Les informations suivantes sur Système RAS de pisciculture/aquaculture en recirculation .
L'aquaculture est l'un des secteurs agricoles à la croissance la plus rapide en raison de la demande croissante d'aliments riches en protéines. L'élevage de poissons dans les fermes est considéré comme un investissement rentable et est très populaire. Les raisons les plus importantes pour aquaculture ou l'aquaculture sont la non-disponibilité de poissons sauvages en raison de la surexploitation et de la contamination des plans d'eau naturels. L'industrie aquacole traditionnelle a été confrontée à plusieurs problèmes tels que l'indisponibilité des terres, ressources en eau, déséquilibre de l'écosystème, gestion des eaux usées, épidémies, etc. L'une de ces solutions efficaces pour gérer ces problèmes est le système d'aquaculture en recirculation (RAS).
Une technologie pour l'élevage de poissons à haute densité dans des conditions environnementales contrôlées est appelée système d'aquaculture en recirculation. Ce sont des systèmes basés sur des réservoirs qui utilisent des filtres mécaniques et biologiques pour élever toutes les espèces aquatiques comme les poissons, palourdes, crevette, etc. Le terme recirculation est associé à ces systèmes car l'eau des aquariums est réutilisée après avoir été traitée. Ces systèmes sont durables car ils utilisent près de 90 à 99 % moins d'eau que les méthodes d'aquaculture traditionnelles. Ces systèmes de recirculation devraient réduire les rejets de déchets, besoin de produits chimiques et fuite de poissons et de parasites. La plupart des RAS sont conçus pour les environnements d'eau douce et sont considérés comme coûteux. Le contrôle de tous les paramètres critiques requis pour le système est un élément important et nécessaire et doit être surveillé régulièrement. Contrairement aux fermes aquacoles traditionnelles, qui dépendent de modèles environnementaux externes, ces systèmes de recirculation éliminent partiellement ou complètement le besoin de facteurs externes et cela dépend grandement de la construction et du fonctionnement du système. Le déploiement de ces systèmes nécessite des connaissances, compétence, et la persistance pour un bon fonctionnement et de bons résultats.
Les systèmes d'aquaculture en recirculation offrent une gamme d'avantages par rapport aux techniques traditionnelles telles que;
Le système de base a une conception simple et se compose d'aquariums, filtre mécanique, biofiltre, filtre ruisselant ou dégazeur, unité d'enrichissement en oxygène, Désinfecteur UV. Quelques équipements supplémentaires comme le régulateur de pH, unité d'échange de chaleur, une unité de dénitrification peut être ajoutée à la conception en fonction des besoins.
Le principe de fonctionnement de base de ces systèmes est que l'eau de l'aquarium passe à travers le filtre mécanique puis à travers le filtre biologique; l'eau est débarrassée du dioxyde de carbone avant d'être aérée et est renvoyée dans les aquariums.
Les réservoirs pour l'aquaculture ou la pisciculture dans ces systèmes peuvent être de n'importe quelle forme et taille comme rectangulaire, circulaire, ovale, etc. La plupart des réservoirs circulaires ou ovales sont préférés car ils sont plus faciles à nettoyer et facilitent la circulation de l'eau par rapport aux réservoirs rectangulaires. Les réservoirs rectangulaires sont généralement utilisés sur des zones inclinées. La taille d'un réservoir d'élevage de poissons peut varier de 500 à 500 000 gallons de capacité et cela dépend de facteurs tels que le type de poisson, cours des actions, besoin en eau, et qualité. Le réservoir doit être construit de manière à être compatible avec les autres composants du système. Les matériaux nécessaires à la construction du réservoir peuvent être du métal, bois, un verre, caoutchouc, béton ou plastique. Tout matériau non toxique et non corrodable peut être utilisé pour la construction du réservoir. La surface intérieure du réservoir doit être propre et lisse. Chaque matériau utilisé à cette fin a ses propres avantages et inconvénients. L'inclinaison de l'aquarium peut aider à drainer plus facilement, mais n'a que peu ou pas d'effet sur la capacité d'auto-nettoyage.
La plupart des réservoirs modernes sont construits avec des sorties qui ont une capacité d'élimination des déchets optimale et sont équipées de tamis à mailles appropriés. Ces points de vente devraient également faciliter l'élimination des poissons morts. Certains réservoirs sont également équipés de capteurs pour détecter le niveau d'eau, contient de l'oxygène, Température, etc. afin qu'ils puissent être contrôlés automatiquement. Les réservoirs devraient également avoir des diffuseurs pour un approvisionnement suffisant en oxygène.
Autres que les réservoirs circulaires et rectangulaires, il existe une autre variété appelée le réservoir de chemin de fer qui est un mélange de formes circulaires et rectangulaires. Ces réservoirs ont une paroi au centre pour faciliter la circulation.
