 효율을 측정하는 표준 폭기 효율(SAE)도 탈거 효율을 추정하는 데 사용할 수 있습니다. 정상적인 양식 조건에서 주어진 폭기 장치의 스트리핑 효율은 SAE의 80-90%입니다. 많은 폭기 방법에서 이것은 약 2.5kgCO2/Kw-H의 비율을 제공합니다. 이산화탄소는 일반적인 양식 조건에서 분자확산율이 낮고 탄산염계와 상호작용하며 물에 대한 용해도가 높기 때문에 물에서 제거하기 어렵다. 그것은 양식에서 다루어야 하는 다른 주요 가스인 산소와는 매우 다르게 작용합니다. 결과적으로 물에서 이산화탄소를 제거하려면 상당한 기류와 에너지가 필요합니다. 좋은 소식은 물이 공기와 접촉할 때마다 이산화탄소가 제거된다는 것입니다. 이는 MBBR이 시스템에 있는 모든 둑과 마찬가지로 이산화탄소 제거에 도움이 되며 탱크의 물 표면적도 이산화탄소 제거에 도움이 된다는 것을 의미합니다. 그러나 이 모든 탈피는 보너스로만 간주되어야 하며 총 탈피가 얼마나 필요한지를 계산하기 위해 무시할 수 있습니다.
사용 가능한 표준이 없기 때문에 이산화탄소를 제거하는 가장 효율적인 방법에 대한 논쟁이 있으며 많은 설계자들은 다양한 방법을 사용합니다. 일반적인 방법에는 폭기 타워, 표면 통풍기 및 다양한 디자인의 수중 디퓨저가 포함됩니다. 스트리핑 방법에 대한 합의가 부족함에도 불구하고 각 가능성에 대해 설계할 때 따라야 할 몇 가지 기본 규칙이 있습니다.
충전식 기둥이라고도 하는 폭기탑은 분배판을 통해 떨어지는 물 또는 노즐에서 분사된 다음 타워를 통해 계단식으로 내려오는 방식으로 구성되며, 때로는 물을 더 분해하기 위해 매체로 채워지는 탑을 통해 아래로 흘러갑니다. 폭기 타워의 핵심 부분은 타워를 통해 공기를 이동시키는 팬입니다. 일반적으로 스트리핑 효율을 최대화하려면 10:1의 공기 흐름 대 물 흐름 비율이 필요합니다. 많은 양의 공기는 공기와 물 사이의 이산화탄소 농도 구배를 증가시켜 이산화탄소가 물에서 공기로 더 빠르게 확산되도록 합니다. 마찬가지로 팬을 사용하여 타워에서 공기를 밀어내 약간 진공 상태에서 타워 내부를 작동하는 것이 가장 좋습니다. 이것은 더 낮은 압력의 공기와 평형 상태일 때 물에 있는 이산화탄소의 포화 농도를 약간 낮춥니다. 폭기탑에 사용되는 팬은 일반적으로 물의 인치 단위로 측정되는 작은 압력에서 공기를 이동할 수 있어야 합니다. 대부분의 폭기탑에 대해 0.5”-1”의 압력을 가정합니다. 일반적으로 습도가 높은 HVAC 환경에서 사용되는 팬은 양식업에 적합합니다. 타워는 물과 공기가 서로 역류하도록 설계하는 것이 가장 좋습니다. 이것은 유체 사이의 농도 구배를 최대화합니다.
언급했듯이 많은 타워에는 내부에 매체가 있어 물의 흐름을 끊고 일정 수준의 기류와 혼합을 생성합니다. 이것은 살수 필터와 유사하게 보일 수 있으며 폭기탑의 이산화탄소 스트리핑 기능과 살수 필터를 결합한 영리한 디자인이 있습니다. 문제는 두 수처리 단계의 크기를 일치시키는 데 있습니다. 타워가 둘 중 하나에 대해 크기가 작은 경우 추가 생물여과 또는 스트리핑이 필요할 수 있습니다. 상당한 빈 공간이 있는 링 모양의 매체는 패킹된 기둥형 매체와 같이 폭기탑에서 자주 사용됩니다. 모든 매체는 시간이 지남에 따라 오염될 수 있습니다. 특히 물의 유속이 너무 낮아 기존 생물막을 제거할 수 없는 경우에는 더욱 그렇습니다. 조립식 폭기탑은 일부 장비 제조업체에서 판매하지만 용접된 알루미늄 또는 용도가 변경된 플라스틱 배럴로 자체 제작할 수도 있습니다. 타워를 사용할 때 산소 시스템을 통해 탱크로 다시 흐를 수 있도록 타워 뒤에 충분한 헤드 압력이 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 폭기 타워의 단점은 물이 타워를 통해 계단식으로 내려간 다음 중력이 탱크로 다시 흐르기 위해 몇 미터 위로 펌핑되어야 한다는 사실입니다. 다른 스트리핑 방법은 헤드 압력이 많이 필요하지 않으며 이산화탄소 스트리핑 처리 후에 펌핑이 가능합니다. 폭기탑의 장점은 이산화탄소 제거 작업을 잘 수행하고 적절하게 설계된 경우 제거 효율이 높다는 것입니다.
표면 폭기 장치는 이산화탄소 스트리핑을 위한 로우 헤드 옵션입니다. 다양한 표면 에어레이터 디자인이 있습니다. 일반적인 것들은 수면 바로 아래에서 고속으로 회전하는 프로펠러 또는 수면을 치는 고속으로 회전하는 외륜을 사용합니다. 두 설계 모두 일반적으로 높이 약 1미터, 너비 약 2미터를 분사하는 하얀 거품으로 지표수를 휘젓는 것을 목표로 합니다. 표면 폭기 장치는 연못 양식에서 물에 산소를 공급하는 데 매우 일반적입니다. 실제 펌핑이 발생하지 않더라도 수두가 낮은 것으로 간주될 수 있습니다. 물의 앞부분은 공기 중으로 물을 던지는 대략적인 높이(보통 1미터 정도)와 동일하기 때문입니다.
많은 표면 에어레이터 제조업체가 있으며 각각은 자사 제품이 가장 효율적이라고 주장할 것입니다. 진실은 그들 모두가 거의 동일한 효율성을 가지고 있다는 것입니다. 가장 큰 장치는 약 2.2Kw이며 대형 시스템에는 여러 장치가 필요할 수 있습니다. 표면 폭기 장치의 단점은 유지 관리가 필요한 또 다른 모터이며 과도한 분무가 시스템을 떠나거나 다른 장비가 젖는 것을 방지하기 위해 차폐가 필요할 수 있다는 것입니다. RAS에서의 사용은 폭기탑에 비해 비교적 새롭기 때문에 실행 가능한 이산화탄소 스트리핑 방법인지 확인하려면 더 많은 시간이 필요합니다.
이산화탄소 스트리핑을 위한 마지막 옵션은 침수 폭기이며 때로는 폭기라고도 합니다. MBBR에 필요한 것과 같이 탱크 바닥에 기포를 생성하기 위해 에어 스톤, 호스 또는 기타 멤브레인을 사용하는 것이 포함됩니다. 물을 적절히 통기하기 위해 충분한 압력과 흐름을 제공하려면 송풍기가 필요합니다. 일반적으로 공기 흐름 대 물의 흐름 비율은 3:1에서 6:1 사이가 이상적입니다. 폭기조는 일반적으로 깊이가 2m에서 3m 사이입니다. 장비 제조업체는 압력 오류로 인해 균일한 기포 패턴을 생성할 수 있는 다양한 선택을 제공합니다. 다시 말하지만, 그들 모두는 최소한의 에너지 소비로 작은 거품을 만드는 가장 좋고 가장 효율적인 방법이라고 말할 것입니다. 어떤 버블 메이커가 가장 좋은지 비교하기는 어렵지만 물리학에 따르면 작은 버블을 만드는 데는 어느 정도의 에너지가 필요하며 이 문제를 해결할 방법이 없습니다. 결과적으로 이산화탄소 스트리핑 목적에 대한 효율성은 모두 거의 동일합니다. 이산화탄소 제거에 가장 적합한 기포 크기에 대한 논쟁이 있습니다. 더 큰 기포는 더 적은 헤드 압력을 필요로 하지만 가스 확산을 위한 더 적은 표면적을 생성합니다. 작은 기포는 더 많은 헤드 압력이 필요하지만 더 많은 표면적을 생성합니다. 가장 효과적인 방법에 대한 합의는 이루어지지 않았지만 실제로는 직경이 약 1mm인 중간 기포가 일반적으로 사용됩니다.
잠긴 폭기의 장점은 추가 펌핑 헤드가 필요하지 않은 바이오필터 직후에 수조를 배치할 수 있다는 것입니다. 단점은 기포를 생성한 돌이나 막이 주기적으로 청소되어야 하고 공기 흐름을 위해 송풍기가 필요하다는 것입니다. 모든 이산화탄소 스트리핑 방법의 문제점은 대부분의 물이 통과할 때마다 효율이 40-65%에 불과하다는 것입니다. 이것은 물에서 적절하게 제거하기 위해 많은 양의 물을 펌핑해야 한다는 것을 의미하며 실제로 이것이 고밀도 시스템에서 물 유량을 선택하는 결정 요인이 될 수 있습니다. 다단계 폭기조는 효율성을 높이는 하나의 솔루션이며 향후 작업에서는 진공 장비가 물에서 이산화탄소를 끌어낼 수 있는 방법을 살펴볼 수 있습니다. 이산화탄소 제거 관행은 여전히 개선되고 있지만 집중적인 RAS는 물에서 이산화탄소를 제거하기 위한 적절한 규모의 처리 단계가 필요합니다. 폭기조는 현재 로우 헤드 스트리핑 시스템을 위한 최상의 솔루션을 제공합니다.
소독
시스템에서 잠재적인 병원체의 개체군을 낮추려면 소독이 필요합니다. 박테리아, 원생동물 및 바이러스를 100% 박멸하는 것은 결코 불가능하지만 가능한 한 개체군을 낮추면 질병 발병의 위협이 크게 줄어듭니다. 필요한 소독의 양은 어떤 종류의 잠재적 병원체를 퇴치해야 하는지에 따라 달라집니다. 바이러스는 일반적으로 박테리아보다 내성이 강하고 이후에 박멸하기 위해 더 많은 양의 소독제가 필요합니다. 대부분의 산업에서 소독은 염소, 요오드, 과산화물 또는 알코올 기반 용액을 사용하여 화학적으로 수행됩니다. 그러나 이러한 화학 물질은 어류에 안전한 것으로 간주되지 않으며 전체 RAS를 소독하기에 충분한 양을 투여하기 어렵습니다. 그 결과 양식장 소독에 적합한 방법으로 자외선(UV)과 오존(O3)이 널리 채택되고 있다. 각 방법에는 장단점이 있으며 때로는 함께 사용되기도 합니다. 또한 오존은 미세 입자 여과 섹션에서 논의할 순수 소독 이외의 용도로 사용됩니다.
UV 처리 장비는 석영 슬리브로 둘러싸인 관형 전구 위로 흐르는 물로 구성됩니다. UV 전구는 약 250나노미터(nm)의 파장에서 빛을 방출하도록 설계되었습니다. UV 복사 대역은 190-400 nm 사이이며 262 nm는 생물학적 생명에 가장 파괴적입니다. UV 선량은 제곱센티미터당 밀리줄(mJ/cm2) 또는 제곱미터당 줄(J/m2)로 측정됩니다. 1mJ/cm2는 10J/m2와 같습니다. 30 mJ/cm2의 최소 투여량이 권장되며, 절대 최대 투여량은 300 mJ/cm2로 정기적으로 180 mJ/cm2까지 증가합니다.
UV 필터의 크기를 적절하게 지정하려면 물의 유속, 물 투과율 및 원하는 투여량을 알아야 합니다. 유속은 일반적으로 시스템의 유속에 의해 결정되는데, 이는 측류가 아닌 모든 물을 처리하는 것이 가장 좋기 때문입니다. 물의 투과율은 물의 투명도와 그 안에 들어 있는 고형물의 양에 의해 결정되며, 대부분의 양식 시스템에서 70-90%의 투과율은 정상입니다. 낮은 투과율은 더 더러운 물을 의미하며 원하는 용량을 공급하기 위해 더 많은 전력이 필요합니다. 결과적으로 UV로 소독하기 전에 모든 고형물을 제거하는 것이 시스템의 효율성을 극대화하는 열쇠입니다. 복용량은 성장하는 종에 대해 가장 우려되는 병원체에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 흰다리새우는 죽이기 위해 더 많은 양을 필요로 하는 다양한 바이러스에 민감합니다. 이 세 가지 매개변수는 시스템에 필요한 전력량을 와트(W)로 측정하여 결정합니다. UV 램프는 일반적으로 50 ~ 320W의 와트로 사용할 수 있습니다. 물을 적절하게 소독하기에 충분한 전력을 제공하기 위해 단일 장치에 여러 램프가 사용되는 경우가 많습니다. 램프가 노후됨에 따라 램프의 효율성이 점차 떨어지고 최적의 파장에서 전달하는 전력이 감소합니다. 최고의 UV 램프는 수명이 12,000시간이므로 500일에 한 번 교체해야 합니다. 전구를 감싸고 있는 석영 슬리브는 투과율을 극대화하기 위해 정기적으로 청소하거나 교체해야 합니다.
UV 필터에는 두 가지 주요 유형이 있습니다: 가압 및 개방 채널형. 가압 UV 필터는 일반적으로 시스템 배관과 함께 배관되고 시스템 펌프에 의해 가압되는 파이프 또는 다른 용기입니다. 가압 필터는 대부분 스테인리스 스틸 또는 UV 저항성 플라스틱으로 만들어집니다. 가압 용기의 수두 손실은 일부 설계의 경우, 특히 설계된 유량의 한계에서 작동할 때 중요할 수 있습니다. 일반적으로 더 낮은 투여량은 주어진 단위에 대해 더 높은 유속과 더 높은 수두 손실을 의미합니다. 반면에 개방형 채널 UV 필터는 수직으로 장착된 UV 전구로 채워진 채널을 통해 물이 단순히 흐르기 때문에 수두가 낮습니다. 개방형 채널 설계는 12,000LPM 이상의 대유량에 적합합니다. 채널을 구성하는 것은 비용이 많이 들고 상당한 공간을 차지합니다. 개방형 채널 UV 필터는 현재 RAS 시설에서는 드물지만 대형 어류 부화장과 폐수 처리 시설에서 잘 작동하는 것으로 입증되었습니다. 언급했듯이 모든 UV 필터는 석영 슬리브를 통한 높은 투과율을 보장하기 위해 정기적인 청소가 필요합니다. 한 가지 장점은 UV 광선이 필터 내부에서 박테리아나 조류가 자라는 것을 매우 어렵게 하지만 시간이 지남에 따라 여전히 더러워진다는 것입니다. 대형 UV 필터에는 일반적으로 와이퍼라고도 하는 청소 장치가 포함되어 있어 장치를 온라인 상태로 유지하면서 슬리브를 깨끗하게 닦을 수 있습니다. 이것이 표준으로 제공되지 않는 경우 청소를 쉽고 접근할 수 있도록 구입해야 합니다.
UV 필터의 장점은 플러그 앤 플레이 방식의 사용 용이성과 지속적인 모니터링 및 경보 센서가 필요 없다는 것입니다. 그들은 낮은 수두에서 설계 및 작동할 수 있으며 충분히 높은 투여율을 사용하면 모든 병원체를 죽일 수 있습니다. 단점은 투명하고 높은 투과율의 물이 필요하고 슬리브의 정기적인 청소와 램프의 정기적인 교체가 필요하다는 것입니다. 다행스럽게도 유지 보수 일정을 쉽게 잡을 수 있으며 물고기의 건강을 보장하기 위해 물의 투과율을 충분히 높게 유지해야 합니다. 대규모 RAS가 요구하는 매우 높은 유속은 기성 장비로 충분히 높은 투여량으로 처리하기 어려울 수 있습니다. 대규모 농장에는 맞춤형으로 설계된 값비싼 개방형 채널 UV 필터가 필요합니다. 장래에 개방형 채널 UV를 위한 기성 부품이 비용을 낮출 수 있기를 바랍니다.
양식 시스템에서 소독 처리의 두 번째 방법은 오존 접촉기입니다. 오존은 모든 유기 화합물과 반응하는 산화제이며 결과적으로 병원체를 죽이는 데 매우 효과적입니다. 양식 시스템에서 오존을 사용할 수 있는 이유는 빠르게 산소로 분해되어 물고기에게 다시 돌아오기 전에 본질적으로 불활성이 되기 때문입니다. 그러나 소독을 위해 오존을 사용하는 것은 절대 안전하지 않으며 주의 깊은 모니터링과 여러 재료 및 안전 고려 사항이 필요합니다.
오존량은 오존 농도와 접촉 시간에 따라 결정됩니다. 오존은 아질산염을 질산염으로 산화시킬 수 있고 미세한 고형물을 분해하기 때문에 단순한 소독 이상의 용도가 있습니다. 결과적으로 소독에 필요한 오존의 양은 물에 있는 아질산염과 같은 모든 유기 및 무기 화합물의 양에 따라 달라집니다. 많은 양의 유기 화합물은 오존을 모두 소모하고 일부 병원체는 상처 없이 통과할 수 있습니다. 이상적인 투여량은 0.1-1.0 mg/L이고 1-10분의 접촉 시간입니다. 더 긴 접촉 시간에는 더 낮은 농도의 오존이 필요하고 더 짧은 접촉 시간에는 더 높은 농도가 필요합니다. 음용수 처리에서 가장 해로운 박테리아를 죽이기 위해 30초 동안 650mv(≈0.25mgO3/L)의 용량이 권장됩니다. 그러나 대규모 RAS에서 이러한 투여량과 접촉 시간을 얻는 것은 재순환되는 물의 양과 물에 있는 많은 양의 유기 화합물을 고려할 때 어렵습니다.
오존 수준은 전자 센서로 물의 산화 환원 전위(ORP)를 측정하여 모니터링됩니다. ORP는 용액(이 경우 오존)에서 산화제가 전자를 받아 환원(전자를 얻음)하는 경향을 측정합니다. ORP 센서는 일반적으로 밀리볼트(mV) 또는 볼트(V) 단위를 사용하며, 온도와 pH도 알고 있는 경우 이를 리터당 오존 밀리그램(mg/L) 단위로 변환할 수 있습니다. 또한 대부분의 ORP 센서는 0.1mg/L의 오존 한계 미만을 감지하지 못합니다. 양식 시스템에서 오존을 안전하게 사용하려면 접촉기 이후에 존재하는 잔류 용량을 ORP 센서로 지속적으로 모니터링해야 하며 자동 피드백을 사용하여 필요에 따라 용량을 늘리거나 줄여야 합니다. 이상적으로는 거의 감지할 수 없는 잔류 용량이 탱크로 돌아올 때까지 완전히 소모되기를 바라며 접촉기 뒤에 존재합니다.
오존은 대형 파이프를 통해 또는 전용 오존 접촉기를 사용하여 시스템에 인라인으로 주입할 수 있습니다. 접촉기는 물이 배출되기 전에 오존 용액과 적절한 접촉 시간을 가질 수 있도록 충분한 부피를 갖도록 설계해야 합니다. 기성품인 대규모 오존 접촉기와 발생기는 비싸고 현재 양식에 최적화되어 있지 않습니다. 더 작은 측면 흐름 접촉기를 사용할 수 있지만 완전한 물 소독에는 사용할 수 없습니다. 오존은 일반적으로 벤츄리 노즐을 사용하여 물 속으로 전달됩니다. 벤츄리는 저압 영역을 생성하는 교묘하게 설계된 노즐을 통해 물을 펌핑하여 작동하며, 이 노즐은 가스가 물줄기로 흡입되어 작은 기포로 혼합됩니다. 오존에 벤츄리를 사용하는 이점은 가압 전달 시스템이 아닌 진공 작동 전달 시스템을 만들어 대기로 누출 가능성을 줄인다는 것입니다. 벤츄리 노즐은 가스를 물에 용해시키는 효율적인 방법이지만 노즐을 통해 물을 밀어내기 위해서는 전용 펌프를 사용해야 합니다. 오존은 오존 발생기로 만들어집니다. 발전기에는 순수한 산소 가스가 공급되어 오존과 산소 가스 혼합물로 변환되어 물로 전달될 수 있습니다. 다음 섹션에서 오존 발생기에 대해 더 자세히 설명합니다. 오존은 플라스틱, 고무 또는 비부식성 금속을 산화시킬 수 있으므로 모든 오존 시스템 및 부품은 내식성 재료를 사용해야 합니다.
오존의 장점은 소독 외에도 여러 용도로 사용할 수 있다는 것입니다. 그러나 단점은 대규모 시스템에서 적절한 소독을 제공하기 위해 확장하기 어렵고 지속적인 모니터링과 제어가 필요하다는 것입니다. 완전한 소독을 제공할 수 있도록 정확한 용량을 물에 지속적으로 전달하는 것은 어렵습니다. 물이 접촉기를 떠나면 오존 수준이 0에 가깝거나 감지 가능한 한계 미만이어야 합니다. 접촉기 내부에서 충분히 높은 용량을 유지하고 배출 직후에 분해되도록 하는 것은 어려운 작업이 될 수 있습니다. 물고기가 오존에 절대 노출되지 않도록 하기 위해 물은 탈오존 접촉 챔버를 통과할 수 있지만 이는 거의 실행 가능하지 않습니다. 또 다른 옵션은 바이오 필터 앞에 오존 주입 지점을 찾는 것입니다. 이렇게 하면 잔류 오존이 바이오 필터의 유기 물질에 의해 소비됩니다. 마지막 옵션은 물이 오존을 다시 산소로 분해하는 것을 촉진할 수 있는 능력이 있기 때문에 자외선을 조사하는 것입니다. 그러나 적절한 분해를 위해서는 최소 50mJ/cm2의 투여량이 필요합니다. 오존과 그 지점에서는 UV를 사용하여 모든 소독을 수행할 수도 있습니다. 또 다른 단점은 바닷물 시스템에서 잠재적으로 독성 브롬화물 화합물을 생성할 수 있는 오존의 방향성입니다. 이러한 가능성을 감안할 때 바닷물과 오존의 혼합을 피하는 것이 가장 좋습니다. 마지막으로, 공기 중 농도가 100ppb를 초과하는 오존은 인간에게 해롭습니다. 경보 센서를 사용하여 오존이 공기 중 존재할 때마다 오존 발생기 및 오존 주입 위치 주변의 공기 품질을 모니터링해야 합니다. 마찬가지로 오존 장비는 누출이나 부식 징후가 있는지 정기적으로 점검해야 합니다. 이러한 문제를 감안할 때 오존은 대규모 시스템에서 소독제로 사용하는 것이 권장되지 않지만 대부분의 미세 입자 여과 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 이에 대해서는 다음 섹션에서 설명합니다.
병원체의 위협과 질병 발병 가능성을 물리치기 위해 모든 양식 시스템에서 소독이 필요합니다. 소규모 시스템에는 가압 UV 필터와 오존 접촉기를 위한 다양한 장비 옵션이 있습니다. 12,000LPM 이상의 높은 유속을 가진 대규모 시스템에서는 가장 큰 가압 UV 필터와 개방 채널 UV 필터만 옵션입니다. 다른 UV 옵션 또는 오존 접촉기는 더 큰 시스템에서 부속적인 요소로만 작동할 수 있습니다.
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산소화
더 높은 사육 밀도에서 물고기 호흡을 위한 적절한 산소를 제공하려면 모든 RAS에서 산소가 필요합니다. 농장의 총 산소 요구량은 생산 계획 섹션에서 수행된 계산에서 볼 수 있듯이 물고기가 소비하는 사료의 양과 직접적인 관련이 있습니다. 사료 1kg당 약 0.6kg의 산소가 소모됩니다. 농장의 총 산소 요구량이 계산되면 산소 공급 방법을 선택할 수 있습니다. 서로 다른 방법은 다른 수준의 효율성을 가지며 그 효과는 다른 수질 매개변수에 크게 의존합니다. 산소의 포화 농도는 8-10 mg/L이며 대부분 수온과 염도에 의존하며 온도가 더 높고 염도가 높을수록 포화 농도가 낮아집니다. 산소 부족으로 인한 물고기 스트레스를 제거하려면 산소 수준을 5mg/L 이상으로 유지해야 합니다. 산소화 방법은 다양한 압력에서 작동할 수 있으며, 이는 포화 농도를 변경하고 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 산소 공급기에 사용되는 실제 산소는 액체 산소 탱크 또는 산소 발생기에 의해 공급될 수 있습니다. 이러한 부분 각각은 다음 장에서 설명합니다.
폭기 및 산소화라는 용어는 종종 혼동되거나 같은 의미로 사용됩니다. 그러나 폭기는 공기를 사용하여 물의 산소 농도를 높이는 것을 말하며 산소화는 순수한 산소를 사용하여 동일한 수준을 달성하는 것을 말합니다. 많은 양의 공기를 사용하여 저산소 내성 종에 대해 달성할 수 있는 최대 입식 밀도가 40kg/m3이기 때문에 집중적인 양식에서는 통기가 실행 가능하지 않습니다. 이것은 대기압에서 물의 포화 농도가 대부분의 양식업 적절한 수온에 대해 8.0에서 10mgO2/L 사이라는 단순한 이유 때문입니다. 폭기는 이 농도 이상으로 산소 수준을 높일 수 없으며 농도를 6 mgO2/L로 유지하려면 많은 에너지가 필요합니다.
통기 에너지 효율은 정상적인 양식 조건에서 약 0.2kgO2/kW-h이며 산소 공급 에너지 효율은 일반적으로 약 1.0kgO2/kW-h입니다. 일반적으로 대부분의 상업적으로 이용 가능한 폭기 장치의 표준 폭기 효율(SAE)은 1.5 – 2.5kgO2/kW-h입니다. SAE는 한 폭기 방법을 다른 폭기 방법과 비교하는 데 유용하지만 일반 양식 시스템에서 달성할 효율성을 결정하는 데는 정확하지 않습니다. 이는 SAE가 수중 산소의 시작 농도가 0 mgO2/L인 특정 표준 조건 세트를 사용하여 계산되기 때문이며, 이는 양식 시스템에서 볼 수 있는 산소 농도보다 훨씬 낮습니다.
이 방정식은 산소 농도(dC/dt)의 변화율이 폭기 전달 효율(KLA)에 포화 농도(C*)에서 초기 농도(C0)를 뺀 값과 어떻게 같은지를 보여줍니다. 따라서 초기 농도가 0일 때 변화율이 최대화됩니다. KLA는 각 폭기 방법에 따라 다르며 다른 요인과 함께 폭기 장치에서 생성되는 공기와 물의 표면 접촉 면적과 관련이 있습니다. 배치 반응기에서 시간 경과에 따른 산소 수준의 변화를 추적하여 실험적으로 결정할 수 있습니다.
폭기는 낮은 입식 밀도(<25kg/m3) 또는 시스템에 유입되는 사료가 없는 정화 또는 유지 시스템에 적합합니다. 이러한 경우 폭기는 다양한 방법으로 수행할 수 있으며, 모두 이산화탄소 스트리핑을 수행하는 데 사용되는 방법과 매우 유사합니다. 가장 일반적인 폭기 방법은 에어스톤과 송풍기를 사용하는 것입니다. 기포 크기는 폭기 장치의 산소 전달 효율을 결정합니다. 에어스톤은 일반적으로 탱크 바닥에 놓고 송풍기가 공기를 공급합니다. 에어스톤은 다양한 모양과 재질로 제공되지만 모두 물에 공기를 주입하는 능력이 동일합니다. 다른 폭기 방법에는 이산화탄소 스트리핑에 사용되는 것과 동일한 표면 폭기 및 폭기 타워가 있습니다. 폭기 시스템의 정확한 크기는 물고기의 산소 소비량에 따라 달라지며 효율성은 유지하려는 수온, 염도 및 산소 농도에 따라 달라집니다. 대부분의 에어레이터의 산소 흡착 효율은 이상적인 조건에서 10% 이하입니다. 폭기는 산소 공급 시스템의 비용이 경제적으로 실현 가능하지 않은 저산소 소형 시스템에 적합한 옵션입니다. 이러한 시스템의 대부분에서 에어스톤과 송풍기를 사용한 폭기가 최선의 선택일 것입니다.
통기와 대조적으로 산소화는 정상적인 대기 조건에서 포화 농도 이상으로 물의 산소 수준을 상당히 높이는 능력이 있습니다. 이는 산소 공급이 90% 이상의 산소 농도를 갖는 “순수한” 산소를 사용하기 때문입니다. 헨리의 법칙은 용해된 기체의 양이 기체의 분압에 비례한다는 것을 나타냅니다. 더 높은 산소 부분압은 Henry의 법칙에 따라 새로운 평형을 생성하며, 이는 순수한 산소가 사용될 때 C*가 훨씬 더 높다는 것을 의미합니다. 포화 농도가 8-10 mg/L인 대신 이제 40-50 mg/L입니다. 게다가 우리는 대기압보다 훨씬 높은 압력으로 물에 산소를 주입할 수 있습니다. 이것은 포화 농도를 100mg/L 이상으로 높입니다. 이것은 단기간에 많은 양의 산소가 물에 추가될 수 있음을 의미하므로 물 1리터당 더 많은 물고기를 부양할 수 있습니다. 우리는 일반적으로 시간당 또는 하루에 킬로그램으로 산소 소비량을 계산하지만 많은 산소 공급 장비는 전달되는 산소의 분당 리터(LPM)로 평가됩니다. 산소의 밀도는 기체의 압력에 따라 달라집니다. 액체 산소의 밀도는 1.14kg/L인 반면 0.7bar의 기체 산소 밀도는 0.0022kg/L입니다. 따라서 시간당 1kg의 산소를 물에 전달하려면 7.6LPM의 산소가 필요합니다. 이 산소를 물로 전달하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 모두 물과 기체 산소의 접촉 표면적 및 접촉 시간을 최대화하는 동일한 작동 원리로 작동합니다.
RAS에는 산소 콘, LHO, u-튜브 및 디퓨저 스톤의 네 가지 일반적인 산소화 방법이 있습니다. 산소 원뿔은 일반적으로 물이 원뿔의 상단으로 들어가고 하단으로 흐르는 유리 섬유 원뿔 모양의 용기입니다(그림 9). 오리피스(orifice)를 통해 산소가 콘에 주입되어 물의 하향 흐름에 대해 기포가 상승합니다. 원뿔 내부의 물 속도는 원뿔 아래로 이동함에 따라 감소합니다. 이 모양을 사용하면 모든 거품 크기가 완전히 용해될 때까지 원뿔 내부의 현탁액에 남아 있을 수 있습니다. 상승하는 거품은 높은 유속으로 인해 상단에 있는 원뿔을 떠날 수 없으며 원뿔의 바닥에서 배출되기 전에 완전히 용해됩니다. 이 설계는 올바른 작동 조건에서 주입된 모든 산소가 물에 용해되도록 합니다.
그림9. 산소 콘 기포 크기 분포도
가장 큰 단일 원뿔 디자인은 약 6000LPM의 유속을 처리할 수 있는 반면 가장 작은 원뿔은 100LPM을 처리할 수 있습니다. 원뿔은 측면 흐름으로 또는 주 처리 흐름의 일부로 작동할 수 있습니다. 각 방법에는 장단점이 있습니다. 사이드 스트림으로서, 별도의 사이드 스트림 펌프는 매우 높은 압력에서 작은 물 유량으로 콘을 공급할 수 있으며, 이는 더 작은 크기의 콘으로 많은 산소를 용해시킬 수 있습니다. 다른 옵션은 더 낮은 압력에서 작동하는 주 흐름에 여러 개의 큰 원뿔을 사용하는 것입니다. 두 옵션 모두 동일한 양의 산소를 공급할 수 있지만 유량과 압력은 다릅니다. 주요 처리 흐름의 방법이 에너지 요구량이 낮기 때문에 필요한 자본 비용과 공간이 더 높더라도 더 나은 선택이 됩니다.
산소 콘은 항상 용존 산소 포화 농도를 증가시키기 위해 압력 하에서 작동됩니다. 압력 범위는 일반적으로 3~30미터(약 0.3~3.0bar)입니다. 압력에 대해서는 잠시 제쳐두고, 우리가 수두 미터에 대해 이야기할 때 우리는 물 미터를 언급하고 있으며, 이것은 그 수심에 의해 생성되는 압력입니다. 압력은 또한 일반적으로 바, 대기(atm), 제곱인치당 파운드(psi) 및 파스칼(Pa)로 측정됩니다. 이 책의 목적을 위해 우리는 일반적으로 수두(물의) 미터 단위의 압력을 참조할 것입니다. 이것은 쉽게 시각화하고 이해할 수 있는 보다 실용적인 단위이기 때문입니다. 또한 모든 압력은 10.3m 또는 1bar인 대기압을 기준으로 합니다. 산소 콘의 맥락에서 수두 7미터 미만의 압력은 일반적으로 낮은 압력으로 간주되고 압력이 높을수록 높은 압력으로 간주됩니다. 원뿔 내부의 압력은 펌프에 의해 생성된 물의 압력입니다. 콘 출구의 밸브를 막음으로써 콘 내부의 압력을 높입니다. 콘은 항상 수동 또는 자동 압력 게이지 및 컨트롤로 작동해야 합니다. 마찬가지로 산소 공급 장치에는 조정 가능한 유량 게이지가 있어야 합니다.
