AKO SI VYBRAŤ SPRÁVNY UV DEZINFEKČNÝ SYSTÉM PRE SYSTÉMY RECIRKULÁCIE AKVAKULTÚRY (RAS)
Podľa správy Organizácie Spojených národov pre výživu a poľnohospodárstvo (FAO) je akvakultúra najrýchlejšie rastúcim odvetvím výroby potravín na svete. V správe FAO sa uvádza, že do roku 2030 bude svet konzumovať o 20 percent viac rýb ako v roku 2016. Predpokladá sa, že dovtedy produkcia akvakultúry dosiahne 109 miliónov ton, čo je v porovnaní s rokom 2016 tempo rastu o 37 percent.
To povedie k rastúcej pozemnej akvakultúre vrátane chovu v recirkulačných akvakultúrnych systémoch (RAS). RAS bude hrať ešte väčšiu úlohu v budúcnosti akvakultúry, pretože je schopná:
·Minimalizujte hrozby úniku chovaných rýb
·Zlepšiť kontrolu chorôb a parazitov
· Vytvorte lepšie riadenie kvality vody (teplota, množstvo kyslíka, obsah živín a nerozpustených látok)
·Zlepšiť kontrolu uvoľňovania živín do životného prostredia
Ryby rastúce v kontrolovanom prostredí v nádržiach, často s vysokou hustotou, kladú vysoké požiadavky na kvalitu vody a výkon zariadení.
V systémoch recirkulácie akvakultúry (RAS) je mikrobiologická bezpečnosť nasávanej vody kľúčová, aby sa zaručilo, že sa do kontrolovaného prostredia nedostanú žiadne choroby, pretože predstavuje obrovskú hrozbu pre vysoko hodnotnú produkciu, ktorá môže viesť k významným ekonomickým stratám. Bežne používaná dezinfekčná metóda na ochranu prívodu nasávanej vody je ultrafialová (UV) dezinfekcia, vzhľadom na jej obrovské množstvo výhod.
Tu je päť kľúčových faktorov, ktoré vám pomôžu pri výbere správneho UV dezinfekčného systému
1. Zabezpečenie dostatočnej predfiltrácie pred UV žiarením
UV dezinfekcia je mimoriadne účinná metóda proti patogénnym mikroorganizmom. Avšak v mnohých prípadoch UV vyžaduje dostatočnú predfiltráciu pred UV úpravou, aby sa odfiltrovali väčšie častice a pevné látky, ktoré by mohli vytvoriť tieňový efekt (tienenie) pre potenciálne škodlivé mikroorganizmy, čím by im zabránili dostať potrebné UVC svetlo.
Správna metóda predfiltrácie a veľkosť sita/pórov závisí od mnohých faktorov, ako je prietok, počet nerozpustených látok, typ nasávanej vody a priepustnosť UV žiarenia. Priepustnosť UV žiarenia (UVT) popisuje účinnosť UV dezinfekcie meraním percenta svetla, ktoré prejde vzorkou vody (často 10 mm) pri vlnovej dĺžke 254 nm.
UVT sa môže výrazne líšiť medzi morskou vodou, brakickou vodou, sladkou vodou a miestom príjmu. Napríklad povrchová voda je na mnohých miestach v Škótsku a Nórsku zafarbená humínovými látkami. Hodnota UVT pod 60 % nie je pre nasávanú vodu nezvyčajná, čo znamená, že UVT v RAS bude ešte nižšia.
Baktérie a vírusy sa tiež líšia veľkosťou, čo je potrebné vziať do úvahy pri navrhovaní predfiltrácie. Najmä pri chove lososov rastie dopyt po ultrafiltračných (UF) systémoch, pretože sú schopné odstraňovať baktérie a vírusy z vody až do 4 log (odstránenie vírusov). UV ošetrenie a ultrafiltrácia v kombinácii sú schopné vytvoriť takzvanú „dvojitú bariéru“ proti chorobám, pretože sa navzájom dopĺňajú.