Dans les systèmes d'aquaculture en recirculation, il devrait y avoir un débit d'eau constant et il devrait y avoir une possibilité de modifier la vitesse, pression, et la direction selon ses besoins. Le mouvement de l'eau est contrôlé par gravitation et avant son utilisation dans le système, il est généralement pompé jusqu'à une altitude à partir de laquelle il commence à s'écouler.
Le type de pompe le plus couramment utilisé dans le RAS est une pompe centrifuge qui fonctionne à partir de la poussée générée par la rotation de l'eau à grande vitesse dans la tête de pompe. La pompe est généralement placée à l'extérieur du réservoir et fonctionne à haute pression. Une pompe à haut débit et à faible capacité de levage est choisie pour minimiser la consommation d'énergie. Les pompes centrifuges antérieures avaient une pression de recirculation de 25 pieds, mais maintenant la pression est d'environ 10 pieds. Deux autres types de dispositifs de pompage sont les pompes axiales et les pompes à air.
Un moyen pratique d'éliminer les déchets de l'aquarium est possible grâce à la filtration mécanique. Les systèmes de recirculation modernes ont une sortie avec un filtre appelé micro-écran d'une taille de maille de 40 à 100 microns. La présence du micro-écran présente certains avantages tels qu'il réduit la charge sur le biofiltre, élimine les impuretés organiques, améliore ou facilite le processus de biofiltration. Le type de micro-écran utilisé est appelé filtre à tambour et a les fonctions suivantes :
C'est le composant le plus important du RAS car il aide à éliminer les polluants fins de l'eau pendant le traitement des déchets. Le média à l'intérieur du filtre est composé de matériaux tels que des feuilles de plastique, perles, pierre de lave, gravier ou grains de sable. Les propriétés du milieu doivent être telles qu'il doit avoir une surface élevée pour la croissance bactérienne, pores pour le mouvement de l'eau, résistant au colmatage et doit être facile à nettoyer.
Un simple biofiltre peut être une roue, baril ou boîte rempli de milieux sur lesquels se développent des bactéries nitrifiantes. Il peut être en plastique, bois, un verre, métal ou béton. La taille du biofiltre définit la capacité de charge en poissons de l'ensemble du système. La surface du filtre doit être grande afin d'accueillir des bactéries à haute densité pour traiter les charges de déchets présents dans l'aquarium. Lors de la conception des biofiltres de la surface, la charge d'ammoniac et la charge hydraulique doivent être correctement estimées. Ces filtres peuvent être configurés de plusieurs manières et deux grandes catégories de biofiltres sont :
La biofiltration ne peut être effectuée efficacement que si la température et le pH de l'eau sont correctement régulés. La température minimale de l'eau doit être comprise entre 10 et 35 °C et la plage de pH doit être d'environ 7 à 8. Un pH élevé et faible peut entraîner une inefficacité du filtre et un effet toxique plus élevé respectivement. Un équilibre est donc très important et cela dépend de deux facteurs; l'activité biologique du filtre et la quantité de CO₂ produite dans le réservoir et le processus de nitrification.
La présence de déchets dans le réservoir augmente la demande en oxygène et diminue la quantité d'oxygène dissous contenu dans l'eau, réduisant ainsi la densité de poissons dans le réservoir. Un puisard ou un réservoir de clarification est utilisé pour collecter les déchets en excès à un rythme lent. L'idée principale du puisard est de collecter et de sédimenter tous les déchets solides qui pourraient autrement bloquer le biofiltre et utiliser l'oxygène. Ceci est isolé d'un aquarium et doit être nettoyé périodiquement. La forme du puisard doit être en « V », afin de faciliter le nettoyage.
Les gaz accumulés dans l'aquarium doivent être éliminés en assurant une bonne aération et cette méthode est appelée décapage. La respiration des poissons produit du dioxyde de carbone et les bactéries du biofiltre produisent de l'azote, ces deux éléments sont nocifs pour la croissance du poisson. S'il s'agit d'un réservoir d'eau salée, alors il y a une chance de production de sulfure d'hydrogène, qui est également toxique pour les poissons. L'apport d'air dans les réservoirs peut chasser les gaz par turbulence. Un système de filtre à ruissellement est souvent utilisé pour ce processus. Lorsque l'eau s'écoule du haut du filtre à travers les supports en plastique empilés dans une colonne, elle augmente les turbulences et le contact, ce qui aide à éliminer les gaz.