압력, 물의 유속 및 산소의 유속은 원뿔의 용해 효율을 결정합니다. 용해 효율은 콘에 주입된 후 물에 용해되는 산소의 백분율입니다. 산소 콘의 압력이 낮고 많은 산소가 콘에 주입되면 효율이 낮아집니다. 기체 산소가 모두 용액에 용해되는 것은 아니며 일부는 공기 중으로 기포가 발생합니다. 이상적으로는 효율이 90% 이상으로 유지되도록 콘을 작동해야 합니다. 트레이드 오프는 더 많은 산소가 더 낮은 용해 효율로 더 작은 원뿔의 물에 용해될 수 있지만 또한 산소를 낭비한다는 것입니다. 산소 콘은 제조업체 사양에 따라 크기가 지정됩니다. 원하는 유량과 압력을 선택하면 원뿔의 크기와 90% 이상의 효율로 용해될 수 있는 산소의 양을 결정하는 데 도움이 됩니다.
새로운 저압 콘 및 기타 모양의 용기의 사용은 현재 저압 용기를 사용하는 일부 성공적인 상업 작업과 함께 탐색되기 시작했습니다. 이 선박은 수두 1~3m에서 작동하며 기존 콘보다 에너지가 덜 필요합니다. 용기는 산소가 탱크의 수위보다 몇 미터 아래에 주입되도록 등급 아래에 위치할 수 있습니다. 이는 인공 압력을 생성하기 위해 밸브를 막지 않고도 압력 하에서 산소를 주입할 수 있음을 의미합니다. 즉, 선박 내부의 2m 수두는 펌프가 작동하여 일부 펌핑 에너지를 절약해야 하는 2m 수두가 아닙니다.
콘의 장점은 조작이 쉽고 상대적으로 저렴하며 많은 공간을 필요로 하지 않는다는 것입니다. 고압 콘은 정상적인 대기 조건에서 사용할 수 있는 산소의 최대 30배를 물에 주입할 수 있어 RAS의 운반 능력을 크게 증가시킵니다. 콘의 단점은 콘 내부의 수압을 유지하려면 상당한 펌핑 에너지가 필요하다는 것입니다. 또 다른 단점은 측면 흐름으로만 작동하는 경우 측면 흐름 물이 산소화되고 시스템 전체에 산소를 고르게 분배하기 위해 주 처리 흐름에 적절하게 혼합되어야 한다는 것입니다. 다른 저에너지 옵션은 산소화에 사용할 수 있습니다.
LHO(Low-Head Oxygenator)는 비교적 최근의 발명품으로 현재 RAS에서 두 번째로 일반적인 산소화 방법입니다. 이름에서 알 수 있듯이 LHO는 수두를 덜 사용하므로 물에 산소를 주입하는 데 압력이 더 적습니다. LHO는 직경이 0.5~1cm인 구멍이 대략 10cm마다 고르게 분포되어 있는 오리피스 판으로 구성됩니다. 물은 오리피스 판 위로 흐르고 순수한 산소 가스로 채워진 챔버가 있는 용기로 떨어집니다(그림 10). 물방울은 산소 가스를 통과하여 LHO 바닥에 떨어진 다음 탱크 또는 다음 수처리 단계로 흐릅니다. LHO의 내부 압력은 오리피스 플레이트 상단에 있는 수심(보통 0.1~0.3m)만큼만 있습니다. 이 낮은 압력에도 불구하고 LHO 내부의 순수한 산소 환경은 상당한 양의 산소가 물로 확산되도록 합니다. LHO를 떠나는 일반적인 용존 산소 농도는 약 15.0 mg/L입니다. LHO 디자인은 모든 크기의 물 흐름을 수용하도록 확장할 수 있습니다. 더 큰 물의 흐름은 오리피스 판의 더 큰 표면적을 필요로 합니다.
그림 10. 8개의 챔버가 있는 저두 산소발생기(LHO)의 단면.
챔버 디자인은 물 속으로 더 높은 산소 확산 속도를 허용합니다. 이는 산소발생기 내부처럼 LHO 내부의 가스는 산소뿐만 아니라 물에서 산소발생기 내부의 가스로 확산되는 질소와 이산화탄소로 구성되기 때문입니다. Henry의 법칙에 명시된 바와 같이, 기체와 액체는 모두 평형 상태에 있어야 합니다. 즉, 각각의 상대 비율이 같아질 때까지 산소는 물 속으로 들어가고 질소/이산화탄소는 밖으로 나옵니다. 챔버 디자인은 이 사실을 이용하여 기체가 제거되기 전에 마지막 챔버에 남아 있는 산소의 비율을 줄입니다. LHO가 더 낮은 압력에서 작동하기 때문에 LHO에 들어가는 모든 가스가 물에 용해되지는 않습니다. LHO 내부에 가스가 축적되는 것을 방지하기 위해 가스를 제거해야 하는 산소, 질소 및 이산화탄소의 가스 혼합물이 여전히 남아 있습니다. 첫 번째 챔버에서 산소의 비율은 거의 100%이지만 가스가 천공된 구멍을 통해 챔버 사이를 이동함에 따라 천천히 약 25% 산소가 됩니다. 이것은 LHO 효율이 산소 원뿔만큼 높지 않다는 것을 의미합니다. 대신 LHO의 용해 효율은 일반적으로 약 60~70%입니다.
LHO는 일반적으로 각 작업에 맞게 맞춤 제작되고 크기가 조정됩니다. 일반적인 건축 자재에는 알루미늄과 플라스틱이 포함됩니다. 적절한 챔버 수, 오리피스 크기, 오리피스 분포 및 전체 크기에 대해 모두 연구되고 경험적으로 결정되었습니다. 숙련된 엔지니어나 제조업체에게 작업에 가장 적합한 LHO 사이징을 결정하는 데 도움을 요청하십시오. LHO의 장점은 중력 흐름으로 작동할 수 있고 산소 공급을 위해 더 많은 수두를 밀기 위해 주 처리 펌프가 필요하지 않다는 것입니다. LHO는 매우 큰 물 흐름을 처리할 수 있으며 주 처리 흐름에 산소를 고르게 분배할 수 있습니다. 단점은 효율이 낮고 많은 양의 산소가 낭비되고 물에 용해되지 않는다는 것입니다. 또한 가스 배출은 작동하기 어려울 수 있습니다. 오프 가스 밸브는 LHO 내부의 일정한 압력을 유지해야 압력이 증가함에 따라 초과 가스가 퍼지됩니다. 가스 퍼지 밸브는 쉽게 오염될 수 있으며 정기적인 조정이 필요할 수 있습니다. 마지막으로, LHO에 의해 달성되는 최대 산소 농도는 다른 고압 방법에 비해 상대적으로 낮으므로 시스템의 운반 용량은 물 회전율로 제한됩니다.
물에 산소를 공급하는 덜 일반적인 저에너지 방법은 U 튜브를 사용하는 것입니다. U-튜브는 지상에서 3~5미터 아래로 흐르다가 다시 경사로로 돌아가는 대형 파이프입니다. 산소는 U튜브의 바닥 근처에 있는 에어스톤이나 다른 디퓨저로 버블링됩니다(그림 11). 산소가 물에 들어가는 압력은 3~5미터의 수심상태와 같습니다. 산소 기포는 수주 위로 올라가고 물의 흐름이 빠르고 필요한 산소가 적은 올바른 조건에서 효율은 거의 100%가 될 수 있습니다. 용존 산소 농도가 높을수록 물에 거품을 일으키기 위해 더 많은 산소가 필요하며 결과적으로 50-60%의 낮은 효율이 나타납니다. U-튜브는 실제로 산소를 깊이 주입하여 포화 농도를 높일 수 있는 심해 기둥을 만드는 방법일 뿐입니다. 물은 최소한의 수두로 중력흐름에 따라U를 통해 흐를 수 있습니다.
그림 11. U-튜브 단면.
U자관 건설은 농장 아래의 토양을 깊숙이 파낼 수 있다면 비교적 쉽습니다. 그러나 기반암과 암석질 토양은 굴착을 엄청나게 비싸거나 거의 불가능하게 만들 수 있습니다. 지역 토양 조건을 평가하여 U-튜브가 옵션인지 확인하십시오. U자관을 만드는 데 사용되는 파이프의 직경은 이를 통과해야 하는 물의 양에 따라 달라집니다. 여러 U-튜브를 병렬로 사용하여 큰 흐름을 처리할 수 있습니다. U-tube의 입구와 출구 사이의 높이 차이는 파이프를 통해 흐르는 물의 수두 손실을 극복하기에 충분해야 합니다. 산소는 미세 기포 디퓨저로 U-튜브의 하향 흐르는 부분에 주입되어야 합니다. 미세 기포 디퓨저는 필요한 경우 쉽게 회수하고 교체할 수 있도록 튜브 상단에서 내리는 것이 가장 좋습니다. Utubes의 장점은 완전하고 신뢰할 수 있다는 것입니다. 또한 헤드가 거의 필요하지 않으며 펌프로 가압할 필요가 없습니다. 단점은 일부 지역에서 비용이 많이 들거나 건설이 불가능할 수 있으며 높은 용존 산소 농도가 필요한 경우 중간 효율을 갖는다는 것입니다.
최종 산소화 방법은 탱크 및 섬프 내부에 순수한 산소를 공급하는 미세 기포 디퓨저를 사용하는 것입니다. 이것은 최고의 시나리오에서 약 40%의 산소 용해 효율로 가장 자본 집약적인 선택이며 가장 효율적이지 않습니다. 디퓨저는 임시 시스템에 적합하거나 비상 시 임시 해결책으로 좋습니다(비상 산소 섹션 참조). 그러나 주요 영구 산소 용액으로서 효율성이 너무 낮기 때문에 실행 가능하지 않습니다. 디퓨저를 사용하는 경우 디퓨저를 가능한 가장 깊은 탱크 또는 집수조에 설치해야 하며 실제 물고기에 최대한 가깝게 배치해야 합니다. 유량은 수동 또는 자동 제어로 조절할 수 있습니다. 퍼지 또는 검역 시스템과 같은 소규모 임시 시스템에서만 이 옵션을 고려하십시오.
각 산소화 방법에는 장단점이 있으며 실제로 최상의 솔루션은 산소화 방법의 조합일 수 있습니다. 일반적인 조합에는 산소 콘이 있는 LHO 또는 미세 기포 확산기가 있는 산소 콘의 사용이 포함됩니다. 첫 번째 경우 LHO는 농장에서 필요한 대부분의 산소를 처리하지만 산소 요구량이 급증하면 사이드 스트림 펌프가 산소 콘을 가압하고 시스템에 추가 산소를 공급할 수 있습니다. 두 번째 조합은 산소 콘이 대량의 산소 흐름을 공급하는 반면 미세 기포 디퓨저는 공급 직후와 같이 산소 요구량이 높은 시간에 자동으로 켜지는 유사한 시나리오입니다. 두 가지 방법을 함께 사용하면 운영자에게 더 많은 유연성을 제공하는 동시에 에너지 비용을 낮추고 전반적인 용해 효율을 높게 유지합니다. 어떤 옵션을 선택하든 물고기의 필요한 산소 요구량을 지속적으로 충족할 수 있는지 확인하십시오.
산소는 산소 발생기 또는 액체 산소(LOX) 탱크의 두 가지 방법 중 하나를 통해 산소 공급기에 공급될 수 있습니다. 두 번째 경우 LOX 탱크는 농장 현장에 배치되고 LOX 공급업체가 정기적으로 다시 채웁니다. 이와 대조적으로 산소 발생기는 공기를 사용하여 현장에서 집중된 산소 흐름(>90%)을 만듭니다. 두 시스템 모두 다음 장에서 자세히 설명합니다. 각각은 농장의 산소 요구량에 적합한 크기여야 하고, LOX 탱크는 적절한 부피를 가져야 하며, 산소 발생기는 분당 리터 단위로 적절한 양의 산소를 공급할 수 있어야 합니다. 두 가지 방법에는 각각 장점이 있습니다. LOX 시스템의 자본 비용은 산소 발생기 비용보다 낮습니다. 그러나 LOX를 사용할 때 일반적으로 리터당 공급업체로부터 산소 비용을 지불해야 합니다. 산소 발생기의 운영 비용은 대부분 발생기를 작동하는 데 필요한 전기입니다. 전기 요금이 합리적인 대부분의 RAS에서 산소 발생기는 장기적으로 비용을 절약하는 올바른 선택입니다. 두 경우 모두 모든 산소 공급 장치에 산소를 공급하기 위해 적절한 흐름과 압력이 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 이것은 출력 압력이 1bar만큼 낮을 수 있는 산소 발생기에서 주로 우려되는 사항입니다. 이것은 낮은 수두 산소화 방법에 대해서만 충분한 압력일 수 있습니다. 결과적으로 선택한 산소 공급 방법에 따라 필요한 산소 공급 장비도 결정될 수 있습니다.
순수한 산소의 사용은 가연성과 부식성 때문에 특별한 고려가 필요합니다. 산소 공급 장치와 관련된 모든 장비는 내식성이 있어야 합니다. 여기에는 고급 알루미늄 및 스테인리스 스틸과 함께 유리 섬유, 일부 플라스틱 및 고무가 포함될 수 있습니다. 마찬가지로 모든 장비는 화재나 폭발의 가능성을 줄이기 위해 스파크로부터 안전해야 합니다. 산소 공급 장치와 산소 공급 장치를 연결할 때는 항상 내산소 고무 튜브를 사용해야 합니다. 필요한 유속을 처리할 수 있을 만큼 튜브 직경이 충분히 큰지 확인하십시오. 산소 공급 시스템을 구매하고 설치할 때 이러한 안전 문제를 염두에 두십시오.
산소 발생기는 용존 산소 수준이 급감하면 물고기가 갑자기 죽을 수 있으므로 지속적인 모니터링과 유지 관리가 필요합니다. 최고의 산소 공급기는 최소한의 에너지 비용과 높은 산소 용해 효율로 물에 산소를 용해합니다. 자본 비용은 다양한 방법에 따라 다르며 올바른 선택은 입식 밀도 및 공급 속도와 함께 수온 및 염도에 크게 좌우됩니다. 산소 요구량이 많은 고온의 물은 더 많은 에너지 집약적 산소화 방법이 필요한 반면, 냉각수 시스템의 낮은 저장 밀도는 낮은 수두 옵션을 사용할 수 있습니다.
펌핑
펌프는 필요한 수압을 제공하거나 모든 수처리 단계를 통해 흐를 수 있을 만큼 충분히 높은 수압을 제공하는 모든 농장의 실제 일꾼입니다. 이것은 또한 펌프가 모든 RAS에서 대부분의 전력을 사용한다는 것을 의미합니다. 펌프의 전력 사용량을 결정하는 두 가지 주요 요소는 물의 유량과 수두 압력입니다. 주요 수처리 용수 유량은 총 시스템 용수량에 선택한 HRT를 곱하여 계산합니다(시스템 용적 계산 섹션 참조). 측류 물의 유속은 처리 단계와 장비 크기에 따라 다릅니다. 결과적으로 물의 유량은 상대적으로 고정되어 있으며 에너지 절약이라는 명목으로 유량을 줄이면 수질이 저하됩니다.
반면에 양수 헤드는 농장의 디자인과 선택한 수처리 방법에 따라 결정됩니다. 에너지 효율적인 농장 설계의 과제는 모든 수처리 단계에 필요한 총 수두를 낮추는 과제입니다. 펌프의 수두는 물을 올릴 수 있는 이론상의 높이와 같습니다. 수위를 높이는 것 외에도 수처리 시스템의 전체 수두를 결정하는 여러 요인이 있습니다. 수압, 유속 및 마찰 수두 손실은 모두 수두를 증가시키며 아래 베르누이 방정식에서 볼 수 있는 것처럼 모두 물 미터로 수량화할 수 있습니다.
그림 12. Bernoulli의 방정식 입력에는 수위, 수압, 유속 및 마찰 수두 손실이 포함됩니다.
여기서 HT는 전체 동적 수두, z1 및 z2는 수위, P1 및 P2는 압력, ρ는 유체 밀도, g는 중력 가속도, V2 및 V1은 다음과 같습니다. 물의 속도와 같고 hl은 마찰 수두 손실의 합과 같습니다. 마찰 수두 손실은 좁은 파이프, 밸브 또는 파이프 수축으로 인해 증가하며 파이프 수리 방정식을 사용하여 주어진 시스템에 대해 계산할 수 있습니다. 모든 것을 합하면 베르누이 방정식을 통해 모든 시스템에 필요한 총 펌핑 헤드를 결정할 수 있습니다. 전체 양수량을 결정하는 대부분의 요소는 농장 설계를 통해 제어할 수 있습니다. 그리고 아래 방정식에서 볼 수 있듯이 양정을 늘리면 펌프의 전력 사용량과 크기가 증가합니다.
여기서 P는 필요한 펌핑 전력(와트), ρ는 유체의 밀도(담수의 경우 ρ= 1000kg/m3), g는 중력 가속도(지구의 경우 g= 9.8m/s2), Q는 초당 입방 미터 단위의 물 유량과 같고, HT는 미터 단위의 총 수두와 동일하며, η는 주어진 펌프의 기계적 효율과 동일하며 일반적으로 0.6에서 0.85 사이입니다.
펌프의 기계적 효율은 주어진 유량과 총 헤드에 대한 펌프의 유형과 크기에 따라 결정됩니다. 총 수두와 물의 유량을 알면 모든 작업에 적합한 펌프를 식별할 수 있습니다. 이것은 펌프 곡선을 사용하여 수행됩니다. 이 곡선은 x축에 물의 유속이 있고 y축에 수두가 있습니다. 포물선 모양의 곡선은 주어진 유량에 대해 펌프가 달성할 수 있는 최대 수두를 보여줍니다. 또한 곡선 아래에 해당 펌프가 달성할 수 있는 모든 가능한 수두 및 유속 지점에서 펌프의 기계적 효율성을 보여주는 추가 등고선 지도가 있는 경우가 많습니다. 종종 동일한 펌프를 다양한 모터 크기와 함께 사용할 수 있으며 각 모터 크기에는 고유한 곡선이 있습니다. 펌프 제조업체는 표준화된 실험 테스트를 통해 펌프 곡선을 생성하며 종종 특정 애플리케이션에 대한 맞춤형 곡선을 생성할 수 있습니다. 주어진 설정점에 대해 가장 효율적인 펌프를 찾으려면 다양한 펌프 제조업체에 대한 지식이 필요하며 많은 펌프 곡선을 검토해야 합니다. 종종 RAS의 모든 설정값에 대해 효율적이고 비용 효율적인 펌프를 찾는 것이 실망스러울 수 있습니다. 펌프는 본질적으로 동일한 펌프에 대해 제조업체 간에 가격이 천차만별이라는 불행한 단점이 있습니다. 결과적으로 각 응용 분야에 적합한 펌프를 찾기 위해 많은 시행 착오가 필요합니다.
유속 또는 총 수두가 주요 또는 측류 물 흐름에 대해 일정하게 유지되는 경우는 거의 없습니다. 유량을 변경하면 펌프가 달성할 수 있는 최대 수두와 기계적 효율성이 변경됩니다. 동일한 펌프로 더 낮은 유속과 수두도 얻을 수 있으므로 최대 유속과 총 수두를 처리할 수 있도록 먼저 펌프의 크기를 적절하게 지정하는 것이 중요합니다. 유량 변화로 높은 기계적 효율성을 유지하는 가장 쉬운 방법은 가변 속도 펌프를 사용하는 것입니다. 교류(AC) 전원으로 구동되는 펌프는 전기 주파수를 변경하여 임펠러가 느려지거나 빨라질 수 있습니다. 임펠러의 속도를 변경하면 펌프의 전력 사용량과 펌프가 달성할 수 있는 주어진 유량에서 최대 수두에 영향을 줍니다. 제어 장치가 내장된 특수 제작된 가변 속도 펌프를 구입할 수 있지만 표준 전기 주파수(일반적으로 50Hz 또는 60Hz)를 변경할 수 있는 가변 주파수 드라이브(VFD)에 표준 펌프를 전기 배선하는 것이 더 일반적입니다. VFD는 다양한 산업 분야에서 모든 스타일과 크기의 펌프에 일반적으로 사용되며 팬 및 송풍기에도 일반적으로 사용됩니다. 2Kw 이상의 모터가 있는 모든 펌프는 VFD로 가장 잘 제어됩니다. VFD는 수동으로 제어할 수 있으며 적절한 센서와 함께 사용할 경우 일정한 압력 또는 유속을 유지하기 위해 펌프 속도를 자동으로 조정할 수 있습니다. VFD는 펌프 속도를 천천히 증가 및 감소시킬 수 있다는 추가 이점이 있어 VFD 없이 발생할 수 있는 갑작스러운 시작 또는 정지 중에 발생할 수 있는 손상을 방지합니다. 모든 펌프는 일정량의 전기 제어 및 경보와 함께 배선되어야 합니다. 이렇게 하면 펌프가 자동으로 차단되고 과열, 과전류 또는 기타 여러 문제가 발생할 경우 작업자에게 경고할 수 있습니다.
펌핑 헤드와 물의 유량을 아는 것 외에도 펌프를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 다른 요소가 있습니다. 먼저, 펌프의 순 흡입 수두(NPSH)도 알고 싶을 것입니다. 이것은 물이 펌프에 들어가기 전에 올려야 하는 높이에 펌프 흡입 측의 마찰 수두 손실을 더한 값과 같습니다. NPSH는 10.3미터를 초과할 수 없습니다. 그러면 대기압보다 높아져 펌프 내부에 캐비테이션이 발생하기 때문입니다. 캐비테이션은 본질적으로 거의 진공 상태에서 끓는 물입니다. 캐비테이션으로 인해 펌프에서 큰 소음이 발생하고 펌프 본체에 가스를 도입하여 펌프를 빠르게 파괴합니다.
다음으로 펌프가 처음 시작될 때마다 그리고 그 이후에는 언제든지 펌프가 프라이밍되는 방법을 결정해야 합니다. 수중 펌프가 아닌 경우 펌프 본체는 일반적으로 물을 가득 채워야 제대로 작동하고 물을 밀어내는 동안 새 물을 빨아들입니다. 펌프가 펌프 흡입측의 수면 아래에 있는 경우 프라이밍을 수행할 필요가 없습니다. NPSH가 있는 경우 필요합니다. 펌프가 시작되기 전에 펌프가 넘치도록 특별히 설계된 포트에 연결된 호스를 사용하여 펌프를 프라이밍할 수 있습니다. 또는 펌프가 시작되기 전에 물을 올리고 펌프를 채울 수 있는 작은 발 구동식 펌프를 사용하는 것도 일반적입니다. 자체 프라이밍 펌프도 일반적이며 일반적으로 펌프가 차단되고 나머지 파이프에서 물이 배수되는 경우에도 물이 가득 차 있는 펌프의 흡입측에 부착된 프라이밍 포트가 있습니다. 모든 방법이 잘 작동하지만 프라이밍이 필요한 모든 펌프에 대해 최소한 하나의 방법을 선택해야 합니다.
펌프 모터는 일반적으로 몇 가지 다른 스타일로 제공됩니다. 모든 양식 펌프에는 완전 밀폐형 팬 냉각(TEFC) 모터가 포함되어야 합니다. 이 모터는 물이 모터 내부로 쉽게 들어가 전기 권선의 부식을 촉진하는 습기가 많은 환경에 더 적합합니다. 개방형 방적(ODP) 모터는 자주 볼 수 있는 다른 옵션이지만 대부분의 양식 환경에서 수명이 길지 않으므로 피해야 합니다. 모터 유형 외에도 올바른 전압, 주파수 및 위상에 맞게 모터를 설계해야 합니다. 전압은 귀하가 거주하는 국가와 사이트에서 사용할 수 있는 전원 서비스의 종류에 따라 120V에서 575V까지 다양합니다. 일반적으로 더 큰 모터는 전류를 줄이고 효율성을 높이기 위해 더 높은 전압에서 가장 잘 작동됩니다. 표준 전기 주파수는 국가에 따라 50Hz 또는 60Hz입니다. 50Hz 펌프는 60Hz 모터보다 더 느리게 회전하고 더 적은 펌핑 전력을 전달합니다. 전기 위상은 단상 또는 3상이며 VFD와 함께 3상 전원만 사용할 수 있으며 사이트에서 사용할 수 있는 경우 항상 사용해야 합니다. 모터는 또한 펌프가 끌어낼 최대 전력을 지정하는 마력(HP) 또는 킬로와트(Kw)의 정격 전력을 갖습니다. 대부분의 펌프는 모터 정격이 지정하는 전력량을 거의 사용하지 않는다는 사실을 인식하는 것이 중요합니다. 대신 전력 사용량은 펌프가 처리해야 하는 부하에 따라 달라집니다. 일반적으로 헤드가 높을수록 전력 사용량이 높아집니다. 그럼에도 불구하고 VFD 및 기타 모든 전기 구성 요소는 펌프 모터가 끌어올 수 있는 최대 전력량에 맞게 크기를 올바르게 지정해야 합니다. 마지막으로 전기 모터는 펌프 제조업체가 아니라 모터 제조업체가 만들기 때문에 모터는 표준 프레임 크기를 갖습니다. 모터 표준 치수를 사용하면 쉽게 지정하고 고장 시 교체할 수 있습니다. 모든 모터는 동일하게 생성되지 않으며 올바른 모터를 사용하면 양식장에서 사용할 수 있는 전력으로 양식 환경에서 펌프를 사용할 수 있습니다.
펌프에 대한 최종 고려 사항은 펌프를 구성하는 데 사용되는 재료입니다. 내부식성 펌프는 일반적으로 316 SS, 플라스틱 또는 티타늄으로 구성됩니다. 덜 부식 방지 재료에는 304 SS 또는 코팅된 주철이 포함됩니다. 또한 임펠러가 일반적으로 부식 방지 재료가 더 많은 단일 펌프에 사용되는 다양한 재료를 보는 것이 일반적입니다. 재료 선택에 따라 동일한 펌프 간에 가격 차이가 크게 날 수 있습니다. 316SS 및 티타늄 펌프는 일반적으로 비싼 것으로 간주되지만 따뜻한 바닷물 환경에서 필요합니다. 플라스틱 펌프는 일반적으로 최대 4Kw 크기로 제공되며 부식성 환경에서 사용하기에 저렴한 대안입니다. 주철 펌프는 종종 가장 비용 효율적이며 거의 모든 담수 응용 분야에서 잘 작동합니다. 펌프를 선택할 때 펌프 본체와 임펠러에 사용되는 재료를 이해하고 농장에 가장 적합한 재료를 선택하십시오.
모든 펌프를 모니터링하고 정기적으로 유지 관리해야 합니다. 정기적인 유지 관리에는 베어링에 그리스 바르기 및 팬 청소가 포함됩니다. 다행히 펌프는 상당히 견고하고 간단한 장비로 모든 부품이 마모되면 쉽게 교체할 수 있습니다. 임펠러 또는 임펠러의 베어링이 마모되면 주기적으로 교체해야 할 수 있습니다. 저속 펌프는 임펠러의 마모를 줄이지만 여전히 최종 교체가 필요합니다. 모터는 비수중 펌프에서 쉽고 저렴하게 교체할 수 있습니다. 수중 펌프에는 필요한 경우 교체할 수 있는 보다 특수화된 모터가 있습니다. 펌프 고장에 대비하여 교체 부품 또는 전체 펌프를 준비하는 것이 중요합니다. 펌프는 모든 수처리 공정에서 매우 중요하며 항상 유량을 유지해야 합니다. 결과적으로 펌프를 신속하게 수리하거나 교체하는 것이 우선되어야 합니다. 이는 교체 부품을 신속하게 보낼 수 있는 현지 공급업체로부터 펌프를 소싱해야 함을 의미할 수 있습니다.
여러 개의 동일한 펌프가 모든 RAS의 주요 처리 흐름을 처리해야 합니다. 이는 단일 펌프 고장으로 인해 물 흐름이 부분적으로만 손실되기 때문에 어느 정도의 안전을 제공합니다. 이상적으로는 3~4개의 펌프가 각 시스템의 주요 처리 흐름을 담당해야 합니다. 동일한 펌프를 사용하면 예비 부품을 간단하게 보관할 수도 있습니다. 또한 펌프는 NPSH를 줄이기 위해 가능한 한 흡입 지점에 가깝게 위치해야 합니다. 마찬가지로, 펌프와 배출구 사이의 파이프에서 회전과 거리를 줄이도록 방향을 잡고 배치해야 합니다. 마찰 수두 손실은 모든 장비를 배치할 때 고려해야 하며 시스템 중앙 근처에 펌프를 배치하면 각 탱크까지 이동하는 데 필요한 거리가 줄어듭니다. 크고 무거운 펌프도 쉽게 정비하고 필요한 경우 교체할 수 있는 위치에 있어야 합니다. 여기에는 오버헤드 리프트 설치 또는 필요할 때 이동식 리프트를 위한 공간이 포함될 수 있습니다. 이러한 모든 고려 사항은 펌핑 시스템을 보다 강력하고 효율적이며 유지 관리하기 쉽게 만듭니다.
특정 응용 분야에 가장 적합한 펌프의 디자인과 스타일은 거의 무한합니다. 그러나 양식 시스템에서 주로 사용되는 몇 가지 스타일이 있습니다. 여기에는 수중 축류 펌프, 라인 샤프트 펌프, 수중 및 건식 원심 펌프, 부스터/압력 펌프가 포함됩니다. 각 펌프 스타일은 RAS 내의 특정 애플리케이션에 가장 적합합니다. 일반적으로 특정 펌프 스타일에는 가장 잘 작동하는 헤드의 스위트 스팟이 있으며, 일반적으로 더 낮은 헤드 펌프는 더 큰 유량에 가장 적합하고 그 반대의 경우도 높은 헤드 펌프에 가장 적합합니다.
축류 펌프는 수중 축류 펌프와 라인 샤프트 펌프를 모두 포함하는 전체 종류의 펌프입니다. 모든 축류 펌프는 본질적으로 동일한 기술을 사용하여 물을 이동시킵니다. 큰 파이프에 프로펠러를 배치하고, 프로펠러가 파이프를 따라 물을 이동시키기 위해 고속으로 회전합니다. 축류 펌프는 저수두, 고유량 응용 분야에 이상적이며 대규모 RAS의 주요 수처리 흐름에 일반적으로 사용됩니다. 수중 축류 펌프는 모터를 포함한 전체 펌프가 수중에 잠기도록 설계되었습니다. 펌프는 탱크 또는 섬프의 바닥에 놓이고 물이 탱크 바닥에서 펌프 본체를 통해 위로 끌어 올려지고 물 표면을 향해 펌프 위로 연장되는 파이프로 상단으로 배출되는 수직 구성으로 배열됩니다. 이 스타일의 펌프로 얻을 수 있는 최대 수두는 7미터를 넘는 경우가 거의 없습니다. 스위트 스팟은 3-5미터 범위입니다. 이 스타일의 펌프는 광범위한 유속을 공급할 수 있으며 일반적으로 1Kw에서 180Kw의 거대한 펌프까지 다양한 크기로 제공되지만 대형 양식 시스템의 최대 크기는 30Kw에 가깝습니다. 펌프는 모든 비수중 펌프에 사용되는 팬을 사용하는 것과 달리 펌프 본체를 흐르는 물에 의해 냉각됩니다. 이것의 한 가지 장점은 펌프가 농장에서 가청 소음을 생성하지 않는다는 것입니다. 방수, 견고한 전기 케이블이 펌프에 전원을 공급합니다. 수중 축류 펌프의 설계는 간단하고 유지보수가 거의 필요 없습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 기계적 밀봉이 실패하여 모터에 물이 들어갈 수 있습니다. 모든 수중 펌프의 단점은 고장이 나면 펌프 상단의 배출 파이프에서 분리하고 수리 또는 교체를 위해 수면까지 끌어올려야 한다는 것입니다.
대안적인 축류 펌프 설계는 라인 샤프트 펌프입니다. 라인 샤프트 펌프에서 프로펠러는 탱크 바닥 근처에 위치하며 전기 모터에 연결되는 수면 위로 파이프를 통해 위쪽으로 확장되는 샤프트에 부착됩니다. 전기 모터는 수직으로 장착되어 그 아래의 샤프트에서 프로펠러를 직접 회전시킵니다. 물은 프로펠러를 지나 파이프 위로 이동하고 일반적으로 수면 위로 올라가면 90도 회전합니다. 수중 축류 펌프와 마찬가지로 이 유형의 펌프에 대한 최적의 수두는 7미터를 넘는 경우가 거의 없으며 3~5미터의 수두에 가장 적합합니다. 라인 샤프트 펌프를 사용하여 상상할 수 있는 모든 양식 적절한 유속을 달성할 수 있습니다. 라인 샤프트 펌프는 수중에 있지 않기 때문에 덜 가혹한 조건에서 작동하고 항상 쉽게 접근할 수 있기 때문에 더 쉽게 수리할 수 있습니다. 단점은 펌프가 잠수식 펌프보다 더 비쌀 수 있다는 것인데, 이는 주로 수중 라인 샤프트 케이싱의 비용과 더 복잡한 설계로 인해 발생합니다. 축류 펌프 옵션 중 하나는 저양정 고유량 응용 분야에 가장 적합한 선택입니다.
