ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ - ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΚΛΕΙΣΤΟΥ

ΑΝΑΚΥΚΛΟΥΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΘΑΛΑΣΣΙΝΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΥΔΡΟΒΙΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

Παπαδάκης Ορέστης

Επιβλέπων Καθηγητής: Μπακόπουλος Βασίλειος

Μυτιλήνη, Ιούλιος 2016

2

3

Ευχαριστίες

Η εργασία αυτή δε θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί χωρίς την συνεισφορά του επιβλέποντα Καθηγητή

κ. Βασίλη Μπακόπουλου. Θα ήθελα να τον ευχαριστήσω ιδιαιτέρα για την ανάθεση του θέματος της

πτυχιακής μου εργασίας, την καθοδήγηση και την ουσιαστική βοήθεια που μου παρείχε όλο αυτό το

διάστημα.

Επίσης ευχαριστώ τον όμιλο ιχθυοκαλλιεργειών ΣΕΛΟΝΤΑ Α.Ε.Γ.Ε., και συγκεκριμένα όλο το

προσωπικό της μονάδας ιχθυογεννητικού σταθμού Λουτρών, Λέσβου, τόσο για τις χορηγίες σε

απαραίτητο εξοπλισμό και υλικά, όσο και για τις πολύτιμες γνώσεις και εμπειρία που μου παρείχαν για

την επίτευξη των στόχων που τέθηκαν.

Το Ενυδρείο της Νέας Καληδονίας (Aquarium des Lagons), τo ” IRD France” και το Ενυδρείο

Κρήτης (Cretaquarium) για ανεκτίμητες γνώσεις και την εργασιακή εμπειρία που μου παρείχαν πάνω

σε συστήματα ενυδρείων και υδατοκαλλιεργειών κατά τα διαστήματα των πρακτικών μου ασκήσεων.

Τέλος, θέλω επίσης να ευχαριστήσω με όλη μου την καρδιά τους γονείς μου, Απόστολο και Ευαγγελία,

καθώς και όλους τους φίλους μου, για την υποστήριξή τους σε όλα τα χρόνια της φοιτητικής μου ζωής.

4

Περίληψη

Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται η κατασκευή ενός κλειστού ανακυκλούμενου συστήματος

δεξαμενών θαλάσσιας ιχθυοκαλλιέργειας στις εγκαταστάσεις του Τμήματος Επιστημών της

Θάλασσας (Τ.Ε.Θ), Πανεπιστημίου Αιγαίου, καθώς και τα αποτελέσματα κατά τη λειτουργία του.

Το σύστημα δεξαμενών που κατασκευάστηκε έχει συνολική χωρητικότητα 18m3 και λειτουργεί με

τη βοήθεια βιολογικού, μηχανικού, χημικού και UV φιλτραρίσματος του νερού. Η εκτίμηση της

φέρουσας ικανότητάς του και ο έλεγχος των μεταβολών της ποιότητας του νερού περιελάμβανε τις

μετρήσεις των φυσικοχημικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, του pH, του διαλυμένου οξυγόνου,

της αλατότητας και των αζωτούχων ενώσεων της διαδικασίας νιτροποίησης που λαμβάνει χώρα στο

βιολογικό φίλτρο. Εδώ παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τη λειτουργία τόσο κατά τη διάρκεια

ωρίμανσης του συστήματος όσο και κατά την εκτροφή ιχθυδίων τσιπούρας (Sparus aurata). Η

εφαρμογή συστημάτων ανακύκλωσης και καθαρισμού του νερού στη θαλάσσια υδατοκαλλιέργεια

παρουσιάζει μεγάλο και συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον για μελέτη. Αποσκοπεί ταυτόχρονα τόσο

στη διασφάλιση σταθερών και ιδανικών συνθηκών κατά τη διαδικασία παραγωγής και τη μείωση

του κόστους της, όσο και στον περιορισμό των επιπτώσεων στο περιβάλλον. Επίσης περιορίζει στο

ελάχιστο την ανάγκη μεγάλων ποσοτήτων καθαρού θερμορυθμισμένου νερού, επιτρέποντας έτσι τη

βιομηχανία της θαλασσοκαλλιέργειας να αναπτυχθεί ακόμη και μακριά από τη θάλασσα, χωρίς

ταυτόχρονα να παράγει μεγάλες ποσότητες αποβλήτων.

Abstract

In this thesis are presented the construction of a closed recirculating marine aquaculture system in

the facilities of the Department of Marine Sciences (T.E.Θ), University of the Aegean, as well as the

results during its operation. The aquaculture system was built with a total capacity of 18m3 and

operates by means of biological, mechanical, chemical and UV water filtration. The estimation of its

carrying capacity and the monitoring of water quality changes included the monitoring of

physicochemical parameters of temperature, pH, dissolved oxygen, salinity and the nitrification

process that took place in the biological filter. Here are the results from the operation both during the

system's maturation as well while the rearing of juvenile gilt-head sea bream (Sparus aurata). The

application of the water recycling systems in mariculture aims simultaneously to both the promotion

of stable and ideal conditions during the production process to reduce its costs, and to reduce the

environmental impact. It also minimizes the need for heat-treated water, thus allowing the

mariculture industry to develop even far away from the sea, without the production of big waste

quantities.

5

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ...................................................................................................................................................... 6

1.1 Συστήματα επανακυκλοφορίας του νερού .......................................................................................... 6

1.2 Επιμέρους τμήματα και φυσικοχημικές παράμετροι .......................................................................... 8

1.3 Προτεινόμενα φυσιολογικά όρια φυσικοχημικών παραμέτρων ....................................................... 14

1.4 Σκοπός της μελέτης ............................................................................................................................ 15

2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ .................................................................................................................................. 16

2.1 Κατασκευή-Εγκατάσταση του συστήματος........................................................................................ 16

2.2 Λειτουργία του συστήματος - Μελέτη της ωρίμανσής και της φέρουσας ικανότητάς του. .............. 24

3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ........................................................................................................................................ 30

3.1 Χώρος - διαστάσεις ............................................................................................................................. 30

3.2 Μετρήσεις φυσικοχημικών παραμέτρων κατά την ωρίμανση του συστήματος. .............................. 30

3.3 Μετρήσεις φυσικοχημικών παραμέτρων κατά τη διατήρηση των ιχθύων. ....................................... 36

3.4 Διατήρηση και ανταπόκριση των ιχθύων ........................................................................................... 43

4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ ............................................................................................................... 46

4.1 Ωρίμανση ............................................................................................................................................. 46

4.2 Διατήρηση των ιχθύων ........................................................................................................................ 48

4.3 Προτάσεις βελτίωσης .......................................................................................................................... 50

5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ .................................................................................................................... 51

6. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ ......................................................................................................................................... 54

6

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

1.1 Συστήματα επανακυκλοφορίας του νερού

Τα ανακυκλούμενα συστήματα υδατοκαλλιέργειας (recirculation aquaculture systems - RAS)

αποτελούν μια νέα καινοτόμο μέθοδο ιχθυοκαλλιέργειας έναντι της παραδοσιακής εντατικής

εκτροφής σε εξωτερικούς χώρους. Διάφορες μορφές ανακυκλούμενων συστημάτων

υδατοκαλλιέργειας βρίσκονται σε εξέλιξη ήδη από τα μέσα της δεκαετίας του 1950, ωστόσο μόλις

τα τελευταία χρόνια κατανοήθηκε η αξία τους στην παραγωγή εμπορικής κλίμακας (Molleda, 2007).

Η τεχνολογική εξέλιξη, οι αυτοματισμοί και οι εξοπλισμοί που αναπτύχθηκαν για έλεγχο της

ποιότητας του νερού κυρίως από τον κλάδο της επεξεργασίας λυμάτων, ενσωματώθηκαν και στις

υδατοκαλλιέργειες φέρνοντας επανάσταση στην καλλιέργεια υδρόβιων οργανισμών σε

ανακυκλούμενα συστήματα (Helfrich & Libey 1991).

Στα κλειστά ανακυκλούμενα συστήματα, το νερό που βγαίνει από τις δεξαμενές της καλλιέργειας

επαναχρησιμοποιείται αντί να απελευθερώνεται και να χάνεται στο περιβάλλον όπως συμβαίνει στα

ανοιχτά συστήματα. Κατά την έξοδό του από τις δεξαμενές, το νερό καθαρίζεται με διάφορες

μορφές φιλτραρίσματος ώστε να μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί, μειώνοντας καθ αυτό τον τρόπο

τις ανάγκες του συστήματος σε ανανεώσεις (Εικόνα 1).

Ένα από τα βασικότερα πλεονεκτήματα της επανακυκλοφορίας του νερού είναι ότι μειώνει την

ποσότητα του φυσικού νερού που απαιτείται για την καλλιέργεια. Ως εκ τούτου, μονάδες με τέτοιου

τύπου συστήματα μπορούν να δημιουργηθούν σε χώρους όπου ο όγκος του νερού αποτελεί

περιοριστικό παράγοντα. Θεωρητικά, όλο το νερό που εξέρχεται από τις δεξαμενές μπορεί να

επαναχρησιμοποιηθεί, όπως ισχύει για παράδειγμα στα ενυδρεία όπου δεν υπάρχει καμία προσθήκη

νερού πέραν της αναπλήρωσης εκείνου που χάνεται μέσω της εξάτμισης. Υπάρχουν περιπτώσεις

καλλιεργειών όπου το ποσοστό της ανακύκλωσης φτάνει έως 95% (Βουλτσιάδου κ.α., 2015).

Συνήθως, τέτοια ποσοστά επιτυγχάνονται σε καλλιέργειες όπου επιδιώκεται ο μέγιστος ρυθμός

αύξησης του καλλιεργούμενου είδους οπότε η ποιότητα του νερού θα πρέπει να είναι η καλύτερη

δυνατή. Σε κάποια ανακυκλούμενα συστήματα εγκατεστημένα σε κλειστούς χώρους υπερεντατικής

καλλιέργειας χρησιμοποιούν ελάχιστο νέο νερό έως και 300L ανά κιλό παραγόμενων ιχθύων

ετησίως και μερικές φορές ακόμα λιγότερο (Bregnballe, 2015) (Πίνακας 1).

Εικόνα 1. Τυπική μορφή κλειστού ανακυκλούμενου συστήματος υδατοκαλλιέργειας αποτελούμενο από τις δεξαμενές εκτροφής και τα στάδια επεξεργασίας του νερού του (Bregnballe, 2015).

7

Πίνακας 1. Σύγκριση του βαθμού ανακύκλωσης του νερού σε συστήματα διαφορετικού τύπου και έντασης

καλλιέργειας. Οι υπολογισμοί βασίζονται σε παραδείγματα που αφορούν υποθετικές μονάδες παραγωγής 500 τόνων /

έτος, με συνολικό όγκο νερού 4000m3, και 3000 m

3 όγκου δεξαμενών (Bregnballe, 2015).

Τα ανακυκλούμενα συστήματα νερού περιλαμβάνουν τις δεξαμενές των καλλιεργούμενων

οργανισμών, έναν προσαρμοσμένο μηχανισμό επεξεργασίας και φιλτραρίσματος νερού και μια

αντλία για την ανακύκλωση του στο σύστημα. Η αντλία και ο μηχανισμός επεξεργασίας νερού είναι

τα στοιχεία που καθιστούν τα συστήματα αυτά διαφορετικά από τα παραδοσιακά ανοιχτά

συστήματα. Ο μηχανισμός επεξεργασίας νερού, που είναι η καρδιά του συστήματος

επανακυκλοφορίας μπορεί να περιλαμβάνει φυσικές, χημικές και βιολογικές διαδικασίες για τη

βελτίωση της ποιότητας του νερού σε αποδεκτά επίπεδα (Εικόνα 2).

