टैंक का आकार और डिज़ाइन – अतिरिक्त पठन सामग्री
एक्वापोनिक सिस्टम डिज़ाइन पैरामीटर:
मछली टैंक का आकार और डिज़ाइन
विल्सन लेनार्ड, पीएचडी
जैसा कि हम सभी जानते हैं, एक्वापोनिक प्रणालियों (शौकिया या व्यावसायिक) में कई प्रमुख घटक होते हैं; मछली वाला भाग, पौधे वाला भाग और निस्पंदन वाला भाग। संपूर्ण एक्वापोनिक प्रणाली का एक प्रमुख घटक मछली वाला भाग है।
मछली वाला भाग वह स्थान है जिसमें हम समग्र एक्वापोनिक प्रणाली में मछलियों को रखते हैं। यह एक टैंक वाली संरचना (जैसा कि अक्सर शौकिया एक्वापोनिक प्रणालियों में उपयोग किया जाता है) या कई टैंक वाली संरचना (जैसा कि अक्सर व्यावसायिक एक्वापोनिक प्रणालियों में उपयोग किया जाता है) में हो सकता है। मछलियों को रखने और पालने के कई तरीके और आकार होते हैं, इसलिए इस तथ्य पत्रक में हम मत्स्य पालन के स्थापित सिद्धांतों के संदर्भ में उपलब्ध विकल्पों और मछली टैंक के आकार और डिजाइन से उनके संबंध पर एक नज़र डालेंगे।
मछली टैंक का डिज़ाइन, मछलियों का स्वास्थ्य और कल्याण
मछलियों का स्वास्थ्य एक्वापोनिक प्रणाली के सर्वोत्तम प्रदर्शन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। अन्य सभी जीवों की तरह, मछलियों को भी यह सुनिश्चित करने के लिए सर्वोत्तम प्रयास करने चाहिए कि वे अपने स्वास्थ्य और कल्याण के लिए अनुकूल वातावरण में रहें। इस दृष्टि से, मछलीघर का डिज़ाइन महत्वपूर्ण हो सकता है।
जल गुणवत्ता नियंत्रण मछलियों के स्वास्थ्य और कल्याण के लिए सर्वोपरि है। मछलियों के सुखी जीवन के लिए सर्वोत्तम मछलीघर डिज़ाइन और जल गुणवत्ता नियंत्रण को अनुकूलित करने के लिए बहुत सारे वैज्ञानिक शोध किए गए हैं। मछलीघरों के संदर्भ में, सामान्य रूप से यह माना जाता है कि सर्वोत्तम संभव जल गुणवत्ता प्रदान करने के लिए मछलीघर में जल प्रवाह को अनुकूलित किया जाता है। इसलिए, यह सीधे मछलीघर के द्रव गतिकी और आकार से संबंधित है।
मछलीघरों में जल प्रवाह को अनुकूलित करना कई प्रमुख मापदंडों से संबंधित है:
मछली टैंक में प्रवाह दर (उदाहरण: लीटर/घंटा)।
- पानी के प्रवाह की दर (उदाहरण: मछलीघर में प्रति घंटे पानी की अदला-बदली की मात्रा)
- पानी के प्रवाह की गतिकी का अनुकूलन यह सुनिश्चित करता है कि सारा पानी टैंक में सही तरीके से प्रवेश करे और बाहर निकले।
- टैंक ऐसी उपयुक्त सामग्रियों से बना है जो मछलियों को संभावित विषाक्तता के न्यूनतम जोखिम को सुनिश्चित करती हैं।
निर्माण सामग्री
मछली के टैंक बनाने के लिए दो सबसे सुरक्षित (और अक्सर सबसे सस्ते) पदार्थ फाइबरग्लास और पॉलीइथिलीन (पीई) हैं। पर्याप्त रूप से सूखने और सख्त होने के बाद, ये दोनों पदार्थ मछलियों को प्रभावित करने वाले विषाक्त यौगिकों का निर्माण बहुत कम या न के बराबर करते हैं और अक्सर इन्हें “खाद्य सुरक्षित” माना जाता है। इन्हीं कारणों से, बाज़ार में उपलब्ध अधिकांश मछली टैंक इन्हीं दो पदार्थों से बने होते हैं।