Smernice Nórskeho veterinárneho inštitútu odporúčajú ako minimum, aby< pred="" ošetrením="" uv="" žiarením="" by="" sa="" mala="" použiť="" 300="" µm="" filtrácia/sievanie.="" všeobecným="" pravidlom="" však="" stále="" je="" mať="" predfiltráciu="" až="" do="" 40="" mikrónov="" a="" 3="" ntu="" v="">
2. Správne dimenzovanie nasávacieho UV systému
Správne dimenzovanie UV systému je najdôležitejším faktorom pre zabezpečenie ochranného „firewallu“ proti mikroorganizmom v systéme úpravy nasávanej vody. Správne dimenzovanie zahŕňa niekoľko faktorov, vrátane správne aplikovanej dávky UV žiarenia, technológie lampy, hydraulickej účinnosti UV systému a jeho schválenia na použitie v akvakultúrnom príjme.
Ako aplikovať správnu dávku UV žiarenia
UV žiarenie inaktivuje mikroorganizmy tým, že poškodí ich DNA a RNA, čo im bráni v reprodukcii a spôsobení infekcie. Schopnosť inaktivácie mikroorganizmov UV žiarením závisí od aplikovanej dávky UV žiarenia (tiež nazývanej fluence), zvyčajne ako mJ/cm2 alebo J/m2, ktorá je výsledkom intenzity UV žiarenia, doby zotrvania a priepustnosti UV žiarenia vodou. Absorbancia DNA je vysoká medzi germicídnym rozsahom 200 – 300 nm, čo vedie k účinnej dezinfekcii primárnej pri 254 nm.
V bunkách existujú mechanizmy, ktoré opravujú poškodenie DNA/RNA. Čím nižšia je dávka UV žiarenia aplikovaná na mikroorganizmus, tým vyššia je možnosť fotoreaktivácie (svetlom katalyzovaná oprava) a mechanizmov opravy tmavého priestoru. Výskum však ukázal, že pri použití akýchkoľvek bežných technológií UV lámp neexistuje takmer žiadny potenciál pre fotoreaktiváciu nad dávkou UV žiarenia 15 mJ/cm2.
Je dôležité porozumieť cieľovej dávke UV žiarenia, aby sa účinne dezinfikovala voda prichádzajúca na farmu. Vo všeobecnosti sú baktérie citlivejšie na UV žiarenie ako väčšina iných vírusov. Napríklad v odvetví lososovitých rýb sú najčastejšie cielené mikroorganizmy s minimálnou redukciou 3 log (99,9 %):
· Vírus infekčnej nekrózy pankreasu (IPNV)
·Aeromonas salmonicida
· Vibrio anguillarum
· Vírus infekčnej lososovej anémie (ISAV)
· Vibrio salmonicida
· Yersinia ruckeri
IPNV je tiež jedným z najodolnejších vírusov voči UV žiareniu uvádzaných vo vedeckej literatúre, ktorý vyžaduje dávku UV žiarenia minimálne 246 mJ/cm2.
Ako vybrať najlepšiu technológiu lampy pre UV systém nasávanej vody
UV systémy založené na amalgámových nízkotlakových vysokovýkonných UV lampách (LPHO) poskytujú monochromatické UV ožarovanie pri 253,7 nm, čo z nich robí najbežnejšie používané systémy na dezinfekciu v akvakultúre. Na ničenie zvyškov ozónu je možné použiť aj UV žiarenie na báze technológie nízkotlakových lámp. Zvyšky ozónu sa ničia UV svetlom medzi vlnovými dĺžkami 250 – 260 nm.
Dostupné sú aj UV systémy založené na technológii stredotlakových lámp, ktoré dodávajú UV svetlo v širšom spektre (200 – 400 nm), ale nie tak bežne používané na dezinfekciu v pozemnej akvakultúre z dôvodu vyšších prevádzkových nákladov v nepretržitej prevádzke.
V porovnaní s amalgámovými nízkotlakovými vysokovýkonnými výbojkami (LPHO) stredotlakové (MP) výbojky spotrebujú viac elektrickej energie na jednotku germicídneho svetelného výkonu ako výbojky LPHO vyžadujúce 2-3 krát viac energie. Výbojky MP vo všeobecnosti premieňajú iba 15 % svojho príkonu na využiteľné UV-C watty, zatiaľ čo nízkotlakové výbojky môžu mať účinnosť až 40 %. Okrem toho môže vyššia prevádzková teplota žiaroviek MP (až 900 °C) zvýšiť znečistenie kremenných objímok. To zvyšuje potrebu čistenia objímok, čo vedie k vyššej frekvencii výmeny znečistených komponentov, ako sú objímky žiaroviek a okienka snímačov.