방사형 펌프라고도 하는 원심 펌프는 양식업을 포함한 모든 산업 분야에서 가장 일반적인 펌프 스타일입니다. 다양한 헤드와 유량에 적합합니다. 그러나 대부분의 원심 펌프의 최소 효율 수두는 약 5미터입니다. 원심 펌프에서 물은 임펠러의 회전축으로 들어간 다음 펌프 본체에 대해 바깥쪽으로 회전합니다. 다음으로 물은 기본적으로 펌프 본체에서 배출 파이프로 흘러내립니다. 펌프는 원심 관성을 사용하여 물을 이동하므로 이름이 지정됩니다. 일반적으로 섬프 펌프 또는 쓰레기 펌프라고도하는 수중 원심 펌프는 수중 축류 펌프와 유사하게 설정됩니다. 펌프는 탱크 또는 섬프의 바닥에 설치되고 물은 바닥에서 펌프로 빨려 들어가고 출구 파이프를 통해 수면 위로 위쪽으로 보내집니다. 15 ~ 40미터의 수두는 2Kw ~ 20Kw의 정격 전력에서 이 스타일의 펌프에 일반적입니다. 다른 수중 펌프와 마찬가지로 이 펌프는 통과하는 물에 의해 냉각되고 가청 소음이 거의 없으며 서비스가 어려울 수 있습니다. 수중 원심 펌프는 축류 펌프로 달성할 수 있는 것보다 더 높은 수두가 필요한 측류 흐름에 적합합니다.
원심 펌프라고도 하는 비수중 원심 펌프는 대부분의 응용 분야에서 더 일반적이고 비용 효율적입니다. 5~40미터의 수두에 가장 적합하며 모든 유량을 처리할 수 있습니다. 원심 펌프는 수두가 5미터 이상인 모든 측류 흐름에 적합한 옵션입니다. 대부분의 원심 펌프는 프라이밍 포트 또는 체크 밸브와 결합하여 프라이밍을 자동으로 수행할 수 있습니다. 원심 펌프의 단점은 진동 문제를 피하기 위해 적절하게 장착해야 하고 일부 설계에는 소음이 있다는 것입니다. 원심 펌프는 다양한 산업 분야에서 사용되기 때문에 대량으로 제조되어 다른 많은 펌프 스타일에 비해 가격이 상대적으로 저렴하다는 장점이 있습니다. 플라스틱 수영장 원심 펌프는 특히 저렴하지만 종종 다른 스타일만큼 신뢰할 수 없습니다. 모든 소형 원심 펌프의 경우 고장에 대비하여 완전한 예비 펌프를 준비하는 것이 좋습니다.
부스터 또는 압력 펌프는 거의 전적으로 드럼 필터와 함께 사용됩니다. 부스터 펌프는 여러 개의 임펠러를 사용하여 극도로 높은 수두에서 소량의 물을 전달합니다. 머리는 100미터에 달할 수 있으며 종종 미터 대신 막대로 측정됩니다. 세 개의 막대는 드럼 필터 청소에 지정된 일반적인 압력이며 유속은 드럼 필터의 크기에 따라 다르지만 5m3/hr보다 큰 경우는 드뭅니다. 일반적인 정격 전력은 드럼 필터의 크기에 따라 0.5~3Kw입니다. 펌프는 일반적으로 드럼 필터 근처에 장착되며 펌프 본체 상단에 모터가 있는 수직 구성으로 제공됩니다. 단일 부스터 펌프는 여러 드럼 필터에 사용할 수 있지만 복제 펌프를 사용하는 것이 좋습니다. 이는 드럼 필터당 하나의 전용 펌프 또는 여러 개의 드럼 필터에 일정한 압력의 물을 공급하기 위해 여러 개의 펌프를 사용하는 압력 펌프 스키드의 사용을 의미할 수 있습니다. 두 경우 모두 단일 펌프 고장으로 전체 고형물 여과 시스템이 다운되지 않습니다. 많은 부스터 펌프에는 입구와 출구 모두에 특수 플랜지가 있습니다. 이상적으로는 펌프를 시스템에 묶는 비용이 훨씬 저렴하기 때문에 대신 나사산 포트가 제공될 수 있습니다. 양식 목적을 위해 부스터 펌프 압력은 특수 고압 배관이 필요할 정도로 높지 않습니다.
요약하자면, 적절한 펌프를 선택하려면 원하는 펌프 재료, 모터 유형 및 프라이밍 방법과 함께 물의 유량, 수두, NPSH, 사용 가능한 전압, 위상 및 주파수와 같은 정보가 필요합니다. . 물의 유속과 수두는 적절한 펌프 스타일에 대한 선택을 좁힐 것이고, 가격과 펌프 효율성에 따라 최종적으로 선택하게 될 정확한 펌프 스타일과 크기가 결정됩니다. 펌프 효율은 펌프의 수명 기간 동안 상당한 에너지 절약으로 이어질 수 있기 때문에 특히 중요합니다. 마찬가지로 효율적으로 설계된 농장에서는 펌프의 에너지 사용량을 최소화하기 위해 헤드를 최소화해야 합니다. 숙련된 엔지니어 또는 여러 펌프 분배기와 협력하여 작업에 가장 적합한 펌프를 식별하십시오. 펌프가 안정적으로 작동하지 않거나 효율적으로 작동하지 않는 경우 해당 펌프를 다른 제조업체의 펌프로 교체하는 것을 두려워하지 마십시오. 각 용도에 맞는 완벽한 펌프를 찾는 것은 불가능하지만 몇 가지 작업과 적절한 준비를 통해 최상의 펌프를 찾을 수 있습니다.
미세 입자 여과
미세 입자는 직경이 30 마이크론 미만인 부유 및 용해 고체로 정의됩니다. 입자가 작기 때문에 기존의 고체 여과 방법으로 제거하기가 어렵습니다. 그럼에도 불구하고 시스템의 물에서 제거하면 더 깨끗한 물과 더 높은 수질로 이어집니다. 미세 입자는 물고기의 아가미를 자극하고 생물학적 산소 요구량을 증가시키며 물을 불쾌한 갈색으로 만들 수 있습니다. 이러한 입자를 제거하기 위해 널리 사용되는 두 가지 방법은 거품 분류와 오존 처리이며, 종종 둘 다 최대 효율을 위해 함께 사용됩니다.
거품 분류는 단백질 스키밍이라고도 하며 물을 통해 가스를 버블링하여 물 표면에 거품을 생성하여 제거할 수 있습니다. 이 거품은 물-기체 계면에서 표면 장력과 상호 작용하는 작은 입자, 단백질, 지방 및 기타 유기 물질로 구성됩니다. 거품은 이러한 부유 및 콜로이드 고체가 수면에서 갈색 거품으로 모이는 환경을 만듭니다. 거품 분류로 제거할 수 있는 물질은 일반적으로 소수성이며 표면 활성 또는 계면활성제로 알려져 있습니다. 즉, 거품의 표면과 상호 작용합니다. 많은 요인이 형성되는 거품의 양과 제거하는 입자 유형에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 거품 분별기는 염수 시스템에서 더 잘 작동하고 경수 시스템에서는 최악입니다. 거품의 양은 또한 급이 이벤트 후 30분 동안 많은 거품이 형성되는 물에 추가된 사료의 양에 따라 달라집니다.
거품 분별기에는 다양한 디자인이 있지만 모두 동일한 기본 기능을 수행합니다(그림 13). 공기 또는 오존 가스는 에어스톤이나 벤츄리를 사용하여 용기에 버블링됩니다. 물은 수면 아래의 용기에 들어가고 나옵니다. 표면에서 거품이 위어에서 수집 용기로 넘칠 수 있거나 거품을 정기적으로 수집 용기에 밀어 넣는 실제 기계식 스키머가 있을 수 있습니다. 포집 용기는 거품이 터지면서 거품이 튀고 진한 갈색 액체로 변하면서 거품을 배출합니다. 일부 거품 분류기에는 정기적으로 거품을 씻어내는 자동 스프레이 노즐이 있습니다. 거품 분류기는 파이프와 튜브의 복잡한 시스템처럼 보일 수 있지만 실제 작동은 안정적이고 유지 관리가 쉽습니다.
그림 13. 거품 분별기 단면
폼 분류기는 일반적으로 사이드 스트림에서 작동되며 유속은 사용되는 분류기의 크기를 결정합니다. 일반적으로 거품 분류기는 유입되는 물이 용기 내부에서 90초에서 120초 사이의 접촉을 갖도록 크기가 조정됩니다. 거품 분별기를 통해 보내야 하는 물의 양을 결정하는 것은 논쟁의 여지가 있지만 주요 흐름의 약 5%를 목표로 합니다. 장비 제조업체는 농장의 일일 사료량을 기준으로 거품 분별기의 적절한 크기를 정하는 데 도움을 줄 수 있습니다. Venturi 폭기 장치는 일반적으로 거품 분별기에서 기포를 생성하는 데 사용되지만 에어스톤도 사용할 수 있습니다. 작은 기포는 같은 양의 공기 흐름에 대해 더 많은 표면적을 생성하기 때문에 고형물을 제거하는 데 더 효율적입니다.
오존은 단독으로 또는 거품 분별기와 함께 사용할 수 있습니다. 소독 섹션에서 앞서 언급했듯이 오존은 또한 유기 화합물을 분해하고 미세한 고체를 응집시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 응집은 작은 입자가 서로 끌어당겨 더 큰 입자를 형성한 다음 고체 여과 단계에서 제거되는 과정입니다. 오존은 또한 용해된 단백질, 지방 및 기타 유기 물질을 산화시켜 일반적으로 더 소수성으로 만들고 거품 분류에서 제거될 수 있는 계면활성제가 될 가능성이 더 높습니다. 이것은 또한 많은 RAS에서 발견되는 갈색 물색의 일부를 제거하는 효과가 있습니다. 소독에 필요한 것보다 훨씬 적은 오존이 수질 유지에 필요합니다. 사료 1kg당 10-20g의 오존을 투여하면 물에 과도한 잔류 농도를 남기지 않고 수질을 높이는 데 효과적인 것으로 밝혀졌습니다. 오존은 소독 섹션에서 설명한 것과 유사한 접촉기로 버블링되거나 공기와 혼합될 거품 분별기에 직접 주입될 수 있습니다. 또 다른 옵션은 산소와 함께 산소 콘에 오존을 주입하는 것입니다. 오존은 거품 분류가 더 어려운 담수 시스템에서 특히 유용합니다. 물고기와 사람에 대한 소독 섹션에 설명된 것과 동일한 안전 문제를 준수해야 합니다. 또한 잔류 오존은 소비, 가스 배출 또는 자외선을 통해 수조로 반환되기 전에 물에서 제거해야 합니다.
많은 농부들은 미립자 제거가 항상 중요한 여과 단계로 강조되지 않기 때문에 처음에는 미세 입자 제거의 중요성을 무시합니다. 그러나 이러한 농부들 중 많은 사람들은 나중에 더 높은 수질이 추가 여과 단계의 가치가 있다는 것을 깨닫고 미세 입자를 제거하는 데 도움이 되는 사실 후에 제리 조작 시스템을 추가하게 됩니다. 미세 입자 제거가 필요할 것이라는 점을 처음부터 계획하는 것이 좋습니다. 거품 분별기는 더 효과적으로 작동하는 모든 해수 시스템에서 강력하게 고려되어야 합니다. 담수 시스템에서는 필요하지 않을 가능성이 높으며 대신 미세 입자를 제거하기 위해 오존에만 의존해야 합니다. 거품 분별기의 단점은 크고 고가이며 추가 사이드 스트림 펌프가 필요할 수 있다는 것입니다. 갈색 슬러지가 쌓이는 것을 방지하고 폐기물이 장치 밖으로 흘러나가지 않도록 장치 상단을 정기적으로 청소해야 합니다. 오존을 추가하려면 오존 발생기를 작동하고 잔류 오존이 물고기에 도달하기 전에 제거되었는지 확인하기 위해 산화환원 전위를 모니터링해야 합니다. 그러나 이 두 가지 방법 모두에서 얻을 수 있는 수질 향상은 투자와 운영 비용의 가치가 있습니다.
난방 및 냉각
RAS의 온도 조절은 많은 생물학적 및 화학적 반응의 속도를 결정하기 때문에 물고기에게 적절한 성장 환경을 제공하는 데 중요합니다. 지역 기후 조건과 선택한 종에 따라 연중 내내 난방 또는 냉방이 필요할 수 있으며 경우에 따라 둘 다 필요할 수도 있습니다. 물의 열용량은 4.18J/(g°C)로 상대적으로 높기 때문에 물의 온도를 변화시키기 위해서는 상대적으로 많은 에너지가 필요합니다. 이는 온도 안정성을 유지하는 데는 좋지만 최적의 온도에 도달하기 위해 많은 가열 또는 냉각이 필요한 경우에는 좋지 않습니다.
농장의 정확한 난방 또는 냉방 요구 사항은 추정하기 어려울 수 있습니다. 이러한 부하는 종종 와트 또는 영국 열 단위(BTU)로 측정되며, 후자는 종종 열 펌프 장비와 함께 사용됩니다. 들어오는 물의 난방/냉방 부하는 들어오는 평균 수온(Tin)과 시스템 수온(Tsystem)을 알면 쉽게 계산할 수 있습니다. 열부하는 온도 차이에 물의 열용량(C), 물 밀도(ρ), 물의 유량(Q)을 곱한 값과 같습니다. 이것은 와트 단위의 난방/냉각 부하를 줄 것입니다.
시스템 수온을 유지하기 위한 부하를 계산하는 것은 더 어렵고 외기 온도, 습도 및 풍속을 포함한 현지 기상 조건에 따라 달라집니다. 또한 농장 건물의 단열, 공기 환율 및 전체 시스템 볼륨에 따라 달라집니다. 증발 열 손실은 특히 펌프 및 기타 장비에서 발생하는 열과 마찬가지로 추정하기 어렵습니다. 펌프 및 송풍기와 같은 장비의 작동은 물이나 공기 중으로 끝나는 많은 폐열을 생성합니다. 이 폐열은 난방이 필요할 때 낭비가 아니지만 수냉이 필요할 때 더 높은 에너지 비용으로 이어질 수 있습니다. 숙련된 엔지니어를 고용하여 이러한 부하를 계산하거나 농장의 난방 및 냉방 요구 사항을 파악하기 위해 직접 실험하십시오. 많은 농장은 여름이나 겨울에 거의 최대 부하로 소형 장비를 운영합니다. 이렇게 하지 말고 부하를 쉽게 처리할 수 있는 올바른 장비를 구입하십시오.
양식 시스템에서 온도를 변경하는 두 가지 일반적인 방법이 있습니다. 첫 번째 방법은 직접 가열이고 두 번째는 열 펌핑입니다. 직접 가열은 일반적으로 전기 저항 또는 천연 가스 연소로 수행되며 수온만 올릴 수 있습니다. 반면에 히트 펌핑은 물의 온도를 낮추거나 높일 수 있습니다. 열 펌프는 일반적으로 프레온과 같은 작동 유체를 압축 및 팽창시켜 열원에서 방열판으로 열을 이동시켜 작동합니다(그림 14). 열을 생성하는 것보다 열을 이동하는 것이 더 효율적이고 종종 몇 배 더 저렴합니다. 열 펌프는 종종 열 펌프를 작동하는 데 필요한 전기 에너지보다 열 형태로 3~4배 많은 에너지를 이동할 수 있으며, 이를 성능 계수(COP)라고 합니다. 열 펌프는 물을 냉각해야 하는 경우 유일한 옵션입니다. 에어컨과 냉장고 모두 히트 펌프의 예입니다. 일부 열 펌프는 가역적이어서 물을 가열하고 냉각할 수 있습니다. 직접 히터에 비해 열 펌프의 단점은 열 펌프의 초기 자본 비용이 훨씬 더 높고 유지 관리가 필요한 움직이는 부품이 더 많다는 것입니다. 그럼에도 불구하고 대부분의 시나리오에서 히트 펌프를 선택하면 운영 비용이 낮기 때문에 장비 수명 동안 비용을 절약할 수 있습니다.
그림 14 히트펌프 흐름도
온도 조절 장비는 주요 물 흐름과 독립적인 측면 루프에서 작동하거나 열교환기를 주로 펌프 섬프의 주요 흐름에 직접 잠글 수 있습니다. 장비에 따라 어떤 방법이 사용되는지 결정됩니다. 온도를 모니터링하고 제어하기 쉽습니다. 열전대는 0.1 °C 이내에서 정확하게 온도를 측정할 수 있으며, 집에서와 같이 온도 조절기는 난방 및 냉방 장비를 껐다가 켜서 시스템 온도를 좁은 범위 내에서 유지합니다. 각 시스템은 별도의 온도 조절 장치에서 작동할 수 있으므로 온도를 독립적으로 작동하고 필요한 경우 차단할 수 있습니다.
열교환기는 물을 식히거나 가열하는 데 사용할 수 있으며 다양한 모양과 디자인으로 제공됩니다. 가장 간단하게 열교환기는 뜨거운 또는 차가운 작동 유체(때로는 물 또는 글리콜)가 시스템 물에 노출된 일련의 금속 튜브 또는 플레이트를 통해 펌핑되는 표면적이 높은 용기입니다. 금속의 높은 표면적, 높은 열전도도 및 작동 유체와 시스템 물 사이의 큰 온도 차이는 모두 열 전달을 용이하게 합니다. 열 전달을 최대화하려면 작동 유체와 시스템 물이 서로 역류로 흘러야 합니다.
열교환기에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 쉘 및 튜브 열교환기와 판 교환기입니다. 쉘 및 튜브 교환기는 종종 냉각기와 함께 사용되며 작동 유체가 통과하는 일련의 좁은 튜브로 채워진 시스템 물이 흐르는 외부 쉘로 구성됩니다. 판 교환기에서 작동 유체는 시스템 물에 직접 잠기거나 시스템 물이 펌핑되는 용기 내부에 있는 얇은 판을 통해 흐릅니다. 표면적이 높기 때문에 모든 열교환기는 약간의 청소가 필요합니다. 왜냐하면 바이오파울링은 열전달율을 감소시키고 판형 열교환기의 경우 바이오파울링은 물의 흐름을 방해할 수 있기 때문입니다. 최대 내식성을 위해 티타늄을 열교환기에 사용하고 그 다음으로 스테인리스강을 사용해야 합니다. 열교환기의 크기를 적절하게 조정하려면 작동 유체와 시스템 물 사이의 온도 차이를 해당 유량과 함께 알아야 합니다. 이 정보는 열교환기를 구성하는 재료의 열전도율과 함께 표면적을 결정하기에 충분한 정보를 제공합니다. 어떤 이유로 장비 제조업체는 열교환기의 실제 표면적에 대해 냉정하지만 먼저 계산을 수행할 수 있는 적절한 데이터를 제공하면 해당 범위에서 작업에 적합한 제품을 선택하는 데 기꺼이 도움을 줄 수 있습니다.
다양한 장비로 난방을 할 수 있습니다. 수중 전기 히터는 저렴하고 작동하기 쉬우며 100~6000와트 크기로 제공되며 종종 230V 또는 460V 전기 연결이 필요합니다. 히터는 수직 또는 수평 튜브와 같은 다양한 기하학적 구성과 스테인리스 스틸 및 티타늄과 같은 다양한 재료 선택으로 사용할 수 있습니다. 대부분의 전기 히터에는 히터가 너무 뜨거워지면 차단기가 트립되도록 하는 과열 방지 기능이 있습니다. 재설정 가능한 차단기 옵션은 수위가 너무 낮아지고 히터가 더 이상 물에 잠기지 않으면 종종 과열될 수 있으므로 이러한 종류의 히터에 반드시 있어야 합니다.
또 다른 옵션은 인라인 전기 히터입니다. 히터 전체의 온도 변화는 크지 않지만 최대 20,000와트의 난방을 제공하도록 크기를 조정할 수 있습니다. 더 큰 히터의 경우 인라인 천연 가스 히터가 좋은 옵션입니다. 최대 100,000와트의 난방으로 크기를 조정할 수 있습니다. 천연 가스 보일러는 물을 데우기 위해 열교환기를 통해 재순환되는 작동 유체를 가열하기 위해 열교환기와 함께 사용할 수도 있습니다. 난방을 위한 마지막 옵션은 실외에 설치된 태양열 히터를 사용하는 것입니다. 이들의 난방 부하는 장비의 크기, 농장 위치 및 계절적 날씨 변화에 따라 달라집니다. 태양열 히터는 또한 열 교환기와 함께 사용하여 쉽게 생물 오염될 수 있는 시스템을 통해 시스템 물을 펌핑할 필요가 없습니다. 모든 히터는 생물학적 오염의 대상이 되며 경수가 있는 위치에서는 히터에 칼슘 또는 마그네슘 스케일이 발생할 수 있습니다. 마지막 방법은 히트 펌프를 사용하는 것이지만 최소 크기 단위는 약 300와트입니다. 열 펌프는 수온 유지를 위한 좋은 옵션이며 일부 유형의 열교환기와 함께 사용해야 합니다.
이러한 모든 방법에는 장점과 단점이 있습니다. 앞서 논의한 바와 같이 히트 펌프는 동일한 난방 부하에 대해 더 적은 에너지를 사용하지만 자본 비용은 더 높습니다. 반면에 전기 히터는 설치 및 작동이 쉽습니다. 그러나 천연 가스는 종종 전기보다 훨씬 저렴합니다. 천연 가스 히터는 신뢰할 수 있으며 농장으로 처음 들어오는 물을 가열하는 데 가장 적합한 옵션입니다. 시스템 전체의 온도 유지를 위해 천연 가스 히터는 보일러 및 열교환기 플레이트와 함께 가장 잘 작동됩니다. 올바른 장비 선택은 열 부하와 해당 지역의 전기 및 천연 가스 비용 및 가용성에 따라 달라집니다.
물 냉각은 물을 냉각하는 데 사용되는 경우 종종 칠러라고 하는 열 펌프로만 수행됩니다. 냉각기는 공냉식 또는 수냉식일 수 있습니다. 이는 공기 또는 물이 응축기를 가로질러 이동하여 열 펌프에서 열을 빼낸다는 것을 의미합니다. 두 가지 유형의 냉각기 모두 시스템 물은 증발기를 가로질러 이동하여 시스템 물에서 열을 끌어냅니다. 이 경우 증발기는 일반적으로 냉각기 배럴이라고 하며 실제로 시스템 물이 펌핑되는 쉘 및 튜브 열교환기입니다. 작동 유체는 냉각기의 프레온입니다. 냉각기는 종종 물의 측면 흐름만 냉각하도록 설계되며 4°C ~ 26°C의 온도 범위에서 가장 잘 작동합니다.
공랭식 냉각기는 많은 가정에서 사용되는 전통적인 분할 에어컨 장치와 유사하게 보입니다. 응축기 팬은 상당한 공간을 차지하며 신선한 공기를 받을 수 있는 직사광선을 피해 위치해야 합니다. 수냉식 냉각기에서는 소량의 시원한 물이 열을 내보내는 데 사용됩니다. 이 냉각기는 더 작지만 자주 사용하는 물은 하수구로 보내집니다. 냉각기의 효율은 응축기를 냉각하는 데 사용되는 공기 또는 물의 온도에 따라 달라집니다.
장비를 사용하여 물을 가열 및 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 단열재, 열교환기 및 모범 사례를 통해 시스템에서 열을 보존할 수도 있습니다. 보존 기술은 에너지 비용과 난방 또는 냉방 장비 비용을 줄입니다. 첫째, 모든 RAS는 단열된 건물 내부에서 운영되어야 합니다. 이를 통해 계절 및 일별 날씨 변화로 인한 온도 변동 및 에너지 비용을 줄일 수 있습니다. 다음으로 농장 내부의 공기는 수온에 가까운 온도로 유지되어야 합니다. 냉수 시스템에서 이것은 일반적으로 공기 온도가 수온보다 몇 도 높다는 것을 의미하고 따뜻한 물 시스템에서 공기는 일반적으로 수온보다 약간만 차갑습니다. 공기 온도는 다음 섹션에서 논의할 HVAC 장비를 사용하거나 이산화탄소 농도를 합리적인 한도 내로 유지하는 데 필요한 최소로 공기 교환을 줄임으로써 유지될 수 있습니다. 또 다른 방법은 외부 온도가 원하는 실내 온도와 가장 비슷할 때만 매일 농장을 환기시키는 것입니다. 농장에서 나오는 폐수에 열교환기를 사용하여 열을 보존할 수도 있습니다. 들어오는 모든 물과 폐수는 열교환기를 통해 보내질 수 있으므로 들어오는 물은 따뜻한 폐수에 있는 농장에서 나가는 열의 일부를 얻습니다. 필요한 경우 들어오는 물을 식히는 데 사용할 수도 있습니다. 난방 및 냉방 에너지 비용을 줄이기 위한 마지막 고려 사항은 계절별 실외 온도가 필요한 시스템 수온과 유사한 적절한 위치에 농장을 배치하는 것입니다.
난방 및 냉방은 모든 농부에게 잠재적으로 큰 에너지 사용자이며 추정하기 어려울 수 있습니다. 올바른 장비 선택 및 크기 조정은 자본 및 운영 비용을 줄여줍니다. 시스템 내에서 열을 보존할 수 있는 방법에 대해서도 주의 깊게 고려해야 합니다. 증가된 자본 비용은 에너지 수요 및 관련 운영 비용을 줄이기 위한 투자 가치가 있습니다.
알칼리도 및 pH 제어
pH는 RAS의 여러 생물학적 및 화학적 과정에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, pH 6.8 이하에서는 바이오필터의 질산화율이 감소하기 시작합니다. 유사하게, 우리는 이산화탄소 제거 섹션에서 낮은 pH가 물고기의 혈액 화학을 변화시켜 물고기 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 방법에 대해 논의했습니다. pH는 또한 다양한 금속의 독성과 TAN의 독성에 영향을 미칩니다. 이러한 모든 이유 때문에 pH를 모니터링하고 조정해야 하는 중요한 매개변수가 됩니다.
알칼리도와 pH는 일반적으로 pH를 낮추고 알칼리도를 50mg/L 이상으로 높이는 목표와 함께 일반적으로 함께 관리되며, 이는 pH 변동을 관리하는 데 도움이 됩니다. 생물여과 공정은 암모늄의 산화에 의해 수소 이온이 생성될 때 질화의 첫 번째 단계에서 시스템의 pH를 낮춥니다. 이러한 수소 항목은 pH를 아래쪽으로 이동시키고 알칼리도를 소모합니다. 시스템의 pH를 일정하게 유지하려면 시스템에 정기적으로 알칼리도를 추가해야 합니다. 유사하게, 탄산으로서 용해된 이산화탄소는 탄산염 시스템을 더 낮은 pH로 이동시킵니다(그림 7 참조). 탄산염과 중탄산염을 시스템에 추가하면 탄산염 시스템을 다시 중성 pH로 이동할 수 있습니다. pH를 하향 조정해야 하는 경우는 드물지만 산을 사용하는 경우에도 가능합니다.
알칼리도는 다양한 형태로 양식 시스템에 추가될 수 있으며 가장 일반적으로 수산화물과 탄산염이 사용됩니다. 일반적인 탄산염에는 일반적으로 베이킹 소다로 알려진 중탄산나트륨(NaHCO3)과 석회라고도 알려진 탄산칼슘(CaCO3)이 있습니다. 일반적인 수산화물에는 잿물로 알려진 수산화나트륨(NaOH)과 소석회로 알려진 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 있습니다. 둘 다 부식성 물질이므로 주의해서 다루어야 합니다. 탄산염은 가격이 저렴하고 보관이 용이하여 용해하는데 시간이 오래 걸린다는 단점이 있습니다. 시스템에 알칼리도를 추가할 때마다 특히 pH를 빠르게 변경할 수 있는 수산화물을 과량 투여하지 않는 것이 중요합니다.
이산화탄소 스트리핑이 발생한 후 시스템에 알칼리도가 추가되며, 일반적으로 물이 어항으로 돌아가기 전의 펌핑 우물에서 발생합니다. 이는 어류에 노출되기 전에 알칼리도가 물에 잘 섞이도록 하고, 이산화탄소 박리 후에 적용함으로써 박리 과정을 보다 효율적으로 할 수 있다. 탄산염을 혼합하는 몇 가지 방법이 있습니다. 가장 간단한 방법은 전자 센서를 사용하여 수동으로 pH를 모니터링하고 석회 또는 베이킹 소다를 시스템 영역에 넣어 잘 혼합되고 빠르게 용해됩니다. 현재 플러그 앤 플레이 자동화 장치를 제공하는 장비 제공업체는 없지만 쉽게 구축할 수 있습니다. 한 가지 쉬운 방법은 400리터 개방형 상단 탱크가 있는 석회 슬러리 탱크를 만드는 것입니다. 폭기는 석회를 현탁 상태로 유지하기 위해 혼합을 제공할 수 있습니다. 그런 다음 도징 펌프는 pH 센서의 피드백으로 석회 슬러리를 탱크에 추가할 수 있습니다. 더 작은 시스템에서는 석회 또는 굴 껍질 층을 시스템과 인라인으로 배치할 수 있습니다. 여기서 물은 층 위나 층을 통과하여 시스템에 서서히 알칼리성을 추가합니다. 이것은 종종 소규모에서만 사용할 수 있지만 보육 시스템에는 좋은 옵션이 될 수 있습니다.
6장: 추가 장비 고려 사항
폐기물 처리
양식 폐기물 처리는 그 자체로 한 권의 책이 될 가치가 있지만 평균적인 RAS에 무엇이 필요할 수 있는지에 대한 아이디어를 갖는 것이 좋습니다. 폐기물은 폐수, 폐기물 고형물 또는 이 둘의 조합의 형태로 올 수 있습니다. 각 범주는 서로 다른 기술로 처리할 수 있으며 그 중 많은 기술이 인간 및 동물 하수의 폐수 처리에서 차용되었습니다. 다행히 하수 처리 기준에 따르면 양식 폐기물은 비교적 양성이며 처리하기 쉽습니다. 모든 폐기물 처리의 목표는 물이나 고형물을 정화하여 환경 오염 물질이 없도록 하는 것입니다. 폐기물 처리의 보너스는 영양소를 다른 농업 활동으로 다시 재활용할 수 있는 유용한 부산물을 생성할 수 있다는 것입니다.
폐기물 처리 정도는 주로 지역 배출 규정에 따라 달라집니다. 미국에서는 배출되는 모든 물에 대해 국가 오염 배출 제거 시스템 허가(NPDES)가 필요합니다. 허가서는 농장에서 자연 환경으로 다시 보내기 전에 폐수의 허용 가능한 매개변수를 설명합니다. 지역 규정 외에도 RAS 운영자가 환경 보호에 참여하는 것도 좋은 생각입니다. 결국, RAS의 목표 중 하나는 양식업의 환경 발자국을 줄이는 것이며 여기에는 폐기물을 처리하거나 재활용하는 것이 포함됩니다.
폐수의 양은 시스템에서 매일 교체되는 물과 거의 같습니다. 교체율은 하루 총 시스템 부피의 1%에서 10% 사이일 수 있으며, 물 교체량이 적을수록 폐수 처리가 더 쉬워집니다. 폐수 처리의 첫 번째 단계는 고형물을 제거하는 것입니다. 일반적으로 이는 물의 양이 상대적으로 적고 폐기물 처리 시스템이 더 많은 공간이 있는 실외에 위치할 수 있기 때문에 일반적으로 방사형 흐름 분리기 또는 침전지를 사용하여 수행됩니다. 폐수에서 모든 고형물이 제거된 후 다음 단계는 탈질소화 및 인 제거입니다.