Fournir de l'oxygène à l'eau dans les réservoirs s'appelle l'aération. Les systèmes de recirculation d'eau chaude et froide ont besoin de 6 et 8 ppm d'oxygène respectivement pour que les bactéries et les poissons survivent. Les réservoirs RAS qui ont une capacité de charge élevée devraient être capables de remplacer l'oxygène toutes les 20 ou 30 minutes. Il devrait y avoir un approvisionnement approprié et régulier en oxygène, sinon cela pourrait entraîner une perte de poisson et il devrait également y avoir un dispositif de secours pour les grands systèmes de recirculation. Souffler de l'air à travers une pierre à air immergée est la méthode couramment utilisée pour aérer le réservoir. Pour une livre de nourriture fournie au poisson, la quantité d'air nécessaire est d'environ 187 lpm/kg/jour environ. Le tuyau diffuseur et les ponts pneumatiques sont des dispositifs utilisés pour le processus d'aération. Lorsque l'aération est suffisamment fournie, il n'est pas nécessaire d'avoir une unité distincte d'élimination du dioxyde de carbone.
Les déchets solides présents dans le réservoir peuvent être classés en trois types et leurs méthodes d'élimination sont répertoriées ici :
Le processus de détoxification de l'ammoniac est appelé nitrification. La conversion de l'azote ammoniacal en dioxyde d'azote moins toxique et enfin en nitrate non toxique par action bactérienne est le principe de la nitrification. La bactérie doit être cultivée sur une surface pour que ce processus se produise et de l'eau propre à température normale doit être utilisée. Les bactéries nécessaires à ce processus sont de deux types; celui qui convertit l'ammoniac en dioxyde d'azote est appelé " bactéries nitrosomonas ' et l'autre qui convertit le dioxyde d'azote en nitrate s'appelle le ' bactéries nitrobacter ». L'ensemble du processus de nitrification est de nature aérobie et nécessite de l'oxygène pour se produire. La quantité minimale d'oxygène nécessaire pour convertir 1 mg d'ammoniac est d'environ 5 mg. De plus, pour que les bactéries survivent, 5 mg d'oxygène supplémentaires sont nécessaires. Il est important de noter que pour que ce processus se produise dans de grands réservoirs avec une forte densité de poissons et une forte teneur en ammoniac, la quantité d'oxygène requise est également extrêmement élevée et doit être fournie avant et après le processus de biofiltration.
Le produit final du processus de nitrification est le nitrate et est de nature non toxique, mais la présence de nitrate au-delà de 100 mg/l a un impact négatif sur la croissance des poissons et la conversion alimentaire. L'approvisionnement régulier en eau douce du réservoir peut maintenir les niveaux de nitrate bas, mais l'objectif principal des systèmes de recirculation est de maintenir ou de réduire le taux de consommation d'eau (économiser la ressource en eau), par conséquent, un processus appelé dénitrification est adopté. Ce processus est nécessaire si l'approvisionnement en eau est inférieur à 300 litres par kg d'aliment. Les bactéries utilisées pour ce processus s'appellent les bactéries dénitrifiantes et sont nommées " Pseudomonas. L'ensemble du processus de dénitrification est de nature anaérobie et implique la conversion du nitrate en azote atmosphérique. L'azote de l'eau est libéré dans l'atmosphère et une source organique comme l'alcool de bois ou le méthanol doit être ajoutée à la chambre de dénitrification. La quantité minimale de méthanol requise pour dénitrifier 1 kg d'azote est d'environ 2,5 kg. La chambre de dénitrification est montée sur le biofiltre avec un temps de séjour de 2 à 4 heures.
Pour que les poissons survivent dans les réservoirs d'eau, le pH de l'eau doit être maintenu dans une limite tolérable et la plage de pH appropriée est connue pour se situer entre 6 et 9,5. Un déséquilibre des niveaux de pH peut se produire en raison des acides produits par le processus de nitrification. La valeur de pH inférieure à 6 inhibe les bactéries nitrifiantes et elles n'éliminent pas le contenu toxique. Le pH des systèmes de recirculation peut être maintenu en ajoutant des tampons comme le bicarbonate de sodium et le bicarbonate de calcium.
Outre les exigences susmentionnées, il pourrait y avoir des fonctionnalités supplémentaires des systèmes de recirculation qui sont importantes pour les grandes pratiques commerciales.
Des aliments doivent être donnés aux poissons pour leur croissance et leur activité. Les poissons absorbent de l'oxygène pour la synthèse des protéines et produisent du dioxyde de carbone et de l'ammoniac comme déchets. Les poissons excrètent les aliments non digérés dans l'eau, ce qui entraîne des déchets en suspension ou des déchets organiques. Donc, tout en maintenant un système de recirculation, il est recommandé de donner des aliments secs aux poissons afin qu'il y ait moins de pollution et d'apparition de maladies dans le réservoir. Il devrait y avoir un taux d'utilisation élevé des aliments de sorte qu'il y ait moins de déchets et une charge plus faible sur les systèmes de traitement de l'eau. Par conséquent, avant de concevoir le système de recirculation, le taux de conversion de l'alimentation doit être soigneusement estimé et seule une alimentation appropriée doit être introduite afin d'économiser de l'argent et une charge inutile sur les filtres.