UV systémy založené na technológii MP lampy majú svoje výhody, keď aplikácia vyžaduje vysokú intenzitu UV žiarenia na malej ploche. Najlepším príkladom je inštalácia na lodi, ako aj iné aplikácie, kde je priestor na inštaláciu veľmi obmedzený a nevyžaduje sa nepretržitá prevádzka.
Rozhodnutie použiť UV systém založený na špecifickej technológii UV lámp by sa malo riadiť prevádzkovými a konštrukčnými výhodami, berúc do úvahy charakteristiky UV lampy a najmä podmienky špecifické pre dané miesto.
Zabezpečenie optimálnej hydraulickej účinnosti UV systému
Hydraulická účinnosť znamená optimálnu a rovnakú UV expozíciu všetkých možných patogénov prechádzajúcich komorou s minimálnym poklesom tlaku.
Problémy s dosiahnutím rovnomerného premiešania vody sú často výsledkom neoptimalizovaných rýchlostí prúdenia v celom UV reaktore spôsobených nesprávnou konfiguráciou reaktora a konfiguráciou UV lampy, ktorá nezodpovedá charakteristikám vody. Napríklad UV lampa usporiadaná krížom k vstupnému toku bude mať za následok veľmi krátky retenčný čas na oboch stranách UV lampy a blízko strán steny reaktora.
UV lampy usporiadané paralelne so vstupným tokom poskytujú predĺžený retenčný čas, čo vedie k rovnomernejšej distribúcii toku, čo vedie k rovnomernej distribúcii dávky, čo vedie k takmer ideálnemu výkonu.
Rovnomerné miešanie na ďalšie zvýšenie dávky UV je často posilnené použitím vnútorných prepážok vodidiel. Konečné hydraulické správanie vody v UV reaktore sa analyzuje pomocou počítačovej dynamiky tekutín (CFD analýza), ako je vidieť na obrázku vyššie.
Aby sme to zhrnuli, celková dávka UV žiarenia dodávaná rôznymi konfiguráciami reaktora a pomery výkonu budú kolísať v dôsledku rôznych priepustností UV žiarenia a prietokov vody, ako aj rôznych intenzít UV lámp.
Získanie schválenia UV systému špecifického pre akvakultúru
Nakoľko je na svete veľa výrobcov UV systémov, certifikáty poskytované dôveryhodnými spoločnosťami sa stávajú aktuálnymi, aby sa zabezpečila platnosť produktov výrobcov.
AGUA TOPONE bol oficiálne schválený Nórskym veterinárnym inštitútom (NVI). NVI je biomedicínsky výskumný ústav a popredné národné centrum odborných znalostí v oblasti biologickej bezpečnosti rýb a suchozemských živočíchov.
Okrem toho bola technológia overená na úpravu vody prostredníctvom programu overovania environmentálnej technológie (ETV) EÚ. ETV je validácia, ktorá overuje technológie prostredníctvom kvalifikovaných tretích strán pomocou výsledkov testov, aby sa zabezpečilo, že výkon environmentálnej technológie je vedecky overený.
3. Prevádzková optimalizácia systému UV dezinfekcie
Pohľad do prevádzkovej optimalizácie systému UV dezinfekcie je prospešný pre niekoľko faktorov, ako je nákladová efektívnosť, úspora času a zvýšená bezpečnosť.
Dôležitým ekonomickým aspektom je hľadanie toho, ako prevádzkovať UV systém energeticky efektívnym spôsobom pri zachovaní požadovanej úrovne dávky UV žiarenia. UV systém by mal fungovať na základe prietoku prichádzajúcej vody a cielenej dávky UV žiarenia. Napríklad, ak prietok nie je na svojom vrchole, UV systém by mal byť schopný stlmiť lampy, aby sa ušetrila energia pri zachovaní cielenej dávky UV žiarenia, čo je funkcia známa aj ako „dávková stimulácia“. Okrem toho by mal byť schopný poskytnúť signál pre prietokové relé na zastavenie prietoku v prípadoch poruchy.
Podľa schválenia NVI je povinné pripojiť prietokové relé k ventilu alebo podobnému zariadeniu, ktoré riadi prietok vody cez UV jednotku.