Τύπος καλλιέργειας Κατανάλωση

νέου νερού ανά

kg

παραγόμενων

ιχθύων το

χρόνο

Κατανάλωση

νέου νερού ανά

κυβικό μέτρο την

ώρα

Κατανάλωση

νέου νερού

ημερησίως επί

τοις % της

συνολικής

χωρητικότητας

του συστήματος

Ρυθμός

ανακύκλωσης του

ίδιου νερού στο

σύστημα μία

φορά την ώρα

Ανοιχτού τύπου

σύστημα

30m3

1.712 m3/h 1 028 % 0%

RAS μικρής

έντασης

3m3 171 m3/h 103 % 95,9%

RAS εντατικής

καλλιέργειας

1m3 57 m3/h 34 % 98,6%

RAS υπερεντατικής

καλλιέργειας

0,3m3 17 m3/h 6 % 99,6%

Εικόνα 2. Επιμέρους τμήματα ενός κλειστού ανακυκλούμενου συστήματος υδατοκαλλιέργειας και η κυκλοφορία του

νερού μέσα σε αυτά. (Department of Primary Industries (2008).

8

Ένα ακόμη πλεονέκτημα των κλειστών συστημάτων σχετίζεται με τη μειωμένη ανάγκη για

θέρμανση του νερού η οποία απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας και είναι πολύ ακριβή. Με τη

μείωση του ποσοστού του νέου παρεχόμενου νερού, οι ενεργειακές απαιτήσεις για τη θέρμανση του

μειώνονται επίσης, ελαττώνοντας έτσι και το συνολικό κόστος της εγκατάστασης (Βουλτσιάδου

κ.α., 2015). Επίσης, με τη χρήση του συστήματος επανακυκλοφορίας είναι δυνατή η καλλιέργεια

ειδών που έχουν υψηλότερες θερμοκρασιακές απαιτήσεις από τη φυσική θερμοκρασία της περιοχής,

όπως για παράδειγμα συμβαίνει με την καλλιέργεια θερμόφιλων ειδών σε υψηλά γεωγραφικά πλάτη

του βορείου ημισφαιρίου (Angelidis, 2013). Επιπλέον, εάν υπάρχουν αυστηρές απαιτήσεις ως προς

τον καθαρισμό των λυμάτων που περιέχονται στο νερό της καλλιέργειας, τα συστήματα

επανακυκλοφορίας βοηθούν τη διαδικασία επειδή η ποσότητα του νερού που υφίσταται τον

καθαρισμό μειώνεται (Nazar et al., 2013). Εάν το νερό που διοχετεύεται στην καλλιέργεια είναι

κακής ποιότητας, οι απαιτήσεις για βελτίωση θα είναι αυξημένες. Επομένως σε αυτές τις

περιπτώσεις, ένα σύστημα επανακυκλοφορίας θα μειώσει τόσο την έκθεση της καλλιέργειας στο

κακής ποιότητας νερό όσο και το κόστος του καθαρισμού του (Timmons, et al, 2006). Οι μονάδες

κλειστών ανακυκλούμενων συστημάτων ιχθυοκαλλιέργειας εξοικονομούν εκτός από την ποσότητα

του νερού, και την έκταση της που καταλαμβάνουν για τις εγκαταστάσεις τους. Είναι δυνατόν να

μεγιστοποιούν την παραγωγή χρησιμοποιώντας μικρή έκταση γης συγκριτικά με άλλου τύπου

μονάδες. Για παράδειγμα είναι δυνατόν να παραχθούν πάνω από 45 τόνοι ιχθύων ετησίως σε μια

εγκατάσταση που καταλαμβάνει συνολικά 500 τετραγωνικά μέτρα, ενώ για μια αντίστοιχη

παραγωγή σε ένα παραδοσιακό ανοιχτό σύστημα θα χρειάζονταν περίπου 20 στρέμματα. (Helfrich

& Libey 1991)

Μπορεί τα συστήματα επανακυκλοφορίας να έχουν πλεονεκτήματα, έχουν όμως και μειονεκτήματα

τα οποία θα πρέπει να σταθμιστούν με τα πλεονεκτήματα. Το καλύτερο συνεπώς για μια καλλιέργεια

είναι να γίνει σε μια περιοχή στην οποία το νερό έχει αρκετά καλή ποιότητα, η θερμοκρασία του

είναι κατάλληλη για τα είδη που καλλιεργούνται, και το κόστος μεταφοράς του από τις πηγές μέχρι

την καλλιέργεια είναι το χαμηλότερο δυνατό (Βουλτσιάδου κ.α., 2015).

Τα δύο κύρια μειονεκτήματα των συστημάτων επανακυκλοφορίας είναι το κόστος επένδυσης και το

κόστος λειτουργίας. Επειδή ο αριθμός και το μέγεθος των εξαρτημάτων για την επεξεργασία του

νερού είναι μεγαλύτερα απ’ ό, τι για μια καλλιέργεια συνεχούς ροής, το κόστος της επένδυσης είναι

επίσης υψηλότερο ειδικά σε συστήματα με υψηλό βαθμό επαναχρησιμοποίησης του νερού (> 95%).

Σε ένα κανονικό σύστημα επαναχρησιμοποίησης υπάρχει συνεχής μεταφορά του νερού μέσω

κάποιου συστήματος άντλησης, η οποία οδηγεί σε συνεχείς λειτουργικές δαπάνες για την αντλία.

Επίσης, για να εξασφαλιστεί η λειτουργία του συστήματος, οι απαιτήσεις για την παρακολούθηση

της ποιότητας και της ροής του νερού είναι μεγαλύτερες απ’ ό, τι στα παραδοσιακά συστήματα

συνεχούς ροής. Μερικά από τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στα σύστημα

επαναχρησιμοποίησης απαιτούν υψηλό επίπεδο τεχνολογίας και βιολογικών γνώσεων για τη

λειτουργία τους ενώ η συντήρηση τους επίσης ανεβάζει αρκετά το κόστος. (Βουλτσιάδου κ.α.,

2015).

1.2 Επιμέρους τμήματα και φυσικοχημικές παράμετροι

9

1.2.1 Δεξαμενές εκτροφής

Οι δεξαμενές που διατηρούνται οι ιχθύες μπορούν να ποικίλουν σε σχήμα και μέγεθος. Συνήθως οι

κυκλικές ή οβάλ σχήματος, πέραν του ότι είναι εύκολο να εγκατασταθούν, η υδροδότηση και η

αποχέτευση στις δεξαμενές αυτές μπορεί να οργανωθεί κατά τέτοιον τρόπο ώστε να δημιουργείται

μια δίνη που θα απάγει τα περισσότερα από τα άχρηστα υλικά της καλλιέργειας. (Helfrich & Libey

1991). Το μέγεθος της δεξαμενής εξαρτάται από μια πληθώρα παραγόντων όπως το ρυθμό και την

πυκνότητα εκτροφής, το είδος του οργανισμού, την παροχή και την ποιότητα του νερού καθώς και

οικονομικούς παράγοντες. Το εσωτερικό των δεξαμενών θα πρέπει να είναι σκουρόχρωμο (συνήθως

σκούρο μπλε η μαύρο) προς αποφυγήν του στρες φωτεινότητας των οργανισμών (McLean et al,

2008). Τέλος, η συνολική χωρητικότητα των δεξαμενών πρέπει να ανταποκρίνεται στο ρυθμό

ανακύκλωσης του νερού καθώς και με την ικανότητα καθαρισμού των φίλτρων (Bregnballe, 2015).

1.2.2 Βιολογικό φιλτράρισμα

Το βιολογικό φίλτρο αποτελεί το ζωτικότερο τμήμα ενός κλειστού ανακυκλούμενου συστήματος.

Όπως υποδεικνύει και το όνομά είναι ένα ζωντανό φίλτρο στο σώμα του οποίου τοποθετούνται

διάφορα υλικά (πολλές μικρές κυματοειδείς πλαστικές ή κεραμικές επιφάνειες, κύλινδροι ή

σφαιρίδια) τα οποία αποτελούν το κατάλληλο υπόστρωμα για την αποίκιση από ωφέλιμα βακτήρια

(Angelidis, 2013). Τα βακτήρια αυτά φροντίζουν για τη βιολογική διήθηση του νερού του

συστήματος αφαιρώντας από αυτό τους ρύπους που προέρχονται από τις μεταβολικές διαδικασίες

των καλλιεργούμενων οργανισμών και των υπολειμμάτων της τροφής τους. Η χωρητικότητα του

βιολογικού φίλτρου καθώς και η ποσότητα και η ποιότητα των υποστρωμάτων στα οποία μπορούν

να αναπτυχθούν τα βακτήρια παίζουν καθοριστικό ρόλο στην αποδοτικότητα του φιλτραρίσματος

και κατά συνέπεια στη φέρουσα ικανότητα του συστήματος συνολικά (Bregnballe, 2015).

Ο κύκλος του αζώτου και το βιολογικό φίλτρο

Το άζωτο είναι ένα απαραίτητο θρεπτικό συστατικό για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς και

εμπεριέχεται σε πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, φωσφορικές αδενοσίνες, νουκλεοτίδια πυραδίνης και

σε χρωστικές ουσίες. Στο περιβάλλον της υδατοκαλλιέργειας, υπάρχουν τέσσερις βασικές πηγές

αζωτούχων αποβλήτων: (1) από την ουρία, τα ουρικά οξέα και αμινοξέα που απεκκρίνονται από τα

ψάρια, (2) από τα οργανικά υπολείμματα νεκρών οργανισμών, (3) από τα υπολείμματα των τροφών

και τα περιττώματα και (4) από το αέριο άζωτο που προέρχεται από την ατμόσφαιρα. (Ebeling, et

al., 2012). Οι δύο βασικοί ρύποι που καλούνται να απομακρύνουν τα βακτήρια του βιολογικού

φίλτρου από το νερό είναι η αμμωνία και τα νιτρικά.

Αμμωνία και νιτρικά

Η αμμωνία και τα νιτρικά είναι τοξικά για τα ψάρια. Η αμμωνία στο νερό εμφανίζεται με δύο

μορφές: το ιονισμένο αμμώνιο (ΝΗ4+-Ν) και τη μη ιονισμένη αμμωνία (ΝΗ3-Ν). To συνολικό

αμμωνιακό άζωτο (ΝΗ4+-Ν + ΝΗ3-Ν) συχνά αναφέρεται και ως "ΤΑΝ" (Total Ammoniac Nitrogen)

(Kokkinakis et al., 2012). Η μη ιονισμένη μορφή της αμμωνίας (ΝΗ3-Ν) είναι εξαιρετικά τοξική για

τα ψάρια ακόμη και σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις (συχνά αναφέρεται και ως τοξική αμμωνία) και

θα πρέπει σε κάθε περίπτωση να παραμένει σε συγκεντρώσεις κάτω των 0,05mg/L (Eddy, 2004). Η

αναλογία ΝΗ4-Ν/ΝΗ3-Ν καθορίζεται κατά κύριο λόγο από την τιμή pH του νερού και

δευτερευόντως από τη θερμοκρασία του. Η τοξική αμμωνία (ΝΗ3-Ν) μεταβάλλεται ανάλογα με τη

θερμοκρασία και το pH του νερού. Περισσότερο τοξική γίνεται επίσης σε αλκαλικά ή θερμά νερά,

παρά σε όξινα και ψυχρά. Επιπρόσθετα της τοξικής αμμωνίας, επικίνδυνα αλλά λιγότερο τοξικά

παράγωγα της εκτροφής που καλούνται να απομακρυνθούν από το νερό μέσω της βιολογικής

διήθησης είναι και τα νιτρώδη άλατα (ΝΟ2-Ν). Οι συγκεντρώσεις των ΝΟ2-Ν στο νερό της

εκτροφής δεν θα πρέπει να υπερβαίνουν τα 1,0mg/L (Eddy, 2004).

