تحصل الأسماك على الأكسجين الذائب – DO عبر الخياشيم.
الأكسجين ضروري للأيض والهضم والحركة والمناعة والنمو.
انخفاض DO قد يؤدي إلى انخفاض الشهية والنمو وكفاءة استخدام العلف قبل الوصول إلى مستويات تسبب النفوق.
تقل قدرة الماء على إذابة الأكسجين مع ارتفاع درجة الحرارة.
| درجة الحرارة | التشبع التقريبي |
|---|---|
| 10 °C | 11.27 mg/L |
| 20 °C | 9.02 mg/L |
| 25 °C | 8.18 mg/L |
| 30 °C | 7.44 mg/L |
كما تؤثر الملوحة والارتفاع عن سطح البحر على كمية الأكسجين المتاحة.
التراوت والسلمون يحتاجان إلى DO مرتفع ومستقر.
القاروص والدنيس يصبحان أكثر اعتماداً على التحكم بالأكسجين في التربية المكثفة.
البلطي والكارب والسلور أكثر تحملاً للمستويات المنخفضة، لكن النمو قد يتأثر.
العلف → الهضم → الأيض → تصنيع البروتين → النمو
يحتاج هذا المسار إلى طاقة وأكسجين.
بعد التغذية قد يرتفع استهلاك الأكسجين، ولذلك يجب تصميم النظام وفق أقصى كتلة حيوية وذروة الطلب.
النظام النموذجي:
حوض الأسماك → ترشيح ميكانيكي → Biofilter → إزالة CO₂ → الأكسجة → إعادة المياه
الأسماك والعمليات البيولوجية تستهلك الأكسجين.
ارتفاع DO لا يزيل CO₂، لذلك يجب تصميم الأكسجة وإزالة الغازات معاً.
يمكن استخدام:
النظام النموذجي:
ضاغط هواء → خزان هواء → ترشيح وتجفيف → PSA → خزان O₂ → تحليل وتحكم → نظام أكسجة
تقوم المناخل الجزيئية الزيوليتية بامتزاز النيتروجين وإنتاج غاز غني بالأكسجين.
في كثير من تطبيقات الاستزراع المائي تكون نسبة تقريبية 90–95% O₂ مناسبة.
المعيار الأساسي هو DO المستقر داخل الماء وليس أعلى نقاء ممكن.
| المعيار | PSA | LOX |
|---|---|---|
| المصدر | الهواء الجوي | مصنع خارجي |
| الإنتاج | داخل المنشأة | خارج المنشأة |
| الاعتماد على النقل | منخفض | مرتفع |
| الكهرباء | مطلوبة | منخفضة في الموقع |
| خزان كريوجيني | غير مطلوب | مطلوب |
| زيادة السعة | معيارية | تخزين وتوريد إضافي |
| OPEX | كهرباء + صيانة | غاز + نقل |
عند وجود استهلاك مرتفع ومستمر، يمكن أن يكون PSA خياراً اقتصادياً قوياً.
ومن الحلول الممكنة:
PSA = الحمل الأساسي
LOX = الطوارئ / ذروة الطلب
يجب دراسة:
الحساب الأساسي:
احتياج O₂ (kg/h) = تدفق المياه (m³/h) × ΔDO (mg/L) / 1000
ويجب في التصميم الفعلي إضافة تنفس الأسماك والحمل البيولوجي وخسائر النقل وذروة الاستهلاك.
تتعامل Mentis Engineering مع المشروع كنظام متكامل:
إنتاج الهواء + معالجة الهواء + PSA + تخزين O₂ + التحليل + الأتمتة + نقل الأكسجين إلى الماء
تبدأ الهندسة من الاحتياج الفعلي للأسماك والعملية إلى الأكسجين وليس من موديل المولد.
يمكن للإنتاج في الموقع، عند تصميمه بالشكل الصحيح، تقليل الاعتماد على الأكسجين السائل وتحسين القدرة على التحكم في التكلفة ومصدر الأكسجين.