अन्य पदार्थ भी उपलब्ध हैं, जिनमें लाइनर के रूप में स्टेनलेस स्टील या पीई शामिल हैं। हालांकि, सुविधा और सामर्थ्य के कारण, फाइबरग्लास और पीई से बने पूर्व-निर्मित या ढाले गए टैंकों के विकल्प खोजना मुश्किल है।
मछली पालन घनत्व
मछली पालन घनत्व, पानी की मात्रा के अनुपात में रखी गई मछलियों का वजन है। मछली पालन घनत्व बताने का स्वीकृत तरीका पानी की मात्रा (लीटर) में मछलियों का किलोग्राम (वजन) है। मानक के रूप में, इसे अक्सर kg/m³ के रूप में बताया जाता है (1 m³ पानी = 1,000 लीटर)।
बड़े, व्यावसायिक रीसर्कुलेटिंग मछली पालन संयंत्रों में, वातित प्रणालियों में मछलियों का घनत्व लगभग 50 kg/m³ तक और प्रत्यक्ष ऑक्सीजन इंजेक्टेड प्रणालियों में 150 kg/m³ या उससे अधिक तक होता है। शौकिया एक्वापोनिक व्यवसायियों द्वारा अपने छोटे पैमाने के सिस्टम में मछलियों का इतना अधिक घनत्व रखना आम बात नहीं है; हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि मछली के स्वास्थ्य और कल्याण को सुनिश्चित करने के लिए जल गुणवत्ता अनुकूलन के माध्यम से मछली टैंक डिजाइन के मानकों का पालन नहीं किया जाना चाहिए (अधिकांश शौकिया एक्वापोनिक व्यवसायियों द्वारा मछलियों का घनत्व 20 kg/m³ से काफी कम रखा जाता है)। व्यावसायिक एक्वापोनिक संचालक अक्सर उच्च, वातित मछली पालन घनत्व तक पहुँचते हैं क्योंकि यह स्वीकार्य पूंजी लागत के लिए आवश्यक है, और इसलिए, मछली टैंक डिजाइन के मानक अक्सर महत्वपूर्ण होते हैं।
मछली टैंकों में प्रवाह की गतिशीलता
वैज्ञानिक रूप से यह सिद्ध हो चुका है कि गोल मछली टैंक सर्वोत्तम द्रव गतिशीलता प्रदान करते हैं। इसका कारण यह है कि गोल टैंकों में ऊर्ध्वाधर आयाम में कोई “कोने” नहीं होते हैं, इसलिए पानी बिना किसी रुकावट के टैंक में प्रवेश कर सकता है और बाहर निकल सकता है। मछलीघर के कोनों में पानी का बहाव धीमा या तेज़ हो सकता है। साथ ही, इन कोनों के कारण पानी का आदान-प्रदान कम या बिल्कुल नहीं हो पाता, यानी इन क्षेत्रों में पानी लंबे समय तक रुका रह सकता है, जिससे टैंक के सभी पानी का आवश्यक बहाव नहीं हो पाता और पानी की गुणवत्ता नियंत्रण सुनिश्चित नहीं हो पाता।
मछली पालन टैंकों में उचित जल प्रवाह सुनिश्चित करने के मुख्य कारण हैं:
- मछली के अपशिष्ट पदार्थों का समय पर निष्कासन सुनिश्चित करना।
- मछली के घुलित अपशिष्ट पदार्थों का समय पर और पर्याप्त जैव-निस्पंदन सुनिश्चित करना (अर्थात, संभावित विषैले अमोनिया को गैर-विषैले नाइट्रेट में परिवर्तित करना)।
- पूरे जल में पर्याप्त घुलित ऑक्सीजन स्तर बनाए रखना।
यदि मछली पालन टैंकों में पानी को पर्याप्त रूप से मिश्रित होने और टैंक में ठीक से प्रवाहित होने का अवसर नहीं मिलता है (जैसा कि कभी-कभी गैर-गोल मछली पालन टैंकों में होता है), तो कुल जल का कुछ भाग
उच्च ठोस भार, उच्च घुलित अमोनिया भार और निम्न घुलित ऑक्सीजन स्तर वाले क्षेत्रों को आश्रय दे सकता है।