10

Η διαδικασία της νιτροποίησης

Η απομάκρυνση των αζωτούχων ενώσεων είναι ιδιαίτερα σημαντικός παράγοντας για τα εντατικά

ανακυκλούμενα συστήματα υδατοκαλλιέργειας και ιδίως για τα κλειστά, λόγω της υψηλής

τοξικότητας τους για τους οργανισμούς. Η νιτροποίηση είναι μια διαδικασία μετασχηματισμού

αυτών των ενώσεων η οποία πραγματοποιείται από τα βακτήρια του βιολογικού φίλτρου. Αρχικά η

αμμωνία (ΤΑΝ) οξειδώνεται από αερόβια αυτότροφα βακτήρια του γένους Nitrosomonas spp. και

μετασχηματίζεται σε λιγότερο τοξικά νιτρώδη άλατα (ΝΟ2-Ν) και τέλος τα ΝΟ2-Ν οξειδώνονται

από αερόβια αυτότροφα βακτήρια του γένους Nitrobacter spp. και μετασχηματίζονται σε μη τοξικά

νιτρικά άλατα (ΝΟ3-Ν) (Ebeling & Timmons, 2012) (Eικόνα 3). Η νιτροποίηση ως αερόβια

διαδικασία απαιτεί οξυγόνο για την πραγματοποίησή της. Για κάθε 1 mg αμμωνίας που

μετασχηματίζεται, καταναλώνονται περίπου 5mg οξυγόνου και επιπρόσθετα άλλα 5mg οξυγόνου

χρειάζονται για να καλυφθούν οι ανάγκες των βακτηρίων που πραγματοποιούν το μετασχηματισμό

(Helfrich et al., 1991). Για το λόγο αυτό, ειδικά σε συστήματα με υψηλές πυκνότητες εκτροφής,

απαιτείται καλός αερισμός του νερού πριν και μετά τη διαδικασία του βιολογικού φιλτραρίσματος.

Η αντίστροφη διαδικασία της νιτροποίησης ονομάζεται απονιτροποίηση και λαμβάνει κάτω από

αναερόβιες βακτηριακές διαδικασίες μετατρέποντας τα νιτρικά σε αέριο άζωτο (Ν2) (Losordo et al.,

1998).

Εικόνα 3. Σχηματική απεικόνιση των διαδικασιών νιτροποίησης που λαμβάνουν χώρα κατά τη βιολογική διήθηση στο

βιολογικό φίλτρο ενός ανακυκλούμενου συστήματος εκτροφής (www.researchgate.net).

11

Έναρξη λειτουργίας και ωρίμανση του βιολογικού φίλτρου

Η αποδοτικότητα της βιολογικής διήθησης που λαμβάνει χώρα στα βιολογικά φίλτρα εξαρτάται από

την επιτυχή αποίκηση των υποστρωμάτων τους από νιτροποιητικά βακτήρια και τη συνολική

δυναμική των μεταβολικών τους δραστηριοτήτων. Σε ένα "στείρο" φίλτρο που δεν έχει λειτουργήσει

στο παρελθόν, η ολοκληρωμένη αποίκησή του από βακτήρια εξαρτάται από μια πληθώρα

παραγόντων και μπορεί να διαρκέσει από μερικές εβδομάδες έως και 3 μήνες και οριοθετείται από

την πρώτη εμφάνιση αμμωνίας έως και την εξάλειψη των νιτρωδών αλάτων στο νερό του

συστήματος (Ebeling, 2013) (Eικόνα 4). Σε αυτό το στάδιο η εισαγωγή βακτηρίων από κάποιο άλλο

εν λειτουργία σύστημα μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το χρόνο της ωρίμανσης και να συμβάλει

στην αμεσότερη απόδοση του φίλτρου. Εναλλακτική λύση για την έναρξη λειτουργίας του φίλτρου

είναι η χορήγηση ποσοτήτων σκευασμάτων που περιέχουν πρωτεΐνη (συνήθως τροφές /

ιχθυοτροφές) των οποίων η αποσύνθεση προσφέρει τα πρώτα θρεπτικά συστατικά (αμμωνία) που

μπορούν να μεταβολιστούν από τα βακτήρια (Delong & Losordo, 2012).

Εικόνα 4. Χρονικές διακυμάνσεις συγκεντρώσεων ΤΑΝ, ΝΟ2 και ΝΟ3 κατά την ωρίμανση του βιολογικού

φίλτρου σε ένα τυπικό κλειστό σύστημα ιχθυοκαλλιέργειας (Ebeling, 2013).

12

1.2.3 Αντλία νερού και ρυθμός ανανέωσης

Ο ρυθμός ανανέωσης του νερού είναι η ποσότητα του νερού που ανακυκλώνεται στο σύστημα ανά

μονάδα χρόνου. Η ποσότητα αυτή προσδιορίζεται με τη διαίρεση του όγκου του εισερχόμενου νερού

στις δεξαμενές μετά τα στάδια επεξεργασίας του, με τον συνολικό όγκο του συστήματος (σε

ποσοστό επί τοις % ανά ώρα). Ο ρυθμός ανανέωσης είναι άμεσα συνδεδεμένος με την ικανότητα

κυκλοφορίας της αντλίας νερού που είναι εφοδιασμένο ένα σύστημα. Ένα ιδανικό ποσοστό

ανανέωσης του νερού για ένα κλειστό σύστημα εντατικής καλλιέργειας είναι περίπου 100% την ώρα

δηλαδή ανακύκλωση 24 φορές του όγκου του συστήματος την ημέρα (Helfrich et al., 1991). Σε

γενικές γραμμές η αύξηση του ρυθμού ανακύκλωσης αυξάνει τις διαδικασίες της βιοδιήθησης και

της νιτροποίησης (μεγαλύτερος όγκος νερού σε επαφή με τα βακτήρια του φίλτρου ανά μονάδα

χρόνου), μειώνοντας έτσι τα τοξικά επίπεδα της αμμωνίας και των νιτρικών στο νερό (Molleda

2007). Καθίσταται λοιπόν σαφές πως η αντλία νερού αποτελεί ζωτικό κομμάτι του εξοπλισμού ενός

κλειστού ανακυκλούμενου συστήματος καθορίζοντας την ικανότητα αυτοκαθαρισμού του.

1.2.4 Μηχανικό φιλτράρισμα

Ένα βασικό πρόβλημα των ανακυκλούμενων συστημάτων υδατοκαλλιέργειας αποτελεί το φορτίο

των αιωρούμενων στερεών και ιδίως τα πολύ μικρού μεγέθους σωματίδια (Nazar et al., 2013). Η

παρουσία και η συσσώρευση των στερεών σωματιδιακών αποβλήτων (περιττώματα, υπολείμματα

τροφών, συσσωματώματα οργανικών και ανόργανων ουσιών κ.α.) επηρεάζουν αρνητικά τόσο την

ποιότητα του νερού όσο και την απόδοση των μονάδων επεξεργασίας του. Η μηχανική διήθηση του

νερού μετά την έξοδό του από τις δεξαμενές της καλλιέργειας έχει αποδειχτεί ο μόνος

αποτελεσματικός τρόπος απομάκρυνσης αυτών των σωματιδίων (Bregnballe, 2015).

Στο εσωτερικό των μηχανικών φίλτρων τοποθετούνται συνθετικοί σπόγγοι, πλέγματα ή κόκκοι

χαλικιών και άμμου (φίλτρα άμμου), τα οποία λειτουργούν ως το μέσο διήθησης και κατακράτησης

του αιωρούμενου φορτίου. Το ελάχιστο μέγεθος των σωματιδίων που μπορεί να αφαιρεί ένα

μηχανικό φίλτρο ανάλογο με το μέγεθος των κόκκων άμμου ή των οπών του πλέγματος και των

σπόγγων που έχουν τοποθετηθεί μέσα σε αυτό (Ebeling & Timmons, 2012). Η συσσώρευση μεγάλου

φορτίου μέσα στο σώμα του φίλτρου μπορεί να οδηγήσει σε φραγή και παρεμπόδιση της

ανακύκλωσης του νερού του συστήματος με ότι προβλήματα συνεπάγεται αυτό. Για το λόγο αυτό,

τα απόβλητα που κατακρατούνται, απομακρύνονται από το φίλτρο μέσω της διαδικασίας που

ονομάζεται αντίστροφη ροή (backwash) η οποία γίνεται με τη βοήθεια μιας βαλβίδας πολλαπλών

διαδρομών του νερού. Κατά το backwash η κυκλοφορία του νερού στο μηχανικό φίλτρο

αντιστρέφεται προσωρινά μέσω της βαλβίδας πολλαπλών ροών, αναγκάζοντας τα σωματίδια που

έχουν παγιδευτεί να διαφύγουν προς την αντίθετη κατεύθυνση και στη συνέχεια να απομακρυνθούν

από το σύστημα.

13

1.2.5 Απολύμανση του νερού - φίλτρα UV

Η απολύμανση του νερού της καλλιέργειας επιτυγχάνεται με την εγκατάσταση ειδικών φίλτρων

εφοδιασμένων με λαμπτήρες υπεριώδους ακτινοβολίας (φίλτρα UV) τα οποία ακτινοβολούν φως σε

υπεριώδη μήκη κύματος που καταστρέφουν το DNA των κυττάρων (Spotte & Adams 1981). Στις

υδατοκαλλιέργειες οι οργανισμοί που πρέπει να εξαλείφονται είναι τα παθογόνα βακτήρια και οι

μονοκύτταροι μικροοργανισμοί (Yanong, 2003). Κατά την απολύμανση, το νερό του συστήματος

περνάει μέσα από το σώμα του φίλτρου και έρχεται σε άμεση έκθεση με την UV ακτινοβολία. Τα

φίλτρα αυτά είναι τοποθετημένα μακριά από τις δεξαμενές των καλλιεργούμενων οργανισμών και

συνεπώς δεν τους επηρεάζουν. Η καλύτερη πρόληψη κατά της επιμόλυνσης του νερού της

καλλιέργειας επιτυγχάνεται συνδυαστικά με το αποτελεσματικό μηχανικό και βιολογικό

φιλτράρισμα (Bregnballe, 2015).

1.2.6 Δεξαμενές Sump

Οι δεξαμενές τελικής συγκέντρωσης και επεξεργασίας νερού (sump) χρησιμοποιούνται τόσο ως

βοηθητικές δεξαμενές επεξεργασίας του νερού σε ένα ανακυκλούμενο σύστημα όσο και για να

αποτρέψουν την υπερβολική συσσώρευση των προϊόντων μεταβολισμού των ψαριών και των

υπολειμμάτων των τροφών τους σε αυτές καθ εαυτές τις δεξαμενές της καλλιέργειας (lee, 2013). Η

κατανομή του φορτίου αυτού σε μεγαλύτερο όγκο νερού συνεπάγεται τη βελτίωση της ποιότητάς

του. Εκεί διοχετεύεται το νερό από όλες τις δεξαμενές της καλλιέργειας σε χαμηλότερους όμως

ρυθμούς ροής επιτρέποντας την καθίζηση των αιωρούμενων σωματιδίων πριν περάσει στα στάδια

επεξεργασίας και φιλτραρίσματός του. Ως ξεχωριστές δεξαμενές από αυτές της καλλιέργειας που

συγκεντρώνουν όλο το φορτίο των τελευταίων, οι sump υπόκεινται σε τακτικό καθαρισμό προς

απομάκρυνση των περιττών προϊόντων, βελτιώνοντας την ποιότητα νερού της εκτροφής (lee, 2013).

Ως ανοιχτές και άμεσα προσβάσιμες, οι sump μπορούν να υποβληθούν σε παρεμβάσεις

επεξεργασίας του νερού του συστήματος που δεν θα μπορούσαν να γίνουν στις ίδιες τις δεξαμενές

της εκτροφής χωρίς να επηρεαστούν οι οργανισμοί.