물의 탈질소화는 몇 가지 다른 생물학적 방법을 통해 수행할 수 있습니다. 첫 번째 방법은 무산소 바이오 필터를 사용하는 것입니다. 산소가 없는 상태에서 혐기성 탈질소 박테리아는 질산염을 질소 가스(N2)로 환원시켜 환경으로 배출됩니다. 탈질소화 박테리아는 종속영양생물이며 생존을 위해서는 유기탄소 공급원이 필요합니다. 흔히 메탄올과 에탄올은 값싼 탄소원으로 사용됩니다. 탈질화 바이오 필터는 MBBR과 동일한 플라스틱 매체를 사용할 수 있습니다. 효율적인 탈질 시스템 설계의 과제는 용존 산소 농도를 증가시키지 않으면서 물이 바이오 필터 매체 위로 계속 이동하도록 하는 방법을 찾는 것입니다. 이것은 공기와의 가스 교환을 줄이기 위해 바이오 필터에 덮개를 씌우고 모터로 구동되는 프로펠러를 사용하여 매체를 혼합함으로써 달성할 수 있습니다. 또 다른 일반적인 탈질소 바이오 필터는 나무 조각의 정적 베드로 채워진 탱크로 구성됩니다. 다른 호기성 세균의 호흡에 의해 산소 농도가 낮아지면서 우드칩 사이에 물이 천천히 흐르고 우드칩이 탈질소 세균의 탄소원을 제공합니다. 마지막 방법은 천연 습지 풀에 의해 대부분의 질산염이 물에서 제거되는 건설된 습지로 물을 보내는 것입니다. 이 방법은 식물 성장에 가장 중요한 세 가지 영양소가 질소, 인, 칼륨이기 때문에 인 제거에도 도움이 됩니다. 인은 또한 산화철 층 및 기타 화학 공정을 사용하여 제거할 수 있지만 일반적으로 이러한 방법은 양식 폐수 처리에 과도합니다. 일반적으로 이러한 방법 중 어느 것도 구현하거나 운영하는 데 비용이 많이 들지 않습니다. 건설된 습지의 경우 식물이 내염성을 필요로 하지만 위에서 설명한 모든 방법은 염수 시스템에서도 사용할 수 있습니다.
폐수 처리의 마지막 대안은 수경법 시스템을 사용하는 것입니다. 건설된 습지와 유사하게, 수경법 시스템의 식물은 물에서 질산염과 인을 제거합니다. 이 방법의 장점은 결국 팔 수 있는 수확 가능한 작물이 있다는 것입니다. 단점은 수경법을 건설하려면 온실과 추가 장비에 대한 투자가 필요하다는 것입니다.
건설된 습지는 또한 TSS와 TDS를 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 양식 고형물은 주로 건설된 습지의 토양에 서식하는 종속영양 박테리아가 소비할 수 있는 탄소로 구성됩니다. 고형물은 유용하고 가치 있는 부산물로 전환될 수 있도록 처리될 수도 있습니다. 이 처리에는 탈수 또는 슬러지 농축으로 알려진 단일 단계만 포함됩니다. 양식 고형물이 양식장을 떠날 때 일반적으로 고형물 중량의 0.001-0.005%에 불과하고 나머지는 물입니다. 고형물을 운반하거나 비료로 사용하려는 경우 대부분의 수분을 제거하기 위해 고형물을 탈수해야 합니다. 탈수는 벨트 농축기, 드럼 농축기, 중력 농축기, 원심분리기 또는 필터 프레스를 포함한 다양한 방법을 통해 수행할 수 있습니다. 모든 방법은 고체를 약 8중량%의 고체 농도로 만드는 데 효과적입니다. 이 시점에서 고형물은 농축되지만 여전히 슬러지 펌프로 펌핑할 수 있습니다. 농축된 고형물은 유조선 트럭으로 고형물이 유기 비료로 사용될 수 있는 농업 지역으로 운송될 수 있습니다.
건설된 습지는 공간이 허락한다면 폐수 처리를 위한 저렴한 방법입니다. 더 작은 설치 공간만 사용할 수 있는 경우 다른 옵션을 살펴보십시오. 폐수 처리 방법에 관계없이 모든 매개변수는 정기적으로 NDPES 목표 수준을 충족할 수 있어야 합니다. 규정은 종종 정기적인 자체 모니터링 및 폐수 배출 매개변수 보고를 요구합니다. 여기에는 일반적으로 매주 테스트가 포함되며 때로는 배출 파이프에 데이터 로깅 전자 센서를 설치하는 경우도 있습니다. 목표 수준을 정기적으로 충족할 수 없는 경우 폐수 처리 시스템을 수정해야 합니다. 공사가 시작되기 전에 잠재적인 오염물질과 예상 농도를 파악하는 노력을 통해 처음부터 시스템을 올바르게 설계하는 것이 좋습니다.
물 공급 처리
RAS의 목표 중 하나는 양식 물고기의 물 요구량을 줄이는 것이지만 물은 처음에는 시스템으로 들어가야 하며 더럽고 증발된 물을 대체하기 위해 매일 새로운 물이 필요합니다. 이상적으로는 선택한 물 공급이 농장에 들어가기 전에 처리가 필요하지 않지만, 그렇지 않은 경우가 많습니다. 물 공급이 농장에 들어가기 전에 합리적으로 가능한 한 깨끗한 물을 공급하는 것이 중요합니다. 이는 질소 또는 이산화탄소와 같은 초과 가스를 배출하고, 병원체를 죽이고, 고체를 걸러내고, pH, 알칼리도 및 온도를 조정하고, 질산염, 인산염, 중금속 및 과도한 경도를 제거하는 것을 의미합니다. 농장으로 들어오는 모든 물은 처리해야 하며 여기에는 세척, 물고기 운송 또는 시스템 용수 교체에 사용되는 물이 포함됩니다.
처리가 필요한지 여부를 결정하기 위해 모든 수원에 대해 포괄적인 수질 테스트를 수행해야 합니다. 여기에는 다양한 깊이의 우물, 도시에서 공급하는 수원 또는 개방된 저수지 테스트가 포함됩니다. 지역 수문학자나 환경 엔지니어와 상의하여 수원이 일년 내내 충분한 양과 수질인지 확인하십시오. 물 테스트는 물이 농장에 들어가기 전에 어떤 매개변수를 조정해야 하는지 알려줍니다.
급수 처리의 목표는 RAS 수처리 장비에 부담을 주지 않고 주요 RAS 수처리 시스템이 처리할 수 없는 매개변수를 조정하는 것입니다. 품질이 좋지 않은 물 공급을 선택하면 물을 표준 수준으로 끌어올리기 위해 전체 농장 예산의 20%를 사용할 수 있습니다. 고품질의 일관된 수원을 선택해야 하는 더 많은 이유(부록 G 참조). 미네랄이 과도하게 함유된 수원이나 농업 유출수로 오염된 급수원을 피하십시오. 음용수 기준 및 처리 방법은 양식 공급용수에 필요한 것과 유사합니다. 식수 자원은 상수도 처리에 필요한 방법을 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.
온도와 pH는 쉽게 조정할 수 있는 공통 매개변수로써 온도는 히터나 칠러로 조절하고 pH는 이산화탄소 스트리퍼나 탄산염을 첨가하여 조절할 수 있습니다. 고형물은 유량에 적합한 모든 종류의 고형물 필터로 제거할 수 있습니다. 들어오는 모든 물은 생물학적 보안을 유지하기 위해 UV 또는 오존 필터로 살균해야 합니다. 물의 염도는 소금 혼합기로 증가시킬 수 있지만 물에서 염도를 제거하는 것은 엄청나게 비쌉니다. 유사하게, 중금속, 인산염, 질산염 및 경도를 제거하려면 피해야 하는 정교하고 값비싼 장비가 필요합니다. 이러한 물질의 대부분은 활성탄 또는 이온 교환 필터를 사용하여 제거할 수 있습니다. 그러나 이러한 모든 필터를 사용하려면 미디어를 정기적으로 새로 고치거나 교체해야 합니다. 도시 수도 시설은 이를 수행할 돈이 있지만 평균적인 RAS 운영자는 들어오는 모든 물을 이런 식으로 처리하는 것을 정당화할 현금 흐름이 없습니다. 물 공급 처리 시스템은 물이 농장에 어떻게 분배되는지에 따라 몇 가지 다른 방식으로 운영될 수 있습니다. 시스템이 지속적으로 일정한 유량을 처리하고 농장에서 필요할 때까지 추가 처리된 물을 탱크에 저장하도록 하는 것이 가장 좋습니다. 이렇게 하면 탱크를 빠르게 다시 채워야 할 때와 같이 서지 수요를 충족할 필요가 없기 때문에 장비 크기 조정이 더 쉬워집니다. 이미 처리된 저장된 물은 그 대신 서지를 처리할 수 있습니다.
물 공급 처리는 질병 및 유해 물질이 농장에 유입되지 않도록 합니다. 또한 과도한 질산염이나 이산화탄소가 시스템에 추가되지 않고 pH와 온도가 시스템 물과 일치하는지 확인합니다. 농장에서 항상 고품질의 물을 사용할 수 있도록 급수 처리 시스템에 적절한 예산을 책정하십시오.
산소 발생기
산소 발생기는 거의 모든 크기의 RAS에 필수품입니다. 산소 발생기는 일반적으로 생산하는 산소의 LPM으로 평가되며 여행 가방 크기의 10LPM 단위에서 선적 컨테이너 크기의 6000LPM 단위까지 크기가 다양합니다. 작은 장치는 약 1bar의 낮은 압력에서 산소를 공급하고 큰 장치는 6bar 이상의 압력을 전달할 수 있습니다. 산소 발생기는 농장의 모든 산소 공급기에 충분한 압력을 공급할 수 있어야 합니다. 압력은 산소 배관의 수두 손실을 계산하고 이를 산소 공급기의 내부 압력에 추가하여 계산할 수 있습니다. 산소를 적절하게 공급할 수 있으려면 압력이 계산된 압력보다 최소 0.5bar 이상 높아야 합니다. 산소 발생기의 유량은 최대 바이오매스 동안 농장의 최대 산소 요구량을 충족할 만큼 충분히 높아야 합니다. 산소 발생기에서 공급되는 가스는 일반적으로 순도가 90~97% 사이이며 정확한 농도를 사이징 계산에 고려해야 합니다. 유사하게 필요한 총 유량을 결정하기 위해 산소 공급기의 용해 효율을 고려해야 합니다.
산소 발생기라는 이름은 실제로 어디에서라도 산소를 생성하지 않기 때문에 잘못된 이름입니다. 대신 그들은 이미 공기에 존재하는 산소를 집중시킬 뿐입니다. 이것은 고압에서 분자체를 사용하여 공기에서 질소를 제거함으로써 달성됩니다. 급격한 압력 변화는 질소가 별도의 용기에서 제올라이트에 의해 우선적으로 흡착되도록 합니다. 그런 다음 질소로 가득 찬 용기를 산소 농축 공기로부터 밸브로 격리할 수 있으며, 이는 산소 보유 탱크로 보내집니다. 질소가 배출되고 새로운 공기 배치로 프로세스가 반복됩니다. 공기에서 질소를 제거하는 일반적인 방법에는 진공 스윙 흡착(VSA)과 압력 스윙 흡착(PSA)의 두 가지가 있습니다. VSA는 대부분의 PSA 발전기보다 에너지 효율이 더 높은 새롭고 우수한 기술입니다. 두 방법 모두 동일한 원리로 작동하며 더 작은 장치는 일반적으로 PSA를 사용하여 산소를 농축합니다. 산소 발생기는 생성된 산소의 입방 미터당 약 1Kw-h의 효율을 가져야 합니다. 이것은 일반적인 미국 전력 요금에 대해 산소 킬로그램당 $0.05-$0.10입니다.
대부분의 산소 발생기는 다양한 전압에서 사용할 수 있으며 더 큰 것은 230V 전원에서 작동합니다. 발전기는 높은 농도의 질소를 대기로 정기적으로 퍼징하기 때문에 요소에서 멀리 떨어져 있어야 하지만 환기가 잘 되는 위치에 있어야 합니다. 모든 발전기는 공기 필터 교체 및 제올라이트 분자체 교체와 같은 정기적인 유지 관리가 필요합니다. 많은 제조업체가 양식 산업에 산소 발생기를 판매하고 있으며 모두 수명이 긴 제품을 지원하는 데 능숙합니다.
오존 발생기
오존 발생기는 다양한 크기로 제공되며 일반적으로 시간당 오존 발생량을 기준으로 지정됩니다. 소형 발전기는 4g/hr이고 대형 발전기는 50g/hr 이상입니다. 더 큰 크기에서 제조업체는 필요한 정확한 양의 오존을 생성하는 맞춤형 스키드를 생산할 수 있습니다. 그들은 단일 스키드에 동일한 더 작은 오존 발생기를 추가하여 이를 수행합니다. 오존은 산소가 분자를 분리시키는 고전압에 노출되는 코로나 방전으로 알려진 방법을 통해 가장 일반적으로 생성됩니다. 이 방법을 사용하면 사용 가능한 산소의 3~10%가 오존으로 전환됩니다. 결과적으로 순수한 산소를 오존 발생기의 공급 가스로 사용하면 공기만 사용하는 것보다 훨씬 많은 오존이 생성됩니다. 현장에서 사용할 수 있는 경우 항상 오존 발생기와 함께 산소를 사용해야 합니다. 그럼에도 불구하고 공급 가스는 압축기를 통해 약간의 압력을 가해야 합니다. 공기가 공급 가스인 경우 습도를 줄이기 위해 먼저 공기 건조기가 필요할 수 있습니다.
더 큰 발전기는 사용된 에너지 와트당 더 많은 그램의 오존이 생성되므로 더 효율적입니다. 오존 발생은 많은 열 낭비를 발생시키고 코로나 방전이 일어나는 오존 블록을 냉각시키기 위해 팬이 필요합니다. 더 큰 단위에서는 수냉이 필요할 수 있습니다. 모든 장치에는 가스 유량계가 포함되어 있으며 시스템에서 산화환원 전위가 너무 높아지면 장치를 끄기 위해 올바른 ORP 프로브 및 제어 장치와 통합되어야 합니다. 오존 발생기 사용은 양식업에서 점점 더 보편화되고 있으며 제조업체는 맞춤형 장비가 필요한 성장하는 시장임을 인식하고 있습니다. 대략적인 추정치에 따르면 연간 250MT의 생산에는 시간당 500g을 생산할 수 있는 발전기가 필요하며 자본 비용은 약 $40,000이며 약 5킬로와트의 에너지가 필요합니다. 이것은 운영 또는 자본 투자 관점에서 저렴하지 않지만 개선된 수질로 인해 증가된 생산량으로 인해 비용이 상쇄될 것입니다.
비상용 산소
비상 산소는 치명적인 고장에 대한 보험으로 모든 RAS에 필요하며 더 높은 입식 밀도를 지원할 수 있는 이중 기능을 가지고 있습니다. 기본적으로 비상 산소는 정전 시 이중 백업 역할을 합니다. 첫 번째 방어선은 발전기이지만 두 번째 방어선은 발전기 켜기가 지연되거나 다른 이유로 고장이 나는 경우에 필요합니다. 대부분의 RAS에는 물 순환이 중단되는 경우 15분 이하 동안 물고기를 지탱할 수 있는 시스템 물에 한 번에 충분한 산소만 있습니다. 산소가 고갈되면 적절하게 처리하지 않으면 몇 분 안에 모든 물고기를 죽일 수 있습니다. 시스템에 있는 물고기의 가치는 일반적으로 전체 RAS 시스템의 가치와 같기 때문에 이를 유지하기 위해 비상 산소 시스템에 투자하는 것이 합리적입니다. 재난시 살아있다. 비상 산소 시스템은 전원 공급 장치, 발전기 또는 발생할 수 있는 기타 문제의 문제를 해결하기 위해 몇 시간의 시간을 벌 것입니다. 이 시스템은 또한 펌프, 고체 필터 또는 기타 수처리 공정에서 긴급 유지 관리가 필요한 경우 짧은 시간 동안 주요 물 흐름을 차단할 수 있는 기능을 제공합니다. 또한 입식 밀도가 가장 높은 최종 수확 전 몇 주 동안 급이 직후와 같이 산소 요구량이 극도로 높을 때 주요 산소 공급 시스템을 보완하는 데 사용할 수 있습니다.
일반적인 비상 산소 시스템은 에어스톤과 액체 산소 탱크로 구성됩니다. 가압된 액체 산소는 전원 없이 작동할 수 있으며 에어스톤에는 고장날 수 있는 움직이는 부품이 없습니다. 에어스톤은 물의 흐름이 중단되는 경우 즉시 활성화될 수 있도록 항상 탱크에 있어야 합니다. 에어스톤은 탱크 측면에 매달아 실패 후 몇 분 이내에 수동으로 던질 수도 있습니다. 그리고 마지막 옵션은 에어스톤을 탱크 위에 매달고 전자석으로 지탱하는 것입니다. 전자석은 전력 손실 시 방출되어 에어스톤을 탱크에 떨어뜨릴 것입니다. 모든 비상 산소 시스템은 어느 정도 자동화되어야 합니다. 산소 수준이 너무 낮아지면 자동으로 트리거될 수 있지만, 이를 위해서는 정전 시 작동하지 않을 수 있는 전자 센서가 필요합니다. 대안은 정전 시 자동으로 열리는 솔레노이드 밸브가 있는 LOX 탱크에 비상 산소를 연결하는 것입니다. 이렇게 하면 정전 시 비상 산소가 즉시 작동할 수 있습니다.
비상 산소 시스템은 시스템에서 예상할 수 있는 가장 높은 수용 밀도와 최대 산소 소비량에 맞게 크기를 조정해야 합니다. 깊이가 3미터 이상인 깊은 탱크에서 미세 기포 산소 확산기를 사용하면 40%의 용해 효율을 가정할 수 있습니다. 얕은 탱크의 용해 효율은 30% 이하입니다. Airstone 제조업체는 올바른 수의 디퓨저를 선택할 수 있도록 제품의 깊이와 관련된 유속, 산소화 용량 및 용해 효율을 제공합니다. 마찬가지로 액체 산소 탱크는 최대 유량으로 전체 농장에 최소 몇 시간의 산소를 공급할 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 물론 더 큰 LOX 탱크가 항상 더 좋지만 큰 탱크는 비용이 많이 들 수 있으며 일반적으로 대형 트럭으로 쉽게 다시 채울 수 있는 건물 측면을 따라 외부에 배치됩니다. 비상 산소 시스템의 모든 구성 요소는 산소에 안전하고 내부식성이 있어야 합니다. 산소 주변에서 작업하기 위한 모든 안전 조치를 준수해야 합니다.
비상 산소 시스템은 정기적으로 작동하고 모든 구성 요소가 작동하는지 테스트해야 합니다. 비상 산소 시스템의 단점은 탱크에 계속 남아 있는 에어스톤이 쉽게 생물학적으로 오염되어 주변에 고형물을 모을 수 있다는 것입니다. 이것은 필요할 때까지 탱크에서 돌을 유지하는 이점입니다. 탱크에 남아 있는 돌은 정기적으로 청소해야 합니다. 추가 유지 관리가 필요하지만 비상 산소 시스템은 모든 상업용 RAS에 필수입니다. 처음에 설치하는 것을 귀찮게 하지 않는 사람들은 첫 번째 주요 물고기가 단순한 펌프 고장이나 기타 시스템 고장으로 죽고 나면 후회하게 됩니다.
물고기 취급
양식장 설계 과정에서 시스템 간에 물고기를 이동하는 방법을 계획하는 것이 좋습니다. 여러 번 나중에 생각하게 되고 시스템 간의 거리 또는 방해가 되는 장애물로 인해 문제가 발생합니다. 농장이 적절하게 설계되었다면 물고기는 시스템 사이에서 먼 거리를 이동할 필요가 없으며 명확한 경로가 있을 것입니다. 마찬가지로 처음으로 새끼손가락을 사육장에 배달하고 배달 트럭으로 보낼 수확된 물고기를 제거하는 것이 쉬워야 합니다. 물고기의 크기에 따라 등급을 매기기 위해 물고기 취급도 주기적으로 이루어집니다. 이러한 모든 요구 사항에는 효율적이고 잘 고려된 포괄적인 어류 처리 시스템 및 방법론이 필요합니다.
얼마나 많은 육체 노동을 하느냐에 따라 물고기를 다루는 두 가지 다른 방법이 있습니다. 순수한 육체 노동 방법은 그물과 쓰레기통을 독점적으로 사용하는 것입니다. 세느 그물은 물고기를 탱크의 한쪽으로 모으는 데 사용할 수 있으며 딥 그물을 사용하여 탱크에서 물고기를 쉽게 떠서 다른 탱크나 바퀴 달린 통에 넣을 수 있습니다. 많은 물고기를 옮겨야 할 때 이것은 말 그대로 힘든 작업이 됩니다. 딥 그물은 현장 확인을 수행하거나 양식장 주변의 가벼운 물고기를 이동하는 데 적합하지만 농장 주변에서 많은 양의 무거운 물고기를 이동하는 데 의존하는 비현실적인 방법입니다.
피시 펌프는 모든 취급 요구 사항에 대한 수작업을 줄이는 솔루션입니다. 물고기 펌프는 물고기를 물고기 선별기, 가공 테이블 또는 탱크에 뱉어내기 전에 말 그대로 큰 유연한 파이프를 따라 물고기를 빨아들여 이동시킵니다. 물고기 펌프는 거대한 원심 펌프처럼 보이며 임펠러는 해를 끼치 지 않고 물과 물고기를 이동하도록 설계되었습니다. 물고기 펌프는 일반적으로 최대 NPSH가 약 3미터이고 총 수두가 10미터로, RAS 레벨의 깊은 탱크에서 물고기를 옮기기에 충분합니다. 어류 펌프는 일반적으로 처리할 어류의 크기에 따라 지정되며 대규모 농장에서는 몇 가지 크기의 어류 펌프를 갖는 것이 적절할 수 있습니다. 대형 어류 펌프는 움직이기 어렵고 탱크 옆에 위치하기 어려울 수 있습니다. 펌프 자체는 바퀴가 달린 경우가 많지만 입구와 출구에 필요한 큰 파이프는 무겁고 유연하지 않습니다.
노동력을 줄이려면 각 어류 취급 이벤트가 발생해야 할 수 있는 다른 어류 취급과 조정되도록 계획해야 합니다. 이렇게 하면 튜브를 농장 위아래로 계속 끌 필요가 줄어듭니다. 물고기 펌프는 여전히 물고기를 탱크의 한 부분으로 모으기 위해 그물망을 사용해야 할 수 있습니다. 또는 탱크를 더 낮은 수준으로 배수하고 펌프 입구를 나머지 물에 삽입하여 물고기를 빨아들일 수 있습니다. 물고기 펌프를 사용하여 농장 주변에서 물고기를 이동하는 용도로만 지하 파이프의 전체 네트워크를 설계하는 것도 가능합니다. 이를 통해 물고기는 바닥 배수구 또는 측면 해치를 통해 한 탱크에서 다른 탱크로 쉽게 이동할 수 있습니다. 상당한 양의 물이 물고기와 함께 이동한다는 점을 명심하는 것이 중요합니다. 물고기와 함께 이동하는 물을 낭비하지 않는 효과적인 방법을 찾는 것은 어려울 수 있습니다. 이 물은 물고기가 이동하는 탱크로 배출되거나 다른 펌프와 동일한 속도로 원래 있던 곳으로 다시 펌핑해야 할 수도 있습니다. 어류 처리 또는 등급 분류의 경우, 물을 빼낸 다음 탱크 또는 시스템 섬프로 되돌려야 합니다.
대부분의 어종은 수명 주기 동안 최소한 몇 번 크기 등급을 매길 필요가 있습니다. 등급을 매기는 것은 더 빨리 자라는 큰 물고기와 느리게 자라는 작은 물고기를 구분합니다. 이것은 큰 물고기가 대부분의 먹이를 놓고 종종 작은 물고기를 압도하여 둘 사이의 크기 차이를 더욱 넓혀 물고기의 고르지 못한 수확으로 이어지기 때문에 수행됩니다. 모든 물고기를 그레이더를 통해 이동하여 등급을 매깁니다. 그레이더는 작은 물고기는 통과하고 큰 물고기는 통과하지 못하는 V자 모양의 채널로 구성됩니다. 채널은 그레이더의 길이를 따라 점차 넓어질 수 있어 물고기가 3개 이상의 크기 범위로 분리될 수 있습니다. 채널은 지속적으로 물에 잠겨 있고 물고기가 길이를 따라 계속 움직일 수 있도록 약간 경사져 있습니다. 그레이더는 종종 통과하는 각 물고기를 등록하는 물고기 카운터와 연결됩니다. 이런 식으로 운영자는 각 크기 등급으로 분리된 물고기의 수를 알 수 있습니다. 물고기가 그레이더를 떠나면 배출 파이프를 따라 적절한 탱크로 보내집니다. 물고기 등급은 물고기에게 엄청난 스트레스를 주며 결과적으로 농장을 효율적으로 운영하는 데 필요한 최소한의 시간으로 제한해야 합니다. 전체 등급 결정 프로세스는 일반적으로 수조에서 그레이더 상단으로 물고기를 전달하는 피시 펌프를 사용하여 구동됩니다. 물고기 펌프와 유사하게 올바른 그레이더는 분리하는 물고기의 크기에 따라 달라집니다. 각 그레이더는 다양한 크기로 작업하지만 보육원에서 최종 수확까지 물고기의 수명 주기를 처리하려면 몇 명이 필요할 수 있습니다.
완벽한 어류 취급 공식은 현재 존재하지 않습니다. 설계자와 운영자는 물고기를 원하는 곳으로 데려가기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 일부는 물고기를 농장의 어느 곳으로든 빠르게 이동할 수 있는 실험실 배관 시스템을 갖추고 있고, 다른 일부는 12명의 사람과 많은 그물을 사용합니다. 최소한 모든 수조 주변에서 양어 펌프를 조작할 수 있도록 시스템을 배치해야 합니다. 그리고 탱크에는 물고기가 물고기 펌프를 통해 들어오고 나갈 수 있는 입구와 출구가 이상적으로 내장되어 있어야 합니다. 디자인 과정에서 적절한 계획 단계가 수행되면 물고기를 움직이는 것이 번거로울 필요가 없습니다.
어류 가공 및 운송
생선 가공은 실제로 얼마나 많은 가공이 이루어지는가에 따라 다양한 모양과 형태를 취할 수 있습니다. 현재 많은 RAS는 살아있는 생선을 전문적인 틈새 시장에 판매합니다. 이 경우 실제 처리가 수행되지 않고 대신 어류가 퍼지 시스템에서 어류 운송 트럭 뒤에 있는 저장 탱크로 이동됩니다. 이 운송 탱크는 완전히 닫혀 있고 깨끗한 물로 채워져 있습니다. 순수한 산소는 탱크에 지속적으로 버블링되며 때로는 제올라이트 백이 탱크에 추가되어 장거리 운송을 위해 암모니아를 제거합니다. 이상적으로 물고기는 차로 2시간 거리에 있는 인근 시장으로 향합니다. 건강한 물고기는 이 거리를 여행하는 데 문제가 없어야 합니다. 종종 농부는 물리적으로 시장에 나오는 살아있는 물고기의 무게에 따라 급여를 받으며, 죽은 물고기는 이익을 줄입니다. 활어 운송의 핵심은 각 단계에서 물고기에 가해지는 스트레스의 양을 줄이는 것입니다. 이것은 또한 물고기의 신진대사를 줄이기 위해 수온을 낮추거나 물고기의 활동과 호흡을 감소시키는 마취제를 사용하는 것을 의미할 수도 있습니다. 활어 운반은 어떤 방법이 물고기 폐사율을 최소화하는지 찾기 위해 약간의 시행착오를 필요로 합니다.
생선이 살아서 시장으로 향하지 않는다면 어느 정도의 가공이 필요합니다. 먼저 물고기를 인도적으로 죽여야 합니다. 일반적인 기술에는 기절시키기, 구멍내기, 아가미 자르기 등이 있습니다. 기절시키는 것은 무딘 도구로 물고기의 머리를 때리는 것을 포함합니다. 이것은 수동 또는 자동으로 수행할 수 있습니다. 구멍을 뚫는 것은 날카로운 스파이크를 사용하여 물고기의 두뇌를 때리는 것과 관련되며, 이것은 가장 일반적으로 특별히 설계된 장비로 수행됩니다. 그리고 아가미 절단은 물고기의 출혈을 위해 아가미를 절단하는 것을 포함합니다. 신속한 도살은 인도적일 뿐만 아니라 바람직하지 않은 맛을 유발할 수 있는 물고기의 근육에 젖산이 축적되는 것을 방지합니다. 자동 기절기 또는 블리더의 사용은 활어를 판매하지 않는 모든 농장에서 사용해야 합니다.
물고기를 죽인 후 즉시 얼음 슬러리에 넣어야 합니다. 얼음 슬러리는 생선 고기의 온도를 빠르게 낮추고 거의 얼지 않게 유지할 수 있습니다. 각 가공 단계에서 온도 제어는 높은 육질을 유지하는 데 중요합니다. 물고기가 농장을 떠나면 고기는 구매하거나 최종 고객에게 배달될 때까지 거의 영하의 온도에서 계속 유지됩니다. 이 여정을 일반적으로 콜드 체인이라고 하며 농장은 이 체인의 첫 번째 링크입니다.
물고기가 도살된 후 물고기 처리의 다음 단계는 HOG(Head on Guttered)가 될 것입니다. 이것은 일반적으로 연어가 죽은 직후에 수행됩니다. 그것은 복부를 자르고 물고기의 소화 기관과 성기를 제거하는 것을 포함합니다. 이 시점에서 내장을 제거한 생선은 포장되어 신선하거나 냉동되어 슈퍼마켓으로 배송될 수 있습니다. HOG 물고기는 머리와 지느러미가 모두 제거된 팬 피쉬와 같은 여러 제품으로 추가 가공되거나 뼈 없는 필레로 추가 가공될 수도 있습니다. 추가 옵션에는 미리 양념된 냉동 제품 또는 스테이크 컷이 포함됩니다. 선택하는 최종 제품은 마케팅 전략에 따라 다릅니다.
생선 가공 시설은 비용 효율적으로 생선을 가공하기 위해 다수의 저임금 직원과 함께 많은 특수 장비를 사용합니다. 시설은 또한 연방 식품 안전 규칙 및 규정을 준수해야 하며 정기적인 검사를 받아야 합니다. 어류 가공의 규모의 경제로 인해 어류 가공은 농부가 아닌 제3자가 수행하는 것이 합리적입니다.
어류 가공 및 운송은 RAS 운영자에게 중요한데, 그 이유는 대부분이 고급 신선 제품을 판매하려고 하기 때문입니다. 현장에서 어느 정도의 처리 또는 준비가 필요한지 확인하고 물고기의 도살 및 이동을 효율적인 프로세스로 만들기 위해 적절한 장비에 투자하십시오.
퍼징
퍼징은 물고기가 고기에서 이취 화합물을 제거할 수 있도록 깨끗한 물에 4-7일 동안 담가두는 과정입니다(7장의 퍼징 섹션 참조). 이러한 이취 유발 물질은 바이오필터와 함께 작동하는 많은 시스템에 존재합니다. 정화 시스템은 현재 RAS에서 자라는 모든 어종에 대해 필요하지만 정화의 필요성을 제거하기 위한 연구가 현재 진행 중입니다. 시스템 자체는 일반적으로 플로우 스루 또는 부분 재사용 시스템으로 작동되는 대형 탱크입니다. 이것은 생물학적 여과가 허용되지 않고 암모니아 수준이 여전히 독성 수준 아래로 유지되어야 하기 때문에 수행됩니다. 다행히도 정화 시스템에서 물고기에게 먹이를 주지 않아 암모니아 부하를 줄입니다. 일반적으로 농장에 들어오는 새로운 물은 주 시스템 섬프로 전달되기 전에 정화 시스템을 먼저 통과합니다. 새로운 물이 탱크에 지속적으로 추가되는 것 외에도 산소화 및 이산화탄소 제거의 이중 프로세스를 제공하기 위해 종종 보충 통기가 있습니다.
퍼지 탱크는 50kg/m3 이하의 입식 밀도에서 적어도 일주일 분량의 생선 배달을 담을 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 매일 또는 격일로 수확 일정이 있는 경우 여러 탱크가 필요할 수 있으며 모든 탱크는 농장의 가공 및 운송 지역 근처에 위치해야 합니다. 에어스톤 또는 스트리핑 타워를 사용하여 폭기를 수행할 수 있으며, 둘 다 공급이 발생하지 않기 때문에 산소 소비 부하를 줄이기 위해 크기를 조정할 수 있습니다. 퍼지 탱크에는 나머지 탱크와 마찬가지로 비상 산소 시스템이 있어야 합니다. 수질이 적절한지 확인하기 위해 다른 시스템과 동일하게 퍼지 시스템을 모니터링합니다.
모니터링 및 제어 시스템
모니터링 및 제어 시스템은 센서, 경보, 자동 밸브 및 전기 스위치로 구성됩니다. 비상 산소 시스템, 온수기/냉각기, 펌프 VFD, 드럼 필터 및 기타 수처리 구성 요소를 작동하는 데 사용할 수 있습니다. 시스템의 목표는 본질적으로 항상 모든 것을 보고 문제를 완화하거나 다른 사람들에게 가능한 문제에 대해 경고하기 위해 빠른 기본 결정을 내릴 수 있는 극도로 경계하는 체계를 갖추어 RAS 운영자를 대신하는 것입니다.
