HUR MAN VÄLJER RÄTT UV-DESINFEKTIONSSYSTEM FÖR RECIRKULERING AV VATTENKULTURSYSTEM (RAS)
Vattenbruk är den snabbast växande livsmedelsproduktionssektorn i världen enligt rapporten från FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation (FAO). FAO:s rapport slår fast att 2030 kommer världen att äta 20 procent mer fisk än 2016. Då beräknas vattenbruksproduktionen nå 109 miljoner ton, vilket är en tillväxt på 37 procent jämfört med 2016.
Detta kommer att leda till ett växande landbaserat vattenbruk, inklusive odling i recirkulerande vattenbrukssystem (RAS). RAS kommer att spela en ännu större roll i framtidens vattenbruk eftersom det kan:
·Minimera hoten om att odlad fisk rymmer
· Förbättra kontrollen av sjukdomar och parasiter
·Skapa bättre hantering av vattenkvaliteten (temperatur, syrehastighet, näringsämnen och suspenderade ämnen)
·Förbättra kontrollen av näringsutsläpp i miljön
Fisk som växer i kontrollerade miljöer i tankar, ofta i höga densitet, ställer höga krav på kvaliteten på vattnet och utrustningens prestanda.
I Recirculating Aquaculture Systems (RAS) är mikrobiologisk säkerhet för intagsvattnet avgörande för att garantera att inga sjukdomar introduceras i den kontrollerade miljön, eftersom det utgör ett enormt hot mot den högt värderade produktionen som kan leda till betydande ekonomiska förluster. En vanlig desinfektionsmetod för att skydda intagsvattenförsörjningen är ultraviolett (UV) desinfektion, på grund av dess stora antal fördelar.
Här är fem nyckelfaktorer som hjälper dig att välja rätt UV-desinfektionssystem
1. Säkerställ tillräcklig förfiltrering före UV-behandlingen
UV-desinfektion är en extremt effektiv metod mot patogena mikroorganismer. I många fall kräver UV dock tillräcklig förfiltrering innan UV-behandlingen, för att filtrera bort större partiklar och fasta ämnen som kan skapa en skuggeffekt (avskärmning) för de potentiellt skadliga mikroorganismerna, vilket förhindrar dem från att få den nödvändiga UVC-ljusexponeringen.
Rätt förfiltreringsmetod och mask-/porstorlek beror på många faktorer som flödeshastigheten, antalet suspenderade ämnen, typen av inloppsvatten och UV-transmittansen. UV-transmittans (UVT) beskriver effektiviteten av UV-desinfektion, genom att mäta procentandelen ljus som passerar genom ett vattenprov (ofta 10 mm) vid våglängden 254 nm.
UVT kan variera kraftigt mellan havsvatten, bräckt vatten, sötvatten och intagets läge. Som ett exempel är ytvatten färgat av humusämnen på många platser i Skottland och Norge. Ett UVT-värde under 60% är inte ovanligt för insugningsvattnet, vilket gör att UVT i RAS blir ännu lägre.
Bakterier och virus varierar också i storlek vilket måste beaktas vid utformning av förfiltrering. Speciellt inom laxodlingen har det funnits en växande efterfrågan på Ultrafiltration (UF) system eftersom det kan ta bort bakterier och virus från vattnet upp till 4log (virusborttagning). UV-behandling och ultrafiltrering i kombination kan skapa den så kallade "dubbelbarriären" mot sjukdomarna eftersom de kompletterar varandra.
Riktlinjer från det norska veterinärinstitutet rekommenderar som ett minimum att< 300="" µm="" filtrering/screening="" bör="" appliceras="" före="" uv-behandling.="" den="" allmänna="" tumregeln="" är="" dock="" fortfarande="" att="" ha="" en="" förfiltrering="" ner="" till="" 40="" mikron="" och="" 3="" ntu="" i="">
2. Korrekt dimensionering av insugnings UV-systemet
Rätt dimensionering av UV-systemet är den viktigaste faktorn för att ge en skyddande "brandvägg" mot mikroorganismer i inloppsvattenreningssystemet. Korrekt dimensionering involverar flera faktorer, inklusive en korrekt applicerad UV-dos, lampteknik, UV-systemets hydrauliska effektivitet och dess godkännanden för att användas i vattenbruksintag.
Hur man applicerar rätt UV-dos
UV-bestrålning inaktiverar mikroorganismer genom att skada deras DNA och RNA, vilket hindrar dem från att föröka sig och orsaka infektion. Mikroorganismers inaktiveringsförmåga genom UV är beroende av den applicerade UV-dosen (även kallad fluens), vanligtvis som mJ/cm2 eller J/m2, vilket är produkten av UV-ljusintensitet, uppehållstid och UV-transmittans genom vatten. DNA-absorbansen är hög mellan ett bakteriedödande område på 200 – 300 nm vilket kommer att resultera i en effektiv desinfektion primärt vid 254 nm.