1.2.7 Αερισμός - Οξυγόνωση

Το διαλυμένο οξυγόνο (dissolved oxygen - O2) είναι ο κυριότερος περιοριστικός παράγοντας σε όλα

τα εντατικά συστήματα υδατοκαλλιέργειας. Η παροχή του Ο2 είτε σε καθαρή μορφή είτε ως

ατμοσφαιρικός αέρας (αερισμός) είναι απαραίτητη για: (1) την επιβίωση (αναπνοή) των ψαριών που

εκτρέφονται σε υψηλές πυκνότητες, (2) την επιβίωση των αερόβιων νιτροποιητικών βακτηριδίων

που πραγματοποιούν τη βιολογική διήθηση στο βιολογικό φίλτρο και, (3) για τη διάσπαση

(οξείδωση) των οργανικών αποβλήτων (Molleda, 2007). Τα χαμηλά επίπεδα Ο2 μειώνουν την

ανάπτυξη των οργανισμών, τα ποσοστά μετατρεψιμότητας των τροφών τους, καθώς και τη συνολική

παραγωγή του συστήματος. Η απαίτηση σε Ο2 ενός κλειστού ανακαλούμενου συστήματος

συσχετίζεται άμεσα με την πυκνότητα των καλλιεργούμενων ειδών στις δεξαμενές, τα ποσοστά

διατροφής τους, το ρυθμό ανακύκλωσης του νερού στο σύστημα, τη θερμοκρασία και τις διεργασίες

νιτροποίησης των βιολογικών φίλτρων (Masser, et al., 1992). Το Ο2 παροχετεύεται στο σύστημα

μέσω αντλιών πεπιεσμένου αέρα (αεροσυμπιεστές / αεραντλίες) και διανέμεται στο νερό μέσω

δικτύων σωληνώσεων και συστημάτων διασποράς. Όσο μικρότερες είναι οι φυσαλίδες του αέρα και

όσο πιο βαθειά στο νερό των δεξαμενών παροχετεύονται, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα Ο2 διαχέεται

και διαλύεται. Η παροχή Ο2 είναι εξίσου σημαντικό να γίνεται τόσο στις δεξαμενές της εκτροφής

όσο και στα στάδια αμέσως πριν και μετά το βιολογικό φιλτράρισμα ώστε να καλύπτονται οι

ανάγκες της νιτροποιητικής διαδικασίας (McGee & Cichra, 1988).

14

1.2.8 Θερμοκρασία

Η θερμοκρασία του νερού επιδρά ουσιαστικά στο μεταβολικό ρυθμό και στην κατανάλωση του

οξυγόνου των εκτρεφόμενων ειδών. Αποτελεί δηλαδή περιοριστικό παράγοντα για τα οργανισμούς,

ενώ η ηλικία, το μέγεθος, η υγιεινή κατάσταση και το γενετικό υλικό τους, διαφοροποιεί κάθε φορά

και τα όρια βέλτιστης ανάπτυξης τους, καθώς και τα όρια της ανθεκτικότητας τους στις

μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (Κλαουδάτος, 2005) . Η διατήρηση της βέλτιστης θερμοκρασίας του

νερού στο σύστημα υδατοκαλλιέργειας είναι από τους σημαντικότερους παράγοντες της εκτροφής

καθώς ο ρυθμός ανάπτυξης των ψαριών έχει άμεση σχέση με τη αυτή. Στα κλειστά ανακυκλούμενα

συστήματα η ρύθμιση της θερμοκρασίας είναι πολύ ευκολότερη από ότι στα ανοικτά λόγω συνεχούς

χρησιμοποίησης του ίδιου νερού, καθιστώντας έτσι δυνατή την εκτροφή ειδών που έχουν

υψηλότερες θερμοκρασιακές απαιτήσεις από τη φυσική θερμοκρασία της περιοχής καλλιέργειας

(Ebeling, et al., 1995).

1.2.9 pH

Η ενεργός οξύτητα στο νερό εξαρτάται από τη θερμοκρασία, την αλατότητα, τις συγκεντρώσεις του

διοξειδίου του άνθρακα, του οξυγόνου, διαφόρων αλάτων και άλλων ενώσεων και ουσιών. Τα

ψάρια γενικά μπορούν να ανεχτούν ένα εύρος pH από 6 έως 9,5, αν και μια απότομη αλλαγή του pH

της τάξης των 2 μονάδων μπορεί να είναι αρκετά επιβλαβής, ειδικά για τις λάρβες (Masser et al.,

1992). Η βέλτιστη περιοχή ρΗ για τα βακτηρίδια του βιολογικού φίλτρου κυμαίνεται από 8 έως 9

ενώ τιμές χαμηλότερες του 7 επιβραδύνουν τις διαδικασίες νιτροποίησης (Angelidis, 2013). Η ίδια η

νιτροποίητική διαδικασία παράγει οξέα και διοξείδιο του άνθρακα, τείνοντας να ελαττώνει συνεχώς

το pH στα ανακυκλούμενα συστήματα. H σταθεροποίηση του επιτυγχάνεται με την προσθήκη

αλκαλικών ρυθμιστικών διαλυμάτων και η συνεχής παρακολούθηση των τιμών του είναι σημαντική

(Losordo et al., 1998).

1.2.10 Αλατότητα

Η αλατότητα είναι ένας φυσικός παράγοντας ο οποίος επηρεάζει έμμεσα τους οργανισμούς γιατί η

μεταβολή της προκαλεί τροποποίηση της φυσικοχημικής κατάστασης του νερού (μεταβολή της

διαλυτότητας των αερίων, αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας για ωσμορύθμιση, κ.ά) (Κλαουδάτος

κ.α., 2005). Τα κριτήρια για τη σταθεροποίηση της αλατότητας σε ένα σύστημα παραγωγής αφορούν

το είδος του οργανισμού που καλλιεργείται καθώς και από το στάδιο ανάπτυξής του. Η αλατότητα

του νερού στα κλειστά συστήματα τείνει να αυξάνεται με το χρόνο λόγω της εξάτμισης και για τη

μείωσή της συχνά προστίθεται ποσότητα γλυκού νερού (ίση με τον όγκο της εξάτμισης) έως ότου

πέσει πάλι στα επιθυμητά επίπεδα (Kokkinakis et al., 2002).

1.3 Προτεινόμενα φυσιολογικά όρια φυσικοχημικών παραμέτρων

Σύμφωνα με τα κριτήρια της ποιότητας του νερού για εντατικές εκτροφές θαλασσίων ειδών ιχθύων

όπως αυτά περιγράφονται από την Ευρωπαϊκή Οργάνωση Υδατοκαλλιεργειών (European

Aquaculture Society), τα επίπεδα των βασικών φυσικοχημικών παραμέτρων πρέπει να είναι ως εξής:

διαλυμένο οξυγόνο >5mg/L, pH μεταξύ 6,5 και 8,5, τοξική αμμωνία (ΝΗ3-Ν) <0,04mg/L, νιτρώδη

ιόντα (NO2-N) <1,0mg/L και νιτρικά ιόντα (ΝΟ3-Ν) <50mg/L (www.easonline.org). Για τα κλειστά

συστήματα παραγωγής στις δεξαμενές προτείνεται δεσμευμένο οξυγόνο>5mg/L, pH μεταξύ 7,0 και

8,0, τοξική αμμωνία (ΝΗ3-Ν) <0,05mg/L, νιτρώδη ιόντα (NO2-N) < 1,0mg/L (Losardo et al., 1998;

Masser et al.,1999).

15

1.4 Σκοπός της μελέτης

Οι ανάγκες πειραματισμού με υδρόβιους οργανισμούς στο Τμήμα μας οδήγησαν στη δημιουργία

ενός κλειστού ανακυκλούμενου συστήματος υδατοκαλλιέργειας θαλασσινού νερού, μεγάλου όγκου,

στο υγρό εργαστήριο του Τμήματος Επιστημών της Θάλασσας (Τ.Ε.Θ), Πανεπιστημίου Αιγαίου.

Βασικός σκοπός της παρούσης πτυχιακής εργασίας είναι η παρουσίαση της κατασκευής κλειστού

ανακυκλούμενου συστήματος θαλασσινού νερού για τη διατήρηση υδρόβιων οργανισμών, η μελέτη

της φέρουσας ικανότητάς του κατά τη λειτουργία και ωρίμανσή του καθώς και η παρατήρηση της

ανταπόκρισης ιχθύων κατά το διάστημα διατήρησής τους. Τα συστήματα αυτά από άποψη

εφαρμογής βρίσκονται ακόμα σε πειραματικό στάδιο και η μελέτη τους παρουσιάζει μεγάλο

ενδιαφέρον. Θεωρούνται από εκείνα που θα εφαρμοστούν μαζικά στο άμεσο μέλλον τουλάχιστον σε

εκείνες τις εγκαταστάσεις ιχθυοκαλλιεργειών στις οποίες η διαδικασία παραγωγής του προϊόντος θα

μπορεί να δικαιολογεί τις δαπάνες του σε συνδυασμό με έλλειψη κατάλληλων ποσοτήτων ή

ποιότητας νερού.

16

2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ

Το πειραματικό μέρος χωρίστηκε σε δύο βασικά σκέλη:

1. Την κατασκευή και εγκατάσταση του συστήματος και

2. Τη λειτουργία του συστήματος, τον έλεγχο της ωρίμανσης και της φέρουσας ικανότητάς του.

2.1 Κατασκευή-Εγκατάσταση του συστήματος.

Το σύστημα που κατασκευάστηκε αποτελούνταν από τα εξής βασικά μέρη :

• Τις δεξαμενές κράτησης των οργανισμών

• Τις δεξαμενές τελικής συγκέντρωσης και επεξεργασίας του νερού (sump)

• Την αντλία ανακύκλωσης του νερού

• Το φίλτρο άμμου

• Τα φίλτρα υπεριώδους ακτινοβολίας UV

• Τις αντλίες παροχής αέρα

• Τις δεξαμενές βιολογικού φιλτραρίσματος

• Το σύστημα σωληνώσεων παροχής και αποχέτευσης του νερού

17

2.1.1 Δεξαμενές διατήρησης των οργανισμών

Η διατήρηση των ιχθύων στο σύστημα έγινε σε 6 όμοιες κυλινδροκωνικές πολυεστερικές δεξαμενές

χωρητικότητας 2m3(2000L) έκαστη, διαστάσεων κυλίνδρου: 183cm(διάμετρος) × 120cm(ύψος) και

κωνικού πυθμένα: 183cm(διάμετρος) × 35cm(ύψος) (Εικόνα 5). Ο πολυεστέρας χρησιμοποιήθηκε

ως βασικό υλικό των δεξαμενών λόγω της ευκολίας στη σχηματική διαμόρφωση, επισκευή και

τροποποίησή του, καθώς και της αδράνειάς του στο θαλασσινό νερό. Το εσωτερικό χρώμα των

δεξαμενών ήταν μαύρο προς αποφυγή του στρες φωτεινότητας (light stress) (McLean et al, 2008),

ενώ εξωτερικά ήταν μπλε απόχρωσης (Εικόνα 6). Το κυλινδρικό σχήμα αποσκοπούσε στην κυκλική

ροή του νερού και στην διευκόλυνση της κολυμβητικής ικανότητας στων ιχθύων, ενώ η κωνική

κατάληξη του πυθμένα διευκόλυνε απομάκρυνση των καθιζανόντων σωματιδίων και ακαθαρσιών

διαμέσου της κεντρικής αποχέτευσης (Βουλτσιάδου, κ.α, 2015).

Εικόνα 5. Σχεδιαστικά χαρακτηριστικά και διαστάσεις των δεξαμενών διατήρησης των ιχθύων.

Εικόνα 6. Οι 6 κυλινδροκωνικές δεξαμενές διατήρησης των οργανισμών

18

2.1.2 Δεξαμενές Sump

Το συνολικό αποχετευμένο νερό από τις έξι δεξαμενές διατήρησης των ιχθύων κατέληγε σε δύο

δεξαμενές τελικής συγκέντρωσής του (Sump) προτού περάσει στα στάδια φιλτραρίσματός του. Οι

δεξαμενές Sump ήταν πανομοιότυπες με αυτές της κράτησης των ιχθύων και χρησίμεψαν ως χώροι

τελικής συγκέντρωσης και επεξεργασίας του νερού ώστε η τελευταία να γίνεται σε ουδέτερο και

ελεγχόμενο περιβάλλον χωρίς να διαταράσσονται οι οργανισμοί (Εικόνα 7). Τέλος συντέλεσαν στην

εξισορρόπηση του ύψους του νερού του συστήματος καθώς και στην αύξηση του συνολικού του

όγκου, αυξάνοντας με αυτό τον τρόπο και τη σταθερότητα των φυσικοχημικών παραμέτρων του.