제어 시스템은 자동화 측면에서 다양한 수준의 복잡성으로 구축될 수 있습니다. 가장 기본적인 제어 시스템은 프로그래밍된 경보 및 컨트롤러에 신호를 보내는 다양한 센서로 구성됩니다(그림 15). 간단한 예는 온도가 선택된 작동 범위 이상임을 나타내는 어항에 위치한 온도계이며 온도가 이상적인 범위로 다시 떨어질 때까지 히터가 꺼지도록 신호가 전송됩니다. 이 센서, 경보 및 컨트롤러 시스템은 단일 제어 패널에 중앙 집중화되거나 히터 예와 같이 자체 제어 시스템에서 작동하는 각 장비로 분산될 수 있습니다. 중앙 집중식 제어 시스템을 사용하면 관리가 더 쉬워지지만 맞춤형 시스템이 필요합니다.
그림 15. 바이패스가 있는 열교환기 측면 루프의 예. 검은색 화살표는 물의 흐름을 나타내고 회색 점선은 PLC에 대한 전기 연결을 나타냅니다. 온도계 판독 값은 다음을 결정합니다. 3방향 자동 밸브의 위치 지정 방법 물을 열교환기로 보내거나 우회합니다.
제어 시스템은 RAS 작업에서 기술적으로 가장 복잡한 장비인 경우가 많으며 설계, 설치 및 문제 해결을 위해서는 전문 지식이 필요합니다. 제어 시스템의 구성 요소는 센서, 논리 컨트롤러/컴퓨터, 경보 및 전기 스위치입니다. P&ID(배관 및 계장 다이어그램)는 모든 제어 시스템 구성 요소가 연결되는 방식을 배치하고 표시하는 데 사용됩니다. 산업 모니터링 및 제어 시스템은 폐수 처리, 식품 가공 및 화학 처리와 같은 대부분의 공정 엔지니어링 산업에서 사용됩니다. 해당 산업에서 사용되는 동일한 구성 요소 중 많은 부분을 RAS 제어 시스템에 사용할 수 있습니다.
전자 센서는 제어 시스템의 최전선입니다. 일반적인 센서에는 온도, pH, 염도, 용존 산소, 수위, 산화 환원 전위 및 유속이 포함됩니다. 이러한 모든 센서는 물리적 매개변수를 전압으로 전환하기 위해 서로 다른 방법을 사용합니다. 해당 전압의 크기는 매개변수의 값을 결정하며 기본 회로 기판은 해당 전압을 매개변수가 원하는 단위로 변환하여 작업자에게 표시할 수 있습니다. 전압과 매개변수 값 사이의 관계는 미리 결정된 경험 방정식에 의해 계산됩니다. pH, 염도 및 산화환원 전위와 같은 일부 경우에는 전압을 직접 판독하고 숙련된 작업자가 해석할 수 있습니다. 용존 산소와 같은 다른 경우에는 DO를 mg/L 단위로 정확하게 계산하기 위해 온도 및 염도도 알아야 합니다.
모든 센서는 다양한 수준의 정밀도와 정확도를 가지고 있습니다. 정밀도는 센서가 변화를 감지할 수 있는 분해능이고 정확도는 측정된 값이 실제 값을 얼마나 가깝게 반영하는지입니다. 센서를 선택할 때 정밀도와 정확도에 주의를 기울이십시오. 일반적으로 정밀도와 정확도가 향상된 센서는 비용이 훨씬 더 많이 들지만 추가 유용성은 무시할 수 있습니다. 마찬가지로 센서마다 관리, 유지보수 및 보정에 필요한 양이 다릅니다. 전기화학 센서는 정확도를 유지하기 위해 종종 보정하거나 다소 자주 재충전해야 하는 반면 광학 센서는 주기적으로 닦아야 합니다. 수위 센서는 특히 견고하며 일반적으로 이진 값의 범위를 제공하는 다른 센서와 달리 수위가 너무 높거나 낮거나 보고할 항목이 없습니다. 센서는 제어 시스템의 한 구성 요소일 뿐이지만 가격과 품질면에서 가장 큰 차이를 보이는 부분입니다. 시간을 내어 각 센서의 장점과 단점에 대해 교육하고 농장에 어떻게 적용할지 이해하십시오.
제어 시스템의 두뇌는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)입니다. PLC는 견고하고 안정적이며 저렴하고 프로그래밍하기 쉬운 산업용 컴퓨터입니다. PLC는 모든 제어 시스템 구성 요소와 통신하고 센서에서 수신하는 피드백을 기반으로 결정을 내리도록 프로그래밍됩니다. 결정은 PLC에 미리 프로그래밍되어 있으며 센서에서 들은 내용을 기반으로 알람, 밸브 또는 펌프를 트리거할 수 있습니다. 여러 PLC를 내후성 전기 제어 패널 캐비닛에 장착할 수 있습니다. 패널에서 전원 공급 장치, 릴레이 및 컨트롤러에 연결됩니다. PLC는 또한 데스크탑 컴퓨터 또는 독립형 하드 드라이브에 연결하여 데이터 로거 기능을 수행하여 모든 센서의 값과 장비 상태를 정기적으로 기록하고 저장할 수 있습니다. PLC는 포괄적인 감독 제어 및 데이터 수집 시스템(SCADA)의 중요한 구성 요소입니다. SCADA 시스템은 또 다른 수준의 제어, 통신 및 복잡성을 추가합니다. 일반적으로 SCADA 시스템에는 시스템 센서에서 나오는 모든 사용 가능한 데이터를 쉽게 시각화하고 탐색할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스가 포함됩니다. 대부분의 새로운 RAS 팜은 전체 모니터링 및 제어 시스템을 관리하기 위해 여러 공급자가 제공하는 SCADA 소프트웨어를 사용합니다.
알람은 가장 기본적인 제어 시스템에서도 사용됩니다. 중요하거나 긴급한 수질 또는 장비 문제를 알리는 데 사용됩니다. 여기에는 낮은 용존 산소, 정전, 낮은 물 흐름, 높은/낮은 수위 및 범람이 포함됩니다. 알람 자체는 가청 사이렌과 깜박이는 불빛일 수 있으며, 더 일반적으로 휴대전화에 전화를 걸어 알람의 원인을 설명하는 코드를 읽어줍니다. 전화 호출 시스템은 농장 운영자가 외부에 있거나 장비에서 멀리 떨어져 있는 경우에도 경고를 받을 수 있도록 합니다. 모든 알람은 센서가 범위를 벗어난 값을 읽을 때 트리거되도록 미리 프로그래밍되어 있습니다. 예를 들어 탱크 내 산소 센서가 5.0mg/L 이하의 농도를 읽을 때마다 경보가 트리거됩니다. 불행히도 센서에 잘못된 판독값이나 기타 오류가 있는 경우에도 경보가 자주 발생합니다.
경보를 작동시키는 것 외에도 제어 시스템의 다른 목표는 펌프, 히터, 비상 산소 시스템 및 대부분의 기타 장비와 같은 농장의 사물을 실제로 제어하는 것입니다. 펌프는 전력을 관리하여 물의 유량을 증가 또는 감소시키는 VFD로 제어할 수 있습니다. 이는 수두 손실이 다양하지만 여전히 일정한 유속이 필요한 경우에 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 비드 필터에 고형물이 쌓이면 수두 손실이 증가하고 유속이 감소하기 시작합니다. 대신 PLC와 통신하는 유량 센서로부터 피드백을 수신하는 VFD를 통해 펌프에 대한 전력을 증가시켜 유량을 일정하게 유지할 수 있습니다.
자동 밸브는 물의 흐름을 제어하는 또 다른 방법입니다. 물의 흐름과 압력 센서가 측정하는 것을 기반으로 밸브를 닫거나 열어 물이 다양한 장비로 흐르는 위치와 시간을 조절할 수 있습니다. 자동 밸브는 가열 및 냉각 시스템의 조절 또는 비드 필터의 역세척에 도움이 될 수 있습니다. 제어 시스템을 사용하여 용존 산소 센서가 판독하는 내용을 기반으로 비상 산소 시스템을 자동으로 켤 수 있습니다. 드럼 필터는 항상 드럼 필터 뒤의 물이 역류하기 시작하고 수위 센서가 작동되는 즉시 드럼 회전을 시작하고 압력 펌프를 켜는 제어 시스템으로 작동됩니다. 이것은 제어 시스템을 사용하여 장비를 자동으로 작동할 수 있는 몇 가지 방법일 뿐입니다. 자동화는 수질 일관성을 높이는 동시에 인력의 필요성, 비상 대응 시간 및 농장의 에너지 사용량을 줄입니다.
제어 시스템은 센서가 데이터를 수집하고 해당 데이터를 PLC에 다시 공급하는 피드백 루프를 생성하도록 설계되었습니다. 그러면 PLC가 알람을 트리거하거나 장비를 켜고 끄는 방식으로 결정을 내리고 적절한 조치를 취합니다. 거의 셀 수 없이 많은 수의 이러한 루프가 동시에 작동할 수 있으며 의사 결정 프로세스의 복잡성은 프로그래머의 기술에 의해서만 제한됩니다. 저렴한 마이크로컴퓨터와 같은 기술 발전은 제어 시스템을 점점 더 비용 효율적으로 만들고 일부 RAS 장비의 수동 모니터링 및 작동의 필요성을 제거합니다. 자동화 및 복잡한 제어 시스템은 미래의 모든 RAS 운영에서 핵심적인 역할을 할 것입니다.
발전기
디젤 백업 발전기는 어느 시점에서 정전될 가능성이 높기 때문에 모든 RAS에 필수입니다. 발전기는 자연 재해 또는 정전을 유발하는 기타 딸꾹질로 인해 농장의 모든 물고기를 잃을 가능성에 대한 저렴한 보험입니다. 디젤 발전기는 주거, 산업 및 상업용 건물의 백업 전원 시스템 역할을 합니다. 결과적으로 그들은 다양한 크기의 여러 제조업체와 유통업체에서 구입할 수 있습니다. 발전기는 농장의 모든 주요 처리 시스템을 온라인 상태로 유지하기에 충분한 전력을 제공해야 합니다. 여기에는 펌프, 송풍기, 산소 발생기, 드럼 필터, 이산화탄소 스트리퍼 및 조명이 포함됩니다. 난방/냉각 시스템은 짧은 시간 동안 감소된 부하로 작동할 수 있으며 정전 시 피시 펌프와 같은 기타 장비를 작동할 필요가 없습니다. 발전기는 일반적으로 정전 후 약 15초에 도달하는 전체 발전과 함께 유틸리티 전원이 중단되는 즉시 자동으로 시작되도록 설정됩니다. 새로 사용 가능한 대용량 배터리 저장 시스템을 사용하여 유틸리티 고장과 발전기 시동 사이의 간격을 메우고 논스톱 전원 공급을 보장할 수 있습니다.
발전기는 일반적으로 발전기를 시동하고 30분 동안 작동시켜 양호한 작동 상태인지 확인하여 일주일에 한 번 테스트합니다. 디젤 저장 탱크는 치명적인 정전이 발생한 경우 며칠 동안 발전기를 작동할 수 있도록 충분한 연료를 보유해야 하며 탱크는 일 년에 몇 번 보충해야 합니다. 발전기는 정비할 수 있고 디젤 저장 탱크를 다시 채울 수 있는 RAS 건물 옆에 위치해야 합니다. 발전기는 비용이 많이 들지만 수명이 길고 모든 농장에 수처리 시스템의 전력을 지속적으로 유지하는 안정적인 방법을 제공합니다.
건물
좋은 RAS 구축은 모든 것을 더 쉽게 만듭니다. 온도 안정성을 제공하고, 생물 보안 장벽을 만들고, 필요에 따라 양식장에서 물고기와 사료를 주고받으며, 개인을 위한 공간과 서비스를 제공합니다. 이상적인 RAS 건물은 저렴하고 부식 및 곰팡이에 강하고 단열이 잘 되며 세척이 용이합니다. 이것은 목재, 밀봉되지 않은 단열재 및 처리되지 않은 강철의 사용을 배제합니다. 알루미늄, 아연 도금/코팅된 강철 및 플라스틱은 벽, 클래딩 및 지지 빔에 대해 선택되는 재료입니다. RAS를 덮는 데 적합한 합리적인 가격에 알루미늄 클래드 조립식 건물을 만드는 제조업체가 많이 있습니다. 콘크리트는 또 다른 훌륭한 재료 선택이며 전체 바닥과 기초에 가장 적합한 선택입니다. 콘크리트는 부식되지 않고 세척하기 쉽습니다. 흙이나 자갈 바닥은 위생 처리가 어렵거나 불가능하며 플라스틱이나 나무 바닥은 물에 계속 노출되면 시간이 지남에 따라 분해됩니다.
단열재는 대부분의 RAS 작업에 가치 있는 투자입니다. 필요성은 궁극적으로 지역 기후에 달려 있습니다. 단열된 벽과 지붕은 농장의 난방 및 냉방 비용을 크게 줄입니다. 그러나 농장 내부의 습도가 높기 때문에 단단한 발포 단열재 또는 이와 유사한 재료를 사용하는 것이 좋습니다. 플라스틱 멤브레인은 건물 내부의 공기(및 습기)를 본질적으로 밀봉하여 건축 자재와 단열재가 습기에 노출되지 않도록 하는 데 사용할 수도 있습니다. 이것은 또한 드래프트를 줄이고 환기율을 완전히 제어할 수 있게 합니다.
건물은 생물학적 보안을 유지하면서 사람, 사료 및 물고기가 건물에서 쉽게 드나들 수 있도록 배치되고 설계되어야 합니다. 농장 직원은 하나 또는 두 개의 표준 크기 문을 통해 출입할 수 있으며, 롤업 서비스 문을 통해 물고기와 사료를 농장 안팎으로 이동할 수 있습니다. 이상적으로는 자재를 쉽게 싣고 내릴 수 있도록 트럭이 서비스 도어까지 후진할 수 있습니다. 건물 내부의 벽은 시스템이나 저장 공간을 분리하는 데 사용할 수 있습니다. RAS 및 저장 공간을 수용하는 것 외에도 건물에는 사무실, 휴식 공간 및 화장실을 위한 공간도 있어야 합니다. 또한 이러한 시설은 인근 건물에 대신 배치되는 것이 일반적입니다.
RAS 농장은 오래된 헛간이나 창고와 같이 용도가 변경된 기존 건물 내부에 보관하는 것이 일반적입니다. RAS의 특정 요구 사항과 많은 양의 지하 배관을 감안할 때 새 농장에는 새 건물을 사용하는 것이 좋습니다. 이를 통해 건물이 올라가기 전에 많은 지하 작업을 설치할 수 있으며 최상의 건축 자재를 사용할 수 있으므로 건물이 농기구를 오래 사용할 수 있습니다. 온실은 또한 일반적으로 소형 및 대형 RAS를 모두 수용하는 데 사용됩니다. 알루미늄, 플라스틱 및 유리와 같은 부식 방지 및 청소가 쉬운 재료로 만들어지는 경우가 많습니다. 그리고 그들의 가장 큰 장점은 저렴하다는 것입니다. 그러나 온실은 식물을 키우는 데 많은 빛이 필요할 때 훌륭할 수 있지만 RAS의 경우 과도한 햇빛은 불필요한 조류 성장으로 이어집니다. 또한 온실에서는 단열이 되지 않고 밤에 크게 냉각되기 때문에 온도 조절이 더 어렵습니다. 온실은 특정 기후나 작고 저렴한 시스템에서만 사용해야 합니다. 상업용 RAS는 단열된 기후 제어 건물에 보관해야 합니다.
건물 설계는 현지 건축법 규정을 충족하거나 초과해야 합니다. 엔지니어는 설계에 도장을 찍고 건물이 가능한 모든 적설 하중, 풍하중 또는 지진을 견딜 수 있음을 보여주어야 합니다. 총 건축 비용은 사용된 자재, 총 면적, 현지 인건비, 운송 비용 및 현지 건축 법규에 따라 다릅니다. 지역 건설 회사와 엔지니어는 궁극적으로 예산에 가장 적합한 건물을 결정하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
공조
HVAC(난방, 환기 및 공조) 시스템은 물 가열/냉각 시스템과 함께 작동하여 농장 건물 내부의 공기 온도와 습도를 제어하여 안정적인 수온을 유지하도록 도와줍니다. 온도는 적절한 히터와 에어컨으로 관리하기 쉽습니다. 사용하는 히터는 지역 기후와 RAS 물의 온도에 따라 다릅니다. 냉수 시스템에서 공기 온도는 일반적으로 수온보다 섭씨 2~2도 높게 유지되고 온수 시스템에서는 공기가 수온 이상으로 유지됩니다. 이러한 기온은 때때로 익숙하지 않은 작업자에게 불편할 수 있지만 올바른 옷을 입으면 문제가 되지 않습니다. 공기 온도를 수온에 가깝게 유지하면 물 가열 및 냉각 시스템의 에너지 부하가 줄어듭니다. 공기와 물은 지속적으로 열을 교환하고 물은 지속적으로 증발합니다. 따뜻한 수온은 더 높은 증발률과 증발 열 손실로 이어집니다. 약간 따뜻한 공기 온도는 이러한 증발 열 손실을 부분적으로 보상할 수 있습니다.
습도 관리는 더 복잡할 수 있습니다. 모든 RAS는 증발로 인해 물을 잃으며, 이러한 증발 손실은 밀폐된 공간에서 발생하여 종종 100%에 가까운 높은 상대 습도로 이어집니다. 높은 상대 습도의 문제는 천장, 벽 및 장비와 같은 많은 표면에 물이 응축된다는 것입니다. 결국 이것은 곰팡이가 자라거나 부식 속도를 가속화할 수 있습니다. 습도 수준을 낮게 유지하기 위해 공기를 가열하여 상대 습도를 낮추거나 건물 외부로 환기시키고 외부의 낮은 습도 공기로 교체할 수 있습니다. 환기가 이루어지지 않으면 농장 건물 내부의 이산화탄소 농도가 증가하므로 환기가 필요합니다. 환기의 단점은 대체 공기가 농장의 공기 온도와 같은 온도가 아닌 경우가 많다는 것입니다. 최적의 환기율은 습도와 이산화탄소 수준을 제어하기에 충분한 공기를 교환하는 것이지만 공기 가열/냉각 에너지 부하가 클 정도로는 아닙니다. 새로운 공기를 가열하거나 냉각하는 데 필요한 에너지를 줄이기 위해 들어오는 공기와 나가는 공기 사이에서 열교환기로 작동하는 환기 장비가 있습니다. 그럼에도 불구하고 공기 온도를 올바른 범위 내로 유지하려면 일부 가열/냉각이 필요합니다.
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RAS 배관은 많은 엔지니어링, 계획 및 시공 시간이 필요합니다. 우수한 파이프 시스템 구축의 과제는 재료 비용을 제한하는 동시에 파이프 마찰 수두 손실을 줄이는 것입니다. 파이프 직경이 증가함에 따라 파이프 비용이 급격히 증가합니다. RAS에서 볼 수 있는 높은 물 유량에 대한 마찰 수두 손실을 제한하려면 큰 파이프 직경이 필요합니다. 물이 파이프를 통해 이동할 때 파이프 벽에 마찰을 일으켜 마찰을 일으킵니다. 마찰은 물의 속도가 증가함에 따라 기하급수적으로 증가합니다. 파이프나 밸브의 각 굴곡은 또한 난류와 마찰을 생성합니다. 이 모든 마찰의 문제는 마찰 손실을 극복하기 위해 에너지가 필요하고 에너지가 전기로 작동하는 펌프에서 나오므로 비용이 많이 든다는 것입니다. 파이프가 올바르게 선택되고 설치되면 각각의 유속은 2m/s 이하이어야 하며 회전, 밸브 및 수축의 수는 절대적으로 필요한 것으로만 제한됩니다.
왼쪽 방정식은 파이프를 통해 흐르는 물의 마찰 손실로 인한 주요 수두 손실을 미터 단위로 계산합니다. 여기서 v는 유속, g는 중력 가속도, L은 파이프 길이, D는 파이프 직경, f는 마찰 상수와 같습니다. 마찰 상수는 액체의 점도, 파이프의 거칠기 및 파이프 직경을 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다. f는 레이놀즈 수를 계산하고 무디 차트를 사용하여 적절한 값을 찾아 결정될 수 있습니다. 많은 파이프 공급업체는 계산 대신 사용할 수 있는 기성 테이블도 제공합니다. 이 표는 다양한 유속에서 파이프의 모든 직경에 대해 파이프 100피트당 예상 마찰 수두 손실을 나타냅니다. 이 방정식을 보면 유속과 파이프 길이가 마찰 수두 손실을 증가시키는 방법과 더 큰 파이프 직경이 마찰 손실을 줄이는 방법을 알 수 있습니다.
오른쪽의 방정식은 회전, 밸브 또는 기타 수축으로 인한 손실인 물의 미터 단위로 작은 수두 손실을 계산합니다. K는 볼 밸브, 90도 회전 또는 급격한 파이프 직경 수축과 같은 다양한 피팅에 대해 실험적으로 결정된 덜 일정한 단위입니다. K 값은 테이블의 각 피팅에 대해 조회할 수 있으며 총 마찰 수두 손실을 결정하기 위해 주요 수두 손실과 함께 총 경미한 수두 손실을 추가할 수 있습니다.
시스템 배관은 다양한 금속 및 플라스틱으로 구성할 수 있습니다. 양식장의 거의 모든 배관은 폴리염화비닐(PVC) 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)입니다. 금속과 같이 잠재적으로 유해한 물질을 물에 침출시키지 않으며 부식 문제도 없습니다. 둘 다 RAS에서 사용하기에 적절한 압력 등급을 가지며 PVC는 고압 응용 분야에 더 적합합니다. 또한 PVC는 일반적으로 직경이 8인치 이하인 모든 파이프 및 피팅에 대해 더 쉽게 구할 수 있고 저렴합니다. HDPE는 더 큰 직경의 파이프, 특히 현지 제작자가 만들 수 있는 맞춤형 피팅과 함께 사용하는 경우 비용 경쟁력이 있습니다. 분배 매니폴드 또는 펌프 연결에는 종종 맞춤형 피팅이 필요합니다. 일반적으로 HDPE와 PVC의 조합이 가장 적합합니다. HDPE는 주요 처리 흐름을 처리하는 모든 대형 파이프에 사용되며 PVC는 부류 적용 또는 소규모 시스템에 사용됩니다. 배관 계약자는 각 응용 분야에 어떤 재료를 사용해야 하는지 알 것입니다.
밸브는 다양한 디자인과 다양한 가격으로 제공됩니다. 12인치 직경 또는 더 큰 밸브는 종종 $1000입니다. 흐름을 제어하고 리디렉션하기 위해 많은 밸브가 필요한 경우 이러한 비용이 빠르게 추가될 수 있습니다. 파이프와 마찬가지로 밸브도 다양한 금속 및 플라스틱으로 구성됩니다. 대형 플라스틱 밸브(>6″)는 비용이 많이 들고 코팅된 주철은 PVC 또는 유사한 플라스틱 화합물로 경제적으로 구입할 수 있는 소형 밸브(<6″)와 같은 대부분의 응용 분야에 더 적합합니다. 일반적인 밸브 유형은 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 게이트 밸브 및 스윙 체크 밸브입니다. 볼 밸브는 대량 생산되고 경제적이기 때문에 모든 소형 밸브에 가장 적합한 선택입니다. 버터플라이 밸브는 8인치 이상의 더 큰 파이프 직경에 적합합니다. 버터플라이 밸브는 밸브를 파이프 플랜지에 부착하는 방법에 따라 웨이퍼 유형 또는 러그 유형으로 제공됩니다. 또한 버터플라이 밸브는 레버 또는 기어 작동기와 함께 사용할 수 있으며, 기어 작동기는 대형 밸브 또는 공간이 제한된 응용 분야에 가장 적합한 선택입니다. 고무 씰 재료를 지정해야 하는 경우가 많으며 EPDM의 저렴한 옵션은 모든 물 응용 분야에 사용하기에 적합합니다. 볼 및 버터플라이 밸브의 장점은 부분적으로 열려 있고 제로 유량과 전체 유량 사이에서 원하는 유량을 조정할 수 있다는 것입니다. 대조적으로 게이트 밸브는 완전히 열리거나 완전히 닫힌 경우에만 사용할 수 있지만 파이프 직경이 8인치 이하인 경우 저렴한 옵션입니다. 스윙 체크 밸브는 수동으로 작동할 수 없지만 대신 물의 흐름이 중단되면 자동으로 닫혀 물이 파이프를 통해 역류하는 것을 방지합니다.
모든 밸브 유형은 액추에이터를 사용하여 전자적으로 제어 및 작동할 수 있습니다. 당연히 이것은 밸브의 비용을 추가하지만 어떤 경우에는 밸브를 자동으로 작동시키는 것이 적절할 수 있습니다. 수두 손실을 생성하고 배관 비용에 기여하므로 시스템이 제대로 작동하는 데 필요한 밸브만 사용하십시오. 그럼에도 불구하고 수리 또는 기타 유지 보수가 발생하는 동안 농장의 장비 또는 섹션을 잠시 동안 격리할 수 있도록 밸브가 필요한 경우가 많습니다. 비상 시 흐름을 재지정하는 데 사용할 수도 있습니다. 시간을 내어 밸브를 둘러보고 귀하의 작업에 적합한 재료와 가격을 찾으십시오.
시스템 배관 설치에는 상당한 비용이 듭니다. 우선, 많은 배관이 지하에 묻혀 있고 배관을 파서 배치하려면 중장비가 필요합니다. 또한 배관공은 숙련된 상인이며 결과적으로 좋은 임금을 받습니다. 그러나 좋은 배관공은 어려운 설치 문제를 해결하고 처음부터 올바르게 작업을 수행할 수 있으므로 파이프가 매설되고 콘크리트에 고정되면 절대로 파낼 필요가 없습니다. 추가 비용에는 파이프 플랜지 및 파이프 지지대가 포함됩니다. 파이프는 모든 장비와 탱크에 연결해야 합니다. 이것은 일반적으로 볼트로 고정된 파이프 플랜지로 수행됩니다. 파이프를 제자리에 접착하는 대신 볼트로 고정된 플랜지를 사용하는 장점은 장비를 쉽게 교체할 수 있다는 것입니다. 물을 채울 때 파이프의 무게로 인해 등급 이하가 아닌 모든 파이프에는 파이프 지지대가 필요합니다. 대부분의 파이프 지지대는 내식성 금속으로 맞춤 제작할 수 있습니다. 배관 비용을 추정할 때 모든 피팅, 밸브, 플랜지, 지지대 및 설치 노동력을 포함하는지 확인하십시오.
Biofouling은 파이프의 직경을 줄이고 파이프 거칠기를 증가시켜 결국 수두 손실을 증가시킬 수 있는 모든 파이프에 대한 잠재적인 문제입니다. 생물 오손은 실제로 피할 수 없지만 정기적으로 파이프를 청소하면 완화할 수 있습니다. 이것은 돼지라고도 하는 파이프 클리너를 사용하여 가장 효율적으로 수행됩니다. 이는 실제로 파이프를 통해 밀거나 당겨서 벽을 긁어 생물학적 오염을 제거할 수 있는 플러그일 뿐입니다. 파이프 청소는 작업자가 돼지를 넣고 빼기 쉬운 지점을 만들어 돼지 사용을 용이하게 합니다. 생물 오손이 발생하기 쉬운 모든 파이프에 파이프 청소 장치를 설치하십시오.
모든 비가압 흐름에 대한 파이프의 대안은 개방형 채널입니다. 열린 수로는 중력을 통해 물이 흐르도록 하는 콘크리트 또는 알루미늄으로 구성된 수로입니다. 개방 채널은 8인치 이상의 직경 파이프가 대신 사용되는 주요 처리 흐름과 함께 사용하는 경우에만 의미가 있습니다. 개방 채널의 일반적인 적용은 탱크에서 배수되는 물을 드럼 필터로 운반하는 것입니다. 개방형 채널의 장점은 직경이 큰 파이프보다 비용이 적게 들고 수두 손실이 거의 없이 물을 운반할 수 있다는 것입니다. 열린 수로는 물을 길이 아래로 이동시키기 위해 약간 경사져야 하고 벽은 파도 흐름을 처리하고 물이 튀는 것을 방지할 수 있을 만큼 충분히 높아야 합니다.
어떤 종류의 배관은 거의 모든 산업에서 사용되지만 양식업은 탱크와 여과 장비 사이를 연결해야 하는 조밀한 파이프 네트워크와 관련하여 독특합니다. 많은 파이프는 또한 비정상적으로 큰 직경을 가지므로 비용이 많이 들 수 있습니다. 농장의 배관 비용은 종종 놀라울 정도로 높을 수 있으므로 시간을 내어 적절하게 추정하십시오. 유해 물질이 물에 침출되지 않는 내식성 재료를 사용하고 엔지니어링 도면을 사용하여 모든 것이 올바르게 설치되었는지 처음부터 다시 확인하십시오.
급이 시스템
모든 양식장에는 적절하게 지정되고 설계된 사료 저장 및 전달 시스템이 필요합니다. 높은 사료 전환율(FCR)을 유지하려면 매일 정확한 양의 사료를 공급하는 것이 중요합니다. FCR은 사료가 모든 RAS의 가장 큰 비용이기 때문에 농장 수익성을 결정하는 원동력입니다. 효율적인 사료 공급 시스템은 올바른 시간에 정확한 양의 사료를 전달하여 음식물이 낭비되지 않고 계속해서 포만감을 느낄 수 있도록 합니다. 이것은 복잡한 작업이며 결과적으로 모든 급이 시스템은 숙련된 직원이 면밀히 제어하고 모니터링해야 합니다. FCR을 지속적으로 모니터링하려면 모든 사료 사용을 주의 깊게 추적하고 성장률과 비교해야 합니다. 사료 사용 모니터링에 도움이 될 수 있는 제품을 판매하는 소프트웨어 제공업체가 많이 있습니다. 사료 사용 및 성장률 데이터는 모든 의사 결정 프로세스의 핵심 동인입니다. 이 데이터가 없으면 수처리나 급이 시스템을 최적화할 수 없습니다.
매일 물고기에게 전달해야 하는 사료의 양은 농장의 규모, 보유하고 있는 물고기의 바이오매스, 일일 급여량에 따라 다릅니다. 일반적으로 물고기는 하루 체중의 1.5~5%를 먹습니다. 어류 사료는 다양한 크기와 식이 제형으로 제공되는 알갱이 형태로 제공됩니다. 제형은 성장하는 어종에 따라 달라지며 펠릿 크기는 어류의 크기에 따라 달라집니다. 서로 다른 삶의 단계에 있는 물고기를 위해 세 가지 크기의 알갱이를 가지고 있는 것이 일반적입니다. 물고기 사료는 부유하거나 가라앉는 펠릿으로도 제공되는 경우가 많습니다. 떠다니는 펠릿은 관찰하고 추적하기가 더 쉽지만 일부 종의 경우 펠릿을 가라앉히는 것이 유일한 옵션일 수 있습니다. 사료 유형에 관계없이 수조 표면에 사료를 고르게 분배하는 방식으로 물고기에게 전달해야 합니다. 이것은 물고기 사이의 경쟁을 줄이고 균일한 성장을 보장하는 데 도움이 됩니다. 사료는 또한 하루에 여러 번, 때로는 하루 24시간, 다른 때는 낮의 16시간 동안만 제공해야 합니다. 농장의 규모와 원하는 자동화 정도에 따라 다양한 방법으로 먹이를 줄 수 있습니다. 이러한 방법에는 수동 공급, 호퍼 공급 및 공압 공급 시스템이 포함됩니다.
가장 간단한 수유 방법은 하루에 여러 번 손으로 수유하는 것입니다. 여기에는 단순히 음식 양동이와 각 탱크에 사료를 부을 때 사용할 수 있는 국자가 포함됩니다. 문제는 대규모 농장의 경우 하루에 몇 미터 톤의 음식을 버려야 한다는 것입니다. 이 방법은 주요 성장 시스템에서 사용하기에 적합하지 않습니다. 손으로 먹이는 것은 사료 부하가 몇 자릿수 더 낮은 종묘장에서 여전히 적절할 수 있습니다. 손으로 먹이는 경우에도 모든 것을 추적해야 합니다. 양동이를 사용하는 경우에는 먹이기 전에 무게를 잰 다음 먹이를 준 후에 다시 무게를 측정할 수 있습니다.
벨트 피더는 종묘장에서 사용되는 소량의 사료에도 잘 작동하는 장치입니다. 음식은 벨트 위의 두꺼운 층에 놓여지며 벨트는 12-24시간 동안 천천히 수축되어 아래 탱크에 음식을 버립니다. 또 다른 방법은 각 탱크 위에 매달린 자동 또는 수요 호퍼 공급기를 사용하는 것입니다. 이것은 일반적으로 탱크 전체에 음식을 고르게 분배할 수 있는 전기 작동식 살포 디스크에 부착된 탱크 위에 매달린 대형 200~400리터 플라스틱 통으로 구성됩니다. 자동 급이기는 정기적으로 예정된 시간에 사료를 분산시키는 반면 수요 급이기는 물고기가 더 많은 사료를 분산시키기 위해 두드릴 수 있는 탱크에 매달려 있는 방아쇠를 가지고 있습니다. 이러한 쓰레기통은 정기적으로 다시 채워야 하며 모든 피더를 추적해야 합니다.