इसके अतिरिक्त, कम जल विनिमय और संचलन वाले ये “मृत क्षेत्र” जल रसायन के अनुकूलन में कमी का कारण भी बन सकते हैं। यह उच्च या निम्न पीएच, चालकता (ईसी), घुलित ऑक्सीजन (डीओ) या जल तापमान के क्षेत्रों के रूप में प्रदर्शित हो सकता है।
शौकिया एक्वापोनिक प्रणालियों में अक्सर कम मछली घनत्व का उपयोग किया जाता है, इसलिए ये कारक आमतौर पर कोई बड़ी समस्या नहीं होते हैं क्योंकि कम मछली घनत्व के कारण जल की गुणवत्ता पर्याप्त रूप से बनी रहती है। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि शौकिया एक्वापोनिक प्रणेताओं को मछली टैंक के आकार और डिज़ाइन से संबंधित तथ्यों को पूरी तरह से अनदेखा कर देना चाहिए। व्यावसायिक एक्वापोनिक प्रणालियों में, मछली रखने की क्षमता को अनुकूलित करना आवश्यक होता है, इसलिए अक्सर उच्च घनत्व का उपयोग किया जाता है। अतः, जल की गुणवत्ता का अनुकूलन और रखरखाव समग्र प्रणाली की दक्षता के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है और ये कारक कहीं अधिक महत्वपूर्ण हो जाते हैं।
पानी का बहाव और मछलियों की संख्या
मछली पालन टैंक में पानी के बहाव की सामान्य दर यह है कि इसे व्यावहारिक रूप से जितना संभव हो उतना तेज़ रखा जाए। व्यावहारिक उपलब्धता कई कारकों पर निर्भर करती है, जिनमें शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं:
पानी की गति – यदि पानी की गति बहुत तेज़ है, तो मछलियों को लगातार बहाव के विपरीत तैरना पड़ता है, जिससे कभी-कभी उनके स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है। यदि गति बहुत धीमी है, तो मछलियाँ पर्याप्त रूप से तैर नहीं पाएंगी और उनके स्वास्थ्य पर अन्य नकारात्मक प्रभाव पड़ सकते हैं।
पानी का पुनर्चक्रण – मछली पालन टैंक में पानी का आयतन इतनी दर से बदला जाना चाहिए कि मछलियों की पानी की गुणवत्ता संबंधी आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके।
मछली के ठोस अपशिष्टों की सांद्रता – पानी का बहाव इस दर से होना चाहिए कि मछली के ठोस अपशिष्ट टैंक के उस क्षेत्र में केंद्रित हो जाएँ जहाँ से उन्हें इतनी दर से हटाया जा सके कि मछलियों की पानी की गुणवत्ता संबंधी आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके।
मछली के घुले हुए अपशिष्टों की सांद्रता – पानी को इतनी बार बदला जाना चाहिए कि मछलियों द्वारा उत्पादित घुली हुई अमोनिया की सांद्रता इतनी न हो जाए कि मछलियों के स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव पड़े।
टैंक में पानी का प्रवेश – पानी को इस प्रकार टैंक में डाला जाना चाहिए जिससे पर्याप्त मिश्रण सुनिश्चित हो और आवश्यक जल वेग प्राप्त हो, लेकिन उससे अधिक न हो।
बिजली की खपत – प्रवाह दर प्राप्त करने के लिए आवश्यक बिजली यथासंभव कुशल और किफायती होनी चाहिए।
जैसा कि पहले ही बताया जा चुका है, शौकिया एक्वापोनिक प्रणालियों में आमतौर पर मछलियों की संख्या कम रखी जाती है, इसलिए ऊपर बताई गई आवश्यकताओं का पालन करने में कुछ लचीलापन होता है। व्यावसायिक प्रणालियाँ थोड़ी अलग और अधिक सटीक होती हैं, और इष्टतम उत्पादन के लिए ऊपर बताई गई आवश्यकताएँ अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। सामान्य तौर पर, सबसे महत्वपूर्ण कारक मछलीघर में पर्याप्त जल प्रवाह दर बनाए रखना है।