2.1.3 Αντλία νερού

Η κυκλοφορία του νερού στο σύστημα γινόταν μέσω μίας ηλεκτρικής αντλίας νερού (Fujian Glong

Sea Water Pump SWP-250 0.25KW) με μέγιστη ικανότητα κυκλοφορίας 9m3/h και μέγιστου ύψους

παροχής νερού (Η.max) 10,7m.

Εικόνα 7. Τρισδιάστατη γραφική απεικόνιση των δεξαμενών sump όπως εγκαταστάθηκαν στο σύστημα.

19

2.1.4 Φίλτρο άμμου

Μηχανικό φιλτράρισμα

Για το μηχανικό φιλτράρισμα και την απομάκρυνση των στερεών αιωρούμενων σωματιδίων που

βρίσκονταν στο νερό του συστήματος χρησιμοποιήθηκε φίλτρο άμμου (Poltank 70kg), (Εικόνα 8 β).

Η άμμος που χρησιμοποιήθηκε ήταν συνολικής μάζας 70kg, μεγέθους κόκκων 0,5-0,9mm και

λειτούργησε ως το μέσο διήθησης του νερού και κατακράτησης των αιωρούμενων σωματιδίων. Πριν

την τοποθέτησή της στο φίλτρο πλύθηκε και κοσκινίστηκε σε δίχτυ διαμέτρου 1mm για την

απομάκρυνση τυχών ξένων σωμάτων (Εικόνα 8 α).

Το υλικό που κατακρατούνταν στο φίλτρο απομακρύνονταν με τη μέθοδο της αντίστροφης ροής

(backwash). Το backwash εκτελούνταν χειροκίνητα μία φορά την εβδομάδα ή όποτε μειώνονταν η

ροή του νερού λόγω επιβάρυνσης του φίλτρου, μέσω ενός διακόπτη πολλαπλών διαδρομών ροής

που τοποθετήθηκε μετά την αντλία νερού και συνδέθηκε με το φίλτρο (Εικόνα 8 β). Τα κατάλοιπα

της διαδικασίας κατέληγαν στο κεντρικό αποχετευτικό δίκτυο του Τ.Ε.Θ. μέσω ενός εύκαμπτου

πλαστικού σωλήνα διαμέτρου 50mm που συνδέθηκε με τον διακόπτη.

Χημικό φιλτράρισμα

Το χημικό φιλτράρισμα του νερού του συστήματος επιτεύχθηκε με την τοποθέτηση ποσότητας

ενεργού άνθρακα σε μορφή κόκκων μέσα στο σώμα του φίλτρου άμμου. Ο ενεργός άνθρακας μέσω

της διαδικασίας της φυσικής προσρόφησης καθάριζε το νερό του συστήματος, δεσμεύοντας και

απομακρύνοντας διάφορες επιβλαβείς για τους ιχθύες ουσίες όπως είναι τα χημικά κατάλοιπα

ατμοσφαιρικών ρύπων, χημικές ουσίες και χρωστικές από τα σώματα των δεξαμενών και των

σωληνώσεων, τοξικές ουσίες (πχ. φαινόλες, καπνός), δηλητηριώδεις ενώσεις (πχ. χλώριο,

χλωραμίνη), μικρομοριακές οργανικές ουσίες, μέταλλα (πχ. χαλκός, μόλυβδος, ψευδάργυρος,

υδράργυρος) και πάσης φύσεως οσμές (Camargo, 1995). Μετά από κάθε χρήση του για διάστημα

περίπου 60 ημερών (υπό φυσιολογικές συνθήκες λειτουργίας και ιχθυοφόρτισης) , καταστρέφονταν

οι ιδιότητες του οπότε και αντικαθιστούνταν.

Εικόνα 8. (α) (β)

Καθαρισμός της άμμου πριν τοποθετηθεί στο σώμα του φίλτρου (αριστερά) και το μηχανικό φίλτρο άμμου με την

βαλβίδα πολλαπλών διαδρομών (δεξιά).

20

2.1.5 Φίλτρο UV

Για την εξάλειψη των παθογόνων και βλαβερών για τους ιχθύες μικροοργανισμών από το νερό του

συστήματος χρησιμοποιήθηκε ηλεκτρικό φίλτρο-UV, TMC Pro Pond UV 110 Advantage,

εφοδιασμένο με δύο λαμπτήρες υπεριώδους ακτινοβολίας (UV), 55W έκαστος (Εικόνα 9). Τα

φίλτρα UV τοποθετήθηκαν με βάση τη διεύθυνση της ροής, αμέσως μετά το μηχανικό φίλτρο άμμου

προς αποφυγή συσσώρευσης ακαθαρσιών στα σώματα των λαμπτήρων.

2.1.6 Αντλία παροχής αέρα

Για την οξυγόνωση του νερού στις δεξαμενές διατήρησης των ιχθύων του συστήματος,

χρησιμοποιήθηκε ηλεκτρομαγνητικός συμπιεστής αέρα (Hailea ACO 500 watt, 420L/min). Ο

συμπιεσμένος αέρας διανέμονταν στο σύστημα μέσω ενός εύκαμπτου, διάφανου, πλαστικού σωλήνα

διαμέτρου 15mm και παροχετεύονταν σε κάθε δεξαμενή μέσω δύο διάφανων πλαστικών σωλήνων

διαμέτρου 5mm. Οι απολήξεις των σωληνώσεων παροχής σε κάθε δεξαμενή ήταν συνδεδεμένες με

ειδικούς πωρόλιθους ενυδρειακής χρήσης ώστε να επιτυγχάνεται καλύτερα η διάχυση του αέρα και

ο εμπλουτισμός του νερού με διαλυμένο οξυγόνο.

Εικόνα 9. Το φίλτρο λαμπτήρων UV ακτινοβολίας του συστήματος.

21

2.1.7 Βιολογικό φίλτρο

Η διαδικασία του βιολογικού φιλτραρίσματος του νερού στο σύστημα γινόταν μέσα σε δύο όμοιες

κυλινδρικές πολυεστερικές δεξαμενές διαμέτρου 60cm, ύψους 200cm και συνολικού όγκου ενός

κυβικού μέτρου (1000L) έκαστη (Εικόνα 10α). Τα υλικά που τοποθετήθηκαν μέσα στα βιολογικά

φίλτρα σαν υπόστρωμα που προσφέρθηκε για τον αποικισμό από ωφέλιμα βακτήρια που

συνέβαλλαν στον κύκλο του αζώτου και την βιολογική διήθηση του νερού, ήταν τμήματα σωλήνων

PVC διαμέτρου από 32 έως 50mm καθώς και τμήματα διχτυών αλιείας (Εικόνα 10β). Οι σωλήνες

PVC αφού κόπηκαν με επιτραπέζια ηλεκτρική κοπτική συσκευή (πριονοκορδέλα) στις επιθυμητές

διαστάσεις(πλάτους~40mm), καθαρίστηκαν και τυλίχτηκαν μέσα στα τμήματα των διχτυών

δημιουργώντας συσσωματώματα υποστρωμάτων, κατάλληλα για αποίκιση από μικροοργανισμούς.

Οι δεξαμενές του βιολογικού φίλτρου τοποθετήθηκαν πάνω σε ξύλινες βάσεις, ψηλότερα από τις

δεξαμενές διατήρησης των ιχθύων, ώστε η ροή του νερού από τα φίλτρα προς τις τελευταίες να

επιτυγχάνεται με τη δύναμη της βαρύτητας (Εικόνα 10α). Η ξύλινη βάση ήταν συνολικών

διαστάσεων 160*160*80cm και για τη συναρμολόγησή της χρησιμοποιήθηκαν ανοξείδωτοι

σύνδεσμοι- βίδες διαμέτρου 10mm ώστε να αποφευχθεί οξείδωση από το νερό του συστήματος.

(β)

(α)

Εικόνα 10. Τα σώματα (πύργοι) των βιολογικών φίλτρων (α) και τα συσσωματώματα σωλήνων και διχτυών που

τοποθετήθηκαν μέσα σε αυτά ως υπόστρωμα (β).

22

2.1.8 Δίκτυο σωληνώσεων

Το δίκτυο σωληνώσεων του συστήματος αποτελέστηκε από δύο επιμέρους τμήματα: α) Το δίκτυο

σωληνώσεων παροχής του νερού και β) το δίκτυο σωληνώσεων αποχέτευσης και επεξεργασίας του

νερού.

Δίκτυο σωληνώσεων παροχής νερού

Το επεξεργασμένο νερό μετά τα επιμέρους στάδια φιλτραρίσματος και επεξεργασίας του,

παροχετευόταν στις 6 δεξαμενές διατήρησης των ιχθύων διαμέσου ενός δικτύου σωληνώσεων PVC,

διαμέτρου 75mm. Η διανομή του νερού από το κεντρικό δίκτυο παροχής προς κάθε δεξαμενή

ξεχωριστά επιτεύχθηκε με την τοποθέτηση κόμβων διασποράς PVC(ταυ). Πάνω σε κάθε κόμβο

τοποθετήθηκαν βαλβίδες PVC για τον έλεγχο της ροής του νερού προς κάθε δεξαμενή, H τελική

εκροή γίνονταν διαμέσου σωλήνων PVC, διαμέτρου 32mm και μήκους 30cm, κεκλιμένων προς το

εσωτερικό των δεξαμενών (Εικόνα 11).

Δίκτυο σωληνώσεων αποχέτευσης και επεξεργασίας νερού

Το νερό της κάθε δεξαμενής εξέρεε προς το κεντρικό αποχετευτικό δίκτυο από το κεντρικό σημείο

του κωνικού πυθμένα της, διαμέσου ενός κάθετα τοποθετημένου σωλήνα PVC, διαμέτρου 50mm

και ύψους 100cm (Εικόνα 13α). Στο χαμηλότερο σημείο του σωλήνα, έγιναν τομές για την απορροή

του νερού, οι οποίες έπειτα καλύφθηκαν με πλέγμα διαμέτρου οπής 5mm για την αποφυγή

εισρόφησης των υπό κράτηση ιχθύων (Εικόνα 13β). Το ανώτερο σημείο του σωλήνα αφέθηκε

ανοιχτό για την αποφυγή υπερχείλισης του νερού της δεξαμενής σε περίπτωση που το πλέγμα

έφραζε από ξένα σώματα.

Εικόνα 11. Το δίκτυο σωληνώσεων παροχής νερού (μπλε χρώμα), από τα βιολογικά φίλτρα προς τις

δεξαμενές του συστήματος.

23

Το νερό από τις δεξαμενές αποχετεύονταν διαμέσου ενός κεντρικού δικτύου σωληνώσεων PVC

διαμέτρου 75mm προς τις δεξαμενές sump, τα στάδια επεξεργασίας του και φιλτραρίσματος του

(Εικόνα 12). Το κεντρικό αποχετευτικό δίκτυο του συστήματος συνδέθηκε κάτωθεν με τον πυθμένα

της πρώτης δεξαμενής sump (sump1), στην οποία εξέρεε και συγκεντρώνονταν το σύνολο του

αποχετευμένου νερού των δεξαμενών των ιχθύων. Το νερό που συγκεντρωνόταν στο sump1 εξέρεε

προς τη δεύτερη δεξαμενή sump (sump2) μέσω ενός σωλήνα PVC, διαμέτρου 75mm ο οποίος

συνέδεσε πλευρικά τα σώματα των δύο δεξαμενών. Από το sump2 το νερό εξέρεε διαμέσου ενός

σωλήνα PVC, διαμέτρου 50mm συνδεδεμένου κάτωθεν με τον πυθμένα της δεξαμενής προς την

κεντρική αντλία του συστήματος η οποία στη συνέχεια το παροχέτευε στα φίλτρα άμμου, UV και

βιολογικό (Εικόνα 12).

Εικόνα 12. Το δίκτυο σωληνώσεων αποχέτευσης του νερού της καλλιέργειας (κόκκινο χρώμα) και το δίκτυο σωληνώσεων

παροχέτευσης του νερού στα στάδια επεξεργασίας του (κίτρινο χρώμα).

24

2.2 Λειτουργία του συστήματος - Μελέτη της ωρίμανσής και της φέρουσας ικανότητάς του.