공압식 공급 시스템은 그물 펜 작업을 포함한 모든 대형 양식장에 대한 표준입니다. 이 시스템은 몇 톤의 음식으로 채워진 대형 호퍼로 구성되어 있으며 분배 상자를 통해 각 탱크에 음식을 전달하는 유연한 플라스틱 튜브 네트워크에 연결되어 있습니다. 분배 상자는 전자적으로 제어되어 각 튜브의 게이트 밸브를 열고 닫습니다. 송풍기는 호퍼에서 분배 상자를 통해 탱크로 식품 펠릿을 밀어내기 위해 공기를 제공합니다. 사료가 탱크에 도달하면 수면에 직접 분사되거나 호퍼 피더를 다시 채울 수 있습니다. 전체 시스템은 시간당 전달해야 하는 사료의 무게와 사료가 도달해야 하는 탱크 수에 맞게 크기가 조정됩니다.
이 시스템의 장점은 발생해야 하는 제한된 사료 처리입니다. 메인 호퍼는 1미터톤의 사료 봉지를 사용하여 가끔씩만 보충하면 됩니다. 또한 전자 제어를 통해 하루 종일 정기적으로 예정된 간격으로 각 탱크에 정량화 가능한 양의 사료를 투여할 수 있습니다. 이 시스템은 피드 사용을 쉽게 추적하고 손으로 쓴 로그 시트에서 수동 데이터 입력으로 발생할 수 있는 오류를 제한합니다. 단점은 시스템 가격입니다. 맞춤형 크기의 공압 공급 시스템은 일반적으로 기성 부품으로 조립되므로 비용이 어느 정도 제한됩니다. 그럼에도 불구하고 인력 아워의 절감은 비용을 능가합니다. 공압 시스템에서 또 다른 고려 사항은 사료 펠릿 내구성입니다. 펠릿이 움직이고 주위를 두드리면 분해되기 시작하고 측면에서 미세 입자가 긁히게 됩니다. 이러한 미세 입자는 물고기가 소비할 수 없으며 대신 물에 불필요한 단백질과 지방을 추가한 다음 고형 여과, 생물 여과 및 미세 고형 여과의 조합을 통해 제거해야 합니다. 잘 구성된 펠릿은 너무 많은 미세 입자를 생성하지 않으며 공압식 공급 시스템에서 살아남을 수 있습니다. 또한 전체 공압 시스템은 미세한 생성을 제한하기 위해 완만한 곡선과 부드러운 측면으로 설계되었습니다.
사료를 탱크에 분배하는 것 외에도 사료는 대부분 정기적으로 농장에 배달 및 저장됩니다. 대규모 농장에서 사료는 일반적으로 약 25미터톤의 사료를 담을 수 있는 트럭으로 배달됩니다. 사료는 팔레트 위에 놓인 1미터톤 크기의 플라스틱 자루에 포장됩니다. 자루는 지게차로 이동할 수 있으며 가방 상단의 끈으로 들어 올려 호퍼 위로 가방을 올릴 수 있습니다. 사료는 일반적으로 팔레트에 쌓인 25kg 또는 50kg 플라스틱 자루로도 제공됩니다. 이 작은 자루는 사료 취급을 더 노동 집약적으로 만들지만 소규모 농장이나 종묘장에 필요한 소량의 사료에 필요할 수 있습니다. 농장에 도착하면 사료 자루를 해충으로부터 보호되는 건조하고 덮인 장소에 보관해야 합니다. 사료는 사일로에도 적재될 수 있으며, 이는 일반적으로 사료를 사일로 상단으로 전달하는 스크류 엘리베이터를 공급하는 호퍼에 자루를 비움으로써 수행됩니다. 사일로는 일반적으로 주요 농장 건물에 직접 인접한 옥외에 배치됩니다. 사일로의 장점은 많은 양의 사료를 내부에 안전하게 저장할 수 있고 사료를 공압식 공급 시스템으로 직접 보낼 수 있다는 것입니다. 이상적으로는 농장에 현장에서 최소 몇 주 분량의 음식을 저장할 수 있는 공간이 있어야 합니다.
대부분의 농장은 모든 사료 취급 방법의 조합을 사용하게 됩니다. 종묘장 또는 치어링 시스템은 벨트 공급기 또는 호퍼로 공급할 수 있으며 주요 성장 시스템은 공압 시스템으로 서비스할 수 있습니다. 사일로 시스템을 사용하면 사료를 쉽게 받고 보관할 수 있습니다. 전체 프로세스에서 피드를 추적해야 합니다. 전자 제어 시스템을 사용하면 이를 쉽게 수행할 수 있습니다. 우수한 사료 취급 시스템은 사료가 낭비되지 않도록 하여 농장의 수익에 직접적으로 기여할 것입니다. 전체 프로세스를 설계하고 적절한 장비에 투자하는 데 시간을 할애하십시오.
소금 믹서
염수 공급원에서 분리된 육상 기반 염수 시스템은 폐수를 대체하기 위해 염과 혼합된 담수를 정기적으로 추가해야 합니다. 증발로 인한 수분 손실은 염분이 시스템에 여전히 남아 있기 때문에 담수로 간단히 대체할 수 있습니다. 바닷물을 만드는 데 사용되는 소금은 일반적으로 순수한 염화나트륨이 아니라 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 탄산염, 브롬화물 및 요오드화물과 같은 다른 소금과 미네랄의 혼합물입니다. 완전 강도의 바닷물은 35g/L로도 표기되는 35ppt입니다. 이것은 많은 양의 물을 섞을 때 많은 소금입니다. 예를 들어, 하루에 4000리터의 비교적 적은 양의 물을 대체하려면 매일 물에 약 140kg의 소금을 섞어야 합니다. 이 혼합에는 엄청난 노동과 시간이 필요할 수 있습니다. 이 작업을 더 쉽게 하고 소금이 소금에 고르게 섞이도록 하려면 소금과 담수를 전용 소금 혼합 용기에 넣어야 합니다. 일반적으로 이것은 물로 채워진 다음 소금 주머니를 비우는 원통형 또는 사각형 용기입니다. 손쉬운 혼합 방법은 탱크 바닥의 에어스톤을 통해 강한 기류를 사용하여 물을 교반하는 것입니다. 소금은 탱크 바닥의 사각지대에 여전히 축적되지만 교반 막대로 수동으로 혼합할 수 있습니다. 염도를 모니터링해야 하며 적절하게 혼합되면 물이 주 시스템으로 우회될 수 있습니다. 불행히도 폐수에서 염분을 회수하는 것은 경제적으로 실행 가능하지 않습니다. 물과 배수구로 흘러내리는 다른 모든 양식 폐기물에서 염분을 분리하는 것은 너무 어렵습니다.
송풍기
중앙 집중식 송풍기는 생물여과 또는 이산화탄소 스트리핑 동안 폭기를 사용하는 시스템에 필요합니다. 그들은 또한 산소 공급 및 이산화탄소 제거를 제공하기 위해 더 작은 종묘장 또는 퍼지 시스템에 사용됩니다. 이 송풍기의 크기는 필요한 공기 흐름 속도에 따라 다르며 농장이 작지 않은 경우 두 개의 장치가 병렬로 실행되어 수리 또는 고장 중에 농장의 최소 절반 용량이 여전히 유지되어야 합니다. 송풍기의 크기 범위는 소규모 보육 시스템용 1Kw에서 대규모 사육 시스템용 40Kw까지이며, 최대 200Kw 단위는 진정한 거대한 시스템용으로 사용할 수 있습니다. 표준 로터리 로브 송풍기는 0-3미터의 압력을 처리할 수 있으며 다단계 설계는 5미터의 압력을 관리할 수 있습니다. 이 이상의 압력에 대해서는 압축기가 필요하지만 압축기는 5-10미터의 압력에서도 효율적으로 작동하지 않으므로 결과적으로 5미터 미만의 압력을 유지하여 송풍기를 사용하도록 농장을 설계하는 것이 좋습니다. 송풍기는 항상 압력 릴리프 밸브, 압력 게이지 및 방진 장치와 함께 설치해야 합니다.
송풍기는 상당한 양의 소음과 열을 발생시킬 수 있습니다. 정격 전력이 7.5Kw 이하인 소형 송풍기는 종종 절연되지 않은 상태로 판매됩니다. 이러한 송풍기는 주요 농장 바닥에서 소음을 차단하는 방에 위치해야 합니다. 시끄럽고 시끄러운 장비의 불쾌감을 과소 평가해서는 안됩니다. 작업자가 자주 사용하는 장소에 송풍기를 보관하는 경우 귀마개가 필요합니다. 더 크고 더 비싼 송풍기는 방음 캐비닛 및 터치 스크린 컨트롤과 같은 다양한 액세서리와 함께 구입할 수 있습니다. 송풍기에서 나오는 공기는 조용하고 따뜻하며 종종 약 40°C입니다. 과도한 열이 필요하지 않은 냉수 시스템에서는 장치와 같은 라디에이터를 통해 부분적으로 소산될 수 있습니다. 송풍기의 정기 유지보수에는 움직이는 부품에 오일을 바르고 공기 필터를 청소하거나 교체하는 것이 포함됩니다.
조명
모든 양식 시스템에는 특정 유형의 조명 시스템이 필요합니다. 빛은 물고기가 먹이를 찾는 데 도움이 되며, 광주기 조절을 가능하게 하며, 작업자가 자신이 하는 일을 볼 수 있도록 합니다. 일반적으로 농장은 햇빛이 바람직하지 않은 조류 성장으로 이어질 수 있고 광주기 조절을 불가능하게 만들기 때문에 창문이 없는 건물 안에 위치합니다. 건물 전체에 균일한 조명을 제공하는 천장 장착 조명이 이상적입니다. 모든 새로운 농장은 LED 조명 기술에 투자해야 합니다. 고가의 전구는 자주 교체할 필요가 없으며 단위 조명당 훨씬 적은 에너지를 필요로 합니다. 조명기구는 부식되지 않는 재료로 습기가 많은 환경에 맞게 제작되어야 합니다. 조명용 전기 배선도 마찬가지로 습기에 강해야 합니다.
광주기 조작이 필요한 경우 조명을 컨트롤러와 결합해야 합니다. 아침에 갑자기 불을 켜면 물고기가 겁을 먹고 스트레스를 받을 수 있습니다. 조광기를 사용하면 30분 동안 조명을 천천히 켜서 물고기가 스트레스를 받을 가능성을 줄일 수 있습니다. 진행중인 연구는 적절한 광주기 조작 효과를 가지거나 특정 파장의 빛이 다른 파장보다 더 중요한지 여부에 필요한 최소 광도를 조사하고 있습니다. 햇빛은 가장 밝은 건물보다 10~100배 더 밝으며 햇빛의 파장 스펙트럼은 인공 광원으로 정확하게 복제할 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 LED는 유사한 파장 스펙트럼으로 높은 조명 수준을 유지하기 위한 최상의 대안을 제공합니다. 미래에는 어류 양식에 이상적인 파장 스펙트럼이 식별되고 제조업체는 이 파장만 방출하는 LED를 만들 수 있을 것입니다. 그 동안에는 좋은 백색광이 적합합니다. 일부 물고기는 하루 24시간 조명을 켜고 키울 수 있지만 에너지를 절약하기 위해 농장에서 일이 덜 진행되는 밤에는 조명을 흐리게 할 수 있습니다. 중앙 조명 제어는 스위치를 분산시키는 것보다 낫습니다. 비상 조명은 정전 시 예비 발전기에 연결해야 합니다.
7장: 운영 고려 사항
청소
시스템 유지 관리의 정기적인 부분은 모든 장비, 탱크 및 파이프를 청소하는 것입니다. 시간이 지남에 따라 물에 노출된 농장의 거의 모든 부분이 박테리아 매트로 덮이게 되며, 이를 일반적으로 바이오파울링이라고 합니다. Biofouling은 미학적으로 불쾌할 뿐만 아니라 고형물 제거를 더 어렵게 만들고 극단적인 경우 파이프나 채널의 흐름을 제한할 수 있습니다. 생물 오손은 종종 간단한 브러시나 빗자루로 매끄러운 표면에서 청소할 수 있습니다. 그런 다음 박테리아 매트는 물에 현탁되어 물고기가 먹거나 고체 필터를 통해 걸러냅니다. 시스템을 오프라인 상태로 만들고 건조시키면 더 깊은 청소를 수행할 수 있습니다. 시스템을 문질러 세척하고 표백제 용액으로 살균할 수 있습니다. 표백제는 양식장 주변에서 매우 조심스럽게 사용해야 합니다. 표백제의 염소는 물고기에게 극도로 유독하며 표백제는 잘 헹궈질 때까지 물고기와 접촉하지 않는 시스템과 장비에만 사용해야 합니다. 생물 오손은 파이프 내부에서도 발생할 수 있습니다. 파이프 내부의 유속이 충분히 높으면 생물 오손이 줄어들지만 때때로 파이프를 청소하여 박테리아 매트를 제거해야 할 수도 있습니다. 이것은 파이프를 통해 때때로 돼지라고 불리는 파이프 클리너를 실행하여 수행할 수 있습니다. 일부 농장에서는 정기적으로 파이프를 청소하여 장애물이 없는지 확인하고 양수량을 줄입니다. 농장의 생물 오손 비율은 대체로 온도의 함수이며 박테리아는 온수 시스템에서 훨씬 더 빠르게 성장합니다. 생물학적 오염을 방지하기 위해 할 수 있는 일은 거의 없습니다. 섬프 및 기타 용기의 데드 스팟은 고체로 쉽게 채워질 수 있으므로 모든 섬프, 바이오필터 및 기타 탱크를 설계 및 구성할 때 피해야 합니다. 특정 장비는 추가 청소가 필요할 수 있습니다. 여기에는 필터 스크린, 에어스톤 및 센서가 포함됩니다. 정기적인 점검과 청소는 잠재적인 고장이나 효율성 저하를 방지합니다.
농장의 건조한 부분도 정기적으로 청소해야 합니다. 바닥은 종종 잘못된 생선 음식, 먼지, 흙 및 기타 파편으로 뒤덮입니다. 특히 생선 음식은 바닥에 물이 튀거나 습한 환경에 노출되어 젖을 때 거슬리게 될 수 있습니다. 음식물 쓰레기는 피하고 엎질러진 경우 신속히 치워야 합니다. 빗자루, 호스, 걸레는 모두 바닥과 기타 농장 지역을 깨끗하고 정돈된 상태로 유지하는 데 좋은 도구입니다. 농장을 깨끗하게 유지하면 해충이나 벌레를 처리해야 할 가능성이 줄어듭니다. 파리는 청결하게 유지되지 않는 온수 농장에서 골칫거리가 될 수 있으며 느슨한 음식 알갱이는 생쥐와 쥐를 유인할 수 있습니다.
죽은 물고기를 제거하는 것도 시스템 청소의 정기적인 부분입니다. 물고기는 큰 농장에서 매일 죽을 가능성이 높으며 물고기가 때때로 튀어 나오기 때문에 탱크 상단, 바닥 배수구 또는 바닥에서 시체를 제거해야 합니다. 모든 죽은 물고기(종종 morts라고 함)는 일일 기록 보관의 일부로 기록해야 합니다. 탱크에 남아있는 모트는 빠르게 분해되어 시스템 내에서 질병이 퍼질 가능성을 높이고 악취도납니다. 결과적으로 냄새를 줄이고 청소하는 동물을 억제하기 위해 즉시 제거하고 퇴비통에 폐기하거나 현장에 묻어야 합니다.
일반적으로 청소는 정기적인 시스템 유지 관리 및 생물학적 보안의 일부로 간주되어야 합니다. 깨끗하고 조직적인 농장은 장비의 마모를 줄이고 다른 모든 작업을 보다 원활하게 수행합니다. 농부는 깨끗한 농장을 자랑스럽게 여기고 당황할 염려 없이 잠재적인 투자자, 파트너 또는 고객에게 보여줄 수 있습니다.
모니터링 및 수질 테스트
수질 모니터링 및 테스트는 양어장에서 일상적인 관행의 일부입니다. 제어 및 경보 시스템의 전자 센서는 특히 온도, 용존 산소, 전도도 및 pH의 상승 및 하강을 정기적으로 차트로 표시하는 데이터 로거에 연결된 경우 많은 작업을 수행할 수 있습니다. 그러나 수질 장에서 언급했듯이 많은 매개변수는 화학 분석을 통해 정기적으로 모니터링해야 합니다.
물 샘플링에는 일반적으로 각 독립 시스템에서 물 플라스크를 가져와 각 중요한 매개변수에 대해 테스트하는 작업이 포함됩니다. 이러한 매개변수에는 TAN, 아질산염, 질산염, 알칼리도, 경도 및 TSS가 포함됩니다. pH, 이산화탄소 및 TDS도 때때로 테스트해야 할 수 있습니다. 이러한 테스트를 편안한 환경에서 수행할 수 있도록 농장 시설 어딘가에 전용 실험실 벤치가 있어야 합니다. 이러한 모든 물 매개변수를 테스트하는 데 사용할 수 있는 다양한 테스트 키트와 브랜드가 있습니다. 각 매개변수에 대한 다양한 측정 방법은 정확도와 정밀도 수준이 다릅니다. 측정의 정확성을 보장하기 위해 물 테스트 키트의 단계를 주의 깊게 따라야 합니다. 또한 동일한 방법과 기술이 일관되게 사용되도록 동일한 직원이 매일 또는 매주 수질 검사를 수행하는 것이 일반적입니다.
수질 검사는 농장을 시작하는 동안, 특히 시스템의 바이오필터와 바이오매스가 안정된 상태에 도달할 때까지 더 자주 수행해야 합니다. 농장이 상당한 기간 동안 문제 없이 운영되면 매개변수가 변경될 가능성이 적기 때문에 수질 테스트를 덜 자주 수행할 수 있습니다. 물고기의 건강이 급격히 악화되거나 사망률이 증가하는 경우, 수질 검사는 문제 진단을 위한 첫 번째 단계 중 하나가 되어야 합니다. 물 샘플링 동안 수집된 모든 데이터는 기록되고 중앙 스프레드시트 또는 데이터베이스에 배치되어야 합니다.
물고기 취급
물고기 취급은 농장에서 가장 노동 집약적인 작업 중 하나일 수 있습니다. 물고기를 다루어야 하는 횟수를 제한하면 농부의 시간과 노력이 절약되고 물고기의 스트레스도 많이 줄어듭니다. 그러나 양식장이 효율적으로 운영되도록 하기 위해 물고기를 다루어야 하는 특정 시간이 있습니다.
물고기는 여러 가지 이유로 다루어야 합니다. 첫째, 물고기는 처음에 농장에 들어가야 합니다. 이 시점에서 물고기는 상당히 작기 때문에 취급이 비교적 쉽고 통이나 양동이로 할 수 있습니다. 일단 물고기가 보육원에서 자라기 시작하면 이제는 농장의 일부이며 비슷한 크기의 물고기를 함께 유지하기 위해 주기적으로 등급을 매겨야 합니다. 등급 매기기는 다양한 이유로 필요하며 등급의 빈도는 종종 어종에 따라 다릅니다. 등급 매기기는 양식장에서 물고기가 사육되는 동안 대부분의 처리가 이루어지는 곳입니다. 적절한 어류 취급 장비를 갖추는 것은 인간의 노동과 어류 스트레스를 줄이는 가장 쉬운 방법입니다. 등급을 매기는 동안 물고기는 탱크에서 탱크로 이동할 가능성이 가장 높습니다. 물고기는 결국 보육원에서 성장 탱크로 이동합니다. 그리고 거기에서 그들은 다른 시스템과 성장 탱크로 몇 번 등급이 매겨질 수 있습니다. 마지막으로 물고기를 수확할 준비가 되면 퍼지 시스템으로 이동한 다음 거기에서 처리 라인이나 트럭으로 이동하여 고객에게 배송해야 합니다. 다행히도 가공 후 죽은 물고기를 옮기는 것은 더 이상 물이 필요하지 않고 물고기의 스트레스가 더 이상 중요하지 않기 때문에 살아있는 물고기를 옮기는 것보다 훨씬 쉽습니다. 그러나 많은 RAS 작업은 시장에 활어를 판매하여 프리미엄을 받고 물고기가 슈퍼마켓이나 식당에 도착하면 생존과 건강을 증가시키는 데 물고기의 스트레스를 줄이는 것이 중요합니다.
물고기 취급은 농장의 탱크 공간이 가능한 가장 효율적인 방법으로 사용되도록 합니다. 농장의 탱크에서 최대 사육 밀도를 유지하는 것과 물고기를 다루는 횟수를 줄이는 것 사이에는 균형이 있습니다. 각 작업자는 자신과 농장에 적합한 방법을 제시하지만 비슷한 크기의 물고기로 탱크를 채우는 것이 때때로 어려울 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
어류 취급의 핵심은 시스템의 모든 어류를 추적하고 생산 목표와 원하는 입식 밀도를 이해하는 것입니다. 시장에 나가기 위해 시스템을 떠나는 물고기는 들어오는 물고기로 대체되어야 합니다. 이는 각 시스템에 있는 물고기의 수, 평균 크기 및 남은 수확 시간에 대한 충분한 이해가 있는 경우에만 효율적으로 수행될 수 있습니다. 입식 빈도, 입식 크기 및 입식 밀도는 모두 종에 따라 다릅니다. 또한 등급의 수와 농장에서의 총 시간도 달라집니다. 어류 취급 시기와 빈도를 계획하려면 이러한 각 요소를 고려해야 하며 사용 가능한 정보를 기반으로 이러한 결정을 내리는 것이 종종 생산 관리자의 일입니다. 새로운 소프트웨어는 이제 농장 관리자가 농장의 모든 물고기를 추적하고 물고기를 언제 어디로 옮겨야 하는지 계획하는 데 도움이 될 수 있습니다. Excel 스프레드시트는 자주 업데이트되는 한 작동합니다.
좋은 물고기 취급 관행의 핵심은 물고기를 다루는 횟수를 가능한 한 적게 유지하고, 물고기에 대한 스트레스를 줄이고, 올바른 장비를 사용하고, 물고기의 움직임을 추적하고, 모든 움직임을 적절하게 계획하는 것입니다. 이러한 각 단계를 따르면 생산 목표를 더 쉽게 달성하고 농장이 효율적으로 운영되도록 할 수 있습니다.
시스템 유지 관리 및 부식
장비를 정상 작동 상태로 유지하고 치명적인 오류를 방지하려면 정기적인 시스템 유지 관리가 필요합니다. 일부 유지 관리 작업을 수행하려면 수처리 단계 또는 전체 시스템을 오프라인으로 전환해야 할 수 있습니다. 결과적으로 어류 바이오매스가 낮거나 최소한 먹이를 주는 시간 사이의 휴식 시간에 이러한 활동을 계획하는 것이 가장 좋습니다. 종종 시스템은 짧은 시간 동안 중단될 수 있으며 비상 산소 시스템은 물에 충분한 산소를 유지할 수 있습니다. 더 나은 방법은 이중화 또는 병렬 처리 시스템을 갖도록 시스템을 설계하여 유지 관리를 위해 주기적으로 절반을 오프라인으로 전환할 수 있도록 하는 것입니다.
드럼 필터, 펌프, 송풍기, 산소 발생기, 열 펌프, UV 필터 및 센서는 모두 정기적인 유지 관리가 필요한 장비의 예입니다. 장비 설명서에는 각 부품에 필요한 정기 유지 관리가 설명되어 있습니다. 각 장비의 유지 관리 일정은 모든 농장 직원이 쉽게 액세스할 수 있어야 하며 정기적으로 업데이트되는 일정을 공개적으로 게시해야 합니다. 유지 보수에는 자주 마모되는 부품 교체, 소모품 재보급 또는 공기 필터 청소가 포함됩니다. 소모품 또는 일반적으로 교체되는 부품은 신속한 교체가 가능하도록 현장에 보관해야 합니다.
또한 추가 백업 펌프나 송풍기를 현장에 두는 것이 일반적입니다. 장점은 주문이 처리되고 배송되기까지 몇 주를 기다리지 않고 고장난 장비를 몇 시간 내에 교체할 수 있다는 것입니다. 단점은 장비에 더 많은 선행 투자가 필요하다는 것입니다. 숙련된 운영자는 현장에 보관해야 하는 백업 장비와 실패할 가능성이 없고 백업이 필요하지 않은 장비에 대해 알고 있을 것입니다. 또 다른 옵션은 신속한 수리가 필요한 경우 교체 부품을 신속하게 제공할 수 있도록 가까운 공급업체로부터 장비를 소싱하는 것입니다. 마찬가지로 가까운 곳에 있는 장비 제조업체 담당자가 서비스 요청에 신속하게 대응하고 고장난 장비를 수리할 수 있습니다. 이것은 큰 장점이며 구매 과정에서 현지 공급업체를 찾는 것을 간과해서는 안 됩니다.
시스템 유지 관리의 마지막 부분은 장비의 부식 관리입니다. 물 주변에서 일하는 사람이라면 누구나 부식의 힘을 알고 있지만 바닷물이 가장 부식성이 강하지만 담수 시스템도 시간이 지남에 따라 금속을 부식시킵니다. 부식은 본질적으로 전기화학적이며 전자가 이동하려면 전해질 용액이 필요합니다. 물에 전해질이 많을수록 전기화학 반응이 더 쉽게 일어날 수 있습니다. 모든 양식 시스템 용수는 나트륨, 염화물, 칼슘, 마그네슘 및 기타 이온으로 가득 찬 전해질 용액입니다. 물의 일반적인 부식성은 염도, 온도, pH, 알칼리도 및 경도를 포함한 많은 요인에 따라 달라집니다. 갈바닉 부식은 산화 환원 반응으로 인해 양극이 전자를 잃는 양극과 전자를 얻는 음극이 포함되며, 전자의 손실은 양극의 부식을 초래합니다. 이는 녹, 구멍, 재료 손실로 이어져 결국 장비 고장을 초래할 수 있습니다.
부식은 시스템에 적합한 금속 합금을 선택하여 무엇보다도 먼저 방지할 수 있습니다. 염수 시스템에는 주로 316 SS 또는 플라스틱 장비가 있어야 합니다. 반면 코팅된 주철 및 304 SS는 담수 시스템에서 사용할 수 있습니다. 그러나 담수 시스템이 높은 수준의 TDS와 전도도(강한 전해질 용액)를 가지고 있다면 316 SS 장비를 고려해야 할 수도 있습니다. 일반적으로 316 SS 및 기타 내부식성 금속은 비용이 더 많이 들지만 장비 교체 감소로 인한 절감액은 선행 투자 가치가 있습니다. 부식이 시작되면 멈추기 어려울 수 있지만 부식을 늦추기 위해 녹 반점에 적용할 수 있는 코팅이 있습니다.
부식을 방지하는 또 다른 방법은 희생 양극을 사용하는 것입니다. 보트나 산업 플랜트에서는 아연과 알루미늄이 가장 일반적으로 사용됩니다. 그러나 양식업의 경우 아연과 알루미늄은 모두 물고기에게 잠재적으로 독성이 있으며 물에 용해되는 것은 바람직하지 않습니다. 경우에 따라 마그네슘 양극을 사용할 수 있지만 얼마나 빨리 용해되는지 정기적으로 확인해야 합니다. 희생 양극을 사용하려면 모든 장비가 전도성 케이블을 통해 해당 양극에 전기적으로 연결되어야 합니다.
장비 유지 관리는 시스템이 원활하고 예측 가능한 방식으로 작동하도록 합니다. 실패는 계속 발생하지만 좋은 운영자가 되는 것은 위험을 관리하고 예방하는 것입니다. 예비 부품을 준비하고 정기적인 유지 관리 일정을 준수하는 것은 농장이 항상 원활하게 운영되도록 하는 두 가지 핵심 요소입니다.
퍼징
퍼징은 생선을 깨끗한 물에 넣어 이취를 제거하는 행위로, 종종 퀴퀴하거나 탁한 맛으로 묘사됩니다. 생선 살의 이취는 종종 일부 박테리아의 유기 부산물인 지오스민의 존재로 인해 발생합니다. 따라서 정화의 목표는 물에 있는 지오스민과 박테리아의 존재를 제거하는 것입니다. Geosmin은 극도로 낮은 농도(조당 5개)에서 인간의 코로 감지할 수 있으며 전체 필레의 풍미를 망칠 수 있습니다. 이취 문제는 시스템 바이오 필터에 박테리아가 많기 때문에 대부분의 RAS에서 만연합니다. 다행히 지오스민이 없는 깨끗한 물에 생선을 일주일 정도 담가두면 고기의 잡냄새가 사라진다. 모든 RAS 작업에는 수중 지오스민 수준이 다르며 해당 시스템의 물고기에 대해 다른 정화 기간이 필요합니다. 종종 모든 생선이나 수확할 때마다 맛을 감지할 수 없지만 나쁜 생선 한 마리가 고객의 경험을 망치고 농장의 평판을 손상시킬 수 있으므로 상관없이 제거하는 것이 좋습니다.
퍼지는 모든 어류 수확에 대한 표준 기간(일반적으로 4-7일) 동안 수행되어야 하며 어류가 수확되기 전에 완전히 퍼지되도록 사전 계획이 필요합니다. 종종 수원에서 직접 농장으로 유입되는 대체 물은 나머지 시스템으로 보내지기 전에 먼저 정화 시스템을 통과합니다. 이를 통해 박테리아가 없는 사전 여과된 원수를 주요 성장 시스템에서 다시 사용하기 전에 먼저 퍼지 시스템에서 사용할 수 있습니다. 일반 시스템 용수는 지오스민을 함유할 수 있으므로 퍼지 시스템에서 사용해서는 안 됩니다. 퍼지 탱크에서는 물고기에게 먹이를 주지 않기 때문에 암모니아와 산소 부하가 크게 줄어듭니다. 산소 수준을 높게 유지하고 이산화탄소를 낮게 유지하기 위해 폭기가 필요할 수 있지만 일반적으로 퍼지 시스템에서 추가 수처리는 필요하지 않습니다. 정화 시스템에서 물고기를 수확한 후 배수하고 건조하여 탱크 벽, 바닥 및 배관에 박테리아가 번식하는 것을 방지할 수 있습니다. 퍼지 탱크를 사용한다는 것은 물고기를 배치 또는 적어도 부분 배치로 수확해야 함을 의미합니다. 수확 일정에 따라 여러 퍼지 탱크가 필요할 수 있습니다. 물고기는 먹이를 주지 않기 때문에 체중이 감소하기 시작하므로 과도한 시간 동안 퍼지 시스템에 보관해서는 안 됩니다. 그러면 농장의 수확량이 감소합니다. 향후 연구는 다른 방법을 통해 지오스민을 물에서 제거할 수 있는 방법을 찾고 있으며 많은 농부들은 정화를 더 빨리 수행할 수 있는 방법에 대한 일화적인 증거를 가지고 있습니다. 그 동안에는 일관된 제거 일정을 유지하고 이것이 농장의 주간 작업의 일부가 될 것으로 예상하는 것이 가장 좋습니다.
급여
좋은 농장 관리는 좋은 사료 관리입니다. 좋은 운영자는 물고기가 매일 섭취하는 사료의 양을 최대화하여 물고기의 성장률을 높이는 것을 목표로 합니다. 전체 농장 운영은 물고기가 먹고 자랄 수 있도록 행복하고 건강하게 만드는 것을 중심으로 이루어집니다. 이전에 논의한 바와 같이 사료는 모든 양식장에서 가장 높은 운영 비용입니다. 우리는 또한 이전에 다양한 사료 장비 선택에 대해 논의했습니다. 그러나 장비 못지않게 중요한 것은 사료의 종류, 사료량, 급여 시기입니다. 이 세 가지 요소를 제어하면 FCR과 이후 농장 수익성에 상당한 영향을 미칩니다.
사료는 다양한 펠릿 크기로 제공되며, 더 작은 물고기는 더 작은 크기로, 완전히 자란 물고기는 더 큰 크기로 제공됩니다. 일반적인 RAS 작업에는 한 번에 세 가지 크기의 펠릿이 필요할 수 있습니다. 각 크기는 물고기의 다른 삶의 단계를 위한 것입니다. 물고기마다 식이 요법이 다르며 대서양 연어, 무지개 송어 및 틸라피아와 같은 일반적으로 양식되는 종에 대해 종별식이 요법을 사용할 수 있습니다. 이제 배설물이 함께 머물도록 돕고 먹지 않은 사료에서 물로 지방과 단백질이 침출되는 것을 감소시켜 수질을 향상시키는 추가 결합제를 포함하는 RAS 특정 사료 제형도 있습니다. 두 개의 다국적 물고기 사료 회사인 Skretting과 EWOS가 있습니다. 둘 다 다른 가격대의 여러 제품 라인을 가지고 있습니다. 사료 공급업체를 고려할 때 배송비는 종종 주요 고려 사항입니다. 좋은 선택이 될 수 있는 소규모 지역 회사도 있습니다. 많은 농부들이 자신의 어류와 시스템에 가장 적합한 사료를 결정하기 위해 다양한 사료를 테스트합니다. 사료 배합 산업의 지속적인 혁신은 가격 인하, 어분 수요 감소 및 RAS 수질 개선으로 이어질 것입니다.