मछलीघर में जल प्रवाह दर मछलियों की संख्या पर निर्भर करती है; संख्या जितनी अधिक होगी, उतना ही अधिक प्रवाह आवश्यक होगा। यदि मछलियों की संख्या 15 kg/m³ से कम है, तो मछलीघर में जल प्रवाह दर कम से कम मछलीघर के जल आयतन का आधा प्रति घंटा होना चाहिए। इससे अधिक संख्या में मछलियों के लिए, प्रति घंटा एक मछलीघर के जल आयतन के बराबर जल प्रवाह दर का लक्ष्य रखना चाहिए। व्यावसायिक प्रणालियों में, प्रति घंटा एक मछलीघर के आयतन के बराबर प्रवाह न्यूनतम डिज़ाइन मानदंड होना चाहिए, लेकिन ध्यान रखें, इसे बहुत अधिक न रखें क्योंकि इससे प्राप्त जल वेग पाली जा रही मछलियों की प्रजातियों के लिए बहुत अधिक हो सकता है। पानी के इस प्रवाह दर से यह सुनिश्चित होगा कि मछली के घुले हुए अपशिष्ट (जैसे अमोनिया) विषाक्त स्तर तक न बढ़ें और घुलित ऑक्सीजन की मात्रा पर्याप्त रहे।
गोल मछलीघरों के लिए, पानी का स्पर्शरेखीय प्रवाह (यानी टैंक की दीवार के समानांतर) टैंक के पानी के पर्याप्त मिश्रण को सुनिश्चित करेगा, जिससे आवश्यक दर पर पानी का अधिकतम प्रतिशत आदान-प्रदान हो सके। गैर-गोल मछलीघरों के लिए, संचालक को टैंक में पानी के प्रवेश के लिए सर्वोत्तम संभव तरीका चुनना चाहिए; गैर-गोलाकार टैंकों में पानी के प्रवाह की जटिल प्रकृति के कारण इसे निर्धारित करना अक्सर बहुत कठिन होता है।
जल प्रवाह और ठोस सांद्रता
गोल मछलीघरों में यदि पानी का प्रवेश स्पर्शरेखीय दिशा में हो, तो इससे पूरे टैंक का पानी घूमने लगता है। इस घुमाव के कारण, स्थिर होने वाले ठोस पदार्थ (वे ठोस पदार्थ जो टैंक के तल में जल्दी बैठ जाते हैं) अभिकेन्द्रीय बल के कारण टैंक के केंद्र की ओर बढ़ने लगते हैं। इससे ठोस पदार्थों को हटाने में दो तरह से लाभ होता है:
जब मछलीघर में नीचे, बीच में एक निकास द्वार होता है –
- ठोस पदार्थ जल्दी से टैंक के केंद्र में चले जाते हैं और इसलिए, बीच के निकास द्वार से जल्दी बाहर निकल जाते हैं (आमतौर पर व्यावसायिक स्थितियों में)।
- जब एक आंतरिक, जलमग्न जल पंप का उपयोग किया जाता है – जलमग्न पंप को टैंक के केंद्र में रखने से, ठोस पदार्थ मछलीघर से जल्दी पंप होकर निकल जाते हैं।
चित्र 1: स्पर्शरेखीय प्रवेश जल प्रवाह वाले एक गोलाकार मछलीघर के केंद्र की ओर बढ़ते ठोस पदार्थों का आरेख।
गैर-वृत्ताकार मछलीघरों में आउटलेट या जलमग्न पंप को कहाँ लगाना चाहिए, यह बताना कहीं अधिक कठिन है क्योंकि ठोस पदार्थ वास्तव में कहाँ जमा होंगे, यह निर्धारित करना कहीं अधिक कठिन है। और यही गोलाकार या वृत्ताकार मछलीघरों के चयन में सबसे महत्वपूर्ण कारक है; ये जल प्रवाह और ठोस पदार्थों के निष्कासन की पूर्वानुमानशीलता प्रदान करते हैं।
मछलीघर का पृष्ठीय क्षेत्रफल और आयतन का अनुपात