2.2.1 Έλεγχος του συστήματος και ωρίμανση του βιολογικού φίλτρου.

Κατά το πρώτο στάδιο λειτουργίας του συστήματος, προστέθηκαν σε αυτό περίπου 10m3 (10.000L)

γλυκού νερού από το κεντρικό δίκτυο ύδρευσης του Τ.Ε.Θ με σκοπό τον έλεγχο της απόδοσης του

τεχνικού εξοπλισμού, τυχών δυσλειτουργιών και περεταίρω αναγκών του σε πραγματικές συνθήκες.

Μετά τον έλεγχο, το γλυκό νερό αφαιρέθηκε και στη θέση του προστέθηκαν 15m3 (15.000L)

θαλασσινό, το οποίο μεταφέρθηκε στο Τ.Ε.Θ με βυτιοφόρο όχημα, χορηγία της μονάδας του ομίλου

ιχθυοκαλλιεργειών ΣΕΛΟΝΤΑ Α.Ε.Γ.Ε., Λουτρών, Λέσβου.

Η ωρίμανση του βιολογικού φίλτρου και η αποίκιση του υποστρώματός του από νιτροποιητικά

βακτήρια επιτεύχθηκε με την χορήγηση ποσότητας ιχθυοτροφής (pellet) στο νερό των δεξαμενών.

Οι αζωτούχες ενώσεις ως παράγωγα της αποσυντιθέμενης τροφής προσέφεραν τα απαραίτητα πρώτα

θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη των βακτηρίων. Η χορήγηση της ιχθυοτροφής έγινε συνολικά

4 φορές, ανά διαστήματα 5 ημερών (26/4/2012, 2/5/2012, 7/5/2012, 13/5/2012), στις 4 από τις

δεξαμενές διατήρησης των ιχθύων (Tank2,3,4,5), η ποσότητά της ήταν 400gr τη φορά και η

συνολική ποσότητα που χορηγήθηκε κατά το διάστημα της ωρίμανσης ήταν 2000gr περιεκτικότητας

54% πρωτεΐνη (1080gr πρωτεΐνης). Κατά το διάστημα της ωρίμανσης, η συγκέντρωση συνολικού

αμμωνιακού αζώτου (ΤΑΝ), νιτρωδών αλάτων (ΝΟ2) και νιτρικών αλάτων (ΝΟ3) μετρούνταν

καθημερινά ενώ το pH, η θερμοκρασία(Τ), η αλατότητα(S) και η συγκέντρωση διαλυμένου

οξυγόνου(Ο2) μετρούνταν μία φορά την εβδομάδα. Η ολοκλήρωση του κύκλου των νιτρωδών

αλάτων (ΝΟ2) και η σταθεροποίησή της συγκέντρωσής τους σε μηδενικές τιμές ήταν το σημείο που

όρισε την ολοκλήρωση της διαδικασίας ωρίμανσης του βιολογικού φίλτρου (Ebeling, 2013).

Εικόνα 13. (α) (β) (γ) Ο αποχετευτικός σωλήνας του νερού κάθε δεξαμενής (α), οι τομές για την εκροή του νερού και το πλέγμα για την

αποφυγή εισρόφησης των οργανισμών (β), η σύνδεση των δεξαμενών με το κεντρικό αποχετευτικό δίκτυο (γ).

25

2.2.2 Διατήρηση ιχθύων και έλεγχος της φέρουσας ικανότητας.

Μετά τη την ωρίμανση του φίλτρου και τη σταθεροποίηση των νιτρικών αλάτων, ελέγχθηκαν οι

φυσικοχημικές παράμετροι του νερού (Διαλυμένο Ο2, pH, Αλατότητα, Ροή, θερμοκρασία) που

καθόριζαν την καταλληλότητα του για να φιλοξενήσει ιχθύδια Τσιπούρας (Sparus aurata).

Τα Ιχθύδια Τσιπούρας που χρησιμοποιήθηκαν στο το πειραματικό μέρος της πτυχιακής εργασίας,

λαμβάνονταν από τις εγκαταστάσεις του ιχθυογεννητικού σταθμού του ομίλου ιχθυοκαλλιεργειών

ΣΕΛΟΝΤΑ Α.Ε.Γ.Ε. Λουτρών, Λέσβου.

Η πρώτη τροφοδότηση ήταν δοκιμαστική και κατά πολύ μικρότερη της εκτιμώμενης φέρουσας

ικανότητας του συστήματος σε ιχθυοφόρτιση (100 ιχθύδια τσιπούρας), προς αποφυγή απότομων

αλλαγών στις τιμές των χημικών παραμέτρων του νερού.

Η δεύτερη τροφοδότηση του συστήματος με ιχθείς έγινε στις 27/3/2014 με 1400 άτομα Τσιπούρας,

μέσου βάρους 2,33gr τα οποία διαχωρίστηκαν στις δεξαμενές tank2, tank3, tank4, tank5 και tank6

του συστήματος. Η περίοδος εγκλιματισμού των ιχθυδίων μετά την εισαγωγή τους στο σύστημα

διήρκεσε δύο ημέρες. Κατά το διάστημα αυτό δεν τους χορηγούταν τροφή, διότι λόγω του στρες

τους δεν θα την καταναλώνονταν με αποτέλεσμα την επιβάρυνση του συστήματος με θρεπτικά

κατάλοιπα.

Οι αρμοδιότητες κατά την εκτέλεση του δεύτερου σκέλους του πειράματος χωρίστηκαν σε

εντατικές, εβδομαδιαίες και ανά 15 ημέρες και περιελάμβαναν:

Για τη διατήρηση των ιχθύων:

• Το τάισμα των ιχθύων

• Τη μέτρηση βάρους των ιχθύων

• Τον έλεγχο της θνησιμότητας

Για τον έλεγχο των φυσικοχημικών παραμέτρων του νερού:

• Τη μέτρηση της ενεργούς οξύτητας (pH)

• Τη μέτρηση της θερμοκρασίας (T)

• Τη μέτρηση της συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου (Ο2)

• Τη μέτρηση της αλατότητας (S)

• Το ρυθμό ανακύκλωσης του νερού.

• Τη μέτρηση της συγκέντρωσης συνολικού αμμωνιακού αζώτου (ΤΑΝ)

• Τον υπολογισμό της συγκέντρωσης τοξικής αμμωνίας (ΝΗ3)

• Τη μέτρηση της συγκέντρωσης νιτρώδους άλατος (ΝO2)

• Τη μέτρηση της συγκέντρωσης νιτρικού άλατος (ΝΟ3)

26

Τάισμα

Οι ιχθύες του πειράματος διατρέφονταν με τυποποιημένη τροφή εμπορίου σε μορφή

συμπήκτων(pellets) περιεκτικότητας 54% σε πρωτεΐνη. Το τάισμα γινόταν δια χειρός με ποσότητα

που αντιστοιχούσε από 2% έως 5% του ζώντος βάρους, 2 φορές ημερησίως (10:00π.μ. και

17:00μ.μ.). Η επιλογή του μεγέθους των pellets γινόταν με γνώμονα το στάδιο ανάπτυξής και το

μέσο μέγεθος των ιχθυδίων ώστε η συλλογή και κατάποσή της να γίνεται με ευκολία. Πριν από κάθε

τάισμα η επιθυμητή ποσότητα της τροφής ζυγίζονταν σε ηλεκτρονική ψηφιακή ζυγαριά ακριβείας

και φυλάσσονταν σε διαφανή πλαστικά τριβλία (Petri) στο πώμα των οποίων αναγραφόταν ο

αριθμός της δεξαμενής για την οποία προορίζονταν. Μετά τον εγκλιματισμό των ιχθύων, από τις

30/3/2014 έως τις 3/4/2014 η τροφή που χορηγούνταν ανά τάισμα αναλογούσε στο 5% του ζώντος

βάρους τους. Λόγω της υπερβολικής επιβάρυνσης του συστήματος, από τις 4/4/2014 έως το τέλος

του πειράματος σύμφωνα με το καθεστώς σίτισης που καθιερώθηκε, η τροφή που χορηγούνταν

αντιστοιχούσε στο 2% του ζώντος βάρους ανά τάισμα.

Μέτρηση του βάρους των ιχθύων

Η μέτρηση του μήκους και βάρους των ιχθύων γινόταν 1 φορά εβδομαδιαίος σε 3 ζωντανά άτομα

από κάθε δεξαμενή καθώς και στους ιχθύες που απεβίωναν. Η σύλληψή των ζώντων γινόταν με

δίκτυ τύπου απόχης και στη συνέχεια τοποθετούνταν σε γυάλινη ογκομετρική φιάλη με θαλασσινό

νερό γνωστού βάρους. Οι φιάλες με τους ιχθύες μεταφέρονταν στο στεγνό εργαστήριο του Τ.Ε.Θ και

ζυγίζονταν σε ηλεκτρονική ψηφιακή ζυγαριά ακριβείας. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων

προέκυπταν με την αφαίρεση του βάρους των φιαλών και ο μέσος όρος του βάρους των ιχθύων με

τη διαίρεση του αποτελέσματος με τον αριθμό τους.

Μέτρηση pH

H μέτρηση του pH του νερού γινόταν καθημερινά κατά τη διατήρηση των ιχθύων και μία φορά την

εβδομάδα κατά την ωρίμανση του συστήματος με ειδικό ηλεκτρονικό όργανο μέτρησης ενεργούς

οξύτητας ψηφιακής ένδειξης (WTW pH315i). Κατά τη μέτρηση, ο αισθητήρας του οργάνου

εμβαπτίζονταν χειροκίνητα στο νερό της κάθε δεξαμενής και ανακινούταν ελαφρώς έως ότου

σταθεροποιηθεί η ένδειξη της τιμής στην οθόνη του οργάνου. Μετά το πέρας των ημερήσιων

μετρήσεων ο αισθητήρας του οργάνου φυλάσσονταν σε ειδικό πώμα που περιείχε ποσότητα νερού

ουδέτερου pH.

Μέτρηση θερμοκρασίας (Τ)

Η μέτρηση της θερμοκρασίας του νερού γινόταν σε κάθε δεξαμενή με την συσκευή του

ηλεκτρονικού pH-μετρου (WTW pH315i) η οποία διέθετε αισθητήρα μέτρησης θερμοκρασίας. Ο

χειρισμός γινόταν ταυτόχρονα και ομοίως με την μέτρηση του pH και η ένδειξη της μετρούμενης

τιμής ήταν σε βαθμούς Κελσίου (οC)

27

Μέτρηση συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου (Ο2)

Η μέτρηση της συγκέντρωσης του Ο2 στο νερό γινόταν καθημερινά κατά το διάστημα διατήρησης

των ιχθύων και μια φορά την εβδομάδα κατά το διάστημα της ωρίμανσης, σε κάθε δεξαμενή

ξεχωριστά, με ειδικό-ηλεκτρονικό-όργανο μέτρησης Ο2 (WTW Oxi 315i) ψηφιακής ένδειξης. Κατά

τη μέτρηση, ο αισθητήρας του οργάνου εμβαπτίζονταν στο νερό της κάθε δεξαμενής και

ανακινούταν ελαφρώς έως ότου σταθεροποιηθεί η ένδειξη της τιμής στην οθόνη του οργάνου. Οι

τιμές της συγκέντρωσης του Ο2 εμφανιζόταν σε δύο μονάδες, σε mg/L και σε ποσοστό 0/00 ενώ για

τις ανάγκες του πειράματος καταγράφονταν μόνο οι τιμές σε mg/L.

Μέτρηση αλατότητας (S)

Η μέτρηση της αλατότητας του νερού γινόταν μία φορά την εβδομάδα με ειδικό μηχανικό

φωτόμετρο σε ποσοστό επί τοις χιλίοις (0/00) σε μικρή ποσότητα δείγματος νερού το οποίο

τοποθετούνταν πάνω στην υποδοχή του οργάνου. Η ανάγνωση των τιμών γινόταν μέσω του

οφθαλμοσκοπίου του οργάνου με παρατήρηση της αλλαγής θέσης του δείκτη μέτρησης

φωτεινότητας Η αλατότητα στο νερό του συστήματος καθ όλη τη διάρκεια του πειράματος

σταθεροποιούνταν στα 350/00.