Det finns mekanismer i celler som reparerar skador på DNA/RNA. Ju lägre UV-dos som används för en mikroorganism, desto högre är möjligheten för fotoreaktivering (ljuskatalyserad reparation) och reparationsmekanismer för mörka utrymmen. Forskning har dock visat att det nästan inte finns någon potential för fotoreaktivering över en UV-dos på 15 mJ/cm2 genom att använda någon vanlig UV-lampteknik.
Det är avgörande att förstå mål-UV-dosen för att effektivt desinficera det inkommande vattnet till gården. Generellt sett är bakterier mer känsliga för UV-ljus än de flesta andra virus. Som ett exempel, inom laxfiskindustrin är de vanligaste riktade mikroorganismerna med en reduktion på minst 3 log (99,9 %):
· Infektiöst pankreasnekrosvirus (IPNV)
·Aeromonas salmonicida
·Vibrio anguillarum
· Infektiöst laxanemivirus (ISAV)
·Vibrio salmonicida
·Yersinia ruckeri
TheIPNV är också ett av de mest UV-resistenta virus som rapporterats i vetenskaplig litteratur och kräver en UV-dos på minst 246 mJ/cm2.
Hur man väljer den bästa lamptekniken för UV-systemet för insugningsvatten
UV-system baserade på amalgam lågtrycks UV-lampor (LPHO) ger monokromatisk UV-bestrålning vid 253,7 nm, vilket gör dem till de mest använda systemen för desinfektion inom vattenbruk. UV-bestrålning baserad på lågtryckslampteknik kan också användas för att förstöra ozonrester. Ozonrester förstörs med UV-ljus mellan våglängderna 250 – 260 nm.
UV-system baserade på medeltryckslampteknik som levererar UV-ljus vid ett bredare spektrum (200 – 400 nm) finns också tillgängliga, men de används inte så vanligt för desinfektion inom landbaserat vattenbruk på grund av deras högre driftskostnad vid kontinuerlig drift.
Jämfört med lågtryckslampor med hög effekt (LPHO) förbrukar medeltryckslampor (MP) mer elektrisk energi per enhet bakteriedödande ljuseffekt än LPHO-lampor som kräver 2-3 gånger mer effekt. MP-lampor omvandlar i allmänhet bara upp till 15 % av sina ingående watt till användbara UV-C-watt, medan lågtryckslampor kan vara upp till 40 % effektiva. Dessutom kan den högre driftstemperaturen för MP-lampor (upp till 900°C) öka nedsmutsningen av kvartshylsorna. Detta ökar behovet av hylsrengöring, vilket resulterar i en högre frekvens av utbyte av nedsmutsade komponenter såsom lamphylsor och sensorfönster.
UV-system baserade på MP-lampteknik har sina fördelar när applikationen kräver hög UV-intensitet i ett litet utrymme. Det bästa exemplet är en brunnsbåtsinstallation, såväl som andra applikationer där installationsutrymmet är mycket begränsat och kontinuerlig drift inte krävs.
Beslutet att använda ett UV-system baserat på en specifik UV-lampteknik bör styras av drifts- och designfördelar, med hänsyn till UV-lampans egenskaper och särskilt de platsspecifika förhållandena.
Säkerställer optimal hydraulisk effektivitet hos UV-systemet
Hydraulisk effektivitet innebär optimal och lika UV-exponering av alla möjliga patogener som passerar genom kammaren med ett minimalt tryckfall.
Problem med att uppnå jämn blandning av vattnet är ofta ett resultat av ooptimerade flödeshastigheter i hela UV-reaktorn orsakade av en felaktig reaktorkonfiguration, och en UV-lampkonfiguration som inte stämmer överens med vattnets egenskaper. Som ett exempel kommer en UV-lampa anordnad tvärs mot inloppsflödet att resultera i en mycket kort uppehållstid på båda sidor av UV-lampan och nära sidorna av reaktorväggen.
UV-lampor anordnade parallellt med inloppsflödet ger en förlängd uppehållstid, vilket resulterar i en mer enhetlig fördelning av flödet, vilket leder till enhetlig dosfördelning vilket resulterar i nära idealisk prestanda.
Den enhetliga blandningen för att ytterligare öka UV-dosen förstärks ofta genom att använda interna bafflar av styrningar. Det slutliga hydrauliska beteendet hos vattnet i UV-reaktorn analyseras med hjälp av Computational Fluid Dynamics (CFD-analys), som ses i bilden ovan.
Sammanfattningsvis kommer den totala UV-dosen som levereras av de olika reaktorkonfigurationerna och prestandaförhållandena att fluktuera på grund av olika vatten UV-transmittanser och flödeshastigheter samt olika UV-lampintensiteter.
Skaffa ett vattenbruksspecifikt UV-systemgodkännande
Eftersom det finns många tillverkare av UV-system i världen, blir certifikat som tillhandahålls av pålitliga företag aktuella för att säkerställa giltigheten av tillverkarens produkter.
AGUA TOPONE har officiellt godkänts av det norska veterinärinstitutet (NVI). NVI är ett biomedicinskt forskningsinstitut och nationellt ledande expertcentrum inom biosäkerhet för fiskar och landdjur.