하루에 먹이는 양은 물고기의 생애 단계에 따라 달라지며 일반적으로 어린 물고기는 체중의 비율로 하루에 더 많은 먹이를 필요로 합니다. 이것은 성숙한 어류의 경우 하루에 어류 1kg당 사료 1.5% Kg에서 빠르게 성장하는 어린 어류의 경우 5%까지 다양합니다. 이 백분율은 운영자가 달성하고자 하는 일일 목표입니다. 다양한 요인이 이러한 목표를 매일 달성하는지 여부에 영향을 미칠 수 있습니다.
질병 발생 또는 불리한 수질 조건은 물고기의 식욕을 감소시키고 하루에 더 적은 사료를 섭취하게 됩니다. 물고기가 매일 어떻게 먹이를 먹는지 관찰하는 것은 물고기 건강의 변화를 식별하는 가장 쉬운 방법 중 하나입니다. 평균보다 덜 격렬한 섭식 행동은 무언가 잘못되었음을 나타냅니다. 매일 먹이를 관찰하는 것은 농장 일과의 중요한 부분이며 모든 작업자에게 먹이 행동을 해석하는 방법을 교육하는 것이 중요합니다. 물고기의 행동 외에도 먹이를 준 후 남은 먹이의 양을 모니터링할 수도 있습니다. 대형 네트 펜 작업에서 수중 카메라는 케이지 바닥에서 먹이를 모니터링하는 데 자주 사용되며 대형 탱크에서도 구현할 수 있습니다. 또 다른 방법은 탱크의 바닥 배수구에서 드럼 필터로 되돌아오는 물의 흐름을 모니터링하여 남은 사료의 양을 식별하고 정량화하는 것입니다. 먹지 않은 음식을 캡처하기 위해 흐름에 일시적으로 화면을 배치하여 남은 음식을 쉽게 볼 수 있습니다. 남은 사료는 농장의 수익에 직접적인 타격을 입히고 여과 장비에 부담을 주지만 어느 농장에서나 예상되는 일입니다.
사료 공급을 제어하는 마지막 요소는 하루 동안 펠릿을 얼마나 자주 분배하는지입니다. 다른 농부와 다른 종은 다른 일정이 필요합니다. 사료는 자동 급이기나 수요 급이기로 거의 연속적으로 급이하거나 하루에 몇 번 정기적으로 급이할 수 있습니다. 대부분의 물고기는 낮 동안이나 건물에 불이 켜져 있을 때만 먹이를 주어야 합니다. 규칙적인 일정을 통해 섭식 행동을 더 쉽게 매일 비교할 수 있습니다.
좋은 작업 방법은 매일 사료 사용을 주의 깊게 추적해야 합니다. 피드 추적은 시스템 운영을 최적화하고 수익을 높이는 데 중요한 부분입니다. 다른 피드 방법에는 다른 피드 추적 시스템이 필요합니다. 귀하의 운영에 잘 맞는 것을 찾으십시오. 전반적으로 예측 가능하고 측정 가능한 방식으로 물고기에게 먹이를 주는 데 시간을 할애하십시오. RAS 운영자는 네트 펜 운영자가 피드를 관리하는 방법에서 단서를 얻을 수 있습니다. 먹이주기는 FCR을 높이기 위해 지속적으로 조정되는 세부적인 작업입니다. 물고기를 제대로 먹이려면 경험이 필요하지만, 물고기를 능숙하게 다루는 것은 성공적인 농장의 열쇠 중 하나입니다.
생물보안
생물보안을 유지하는 것은 안일함과의 끊임없는 싸움입니다. 운영 프로토콜을 마련하고 관리자가 공정하게 시행해야 합니다. 많은 농장이 생물학적 보안을 유지하기 위한 적절한 조치를 취하지 않고 불행하게도 대규모 질병 발생으로 농장이 완전히 탈선하여 수익이 중단되고 궁극적으로 사업이 파산한 경우에만 실수를 깨닫습니다. 이런 실수를 하지 마세요.
생물보안에는 몇 가지 다른 측면이 있습니다. 먼저 수처리 과정에서 소독 단계가 있습니다. 이전에 논의한 바와 같이, 이것은 UV 시스템으로 가장 잘 수행되며, UV 시스템은 박테리아, 바이러스 및 기생충을 유발하는 잠재적인 질병의 개체군을 지속적으로 제거하기 위해 작동합니다. 모든 단계에서 나쁜 행위자의 인구를 억제하고 물고기의 스트레스를 줄이는 것은 질병을 억제하는 데 도움이 될 것입니다. 적절한 소독이 이루어지고 있는지 확인하려면 일상적인 유지 관리의 일환으로 UV 장비를 정기적으로 점검해야 합니다.
다음 단계는 농장 주변에 방어선을 만드는 것입니다. 이렇게 하면 잠재적인 질병이 농장에 유입되는 것을 방지할 수 있습니다(그림 16). 이것은 사람을 포함하여 농장에 들어오는 모든 것을 철저히 소독함으로써 이루어집니다. 이를 달성하기 위해서는 농장으로의 진입 및 퇴장 지점이 극도로 제한되어야 합니다. 모든 개인 및 장비는 옷과 신발을 교체하거나 소독할 수 있는 대기실이 있는 단일 문을 통해 출입할 수 있습니다. 이 방 안에는 신발을 멸균 장화로 갈아 신을 수 있는 선반이 있고, 손 소독제로 손을 소독할 수 있습니다. 또한 농장을 방문하는 사람을 추적하기 위한 로그인 및 로그아웃 시트가 있는 경우가 많으며, 이는 발병이 발생할 경우 출처를 결정하는 데 도움이 됩니다. 요오드 소독제로 가득 찬 얕은 대야로 구성된 족탕을 농장에 들어가기 전에 모든 발을 씻을 수 있도록 입구 문에 놓아야 합니다. 많은 양식장에서는 건물 내부에 외부 손님을 허용하지 않습니다. 손님이 이전에 다른 양식장을 방문했고 잠재적으로 질병에 노출되었는지 모르기 때문입니다. 현장에 손님을 허용하는 경우 전신 타이벡 슈트, 장갑 및 부츠를 제공할 수 있습니다. 농장 내부를 볼 수 있는 창문이 있는 주요 농장 외부의 전망 공간을 통해 농장 내부의 손님 방문을 줄일 수 있습니다. 이렇게 하면 잠재 고객, 투자자 등이 생물 보안 보호를 통과하지 않고도 농장을 볼 수 있습니다.
그림 16. 농장 내 생물보안 경계의 예. 실선은 벽과 같은 단단한 장벽을 나타내고 점선은 세척을 위한 비공식적인 경계를 나타냅니다.
또한 사료 및 장비 배달에 덜 자주 사용되는 농장으로의 더 큰 출입문이 필요할 것입니다. 농장에 들어가기 전에 장비에 소독제를 뿌려야 합니다. 그렇지 않으면 아직 포장 상태인 경우 질병이 없는 것으로 가정할 수 있습니다. 염소는 장비를 소독하는 데 사용할 수 있지만 어떤 경우에도 염소가 시스템 물과 접촉해서는 안 됩니다. 그것은 물고기와 바이오 필터 모두의 건강에 극도의 악영향을 미칠 수 있습니다. 소독 후 모든 장비를 물로 헹굽니다. 또한 파리, 거미, 쥐 또는 새와 같은 해충이 농장에서 발견되면 가능한 질병 매개체가 될 수 있으므로 즉시 제거해야 합니다.
농장의 모든 출입 지점을 확보한 후 다음 단계는 시스템 간의 생물학적 보안을 유지하는 것입니다. 시스템을 서로 격리된 상태로 유지하는 것은 발병이 전체 농장에 영향을 미치지 않도록 하는 가장 쉬운 방법입니다. 시스템 간의 격리는 몇 가지 방법으로 유지될 수 있습니다. 가장 쉬운 방법은 시스템 사이에 벽을 만들어 시스템을 물리적으로 격리하는 것입니다. 이것이 항상 실용적이지는 않지만 가능하면 수행해야 합니다. 육묘 시스템에서 보육 시스템을 분리하는 것이 가장 합리적이며 권장되는 경우가 많습니다. 이렇게 하면 새로 도착한 물고기에 존재하는 잠재적인 질병이 양식장에 있는 기존 물고기의 주요 개체군과 항상 격리됩니다. 다음으로, 시스템이 같은 방에 있더라도 시스템 간에 물을 교환해서는 안 됩니다. 또한 그물, 어류 펌프, 그레이더 등과 같이 정기적으로 물과 접촉하는 장비는 항상 한 시스템에서만 사용하거나 시스템 간에 이동할 때 소독해야 합니다. 이는 때때로 번거롭고 노동 집약적일 수 있지만 생물학적 보안을 보장하는 가장 좋은 방법입니다. 한 팜에 여러 시스템을 사용하는 목적 중 하나는 중복성을 만드는 것입니다. 시간을 내어 시스템을 적절하게 격리하면 질병으로 인한 치명적인 사망의 가능성이 크게 줄어듭니다.
다음은 시스템에 들어오는 모든 물고기가 질병이 없는 것으로 인증된 생물학적 보안 시설에서 조달되었는지 확인하는 것입니다. 물고기 부화장은 고객이 질병에 걸린 물고기를 받으면 평판이 나빠지기 때문에 시설을 질병 없이 유지하려는 더 큰 인센티브를 가지고 있습니다. 그럼에도 불구하고 평판이 좋은 계란 및 핑거링 딜러와만 거래하십시오. 이 경우 가장 저렴한 소스가 아마도 최선의 선택이 아닐 것입니다. 물고기나 달걀이 처음 농장에 들어올 때 최소한 며칠 또는 그 이상 동안 별도의 시스템에 보관해야 합니다. 물고기를 기존 물고기와 함께 시스템에 배치하기 전에 잠재적인 증상이 있는지 정기적으로 관찰해야 합니다.
생물학적 보안 시설을 유지하기 위해 노력하는 것은 마음의 평화를 위해 그만한 가치가 있습니다. 문제는 문제 없이 몇 년 동안 농장을 운영한 후에도 표준이 완화되지 않도록 하는 것입니다. 생물보안은 좋은 운영자가 되기 위한 또 다른 부분일 뿐입니다.
질병 관리 및 치료
물고기가 질병 증상을 보인다면 발병을 잠재적으로 억제하기 위한 조치를 시행하기에 너무 늦지 않았습니다. 첫 번째 단계는 질병을 식별하고 적극적인 치료를 제공하는 것입니다. 이것은 물고기 식단을 변경하거나 물에 보충제를 추가하는 것을 의미할 수 있습니다. 박테리아, 바이러스, 곰팡이 또는 기생충은 일반적인 물고기 질병을 일으킬 수 있습니다. 수의사는 병든 표본이 제공되면 신속한 진단을 제공할 수 있습니다. 첫 발병이 발생하기 전에 현지 어류 수의사를 아는 것이 좋습니다.
적극적인 치료를 제공하는 것 외에도 의심되는 시스템은 다른 모든 시스템과 격리되어야 합니다. 직원이 먼저 철저한 청소를 거치지 않고는 통과할 수 없는 임시 물리적 장벽을 설치하는 것이 좋습니다. 병에 걸린 시스템에서 사료 부하를 줄여야 하며, 가능하면 물에 추가 산소를 추가해야 하며 추가 물을 교환해야 합니다. 이러한 모든 조치는 영향을 받는 물고기의 스트레스를 줄이는 데 도움이 됩니다. 농장의 다른 시스템은 질병의 징후가 있는지 면밀히 모니터링해야 합니다.
어떤 경우에는 모든 물고기를 즉시 안락사시키고 시스템을 배수하는 것이 최선의 조치일 수 있습니다. 그런 다음 시스템의 모든 부분을 며칠 동안 건조한 상태로 두고 모든 부분에 표백제 혼합물을 분사하여 시스템을 완전히 소독해야 합니다. 이것은 극단적인 조치이지만 많은 농부들이 농장에서 질병을 완전히 제거하는 데 반복적으로 실패한 후에 그렇게 했습니다.
가능한 질병을 진단하고 치료 지침을 제공할 수 있는 질병 관리 리소스 및 책을 찾으십시오. 대부분의 RAS 운영자는 제품의 시장성을 저해하는 항생제 사용에 관심이 없습니다. 항생제 또는 기타 질병 치료제를 사용하기로 선택한 경우 제조업체의 지침을 주의 깊게 따르고 질문이 있는 경우 회사 담당자에게 문의하십시오.
인력 충원
여느 비즈니스와 마찬가지로 유능하고 신뢰할 수 있는 직원을 고용하는 것은 성공의 열쇠이자 가장 큰 과제 중 하나입니다. 좋은 후보자를 식별하고 훌륭한 직원으로 훈련시키기 위해서는 특별한 기술이 필요합니다. 농장의 규모에 따라 필요한 인력이 다르지만 모든 농장에는 24시간 현장 직원이 필요합니다. 소규모 농장의 야간 근무자는 여전히 현장에서 잠을 잘 수 있지만 언제든지 경보에 즉시 응답할 수 있어야 합니다.
대규모 농장에는 일상적인 의사 결정과 지속적인 생산 계획을 책임지는 한 명 이상의 농장 관리자가 필요합니다. 농장 관리자는 모든 농장 관련 문제의 담당자가 됩니다. 좋은 농장 관리자를 찾거나 스스로 되는 것이 수익성 있는 RAS를 성공적으로 운영하는 열쇠 중 하나입니다. 농장 관리자는 농장의 성공에 대한 이해 관계가 있어야 하고 농장이 적절한 가격에 고품질의 물고기를 생산하고 생산할 수 있도록 농장을 운영하는 작업을 기꺼이 수행해야 합니다. 책임 있는 관리자를 찾기가 어려우며 사내 교육이 필요할 수 있습니다. 최고의 관리자는 물고기, 장비 문제 해결, 생산 계획 및 인사 관리를 잘 이해합니다. 모든 것을 능가할 수 있는 사람은 드물고 책임 영역이 다른 여러 관리자를 두는 것이 더 효과적일 수 있습니다.
농장 관리자 아래에는 먹이 주기, 물고기 다루기, 수질 검사 등과 같은 일상적인 작업을 수행하는 다른 생산 직원이 있을 수 있습니다. 농장에서 하는 많은 작업은 육체 노동으로 간주되며 결과적으로 작업은 일반적으로 높은 급여가 아닙니다. 그러나 우수한 RAS 직원을 위해서는 다양한 기술이 필요합니다. 첫째, 물고기 생물학과 기본 양식 기술에 대한 이해가 필요합니다. 둘째, 장비를 작동하고 유지 관리하는 방법을 이해해야 합니다. 그리고 가장 중요한 것은 그들이 신뢰할 수 있고, 세심하고, 유연해야 한다는 것입니다. 종종 생산 직원은 급여가 낮고 작업이 반복되기 때문에 이직률이 높습니다. 좋은 임금과 목표에 기반한 상여금을 지급하는 것은 직원 이직률을 줄이는 방법입니다.
현장 직원 외에도 비즈니스의 회계 및 관리 측면에서 추가 직원이 필요할 수 있습니다. 소규모 농장에서는 일반적으로 소유자가 이를 처리합니다. 그러나 규모가 더 큰 농장은 회계, 판매 및 배송과 같은 관리 작업에 직원이 필요할 수 있습니다. 농장의 비즈니스 측면에서 정리를 유지하는 것이 중요하고 무시할 수 없습니다. 다행스럽게도 다른 분야에서 필요한 동일한 기술을 양식 비즈니스에 적용할 수 있으므로 관리 작업을 수행할 수 있는 직원을 찾기가 더 쉽습니다.
8장: 기타 주제
규정 및 허가
RAS에 영향을 미치는 규정은 다양한 형태를 취합니다. 연방, 주, 카운티 및 시 수준에서 시행될 수 있는 사업 규정, 건설 규정 및 양식 규정이 있습니다. 이러한 규정을 탐색하려면 서류 작업, 의미론 및 인내에 대한 박사 학위가 필요할 수 있습니다. 긍정적인 태도를 유지하고 지방 정부 내에서 동맹을 찾는 것이 특히 장애물에 부딪힌 경우 상황을 계속 진행하는 가장 좋은 방법입니다. 이전에 양식업 허가를 처리한 관할 구역은 탐색이 더 쉬울 것이며 시기적절한 방식으로 프로젝트에 대한 승인을 받을 가능성이 더 큽니다. 승인 요청에 대한 시기적절한 응답과 승인을 제공하는 데 있어 특정 정부 기관의 책임이 부족할 수 있습니다. 유사하게, 익숙하지 않은 프로젝트는 프로젝트에 “예”라고 대답하는 개인이 되는 것에 대해 책임을 질 의향이 없는 관리 없이 느린 궤도에 놓이는 경향이 있습니다. 불행히도 이것은 RAS와 같은 혁신적인 프로젝트가 승인을 기다리는 동안 중단되는 분위기를 조성합니다. 이 책의 설계 단계 장에서 제안한 대로 계획의 초기 단계에서 허가 및 규정 준수를 관리하는 것이 항상 가장 좋습니다.
미국에 거주하는 경우, 귀하의 작업에 어떤 허가가 필요한지 이해하는 데 도움을 줄 수 있는 어류 및 사냥감 부서 또는 농업 부서에 각 주의 담당자가 있는 경우가 많습니다. 필요한 일반적인 허가 세트는 어류 취급 허가, 폐수 처리 허가, 사업 허가 및 건설 허가입니다. 이것은 포괄적인 목록이 아니며 각 관할 구역이 다를 수 있습니다. 작업을 계획하고 있는 지역의 동료 농부들과 이야기를 나누십시오. 많은 사람들이 같은 과정을 거쳐야 했습니다.
건설 및 엔지니어링 파트너
좋은 프로젝트 파트너를 선택하는 것은 RAS 성공의 열쇠 중 하나입니다. 불행히도 돈이 관련되면 많은 좋은 사람들이 나쁘게 행동하기 시작합니다. 앞서 언급했듯이 좋은 계약을 맺으면 좋은 행동이 보장되고 명확한 기대가 생깁니다. 신뢰할 수 있는 파트너를 찾는 것은 종종 입소문을 통해 구식 방식으로 수행됩니다. 양식 산업은 소수의 회사로 채워진 작은 세계이며 이들 회사 중 RAS 프로젝트에서 성공한 회사는 극소수에 불과합니다. 함께 일하기로 선택한 회사의 프로젝트 프로필을 주의 깊게 살펴보고 참조를 확인하십시오. 이것은 노력과 시간이 필요하지만 잠재적인 파트너를 확인하는 가장 쉬운 방법입니다. 하루가 끝나면 RAS 소유자는 고객이며 함께 일하기로 선택한 사람은 함께 돈을 쓸 사람입니다. 고객으로서 당신은 엔지니어링 및 건설 팀으로부터 최고의 가치를 얻고자 합니다.
일반적으로 건설은 매우 비효율적인 프로세스입니다. 사실 미국에서는 지난 50년 동안 효율성이 감소했으며 오늘날에는 1960년대에 비해 인시당 작업량이 더 적습니다. 이는 작업이 모두 사용자 정의되고 복잡하기 때문에 주로 작업을 자동화할 수 없는 다양한 요인 때문입니다. 이러한 비효율성은 초심자에게 매우 실망스러울 수 있습니다. 좌절과 혼란은 일반적으로 발생하며 모든 사람이 한 페이지에 모이는 것은 모든 건설 프로젝트에서 가장 큰 어려움 중 하나입니다. 또한 RAS는 이전에 많은 사람들이 구축한 것이 아니며 프로젝트에 참여하는 거의 모든 일반 근로자와 건설 관리자는 농장이 어떻게 생겼는지에 대해 생소할 것입니다. 이것이 의미하는 바는 모든 프로젝트 파트너(소유주, 엔지니어, 일반 계약자 및 하청 계약자) 간에 지속적인 회의와 의사 소통이 필요하다는 것입니다. 이 모든 시간과 같은 것에 대해 계속해서 이야기하는 것은 정상이며 예상되는 일입니다.
물론 건설이 시작되기 전에 엔지니어링 팀과의 많은 회의와 토론도 있어야 합니다. 경험이 풍부한 엔지니어링 파트너와 협력하는 것은 아마도 당신이 스스로 할 수 있는 가장 큰 호의일 것입니다. 아직 운영 중인 성공적인 프로젝트의 입증된 실적은 엔지니어링 회사에서 기대할 수 있는 작업 품질의 가장 큰 지표입니다. 투명하고 과거에 진행하지 못했던 프로젝트에 대해 공개적이고 비판적으로 토론할 의사가 있는 파트너를 찾으십시오.
모든 엔지니어는 수처리를 가장 잘 수행할 수 있는 방법에 대한 고유한 방법과 이론을 가지고 있습니다. 이러한 엔지니어 간의 차이는 전체 산업이 확장 가능한 수처리 프로세스가 무엇인지 인식함에 따라 사라지기 시작했습니다. 그럼에도 불구하고 엔지니어가 제안하는 방법을 이해하고 이 방법이 다른 대안보다 선택된 이유에 대해 중요한 질문을 할 수 있는 것이 중요합니다. 이전에 상업적 규모로 테스트되지 않은 새로운 기술 프로세스는 피하는 것이 가장 좋습니다. 또한 엔지니어는 수처리 공정에만 집중하고 물고기 취급 및 먹이 주기와 같은 운영상의 고려 사항에는 덜 주의하는 경향이 있습니다. 엔지니어는 건물, 전기, 배관, 제어, 물 공급 및 폐수 처리를 포함하여 농장의 모든 구성 요소를 통합하는 데 도움을 주어야 합니다. 이 모든 부분은 함께 작동해야 하며 모든 것을 올바르게 하려면 장비 공급업체와 계약업체를 포함한 모든 프로젝트 파트너를 한 자리에 모아 어려운 문제를 논의하고 해결해야 하는 경우가 많습니다. 이것은 유능한 엔지니어링 팀이 가장 잘 조정합니다.
요약하면 올바른 파트너를 선택하십시오. 좋은 권장 사항, 성공적인 프로젝트에 대한 입증된 실적, 협력에 대한 강한 의지를 가진 자를 찾으십시오. 과거 프로젝트 바탕이 있지 않고 어려운 질문에 대답을 피하는 파트너를 피하십시오. 그런 경우 의사 결정에는 많은 시간이 걸리고 설계 및 시공 과정이 천천히 진행될 것으로 예상됩니다.
모금 활동
많은 RAS 소유자가 비즈니스 세계에서 업계에 처음 들어오지만 기금 마련에 경험이 없는 사람들에게는 가파른 학습 곡선이 있을 수 있습니다. 가장 먼저 알아야 할 것은 기금 마련에 많은 시간이 걸린다는 것입니다. 성공적인 RAS 작업이 거의 없기 때문에 투자자가 프로젝트를 지지하도록 설득하는 것은 큰 힘겨운 싸움이 될 것입니다. 첫째, 은행은 입증된 사업 성공 실적이 없기 때문에 부채 융자 제공에 관심이 없을 것입니다. 주식 자금 조달은 가능하지만 잠재적 투자자와 몇 달 또는 몇 년을 왔다갔다 하는 대화가 필요할 것입니다. 여기서 핵심은 가능한 한 많은 잠재 투자자와 대화하기 위해 폭넓은 네트워크를 구축하고 개인적인 연락처를 사용하는 것입니다.
벤처 캐피탈 자금을 받는 것은 매우 어렵습니다. 이러한 모든 실리콘 밸리 기업이 매달 수백만 달러를 모금한다는 소식을 들으면 쉬워 보이지만 현실은 훨씬 더 암울합니다. 벤처 캐피털리스트의 목표는 종종 위험은 높지만 보상도 더 높은 프로젝트에 투자하는 것입니다. 불행히도 대부분의 RAS 프로젝트는 이 틀에 맞지 않으며 기술 스타트업과 같이 몇 년 안에 천 배 성장할 잠재력이 없습니다. 대신 그들은 매달 그리고 매년 꾸준한 수입원을 반환합니다. 농장에 투자하는 것은 배당금에 투자하는 것과 같습니다. 벤처 자본가는 예 또는 아니오라고 말하지 않는 나쁜 습관이 있습니다. 그들은 하나의 잠재적인 투자가 갑자기 뜨거워지는 경우를 대비하여 항상 많은 잠재적 거래를 보류하고 싶어합니다. 이것은 모금 행사로서 매우 실망스러울 수 있으며, 결정이 영구적으로 지연되는 것처럼 보이며, 한 가지 더 확인해야 하거나 한 사람이 더 상의해야 한다는 변명은 일반적인 지연 전술입니다. 잠재적인 자금 제공자가 지연되는 것 같으면 가장 좋은 방법은 문을 열어두되 어떤 거래에도 숨을 참지 않고 대신 다른 곳에서 돈을 찾는 것입니다. RAS 운영의 CEO는 자금을 모으는 데 시간의 80%를 할애할 수 있습니다. 이렇게 하면 설계 변경을 고려하거나 장비 및 건설에 대한 더 나은 거래를 모색하거나 시장 조사를 수행할 시간이 줄어듭니다.
벤처 자본을 찾는 데 있어 우위를 점하기 위해 취할 수 있는 몇 가지 단계가 있습니다. 먼저 투자자에게 보여줄 것이 있어야 합니다. 이것은 자신의 돈으로 자금을 조달한 소규모 파일럿 시스템을 보유하거나 품질을 과시하기 위해 손에 약간의 물고기를 보유하는 것을 의미할 수 있습니다. 이것은 프로젝트에 대한 귀하의 헌신을 보여주고 이미 시간과 돈을 투자했음을 증명합니다. 또한 귀하의 비즈니스가 어떻게 성공할 것인지에 대한 스토리를 전달하는 데 도움이 됩니다. 다음으로 얻을 수 있는 가장 큰 이점은 잠재 고객이 이미 구매 계약에 서명하도록 하는 것입니다. 이것은 농장의 제품을 구매하는 데 관심이 있다는 내용의 서면 진술 또는 판매 가격이 보장된 실제 서명된 구매 계약의 형태일 수 있습니다. 이것은 투자자에게 귀하의 제품에 대한 보장된 시장이 있음을 보여줍니다. 물론 농장을 짓기도 전에 고객 등록을 시작하는 것이 자신보다 조금 앞서고 있지만 다른 많은 산업에서 일반적인 전술입니다. 프레젠테이션을 작성하고, 마케팅 각도를 찾고, 투자자가 자신의 돈을 신뢰하도록 유도할 매력적인 스토리를 전달하는 데 도움이 되는 수많은 리소스가 있습니다.
동시에 잠재적인 투자자로부터 아무것도 숨기지 마십시오. 프로젝트의 가능한 함정에 대해 완전히 투명하지 않으면 투자자와 자신에게 거짓말을 하는 것입니다. 벤처 캐피털리스트는 모든 문 뒤에서 무슨 일이 일어나고 있는지 파악하기 위해 많은 돈을 지불하고 그들에게 제시된 모든 프로젝트의 재정을 철저히 조사할 것입니다. 처음부터 사업 계획과 비용/매출 예측을 정직하게 작성한다면 자신과 투자자의 시간을 절약할 수 있습니다. 사실은 뭔가를 숨겨야 하는 경우 운영의 비즈니스 전망이 좋지 않고 새로운 아이디어를 생각하는 데 시간을 보내야 합니다. 사용할 수 있는 최고의 비즈니스 조언 중 일부는 새로운 아이디어가 있는 경우 해당 아이디어를 없애기 위해 모든 것을 해야 하고, 그것이 끔찍한 아이디어인 가능한 모든 이유를 생각하고, 신뢰할 수 있는 사람들에게 아이디어를 비판적으로 보고 모든 짜증나는 것을 생각하도록 요청하는 것입니다. 결국 당신의 아이디어가 이 모든 비판을 이겨냈다면 그것은 좋은 아이디어여야 하고 추구할 가치가 있습니다.
벤처 캐피탈 자금 조달보다 더 쉬운 방법은 프로젝트 자체 자금을 조달하거나 친구 및 동료로부터 자금을 조달하는 것입니다. 이것은 농장의 비즈니스 측면에서 많은 골칫거리를 제거하고 궁극적으로 더 높은 성공 기회로 이어집니다. 먼저 기금 마련에 귀중한 시간을 낭비할 필요가 없습니다. 둘째, 투자자 이사회나 타협을 강요하거나 잘못된 결정을 내리도록 강요할 수 있는 기타 외부 압력에 대해 책임을 지지 않을 것입니다. 또한 자신의 돈이나 친구의 돈을 쓸 때 현명하게 쓸 가능성이 훨씬 높습니다. 다른 사람의 돈을 쓰는 것은 언제나 쉽지만 자신의 돈으로 더 현명한 결정을 내리고 농장을 짓고 운영하는 데 비용 효율적인 솔루션을 찾는 데 더 많은 시간을 할애합니다. 이러한 결정이 성공적인 농장으로 이어지는 것입니다.
그러나 농장이 처음 시작될 때 최소 24개월의 운영 현금을 보유하고 싶어할 자금을 모으기로 결정했다는 점을 염두에 두는 것이 중요합니다. 현금 흐름이 시작되는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있으며 첫 번째 물고기가 수확되기 전에 자라는 데 최소 1년이 걸리는 경우가 많습니다. 또한 예측된 생산 수준을 달성하는 데 약간의 초기 차질이 있을 수 있으며 몇 가지 실수를 할 수 있는 약간의 여지가 있으면 돈을 벌기 전에 현금이 바닥나는 것을 방지할 수 있습니다.
프로젝트 예산을 책정하고 사업 계획을 세우고 자금을 조달할 때 생선의 시장 가격, 양식장의 자본 비용, 생산 비용에 대한 최악의 시나리오를 가정해야 합니다. 또한 예상보다 훨씬 오래 걸릴 것이라고 가정합니다. 양식업자 사이의 일반적인 경험 법칙은 농장에서 초기 건설을 계획할 때 비용의 두 배와 건설 시간의 두 배를 가정하는 것입니다. 생선의 시장 가격은 원하는 값이 아닐 가능성이 높습니다. 특히 아무도 이전에 테스트한 적이 없는 새로운 종으로 시장에 넘쳐나는 경우에는 더욱 그렇습니다.
요약하면 시간을 내어 정직한 사업 계획을 세우고, 시장의 내부와 외부를 이해하고, 최종 고객이 누구인지 파악하고, 그들의 요구 사항에 대해 조사하십시오. 계획을 세울 때 비관적으로 생각하고 필요한 것보다 더 많은 돈을 모으십시오. 마지막으로, 큰 프로젝트에 자금을 조달하기 위해 시간과 엄청난 노력이 필요하다는 것을 알아야합니다.
아쿠아포닉 시스템
아쿠아포닉 시스템은 물고기의 물이 식물을 비옥하게 하는 단일 시스템에서 물고기와 식물을 모두 키웁니다. Aquaponics는 최근 몇 년 동안 인기를 얻었으며 많은 애호가들이 물고기와 식물을 키울 수 있는 작은 뒷마당 시스템을 구축했습니다. 그러나 상업적 규모의 성공은 이루기 어려웠습니다. 지난 20년 동안 많은 수경재배 사업이 착공을 시도했으며 일부는 벤처 캐피탈의 자금 지원을 받았지만 장기적으로 재정적으로 성공한 것은 없습니다. 일부 농장은 재정적으로 실현 가능하다고 주장하며 예비 농부를 가르치기 위해 설계 도움말이나 워크샵 수업을 제공하지만 종종 수업 판매가 실제로 주요 수입원입니다.
대부분의 농장의 실패는 물고기나 식물을 경쟁력 있는 가격으로 생산할 수 없다는 것입니다. 불행히도 두 제품을 사용하면 두 배의 지식이 필요하고 결국 두 배의 골칫거리가 생깁니다. 오렌지 농부는 오렌지만 키우고 닭 농부는 닭만 키우고 한 가지 제품을 마스터하고 더 적은 비용으로 그 제품을 생산하는 데 집중하는 데는 이유가 있습니다. 연결된 두 제품을 성장시키려는 시도의 도전은 어느 쪽도 최적화할 수 없다는 것입니다. 어류와 식물은 성장을 극대화하기 위해 서로 다른 환경이 필요하며, 실내 폐쇄 시스템의 장점은 모든 환경 요인을 제어하여 생산량을 늘릴 수 있는 능력입니다. 최적화하는 대신 두 개의 경쟁적인 이상적인 조건 사이에서 타협해야 합니다. 이로 인해 물고기와 식물 모두에 대해 생산 비용이 너무 높아 두 시장 모두에서 경쟁력이 없게 됩니다. 상품 시장에서 일부 대규모 생산자와 경쟁한다는 사실을 기억하는 것이 중요합니다. 채소 및 기타 야채는 생산 비용을 크게 절감하는 대규모 밭에서 재배되며 소비자는 새로운 방식으로 재배된 식품에 대해 많은 프리미엄을 지불할 용의가 있습니다. 물고기의 경우도 마찬가지입니다.