Ρυθμός ανανέωσης νερού

Η μέτρηση του ρυθμού ανακύκλωσης του νερού στις δεξαμενές γινόταν μία φορά την εβδομάδα,

χειροκίνητα, χρησιμοποιώντας δοχείο γνωστού όγκου το οποίο κρατούνταν κάτω από την παροχή

νερού της κάθε δεξαμενής χωριστά. Το αποτέλεσμα προέκυπτε από τη διαίρεση του χρόνου (τον

οποίο κατέγραφε ηλεκτρονικό χρονόμετρο) που χρειαζόταν για να γεμίσει το δοχείο, με τον όγκο

του. Τέλος γινόταν αναγωγή των μονάδων στον συνολικό όγκο της δεξαμενής και προέκυπτε η

ανακύκλωση του νερού σαν ποσοστό επί τοις εκατό ανά ώρα (0/0/h). Ο ρυθμός ανακύκλωσης του

νερού στο σύστημα ήταν δείκτης καθαρότητας και σωστής λειτουργίας του μηχανικού φίλτρου

καθώς στις περιπτώσεις που το τελευταίο ήταν υπερφορτωμένο με ξένα σώματα εμπόδιζε τη ροή.

Μέτρηση συγκέντρωσης συνολικού αμμωνιακού αζώτου (NH4+-Ν+ΝΗ3-Ν = Total Ammonia

Nitrogen / TAN)

Η μέτρηση της συγκέντρωσης του συνολικού αμμωνιακού αζώτου (TAN) γινόταν καθημερινά με

ειδικά τυποποιημένα test ενυδρειακής χρήσης (Sera NH3/4 Ammonium /Ammonia test) σε δείγματα

νερού από όλες τις δεξαμενές των ιχθύων ξεχωριστά καθώς και από την έξοδο του βιολογικού

φίλτρου ώστε να ελεγχτεί η αποδοτικότητα της βιολογικής διήθησης. Συγκεκριμένα τοποθετούνταν

5ml δείγματος νερού σε ειδικά ογκομετρικά δοχεία ξεχωριστά για κάθε σημείο του συστήματος προς

ανάλυση στα οποία προστίθονταν διαδοχικά 3 υγρά αντιδραστήρια που παρείχε το test της εταιρίας.

Μετά από τις ενδεικνυόμενες αναδεύσεις και αναμονές για την ολοκλήρωση της αντίδρασης βάση

των οδηγιών, η τελική απόχρωση του δείγματος συγκρινόταν με τους βαθμονομημένους

χρωματικούς πίνακες τιμών που παρείχε το test (Εικόνα 14) ώστε να προκύψουν και να

καταγραφούν οι τιμές της συγκέντρωσης. Οι μέγιστες τιμές που μετρούσε η δοκιμή για τη

συγκεκριμένη παράμετρο ήταν τα 8.0 mg/L.

Μέτρηση συγκέντρωσης νιτρωδών αλάτων (ΝO2--N)

Η μέτρηση της συγκέντρωσης των νιτρωδών αλάτων (ΝO2) στο νερό του συστήματος γινόταν

καθημερινά σε δείγματα από όλες τις δεξαμενές ξεχωριστά καθώς και από την έξοδο του νερού από

τα βιολογικά φίλτρα με την προσθήκη δύο υγρών αντιδραστηρίων που παρείχε το test της εταιρίας

28

για τη συγκεκριμένη μέτρηση (Sera NO2 Nitrate Test) και ήταν παρόμοια με αυτή του ΤΑΝ. Οι

μέγιστες τιμές που μετρούσε η δοκιμή για τη συγκεκριμένη παράμετρο ήταν τα 5.0 mg/L.

Μέτρηση συγκέντρωσης νιτρικών αλάτων (ΝΟ3-N)

Η μέτρηση της συγκέντρωσης των νιτρικών αλάτων (ΝΟ3-N) στο νερό του συστήματος γινόταν

καθημερινά σε δείγματα από όλες τις δεξαμενές ξεχωριστά καθώς και από την έξοδο του νερού από

τα βιολογικά φίλτρα με την προσθήκη ενός υγρού αντιδραστηρίου και ενός σε μορφή σκόνης που

παρείχε το test της εταιρίας για τη συγκεκριμένη μέτρηση (Amtra ΝΟ3 Nitrate Test) και ήταν

παρόμοια με αυτές των TAN και ΝΟ2. Οι μέγιστες τιμές που μετρούσε η δοκιμή για τη

συγκεκριμένη παράμετρο ήταν τα 75.0 mg/L.

Μέτρηση συγκέντρωση τοξικής αμμωνίας (ΝΗ3

--Ν)

Οι τιμές της συγκέντρωσης της τοξικής αμμωνίας (ΝΗ3) στο νερό του συστήματος υπολογίζονταν

καθημερινά κατά τη διατήρηση των ιχθύων, σε όλες τις δεξαμενές ξεχωριστά, καθώς και από την

έξοδο του βιολογικού φίλτρου. Ο υπολογισμός γινόταν συναρτήσει των καταγεγραμμένων τιμών του

συνολικού αμμωνιακού αζώτου (ΤΑΝ ), της θερμοκρασίας και του pH, μέσω έτοιμων διαδικτυακών

υπολογιστικών μοντέλων (Alleman, 1998), (Eικόνα 15).

Εικόνα 14. Βαθμονομημένοι χρωματικοί πίνακες των test για τις μετρήσεις των ΤΑΝ , ΝΟ2 και ΝΟ3(ενδεικτικός)

αντίστοιχα.

Εικόνα 15. Διαδικτυακό μοντέλο υπολογισμού τοξικής αμμωνίας (Alleman, 1998).

29

Ανανέωση και Συμπλήρωση νερού

Ανανέωση νερού

Η ανανέωση του νερού στο σύστημα γίνονταν σε ποσότητες 20-30% του συνολικού του όγκου, όταν

η συγκεντρώσεις των νιτρικών αλάτων (ΝΟ3) υπερέβαιναν τις μέγιστες επιθυμητές τιμές, ως τελικό

προϊόν των βακτηριακών διεργασιών διάσπασης του συνολικού αμμωνιακού αζώτου και των

νιτρωδών αλάτων. Η απομάκρυνση της ποσότητας του χρησιμοποιημένου νερού γίνονταν μέσω του

διακόπτη πολλαπλών διαδρομών ροής ο οποίος το παροχέτευε στο κεντρικό αποχετευτικό δίκτυο

του Τ.Ε.Θ. Το νέο θαλασσινό νερό μεταφέρονταν στο Τ.Ε.Θ με βυτιοφόρο όχημα, χορηγία της

μονάδας του ομίλου ιχθυοκαλλιεργειών ΣΕΛΟΝΤΑ Α.Ε.Γ.Ε., Λουτρών, Λέσβου και

παροχετεύονταν στο σύστημα διαμέσου των δεξαμενών Sump.

Συμπλήρωση γλυκού νερού

Η συμπλήρωση με γλυκό νερό γίνονταν όποτε ελαττώνονταν η ποσότητα του νερού στο σύστημα

λόγω της διαδικασίας της εξάτμισης που είχε σαν αποτέλεσμα την αύξηση των συγκεντρώσεων των

διαλυμένων αλάτων. Το νερό συμπληρώνονταν μέσω του κεντρικού δικτύου ύδρευσης του Τ.Ε.Θ

και η προσθήκη του γίνονταν έως ότου η αλατότητα ελαττώνονταν στις επιθυμητές τιμές (350/00).

30

3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

3.1 Χώρος - διαστάσεις

Το κλειστό σύστημα δεξαμενών ιχθυοκαλλιέργειας που κατασκευάστηκε είναι μέγιστης

χωρητικότητας 18m3 (18.000L), ενώ σε πραγματικές λειτουργικές συνθήκες περίπου 15m

3 (15.000L)

και καταλαμβάνει 47,5m2 (9,5m*5m) στο χώρο του υγρού εργαστηρίου του Τ.Ε.Θ (Εικόνα 16).

3.2 Μετρήσεις φυσικοχημικών παραμέτρων κατά την ωρίμανση του συστήματος.

Η διαδικασία ωρίμανσης του βιολογικού φίλτρου διήρκεσε συνολικά 29 μέρες (29/4/2012 έως

28/5/2012) και οριοθετήθηκε χρονικά από τη στιγμή της εμφάνισης συγκέντρωσης συνολικού

αμμωνιακού αζώτου(ΤΑΝ), έως και την εξάλειψη συγκέντρωσης νιτρωδών αλάτων(ΝΟ2-Ν) στο

νερό του συστήματος (Ebeling, 2013).

Εικόνα 16. Διαστάσεις του συστήματος και χωροταξική διάταξη των επιμέρους τμημάτων του.

31

3.2.1. Συγκεντρώσεις συνολικού αμμωνιακού αζώτου(ΤΑΝ), νιτρωδών αλάτων(ΝΟ2) και

νιτρικών αλάτων(ΝΟ3) κατά την ωρίμανση του συστήματος.

Συνολικό αμμωνιακό άζωτο(ΤΑΝ) κατά την ωρίμανση.

Η πρώτη εμφάνιση συγκέντρωσης συνολικού αμμωνιακού αζώτου (ΤΑΝ) παρατηρήθηκε 3 ημέρες

μετά την πρώτη χορήγηση ιχθυοτροφής, ταυτόχρονα τόσο στα δείγματα του νερού των δεξαμενών

όσο και στης εξόδου του βιολογικού φίλτρου στις 29/4/2012, ακλουθώντας σταθερή ανοδική πορεία

έως τις 4/5/2012 (0,4mg/L) (διάγραμμα 1).

Από τις 4/5/2012 οι τιμές ακολούθησαν παράλληλη απότομη ανοδική πορεία της τάξης έως και

1mg/L ημερησίως μέχρι τις 9/5/2012 οπότε και σταθεροποιήθηκαν στη μέγιστη τιμή τους (5mg/L).

Από τις 11/5/2012 παρατηρήθηκε απότομη πτώση των τιμών συγκέντρωσης, της τάξης έως και

2mg/L ημερησίως, πρώτα από την έξοδο του βιολογικού φίλτρου ενώ ακολούθησε και στο νερό των

δεξαμενών με διαφορά μίας ημέρας. Η απότομη καθοδική πορεία των τιμών συγκέντρωσης

ομαλοποιήθηκε από τις 14/5/2012 έως και τη σταθεροποίησή της σε μηδενικές τιμές στις 18/5/2012

για το βιολογικό φίλτρο και 7 ημέρες αργότερα για το νερό των δεξαμενών στις 24/5/2012.

0

1

2

3

4

5

6

21/4/2012 26/4/2012 1/5/2012 6/5/2012 11/5/2012 16/5/2012 21/5/2012 26/5/2012 31/5/2012

mg/L

Date

TAN(T) TAN(F)

Διάγραμμα 1. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης TAN στις δεξαμενές(Τ) και στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου(F)

κατά την ωρίμανση του συστήματος (27/4/2012 - 28/5/2012).

32

Νιτρώδη άλατα (ΝΟ2) κατά την ωρίμανση.

Η πρώτη εμφάνιση συγκέντρωσης νιτρωδών αλάτων (ΝΟ2) έγινε 7 ημέρες μετά την πρώτη

χορήγηση ιχθυοτροφής και 4 ημέρες μετά την εμφάνιση ΤΑΝ, πρώτα στην έξοδο του βιολογικού

φίλτρου στις 3/5/2012(0,1mg/L), και μια ημέρα αργότερα στο νερό των δεξαμενών, στις

4/5/2012(0,1mg/L), διαφορά η οποία διατηρήθηκε καθ' όλη τη διάρκεια ωρίμανσης.