Ako monitorovať výkon UV dezinfekčného systému
UV systém musí byť vybavený vhodným monitorovacím systémom, aby bolo možné monitorovať stav vo vnútri reaktora. Intenzita UV žiarenia, prietok, prevádzkové hodiny lampy, dávka UV žiarenia, výkon jednotlivých UV lampy a teplota komory by mali byť nepretržite monitorované PLC systému. Okrem toho by sa v denníku mali uchovávať minimálne tieto údaje:
·Dátum a čas
· Teplota
·Hodnota ožiarenia
·UV dávka
·Aktuálny prietok
·Maximálny povolený prietok
·Nastavená hodnota dávky UV žiarenia
Vplyv na výkon automatického stieracieho systému v UV dezinfekčnom systéme
Ako už bolo spomenuté, charakteristiky vstupnej vody sa môžu výrazne líšiť. UV systém stratí svoju optimálnu dezinfekčnú schopnosť, ak sa na kremenných rukávoch, ktoré chránia UV lampy, objavia usadeniny.
Existujú rôzne typy znečistenia v závislosti od zdroja vody. Vo všeobecnosti je pokročilý robustný automatický stierací systém účinný aj proti najodolnejšiemu usádzaniu bez potreby chemického čistenia CIP (clean-in-place). To vedie k eliminácii manipulácie s nebezpečnými chemikáliami, dodatočných nákladov, prestojov a prevádzkových nákladov pri zachovaní chodu systému.
Ako vybrať správny materiál pre UV reaktor a riadiacu skriňu
V závislosti od zdroja nasávanej vody môže byť prostredie veľmi korozívne v dôsledku slanej alebo vzdušnej vlhkosti. Toto môže byť náročné nastavenie pre bežne používané materiály v UV reaktoroch a riadiacich skriniach.
AGUA TOPONE vyvinula UV stabilizovaný polypropylén (PP), ktorý je vďaka svojej nekorozívnej konštrukcii odolným materiálom pre aplikácie s teplou morskou vodou. Pre aplikácie so studenou morskou a sladkou vodou sú AGUA TOPONE vyrobené z vnútornej a vonkajšej strany elektrolyticky leštenej SS316L. To zaisťuje zvýšenú odolnosť proti korózii na vonkajšej strane a zvýšený výkon UV svetla vďaka vnútornému odrazu vo vnútri.
Všetky ovládacie skrine sú vyrobené z plastu vystuženého sklenenými vláknami (GFRP) s pasívnym alebo aktívnym chladením, vďaka čomu sú vnútorné časti skríň chránené pred akýmikoľvek vonkajšími faktormi.
4. Údržba UV dezinfekčného systému
Účinná UV dezinfekcia vyžaduje plánovanú údržbu UV systému. Frekvencia údržby sa medzi rôznymi výrobcami veľmi líši v závislosti od napájania, robustnosti a spoľahlivosti systému.
Všetky systémy AGUA TOPONEUV sú navrhnuté tak, aby vyžadovali absolútne minimum údržby, využívajú robustné a odolné komponenty, ktoré poskytujú výnimočné prevádzkové pohodlie. Desaťročia výskumu, vývoja a inovácií umožnili poskytnúť našim zákazníkom spoľahlivé systémy, ktoré sú nenáročné na inštaláciu a prevádzku, ako aj dostatočne bezúdržbové, aby ich mohli používať aj laici.
5. Správna komunikácia medzi výrobcom a koncovým zákazníkom
V neposlednom rade nemožno podceňovať dôležitosť správnej komunikácie medzi výrobcom UV systému a prevádzkovateľom systému RAS.
Výber dodávateľa s plnou technickou podporou je mimoriadne dôležitý v prípade núdze, kde je potrebná rýchla prevádzková podpora. To zdôrazňuje potrebu 24-hodinovej podpory s technickými inžiniermi pripravenými pomôcť bez ohľadu na časové pásmo.
AGUA TOPONE je výrobca UV dezinfekčných systémov, ktorý svojim zákazníkom poskytuje komplexnú podporu počas celého procesu, od nastavenia požiadaviek až po prebiehajúci prevádzkový proces. Naša zodpovednosť nekončí ihneď po odoslaní systému.
Neváhajte nás kontaktovať, ak chcete viac informácií o tom, ako vám môžeme pomôcť.