Dessutom har tekniken verifierats för vattenrening, genom EU:s program för miljöteknikverifiering (ETV). ETV är en validering som verifierar teknik genom kvalificerad tredje part, med hjälp av testresultat för att säkerställa att miljöteknikens prestanda är vetenskapligt verifierad.
3. Driftsoptimering av UV-desinfektionssystemet
Att undersöka driftsoptimering av UV-desinfektionssystemet är fördelaktigt för flera faktorer som kostnadseffektivitet, tidsbesparing och ökad säkerhet.
En viktig ekonomisk aspekt är att undersöka hur man kör UV-systemet på ett energieffektivt sätt samtidigt som den erforderliga UV-dosnivån bibehålls. UV-systemet bör köras baserat på inkommande vattenflöde och målinriktad UV-dos. Till exempel, om flödeshastigheten inte är på topp bör UV-systemet kunna dämpa lamporna för att spara energi samtidigt som den inriktade UV-dosen bibehålls, en funktion som också kallas "dosstimulering". Dessutom bör den kunna ge signal till flödesreläet att stoppa flödet i felfall.
Enligt NVI-godkännandet är det obligatoriskt att ansluta flödesreläet till en ventil eller liknande anordning som styr vattenflödet genom UV-enheten.
Hur man övervakar UV-desinfektionssystemets prestanda
UV-systemet måste vara utrustat med ett ordentligt övervakningssystem för att övervaka status inuti reaktorn. UV-intensitet, flödeshastighet, lampans drifttimmar, UV-dos, individuell UV-lamps prestanda och kammartemperatur bör kontinuerligt övervakas av systemets PLC. Dessutom bör följande data åtminstone sparas i en logg:
·Datum och tid
·Temperatur
· Bestrålningsvärde
·UV-dos
·Nuvarande flöde
· Maximalt tillåtet flöde
·UV-dosbörvärde
Effekten av ett automatiskt avtorkningssystem i ett UV-desinfektionssystem
Som tidigare nämnts kan det inkommande vattnets egenskaper variera avsevärt. UV-systemet kommer att förlora sin optimala desinfektionsförmåga om det finns avlagringar på kvartshylsorna som skyddar UV-lamporna.
Det finns olika typer av nedsmutsning beroende på källan till vattnet. Generellt sett är ett avancerat och robust automatiskt torkarsystem effektivt mot även den mest sega skalningen utan behov av CIP (clean-in-place) kemisk rengöring. Detta leder till eliminering av hantering av farliga kemikalier, extra kostnader, stilleståndstid och driftskostnader samtidigt som systemet håller igång.
Hur man väljer rätt material för en UV-reaktor och styrskåp
Beroende på källan till intagsvatten kan miljön vara mycket frätande på grund av saltlösning eller luftfuktighet. Detta kan vara en utmanande miljö för vanliga material i UV-reaktorer och styrskåp.
AGUA TOPONE har utvecklat UV-stabiliserad polypropen (PP), som är resistent material för varmt havsvatten på grund av sin icke-korrosiva konstruktion. För kallt havsvatten och sötvattenapplikationer är AGUA TOPONE tillverkad av in- och utvändigt elektropolerad SS316L. Detta säkerställer en ökad korrosionsbeständighet på utsidan och ökad UV-ljusprestanda på grund av intern reflektion på insidan.
Alla styrskåp är byggda av glasfiberförstärkt plast (GFRP) med passiv eller aktiv kyla, vilket gör att skåpens insida skyddas från yttre faktorer.
4.Underhåll av UV-desinfektionssystemet
Effektiv UV-desinfektion kräver planerat underhåll av UV-systemet. Underhållsfrekvensen varierar mycket mellan de olika tillverkarna, beroende på strömförsörjning, robusthet och tillförlitlighet hos systemet.
Alla AGUA TOPONEUV-system är designade för att kräva ett absolut minimum av underhåll, med robusta och hållbara komponenter som ger exceptionell driftbekvämlighet. Decennier av forskning, utveckling och innovation har gjort det möjligt att förse våra kunder med pålitliga system som är billiga att installera och använda, samt tillräckligt underhållsfria för att kunna användas av icke-specialister.
5. Korrekt kommunikation mellan tillverkare och slutkund
Sist men inte minst, vikten av korrekt kommunikation mellan UV-systemtillverkaren och RAS-systemoperatören kan inte underskattas.
Att välja en leverantör med full teknisk support är extremt kritiskt i nödsituationer, där snabb operativ support behövs. Detta understryker behovet av 24-timmars support med tekniska ingenjörer redo att hjälpa till oavsett tidszon.
AGUA TOPONE är en tillverkare av UV-desinfektionssystem som ger sina kunder ett omfattande stöd genom hela processen, från att ställa krav till den pågående driftprocessen. Vårt ansvar upphör inte så fort systemet skickas.
Kontakta oss gärna om du vill ha mer information om hur vi kan hjälpa dig.