L'eau recyclée est plus chaude que l'eau naturelle et on considère que les races d'eau froide comme le saumon et la truite ne conviennent pas vraiment à l'élevage dans ces systèmes. Les espèces qui peuvent être cultivées en RAS sont africaines Poisson-chat , barramundi, carpes, perche, tilapia , pangasius, poisson blanc, Morue de l'Atlantique, thon rouge Thon , truite arc-en-ciel, esturgeon, bar, etc.
Il est important de maintenir la production de poisson en ligne avec la capacité du système de recirculation. Pour éviter de surcharger le système avec une forte densité de stock, de nombreuses techniques sont utilisées.
La lumière UV peut être utilisée à certaines longueurs d'onde pour détruire l'ADN d'organismes biologiques. Les bactéries pathogènes unicellulaires causant des infections sont ciblées à l'aide de la lumière UV dans les systèmes de recirculation. Cette méthode de traitement se fait à l'extérieur de l'aquarium et n'est pas une méthode appropriée pour les piscicultures traditionnelles où les bactéries peuvent se développer très rapidement. Cette technique fonctionne mieux lorsqu'elle est combinée avec des méthodes de filtration mécanique et biologique. Le nombre de rayons UV peut être exprimé en termes de microwatts-secondes par cm² (µWs/cm²). La lumière UV nécessaire pour désinfecter l'eau dans le réservoir est estimée à environ 2000-10000 µWs/cm² pour les bactéries, 10K-100K µWs/cm² pour les champignons et 50K-200K µWs/cm² pour les parasites. Il convient de noter que la lumière UV doit être transmise à l'intérieur de l'eau et non à travers des lampes installées à l'extérieur du réservoir.
L'ozone est une alternative à la méthode de traitement UV, mais est rarement utilisé car un surdosage peut causer des blessures et la mort des poissons. Les microbactéries et les organismes indésirables sont ciblés en particulier dans les écloseries et les unités de production d'alevins car ces petits poissons sont plus sensibles à ces bactéries. Une manipulation efficace du système est importante pour obtenir des résultats positifs et sûrs.
Les tensioactifs, c'est-à-dire les produits chimiques ayant une extrémité moléculaire, sont éliminés par cette technique. Ces produits chimiques sont le résultat du processus de dégradation des protéines et causent des problèmes de mousse dans les réservoirs. Le fractionnement de la mousse peut parfois éliminer les solides fins et les déchets organiques dissous. Cette technique est mieux adaptée aux systèmes d'eau salée avec une salinité supérieure à 12 ppm, de telle sorte que des bulles d'air puissent facilement se former et que la production de mousse soit fiable. Le fractionneur de mousse se compose d'un tuyau en PVC et d'une pierre à air. Les conceptions commerciales de fractionnement de mousse sont fabriquées avec des colonnes acryliques. Deux choses importantes qui sont affectées par la conception du fractionneur sont la taille des bulles et le temps de contact entre les bulles d'air et les substances organiques dissoutes.
La chaleur des systèmes de recirculation peut être mise à disposition de deux manières; soit en chauffant la lame d'air, soit en chauffant l'eau. La zone ou le bâtiment doit avoir une isolation appropriée et une structure appropriée de condensation de vapeur d'eau. La vapeur d'eau, lorsqu'elle se condense à l'intérieur du bâtiment, peut endommager certaines parties du bâtiment. Le chauffage direct est évité en raison des problèmes d'entartrage liés à l'utilisation d'eau dure. Ainsi, en tant que substitut, les serpentins de chauffage en polypropylène sont connectés à une chaudière et l'eau est chauffée. La température de la chaudière est contrôlée automatiquement.
Des radiateurs centralisés sont utilisés pour chauffer l'espace au-dessus des réservoirs. Tous les calculs des niveaux d'humidité et de dioxyde de carbone doivent être soigneusement examinés avant de déployer cette méthode.
La technologie des serres peut également être une solution alternative pour la mise en place de systèmes d'aquaculture en recirculation.
La pisciculture ne peut se faire correctement que s'il existe un système de contrôle et de surveillance réglementé au sein de la RAS. Un système central pour contrôler et surveiller certaines caractéristiques comme les niveaux d'oxygène, gamme de pH, niveaux d'eau, et d'autres fonctions sont déployées pour une gestion efficace des systèmes. Des capteurs ou des alarmes automatiques installés dans ces systèmes peuvent indiquer lorsqu'un problème survient. Même si les systèmes fonctionnent automatiquement, ils doivent être contrôlés régulièrement par du personnel qualifié de sorte qu'il y ait une perte négligeable. En cas d'urgence, une réserve d'oxygène pur est indispensable dans la zone de production. Un générateur pour compléter l'alimentation électrique est également nécessaire pour une gestion efficace du RAS.
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