수경재배에 접근하는 올바른 방법은 어류 또는 식물 생산에 초점을 맞추고 나머지 절반은 부수적인 수입원으로 고려하여 우선순위가 낮은 것입니다. 식물 성장에 최적화한다는 것은 물고기를 식물의 비료 공급원으로 취급하는 것을 의미합니다. 이 시나리오에서 식물 침대는 어류 시스템보다 훨씬 더 많은 평방 피트를 차지합니다. 많은 수경 재배자들은 이제 특수 LED를 사용하여 식물에 빛을 제공하는 계층화된 식물 침대 스택을 사용하여 필요한 건물 면적을 줄입니다. 아쿠아포닉 작업에서 이러한 종류의 시스템을 사용하는 것도 가능합니다.
다른 옵션은 물고기를 어떻게 키워야 하는지에만 초점을 맞춰 물고기를 위한 RAS를 구축하는 것입니다. 그런 다음 온실 또는 기타 보조 건물을 추가할 수 있으며 일일 교체 용수 또는 시스템 용수 루프를 플랜트 시스템을 통해 순환시킬 수 있습니다. 이 시나리오에서 식물 침대의 평방 피트는 어류 시스템의 평방 피트와 유사할 수 있습니다.
아쿠아포닉스의 장점은 두 가지 작물로 다양화할 수 있어 동일한 가격 변동이나 다른 시장 바람에 의존하지 않는 두 개의 독립적인 수익원을 창출할 수 있다는 것입니다. 단점은 시스템의 복잡성이 증가하고 두 시스템의 조건을 동시에 최적화할 수 없다는 것입니다. 이 최적화 문제의 몇 가지 예: 첫 번째는 각 시스템의 온도입니다. 대부분의 잎이 많은 녹색의 경우 이상적인 수온은 약 23°C인 반면 틸라피아와 같은 따뜻한 물 물고기의 이상적인 성장 온도는 약 28°C입니다. 또 다른 예는 철과 인과 같은 필수 영양소의 존재가 적절한 식물 성장에 필요하지만 농도가 너무 높으면 동일한 영양소가 물고기에게 해로울 수 있다는 것입니다. 물론 이러한 불일치를 완화하기 위한 창의적인 솔루션이 있지만 이러한 솔루션에는 시간, 에너지, 인력, 그리고 가장 중요한 돈이 필요합니다.
가까운 장래에 성공적인 아쿠아포닉 시설을 운영하기 위한 코드가 깨질 수 있지만 그 동안에는 신중하게 사업에 접근하는 것이 가장 좋습니다. RAS에 대해 이 책에서 설명하는 것과 동일한 계획 단계는 아쿠아포닉 작업의 각 측면에도 적용되어야 합니다. 단점에도 불구하고 취미로 즐기는 사람들이 통제된 시스템에서 식물과 물고기를 재배하는 방법을 배우면서 일부 음식을 재배할 수 있는 좋은 방법입니다.
수경 시스템
수경재배 시스템은 물고기가 없는 수경재배 시스템이며 결과적으로 많이 다르게 보입니다. 수경재배 시스템에서는 물 처리가 필요하지 않습니다. 대신 물은 재배 침대 사이에서 펌프로 순환되고 식물을 비옥하게 하기 위해 물에 영양분이 첨가됩니다. 잎이나 지붕 부분이 물에 빠질 수 있으므로 때때로 큰 고체만 여과해야 할 수도 있습니다. 좋은 수경재배 농장을 설계하는 데 있어 어려움은 모두 최소한의 노동으로 식물을 다루고 수확할 수 있는 방법과 관련이 있습니다. 대형 수경 재배 시스템은 수로와 로봇 팔을 사용하여 뗏목을 주변 연못이나 처리 장비로 집어 올릴 수 있는 식물 뗏목을 이리저리 움직입니다.
전통적인 농업에 비해 수경 시스템의 장점은 어류 양식을 위한 RAS와 동일합니다. 물 사용량을 줄이고 환경을 더 잘 제어하며 어디서나 작물을 재배할 수 있습니다. 일반적으로 말해서 수경 재배 시스템은 수생 종을 키우는 데 사용되지 않기 때문에 RAS로 분류되지 않습니다. 그러나 RAS에 관심을 가진 많은 사람들이 공유된 장점 때문에 수경재배에 관심을 갖고 있습니다. 새로운 수경재배 사업은 LED가 켜진 창고 내부에 쌓인 트레이를 사용하기 시작했습니다. 이 회사는 대규모 도시 지역 근처에 농장을 두고 고급 식료품점에 프리미엄 가격으로 제품을 판매합니다. RAS 회사는 대규모 수경 재배자를 찾아 성공을 복제하고 유사한 방법을 사용하여 해산물 제품을 판매 및 마케팅하는 방법을 이해할 수 있습니다.
다문화 시스템
다문화는 단일 시스템에서 2종 이상의 어류, 무척추 동물 또는 식물을 재배하는 과정입니다. Aquaponics는 다중 재배의 한 형태이며 과학자들은 제로 폐기물 시스템을 만들기 위해 식물과 동물의 보다 창의적인 조합의 사용을 탐구해 왔습니다. 예를 들어 새우나 벌레를 사용하여 어항 바로 뒤에 일련의 탱크에 넣어 물고기 고형물을 청소하거나 해초를 사용하여 질소, 이산화탄소 및 인을 제거하는 방법이 있습니다. 해양 및 담수 시스템 모두에서 시도할 수 있는 거의 무한한 조합이 있습니다. 그러나 현재 RAS의 다문화는 여전히 실험적이며 현재 다문화 방법을 사용하는 수익성 있는 사업이 없습니다. 모든 다재배 시스템은 양어재배 시스템과 마찬가지로 큰 주의와 계획을 가지고 접근해야 합니다. 모든 새로운 종의 조합은 완전한 상업 시스템을 적절하게 운영하고 구축하는 데 필요한 데이터를 수집하기 위해 먼저 파일럿 테스트를 거쳐야 합니다. 다재배는 성장하는 모든 종들이 높은 가치를 가지고 있고 각각이 어떻게든 전체 시스템의 수처리 장비와 에너지 요구량을 줄이는 데 크게 기여하는 경우에만 성공할 가능성이 큽니다. 여러 종을 관리하는 추가 복잡성은 시스템의 다른 부분에서 복잡성을 빼서 균형을 유지해야 합니다. 그렇지 않으면 독립적이고 연결되지 않은 RAS에서 각 종을 성장시키는 것이 더 나을 것입니다.
바이오플록 시스템
Biofloc 시스템은 특히 새우 양식업자에게 인기가 있으며 틸라피아 시스템과 함께 biofloc을 사용하는 작업이 수행되었습니다. 바이오플록의 장점은 바이오필터나 상당한 고체여과가 필요 없다는 점입니다. 바이오플록 시스템의 핵심 요소는 바이오플록을 부유 상태로 유지하기 위한 무거운 폭기이며, 이는 또한 이산화탄소를 제거하면서 물에 산소를 공급하는 역할도 합니다. 궁극적으로 이것은 물이 순환될 필요가 없는 매우 간단한 시스템으로 이어집니다. 게다가 새우는 바이오플락을 먹고 본질적으로 버려지는 음식을 시스템으로 재활용할 수 있습니다. Biofloc 시스템은 종종 단일 성장 주기 동안 물 교환을 0으로 사용할 수 있다고 합니다.
biofloc 자체는 배설물과 음식물 쓰레기로부터 시스템의 과잉 탄소를 소비하는 종속 영양 박테리아로 구성됩니다. 탄소를 소비하는 과정에서 그들은 시스템의 잉여 질소를 세포에 통합하므로 잉여 바이오플록이 시스템에서 제거되면 질소도 제거됩니다. biofloc 시스템 관리의 핵심 중 하나는 사료를 통해 시스템에 유입되는 탄소와 질소의 질량이 박테리아 세포에 존재하는 것과 동일한 비율로 추가되도록 하는 것입니다. 이것은 일반적으로 15부의 탄소 대 1부의 질소의 비율로 간주됩니다. 어류 사료는 이 비율보다 질소 함량이 훨씬 높기 때문에 균형을 유지하기 위해 시스템에 과량의 탄소를 추가해야 하며, 이는 당밀과 같은 설탕을 첨가하여 가장 자주 수행됩니다. 독립 영양 질산화는 시스템에서 계속 발생하며 질산염 수준이 증가하기 시작하면 물을 교환해야 합니다. 또한 물 교환이 극히 낮은 경우 인 수준에 주의를 기울여야 합니다.
모든 biofloc 시스템의 문제는 수질을 적절하게 제어하기 위해 박테리아 개체군을 관리하는 것입니다. 현실은 biofloc 시스템을 관리하는 데 많은 주의와 주의가 필요합니다. 그렇지 않으면 시스템이 적절한 수질을 유지하지 못하게 됩니다. 이것은 소규모, 특히 연구 시스템에서는 문제가 되지 않지만 대규모에서는 어렵습니다. 문제는 각 biofloc 시스템에 관리해야 하는 독립적인 박테리아 개체군이 있다는 것입니다. 녹색에서 갈색 음영에 이르기까지 매우 다른 물색을 가진 두 개의 바이오플록 시스템을 나란히 보는 것은 일반적입니다. 이 두 시스템은 초기에 동일한 방법을 사용하여 설정 및 유지 관리되었을 수 있지만 서로 다른 물색은 각각의 박테리아 개체수가 분기되어 더 이상 동일하게 처리할 수 없음을 나타냅니다. 문제는 이러한 약간 다른 시스템을 모두 한 번에 관리하고 동일한 높은 수준의 수질을 유지하도록 하는 것입니다.
현재까지 biofloc 기술은 전통적인 RAS에 대해 상업적으로 실행 가능한 대안으로 입증되지 않았습니다. 바이오플록 시스템이 예측 가능하게 확장되고 운영될 수 있는 방법을 완전히 이해하기 위해서는 미래의 연구 및 개발이 이루어져야 합니다.
부화장 시스템
부화장 RAS는 경제적으로 운영될 수 있고 사업 전망은 식품 생산 RAS를 구축하는 것보다 낫습니다. 부화장 시스템은 이중 이점이 있습니다. 낮은 입식 밀도에서 상대적으로 작은 바이오매스를 지원하고 고부가가치 제품을 생산합니다. 이것은 식품 생산 시스템에 비해 낮은 간접비, 높은 수익 비즈니스 모델을 만들기 위해 결합됩니다.
일반적으로 부화장에는 성숙한 수컷과 암컷이 자연적으로 산란되거나 인공적으로 산란될 때까지 이상적인 조건에서 유지되는 모하 시스템이 있습니다. 그런 다음 계란은 시스템에 사료가 들어가지 않아 고형물이나 암모니아가 생성되지 않기 때문에 종종 최소한의 여과만 필요한 신중하게 제어되는 시스템에 보관됩니다. 연어와 송어와 같은 일부 종의 경우 알이 부화하지 않은 채 농부에게 보내지고 나머지 부화 및 먹이 과정은 농부가 완료합니다. 틸라피아와 같은 다른 종의 경우 알이 부화하고 부화장에서 첫 번째 식사를 먹습니다. 다시 아주 적은 수처리가 필요합니다. 충분히 크면 새끼손가락이 연못, 바다 새장 또는 RAS와 같은 사육 시설을 갖춘 고객에게 배송됩니다.
그러나 부화장에 대한 진입 장벽이 높습니다. 먼저 부화장에는 고품질의 유전적 어류가 필요합니다. 부화장을 운영하려면 고품질의 빠르게 성장하는 알이나 새끼를 만들기 위해 모하 개체군을 선택적으로 번식시켜야 합니다. 단골손님을 공급하기 위해서는 좋은 유전자가 필요합니다. 시간이 지남에 따라 여러 세대의 물고기를 선택적으로 번식시켜 차별화된 고품질 물고기를 생산합니다. 이를 달성하기 위해서는 프로그램을 시작하고 첨단 유전자 검사에 투자하면서 시간이 지남에 따라 프로그램을 유지하는 데 많은 자본이 필요합니다. 또한, 귀하가 사육하는 어종을 재배하는 농부가 너무 많기 때문에 고객 기반이 매우 제한적이며 기존 실적 없이는 새로운 고객을 확보하는 것이 어려울 수 있습니다. 마지막으로, 종종 전 세계의 대기업과 경쟁하게 됩니다. 계란과 새끼 새끼까지도 항공 화물로 거의 전 세계로 운송할 수 있어 경쟁이 특히 치열합니다. 그리고 마지막 위험이 있습니다. 계란이나 새끼 새끼는 항상 질병이 없는 것으로 간주되어야 합니다. 단일 질병 발생은 회사의 신용을 파괴하고 궁극적으로 파산할 수 있습니다.
조개 부화장 시스템
많은 조개 부화장이 관류 시스템으로 운영되지만 일부는 특히 pH나 온도를 주의 깊게 관리해야 하는 경우 RAS로 운영됩니다. 조개 부화장은 유생 물고기보다 상당히 작은 다양한 유생 무척추 동물을 다룹니다. 이 미세한 유충은 극도로 깨지기 쉬우며 생후 첫 몇 주 동안은 거의 완벽한 수질을 필요로 합니다. 전통적으로 이러한 높은 수준의 수질을 달성하기 위해 조개 부화장은 시스템을 통한 흐름으로 운영되었으며 멀리 떨어진 만과 같은 고품질 수원 근처에 위치했습니다. 이것의 단점은 부화장의 수질을 유지하기 위해 원수에 의존한다는 것입니다. 폭풍이 침전물을 증가시키거나 독성 조류가 그 지역으로 이동하면 조개류가 살아 있도록 부화장에 이상적이지 않은 물을 펌핑해야 합니다. 들어오는 물을 UV 및 고체 여과로 항상 처리할 수 있지만 수질이 정기적으로 손상되는 경우 농장 내에서 물을 재순환 및 처리하기 시작하는 것이 합리적입니다.
다행스럽게도 어류 부화장과 마찬가지로 조개류 부화장의 생물학적 부하는 유생의 크기가 작기 때문에 거의 존재하지 않으며 종종 생후 처음 몇 주 동안은 먹이를 먹지 않고 먹이를 먹기 시작하면 조류를 먹습니다. . 이는 고형물 여과, 생물 여과 및 산소화 시스템이 상대적으로 작을 수 있고 장비 비용이 저렴하다는 것을 의미합니다. 모든 매개변수를 일렬로 유지하기 위한 소규모 제어 시스템과 마찬가지로 온도를 유지하기 위한 열 펌프가 가장 필요할 것입니다. 재순환 시스템은 모든 RAS의 주요 이점 중 하나인 수원으로부터 부화장 독립성을 제공합니다. 조개 부화장에서는 거의 항상 자체 미세조류 생산 시스템을 운영하여 성장하는 조개 유생에게 먹이를 제공합니다. 이러한 시스템에 대한 자세한 내용은 다음 섹션을 참조하십시오.
조류 시스템
조류 시스템은 유생 어패류의 먹이를 키우고 바이오 연료 생산이나 식품 보조제를 키우는 데 사용됩니다. 조류 생산 시스템은 종종 RAS로 운영되지만 조류의 생물학적 요구 사항은 물고기와 매우 다르므로 결과적으로 조류 RAS는 물고기 RAS처럼 보이지 않습니다. 이 시스템은 성장하는 조류에 적합한 환경을 제공합니다. 이는 많은 빛, 이산화탄소 및 필수 영양소를 의미합니다. 조류 시스템은 또한 해초 또는 미세 조류로도 알려진 거대 조류를 재배하는지에 따라 다릅니다.
미세조류는 연속 배양 시스템과 배치 시스템 모두에서 재배됩니다. 연속 배양 시스템에서 새로운 물과 영양소는 느린 속도로 시스템에 지속적으로 유입되고 조류가 풍부한 물은 동일한 속도로 시스템을 떠납니다. 이산화탄소나 공기는 종종 거품을 일으키며 자연광이나 형광등/LED 전구가 빛을 제공합니다. 대조적으로 배치 시스템은 작은 용기에 조류를 접종한 다음 조류가 성장함에 따라 용기/탱크의 크기를 증가시키는 것으로 구성됩니다. 결국 조류는 가득 찰 때까지 천천히 물로 채워지는 큰 탱크로 옮겨집니다. 그 시점에서 탱크의 모든 조류가 수확되고 다음 배치를 접종하기 위해 소량이 저장됩니다. 미세조류는 두 가지 유형의 시스템에서 신중하게 제어할 수 있는 일관된 입식 밀도를 유지할 때 가장 잘 자랍니다.
거대 조류도 RAS에서 키울 수 있지만 현재까지 경제적인 것으로 나타나지 않았습니다. 거대 조류의 용도는 더 제한적이므로 판매 가격이 시스템을 운영하는 데 드는 전기 및 노동 비용을 정당화하지 못합니다. 창의적인 마케팅과 LED 조명 기술은 가까운 장래에 거대 조류 농장을 실행 가능하게 만들 수 있습니다.
조류 배양의 두 가지 주요 과제는 첫째로 박테리아에 의해 넘치지 않는 멸균 배양을 유지하는 것이고, 둘째는 광합성을 위한 충분한 빛을 제공하는 것입니다. 무균 배양을 유지하려면 새 배치를 시작할 때 접종물이 무균 상태인지 확인하고 박테리아 발생이 없는지 확인하기 위해 성장 조건을 올바르게 유지해야 합니다. 발병이 발생하면 박테리아가 미세조류에서 영양분을 훔쳐 개체군을 붕괴시킬 수 있습니다. 충분한 조명은 단순히 자연광이 많은 위치에 시스템을 배치하거나 고압 나트륨 또는 LED 전구로 인공 조명을 제공하는 문제입니다. 과거에 미세조류를 성장시키기 위해 인공 조명만을 사용하는 것은 엄청나게 비싼 것으로 입증되었지만 새로운 LED 기술은 생산 비용을 낮추기 시작했습니다.
거대 조류 및 미세 조류 배양 모두에서 이산화탄소는 물에 버블링되어 광합성에 사용할 수 있는 무기 탄소를 증가시킬 수 있으며, 이는 종종 더 높은 성장률로 이어집니다. 산소는 광합성 과정에서 생성되지만 산소는 밤에도 호흡에 의해 소비되며 농도가 너무 낮으면 버블링이 필요할 수 있습니다. 조류 양식은 그 자체로 전체 분야이며 물고기 먹이나 이익을 위해 조류를 재배하는 데 관심이 있다면 추가 자원을 찾을 수 있습니다.
소형어종 탈어 연어 시스템
육상 기반 대서양 연어의 소형 탈어 연어 시스템은 최근 몇 년 동안 빠르게 인기를 얻고 있습니다. 연어 스모트 생산은 거의 항상 유수식 또는 RAS 시스템의 육지에서만 독점적으로 이루어지며 알에서 스모트까지 평균 12개월이 걸립니다. 스몰트 단계에서 어린 연어는 담수에서 해수로 전환할 준비가 되어 있습니다. 그러나 새로운 방법을 통해 농부들은 수온과 광주기를 조작하여 소금물 없이 어린 연어를 숙성시키는 제련 과정을 시작할 수 있습니다. 이로 인해 또 다른 6~12개월 동안 육상 기반 시스템에서 탈어 후를 유지하게 되었습니다. 이 프로세스의 인기는 대형 RAS 시스템(>1000MT/년)의 건설로 이어졌습니다. 탈련 후 시스템의 높은 자본 및 운영 비용은 연어 양식 회사가 기존 바다 새장에서 더 많은 생산량을 얻을 수 있도록 해주기 때문에 경제적으로 정당합니다. 추가 케이지를 허용하는 비용과 어려움을 감안할 때 기존 케이지의 생산 속도를 개선하는 방법을 찾는 대신 수익성이 있는 것으로 입증되었습니다. 탈지 후 시스템을 사용하면 케이지를 더 빨리 수확할 수 있습니다. 더 큰 스타킹 크기는 물고기가 우리에서 2년이 아닌 1년 후에 수확될 수 있음을 의미합니다. 이것은 각 케이지의 생산량을 효과적으로 두 배로 늘립니다. 트레이드 오프는 대형 RAS 시스템이 필요하다는 것입니다. 이러한 시스템의 출현은 결국 다른 형태의 RAS로 확산될 추가적인 기술 및 관리 혁신으로 이어졌습니다.
현재 육상 시스템에서 수확할 수 있는 크기로 대서양 연어를 키우는 것은 수천 마리의 5-10kg 물고기를 부양하는 데 필요한 수처리의 양을 감안할 때 어렵습니다. 부화장 시스템과 유사하게 탈련 후 시스템은 식용 물고기를 키우는 것이 아니라 더 경제적으로 운영할 수 있는 다른 시스템에서 키울 수 있는 것보다 더 높은 가치의 제품을 생산합니다. Smolt 및 post-smolt는 소비자가 식품에 대해 킬로그램당 비용을 지불할 의향이 있는 것보다 파운드당 더 가치가 있지만, 킬로그램당 가격이 낮아지는 더 큰 크기로 물고기를 계속 키울 수 있는 회사에는 가치가 있습니다. . 이러한 종류의 수익성 있는 RAS는 궁극적으로 모든 어종을 시장 규모로 수익성 있게 성장시킬 수 있는 RAS를 구축하기 위한 격차를 해소하는 데 필요한 것입니다. 이는 현재 틈새 종에서만 가능한 것입니다.
해산물 홀딩 시스템
해산물 보관 시스템은 신뢰할 수 있는 수원 근처에 위치하지 않는 경우가 많기 때문에 RAS로 설정되는 경우가 많습니다. 또한 많은 시스템이 바닷물이며 바다 근처에는 어디에도 없습니다. 이 시스템의 목적은 보트나 농부로부터 어획물을 받아 소매점이나 기타 보관 장소로 선적하기 전에 어패류를 보관하는 것입니다. 이러한 홀딩 시스템은 시스템에서 어패류의 회전율이 높기 때문에 제품 취급을 매우 쉽게 하기 위해 구성되는 경우가 많습니다. 대형 탱크와 고정 파이프의 전통적인 사용은 이상적이지 않기 때문에 설계가 까다로울 수 있습니다. 대신 시스템은 종종 절연되고 쌓을 수 있는 토트를 사용하며 물은 장비 및 개인을 처리하는 데 방해가 되는 천장 장착 파이프 시스템에서 토트를 통해 아래로 흘러내립니다. 노동력은 해산물 보관 산업에서 가장 큰 비용이기 때문에 지게차 및 생산 라인 사용을 중심으로 시스템을 설계하는 것이 합리적입니다. 해산물은 종종 보관 시스템에서 꺼내 현장에서 포장한 다음 단열 상자나 토트에 담아 고객에게 배송합니다.
해산물 보관 시스템의 핵심 중 하나는 게, 랍스터, 가자미, 굴 및 조개와 같은 냉수 종에 대해 약 4°C의 온도를 유지할 수 있는 적절한 크기의 냉각 시스템입니다. 냉각 시스템의 장점은 시원한 물에 보관된 조개류/어류가 신진대사를 감소시킨다는 것입니다. 이것은 더 적은 산소 소비, 더 적은 암모니아 생성 및 더 적은 움직임으로 이어집니다. 이 때문에 생물 여과는 해산물 보관 시스템에서 필요하지 않은 경우가 많으며 많은 경우 소독, 산소 공급 및 간단한 고형물 제거 장비만 사용합니다. 인라인 UV는 소독에 가장 자주 사용되며 에어스톤이나 폭포수로 산소를 공급할 수 있습니다.
신진 대사가 현저히 감소하고 먹이가 발생하지 않기 때문에 해산물 보관 시스템의 비축 밀도를 추정하기 어려울 수 있습니다. 이것이 의미하는 바는 스타킹 밀도가 매우 높을 수 있다는 것입니다. 일부 갑각류 시스템에서 제품은 갑각류와 물의 비율로 보관될 수 있으며, 이는 기존의 가장 높은 RAS 입식 밀도보다 10배 더 높습니다. 이 주제에 대한 연구 및 공개 정보의 부족을 감안할 때 해산물 취급자는 시행착오를 통해 시스템 운영 방식에 가장 적합한 입식 밀도에 대한 자체 연구를 수행해야 합니다. 해산물 보관 시스템은 종종 일회성 구조이며 설계는 운영자 또는 엔지니어링 회사의 개인적인 경험을 기반으로 합니다. 대규모 시스템의 설계 지침에 도달하려면 파일럿 시스템과 실험이 필요할 수 있습니다.
개발 도상국 RAS
소득을 창출하고 일자리를 창출하기 위해 개발 도상국에서 사용하기 위한 RAS 기술에 대한 많은 관심이 있었습니다. 모든 농업은 강력한 경제적 승수를 가지고 있고 거의 모든 세계 경제의 기반을 형성하는 일종의 1차 생산 산업이기 때문에 이러한 감정은 좋습니다. 그러나 높은 자본 비용과 안정적인 전기 및 특수 장비에 대한 의존으로 인해 현재로서는 개발 도상국에 적합하지 않습니다. 대신 연못 양식, 관류 시스템 또는 일부 경우 원시 RAS와 같은 다른 저기술 양식 양식의 성장을 촉진하는 것이 적절할 것입니다. 원시 RAS는 중력 고체 침전기, 살수 생물여과기, 산소 통기 및 저렴한 플라스틱 몸체 펌프로 펌핑을 사용하여 구성할 수 있습니다. 아주 가까운 장래에 저개발국에서 RAS를 구축하고 수익을 내는 것이 가능합니다. 그러나 그 동안 더 많은 공간을 필요로 하는 노동 집약적 양식의 양식이 개발도상국에서 장려할 수 있는 가장 경제적인 관행입니다.
취미생활 RAS
대부분의 가정용 양식 시스템은 RAS입니다. 개인이 자신의 소유지에서 흐름, 연못 또는 케이지 양식을 수행하기에 충분한 물이나 공간에 접근하는 경우는 거의 없습니다. 소형 아쿠아포닉 시스템은 현재 가장 인기 있는 취미 시스템 형태입니다. 이것은 주로 수확 가능한 식물을 빠르게 생산하는 자체 폐쇄 루프 시스템을 운영하는 멋진 요소 때문인 것 같습니다. 일반적으로 양식종은 추운 기후의 송어와 따뜻한 기후의 틸라피아입니다. 금붕어는 또한 저렴하고 구하기 쉽기 때문에 시스템을 테스트하는 데 일반적으로 사용되지만 좋은 식용 물고기는 아닙니다. 취미 시스템은 투자한 시간만큼 자신에게 합리적인 임금을 지불해야 하는 수익성 있는 사업으로 운영될 수 없지만, 확실히 저렴하게 구축할 수 있습니다. 일반적으로 사용 가능한 재료를 RAS로 재활용하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
거의 모든 탱크, 욕조, 양동이 또는 기타 선박을 어항으로 바꿀 수 있습니다. 일반적으로 저렴한 탱크 대체품은 가축 물통, IBC 토트백(일반적으로 식용유, 글리세린, 시럽 등과 같은 식품 안전 제품을 운송하는 데 사용됨) 및 플라스틱 저장통입니다. 하나 또는 두 개의 큰 탱크를 사용하면 여러 개의 작은 탱크를 조립하는 것보다 작업이 더 쉽습니다. 작은 PVC(1/2” – 2”)는 모든 철물점에서 매우 저렴하게 구입할 수 있습니다. 값싼 고체 침전물은 양동이 또는 잔디밭에 있는 호스로 정기적으로 씻어낼 수 있는 천 백 필터로 만들 수 있습니다. 물이 위아래로 흐르는 자갈층을 사용하여 값싼 바이오 필터를 구성할 수 있습니다. 바이오 필터의 가장 중요한 측면은 높은 표면적을 갖는 것이며, 쉬운 바이오 필터를 위해 다른 많은 불활성 물질을 사용할 수 있습니다. 폭기는 수족관 상점에서 저렴한 공기 펌프로 달성할 수 있거나 탱크에 들어가기 전에 물이 일부 기질을 통해 아래로 떨어지는 것이 훨씬 더 쉬운 경우가 많습니다. 플라스틱 수영장 펌프는 물을 순환시키는 비용 효율적인 방법을 위한 최선의 선택이며, 온라인 또는 지역 철물점에서 구입할 수 있습니다. 펌프는 2-5년 동안 지속됩니다. 온실은 요소로부터 시스템을 보호하고 특히 북반구 위도에 있는 사람들을 위해 추운 달에 시스템에 약간의 열을 유지하는 가장 쉬운 방법 중 하나입니다.
홈 시스템은 문제 해결 및 구성 기술을 연습할 수 있는 좋은 방법입니다. 시스템이 가동되고 실행되면 다양한 폐기물 처리 프로세스를 개선하기 위한 새롭고 창의적인 방법을 개발하고 테스트할 수 있습니다. 이것은 몇 가지 구성 요소를 전환하고 상황이 개선되는지 확인하는 것이 종종 쉽고 저렴하기 때문에 대규모 상용 시스템보다 작은 시스템의 가장 큰 장점 중 하나입니다. 또한 시스템이 입식 밀도 및 사료 부하의 변화에 어떻게 반응하는지 관찰하는 것도 쉽습니다. 수질과 물고기의 건강을 모니터링하면 물고기가 시스템에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 직관과 이해를 구축하는 데 도움이 됩니다.
로봇공학
로봇은 농업을 포함한 모든 산업 분야에서 주목을 받고 있습니다. 멀지 않은 미래에 RAS 작업이 오늘날보다 더 자동화될 수 있습니다. 이것의 주요 이점은 인건비를 줄이는 것입니다. 그러나 노동력은 대신 물고기 사료인 RAS의 주요 비용이 아닙니다. 대조적으로 노동력이 가장 큰 운영 비용인 곳에서는 많은 수경 재배 작업이 더욱 자동화되고 있습니다. 그럼에도 불구하고 언젠가는 방수 로봇이 가장 잘 처리할 수 있는 노동 집약적인 물고기 취급 작업이 있습니다. 현재로서는 로봇 공학이 RAS에서 큰 역할을 하지 않습니다.
9장: 총정리
이 책의 목표는 강력하고 경제적인 RAS를 구축하기 위한 포괄적인 설계 프로세스의 개요를 제공하는 것입니다. 또한 다양한 설계 결정을 내릴 때 중요한 고려 사항과 절충안을 지적하는 것을 목표로 합니다. 완벽한 디자인은 없으며 기존 디자인은 지속적으로 개선되고 업그레이드될 수 있습니다. 처음에 제대로 수행되는 경우는 거의 없으며 실제로 설계 프로세스의 핵심 단계는 최종 구성된 시스템을 평가하고 향후 개선 사항을 찾는 것입니다.
대부분의 설계 결정은 자본 지출(CAPEX), 운영 지출(OPEX) 및 수질 간의 균형에 따라 결정됩니다. RAS는 자금이 충분하다면 생산 목표를 위해 높은 스타킹 밀도로 수정처럼 맑은 물을 제공하도록 쉽게 설계할 수 있습니다. 모든 물을 3중으로 여과하는 거대한 최첨단 정수 시스템에 단순히 투자할 수 있습니다. 그러나 시스템의 초기 비용은 일상적인 운영 비용과 마찬가지로 천문학적입니다. 시스템이 생산한 매우 행복하고 건강한 물고기의 판매 가격은 비용을 충당하기에 거의 충분하지 않을 것입니다. 양식장의 목표 중 하나가 돈을 버는 것이기 때문에 이러한 유형의 시스템은 지속 가능하지 않습니다. 대신에 RAS 설계자는 영리하고 영리하며 지식이 풍부해야 건강한 물고기를 위한 적절한 수질을 유지하면서 더 적은 비용으로 더 낮은 운영 비용으로 시스템을 구축할 수 있습니다.
미래의 RAS 기술 개발은 초기 자본 비용을 낮추는 동시에 운영 비용을 낮추는 방법을 찾을 것입니다. 낮은 자본 비용은 궁극적으로 완전한 맞춤형 시스템이 아닌 사전 엔지니어링되고 제조된 구성 요소를 사용하는 데서 비롯됩니다. 더 큰 농장이 건설됨에 따라 킬로그램 생산당 자본 비용도 감소할 것입니다. 낮은 헤드 설계로 인한 전기 비용 절감과 자동화 증가로 인한 인건비 절감 덕분에 운영 비용이 감소합니다. 어류 유전학이 개선되어 FCR이 낮아지고 질병 감수성 및 성장률이 높아짐에 따라 추가 비용 절감이 이루어질 것입니다.
다음 부록에는 RAS 설계 및 예산 책정의 계획 단계에서 사용할 수 있는 유용한 정보가 포함되어 있습니다. 추가 RAS 리소스 및 RAS 설계 회사 목록에 대한 링크도 있습니다. 이 책의 정보를 현명하게 사용하고 미래의 모든 RAS 노력에 행운을 빕니다.
순환 양식 씨스템: Andy의 농장 설계 및 운영 가이드
Farmfish LLC 발행 데이비슨 워싱턴주 시애틀 2018
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판권 소유. 이 책의 어떤 부분도 미국 저작권법에서 허용하는 경우를 제외하고 출판사의 허가 없이 어떤 형태로든 복제할 수 없습니다. 권한 문의: Farmfishbook@gmail.com
표지 제작 Chloe Kachscovsky