किसी भी आकार के मछलीघर का पृष्ठीय क्षेत्रफल और जल आयतन का अनुपात भी मछलीघर के सही संचालन के लिए महत्वपूर्ण है। मछलीघर का पृष्ठीय क्षेत्रफल और आयतन का अनुपात टैंक के जल निकाय की गैस विनिमय क्षमता के संदर्भ में महत्वपूर्ण है। ऐसा इसलिए है क्योंकि टैंक में जल निकाय का अधिकांश गैस विनिमय जल की सतह पर होता है (जैसे: ऑक्सीजन ग्रहण करना, कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ना)। यदि पृष्ठीय क्षेत्रफल जल आयतन की तुलना में बहुत कम है (जैसे: गहरे, संकरे टैंक), तो संभावित गैस विनिमय दर उस बिंदु तक सीमित हो सकती है जहाँ पर्याप्त ऑक्सीजन जल निकाय में प्रवेश नहीं कर सकती और पर्याप्त कार्बन डाइऑक्साइड जल निकाय से बाहर नहीं निकल सकती। इसलिए, मछलीघर के सतह क्षेत्र और आयतन का अनुपात व्यावहारिक रूप से जितना संभव हो उतना अधिक होना चाहिए, न्यूनतम अनुपात 1.0 होना चाहिए।
उदाहरण के लिए, 2 वर्ग मीटर (2,000 लीटर) जल क्षमता वाले एक तैयार गोल मछलीघर का व्यास 2 मीटर, त्रिज्या 1 मीटर और गहराई 1 मीटर हो सकती है, जिसका अर्थ है कि इसका अनुमानित सतह क्षेत्र 3.14 वर्ग मीटर है। इसका मतलब है कि सतह क्षेत्र और आयतन का अनुपात 1 से अधिक है (3.14/2 = 1.57)।
निष्कर्ष
एक्वापोनिक प्रणालियों के लिए मछलीघर के घटकों के डिजाइन के लिए पुनर्चक्रण मत्स्य पालन उद्योग से कई उदाहरण और शोध उपलब्ध हैं। मछलीघर का आकार और डिजाइन जल प्रवाह और मिश्रण, गैस विनिमय, मछली घनत्व, जल गुणवत्ता आवश्यकताओं, मछली के अपशिष्ट ठोस पदार्थों को हटाने और घुले हुए मछली अपशिष्ट के उपचार से संबंधित कई कारकों पर निर्भर करता है। मत्स्यपालन विज्ञान और इंजीनियरिंग ने यह सिद्ध कर दिया है कि गोल आकार के मछलीघर सबसे उपयुक्त आकार हैं।
शौकिया एक्वापोनिक व्यवसायी आमतौर पर मछलियों को अपेक्षाकृत कम संख्या में रखते हैं, इसलिए मुख्यधारा के एक्वापोनिक में गोल मछली टैंकों से संबंधित आवश्यकताओं और प्रदर्शन का कुछ हिस्सा शौकिया एक्वापोनिक में लचीला हो सकता है।
हालांकि, मछलियों के लिए सर्वोत्तम वातावरण प्रदान करना किसी भी एक्वापोनिक प्रणाली की प्रमुख आवश्यकता होनी चाहिए, इसलिए स्थापित एक्वापोनिक उद्योग द्वारा निर्धारित मछली टैंक डिजाइन और आकार के सिद्धांतों का उपयोग करना समझदारी है और यदि संभव हो, तो उनका पालन किया जाना चाहिए।
व्यावसायिक एक्वापोनिक व्यवसायी आमतौर पर मछलियों को पुनर्चक्रण एक्वापोनिक उद्योग द्वारा निर्धारित घनत्व के करीब रखते हैं, इसलिए सही आकार और आकृति के मछली टैंकों की आवश्यकताएं और प्रदर्शन प्रणाली के इष्टतम संचालन और जल गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण हैं। मछलियों के लिए सर्वोत्तम वातावरण प्रदान करना किसी भी व्यावसायिक एक्वापोनिक प्रणाली की प्रमुख आवश्यकता होनी चाहिए, इसलिए स्थापित एक्वापोनिक उद्योग द्वारा निर्धारित मछली टैंक डिजाइन और आकार के सिद्धांतों का उपयोग करना समझदारी है और उनका पालन किया जाना चाहिए।