Τις πρώτες 5 ημέρες οι τιμές της συγκέντρωσης ακλούθησαν ομαλή ανοδική πορεία έως τις 8/5/2012

(0,4mg/L). Από τις 9/5/2012 παρατηρήθηκε απότομη αύξηση των τιμών της τάξης έως και 2mg/L

ημερησίως, έως και τις 13/5/2012 οπότε και μετρήθηκε η μέγιστη τιμή συγκέντρωσης (6mg/L). Από

τις 20/5/2012 έως τις 24/5/2012(1mg/L) παρατηρήθηκε απότομη μείωση στις τιμές συγκέντρωσης,

της τάξης έως και 2mg/L ημερησίως. Στις 24/5/2012 οι τιμές της συγκέντρωσης παρουσίασαν

σταθερή καθοδική πορεία έως τη σταθεροποίηση τους σε μηδενικές τιμές στις 27/5/2012 στην έξοδο

του βιολογικού φίλτρου και στις 28/5/2012 στο νερό των δεξαμενών.

0

1

2

3

4

5

6

21/4/2012 26/4/2012 1/5/2012 6/5/2012 11/5/2012 16/5/2012 21/5/2012 26/5/2012 31/5/2012

mg/L

Date

ΝΟ2(T) ΝΟ2(F)

Διάγραμμα 2. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης ΝΟ2 στις δεξαμενές(Τ) και στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου(F) κατά

την ωρίμανση του συστήματος (27/4/2012 - 28/5/2012).

33

0

10

20

30

40

50

60

70

80

21/4/2012 26/4/2012 1/5/2012 6/5/2012 11/5/2012 16/5/2012 21/5/2012 26/5/2012 31/5/2012

mg/L

Date

ΝΟ3(F) ΝΟ3(T)

Νιτρικά άλατα (NO3) κατά την ωρίμανση.

Η πρώτη εμφάνιση συγκέντρωσης νιτρικών αλάτων(ΝΟ3) έγινε 18 ημέρες μετά την πρώτη

χορήγηση ιχθυοτροφής, 15 ημέρες μετά την εμφάνιση ΤΑΝ και 11 ημέρες μετά την εμφάνιση ΝΟ2,

πρώτα στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου στις 14/5/2012 (5 mg/L), και μια ημέρα αργότερα στο

νερό των δεξαμενών στις 15/5/2012(5mg/L), διαφορά η οποία διατηρήθηκε καθ' όλη τη διάρκεια της

ωρίμανσης.

Από τις πρώτες ημέρες παρατηρήθηκε μεγάλη αύξηση των τιμών της τάξης έως και 10mg/L

ημερησίως, έως και τη μέτρηση της μέγιστης συγκέντρωσης στις 26/5/2012 στην έξοδο του

βιολογικού φίλτρου και στις 28/5/2012 στο νερό των δεξαμενών(75mg/L).

Διάγραμμα 3. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης ΝΟ3(mg/L) στις δεξαμενές(Τ) και στην έξοδο του βιολογικού

φίλτρου(F) κατά την ωρίμανση του συστήματος (27/4/2012 - 28/5/2012).

34

7,95

8

8,05

8,1

8,15

8,2

8,25

21/4/2012 28/4/2012 5/5/2012 12/5/2012 19/5/2012 26/5/2012 2/6/2012

pH

Date

6,5

6,6

6,7

6,8

6,9

7

7,1

7,2

7,3

7,4

21/4/2012 28/4/2012 5/5/2012 12/5/2012 19/5/2012 26/5/2012 2/6/2012

mg/L

Date

O2 Tanks O2 Sump

3.2.2 Συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου (Ο2 -mg/L) κατά την ωρίμανση του συστήματος.

Οι τιμές συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου στο νερό των δεξαμενών του συστήματος μετά τη

σταθεροποίησή τους στα 7,2mg/L διακυμάνθηκαν κατά το διάστημα της ωρίμανσης μεταξύ 7,1mg/L

ελάχιστο(3/4/2012) και 7,3mg/L μέγιστο(27/3/2012), με μέσο όρο 7,19mg/L.

Οι τιμές συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου στο νερό των δεξαμενών τελικής

συγκέντρωσης(sump) διακυμάνθηκαν κατά το διάστημα της ωρίμανσης μεταξύ 6,6mg/L

ελάχιστο(24/3/2012) και 6,8mg/L μέγιστο(27/3/2012 και 17/4/2012), με μέσο όρο 6,73mg/L.

3.2.3 pH του νερού κατά την ωρίμανση.

Οι τιμές pH στο νερό του συστήματος κατά την ωρίμανση διακυμάνθηκαν μεταξύ 8

ελάχιστο(3/4/2012) και 8,2 μέγιστο(18/5/2012), με μέσο όρο 8,1.

Διάγραμμα 5. Διακυμάνσεις τιμών pH στο νερό κατά την ωρίμανση του συστήματος (27/4/2012-

28/5/2012).

Διάγραμμα 4. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης διαλυμένου O2 στο νερό των δεξαμενών και το

Sump κατά τη διαδικασία ωρίμανσης του συστήματος (27/4/2012-28/5/2012).

35

16

16,5

17

17,5

18

18,5

19

19,5

21/4/2012 28/4/2012 5/5/2012 12/5/2012 19/5/2012 26/5/2012 2/6/2012

οC

Date

Backwash Backwash

20

25

30

35

40

45

50

55

60

21/4/2012 26/4/2012 1/5/2012 6/5/2012 11/5/2012 16/5/2012 21/5/2012 26/5/2012 31/5/2012

% per hour

Date

Tanks (%/h) System (%/h)

3.2.4 Θερμοκρασία του νερού κατά την ωρίμανση.

Η θερμοκρασία του νερού κατά την περίοδο ωρίμανσης του συστήματος διακυμάνθηκε μεταξύ 16,2

oC ελάχιστο(3/4/2012) και 19,2

oC(27/4/2012) μέγιστο, με μέσο όρο 17,8

oC.

3.2.5 Ρυθμός ανακύκλωσης του νερού στις δεξαμενές κατά την ωρίμανση.

Ο ρυθμός ανακύκλωσης του νερού του συστήματος κατά την ωρίμανσή του διακυμάνθηκε μεταξύ

24% και 33% ανά ώρα, με μέσο όρο 27% ανακύκλωση ανά ώρα. Οι μεγαλύτερες τιμές μετρήθηκαν

αμέσως μετά τις διαδικασίες αντίστροφης ροής(backwash) στις 1/4/2014, 16/4/2014 και 26/4/2014.

Διάγραμμα 6. Διακύμανση της θερμοκρασίας του νερού(oC) κατά την ωρίμανση του

συστήματος (27/4/2012-28/5/2012).

Διάγραμμα 7. Ρυθμός ανακύκλωσης του νερού στις δεξαμενές και στο συνολικό όγκο του συστήματος, σε ποσοστό

επί τοις εκατό ανά ώρα (%/h) κατά την ωρίμανση(27/4/2012-28/5/2012).

36

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

mg/L

Date

TAN(T) TAN(F)

3.3 Μετρήσεις φυσικοχημικών παραμέτρων κατά τη διατήρηση των ιχθύων.

3.3.1. Συγκεντρώσεις συνολικού αμμωνιακού αζώτου(ΤΑΝ), τοξικής αμμωνίας(ΝΗ3) νιτρωδών

αλάτων(ΝΟ2) και νιτρικών αλάτων(ΝΟ3) κατά τη διατήρηση ιχθύων.

Συνολικό αμμωνιακό άζωτο(TAN) κατά τη διατήρηση ιχθύων.

Οι διακυμάνσεις των τιμών συγκέντρωσης συνολικού αμμωνιακού αζώτου (ΤΑΝ) μεταξύ του νερού

των δεξαμενών και της εξόδου του βιολογικού φίλτρου παρουσίασαν σχετική ομοιογένεια, με τις

τιμές των δεξαμενών να ξεπερνάνε κατά 0,1mg/L - 0,2mg/L αυτές του φίλτρου καθ' όλη τη διάρκεια

των μετρήσεων.

Η πρώτη εμφάνιση συγκέντρωσης συνολικού αμμωνιακού αζώτου (ΤΑΝ) παρατηρήθηκε μία ημέρα

μετά την εισαγωγή των ιχθύων στο σύστημα, στις 28/3/2014(0.3mg/L), ταυτόχρονα στο νερό των

δεξαμενών και στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου, ακλουθώντας παράλληλη ανοδική πορεία έως

τις μέγιστες τιμές του στις 1/4/2014(1mg/L).

Για τις επόμενες 3 ημέρες η συγκέντρωση παρέμεινε σταθερή σε υψηλά επίπεδα(0,9mg/L), ενώ από

τις 5/4/2014 έως και τις 8/4/2014 οι τιμές της συγκέντρωσης παρουσίασαν σταθερή καθοδική πορεία

έως τη σταθεροποίηση τους στις χαμηλότερες τιμές τους στις 9/4/2014 στις δεξαμενές (0,15mg/L)

και στις 10/4/2012 στην έξοδο του φίλτρου (0,05mg/L) όπου και παρέμειναν μέχρι το τέλος των

μετρήσεων.

Διάγραμμα 8. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης ΤΑΝ στις δεξαμενές(T) και στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου(F)

κατά τη διατήρηση των ιχθύων (27/3/2014 - 27/4/2014).

37

0

1

2

3

4

5

6

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

mg/L

Date

ΝΟ2(T) ΝΟ2(F)

Νιτρώδη άλατα (ΝΟ2) κατά τη διατήρηση ιχθύων.

Οι διακυμάνσεις των τιμών συγκέντρωσης νιτρωδών αλάτων (ΝΟ2) μεταξύ του νερού των

δεξαμενών και της εξόδου του βιολογικού φίλτρου παρουσίασαν μεγάλη ομοιογένεια, με τις

αλλαγές στην έξοδο του φίλτρου να προηγούνται 1 με 2 ημέρες αυτών των δεξαμενών καθ' όλη τη

διάρκεια των μετρήσεων.

Η πρώτη εμφάνιση συγκέντρωσης νιτρωδών αλάτων (ΝΟ2) έγινε 2 ημέρες μετά την εισαγωγή των

ιχθύων και 1 ημέρα μετά την εμφάνιση ΤΑΝ, στις 29/3/2014 (0,1mg/L).

Τις πρώτες 5 ημέρες οι τιμές της συγκέντρωσης ακλούθησαν σταθερή ανοδική πορεία έως τις

5/4/2014 (0,8mg/L).

Από τις 6/4/2014 παρατηρήθηκε απότομη αύξηση των τιμών της τάξης έως και 1mg/L ημερησίως,

έως και τις 10/4/2014 οπότε και μετρήθηκε η μέγιστη τιμή συγκέντρωσης (5mg/L).

Από τις 13/4/2014 παρατηρήθηκε απότομη μείωση στις τιμές συγκέντρωσης, της τάξης έως και

2mg/L ημερησίως, έως τις 15/4/2014 (1mg/L).

Από τις 16/4/2014 έως και τις 18/4/2014 οι τιμές της συγκέντρωσης παρουσίασαν σταθερή καθοδική

πορεία έως τη σταθεροποίηση τους σε κοντά σε μηδενικές τιμές, στις 19/4/2014 στην έξοδο του

φίλτρου και στις 20/4/2014 στις δεξαμενές, όπου και παρέμειναν μέχρι το τέλος των μετρήσεων

(0,1mg/L).

Διάγραμμα 9. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης ΝΟ2 στις δεξαμενές(T) και στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου(F)

κατά τη διατήρηση των ιχθύων (27/3/2014 - 27/4/2014).

38

0

10

20

30

40

50

60

70

80

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

mg/L

Date

ΝΟ3(T) ΝΟ3(F)

Νιτρικά άλατα κατά τη διατήρηση ιχθύων.

Η συγκέντρωση νιτρικών αλάτων (ΝΟ3) στο νερό του συστήματος κατά την εισαγωγή των ιχθύων

στις 27/3/2014 μετρήθηκε στα 20mg/L και παρέμεινε σταθερή έως και τις 14/4/2014.

Οι διακυμάνσεις των τιμών συγκέντρωσης νιτρικών αλάτων (ΝΟ3) μεταξύ του νερού των δεξαμενών

και της εξόδου του βιολογικού φίλτρου παρουσίασαν σχετική ομοιογένεια, με τις διακυμάνσεις

στην έξοδο του φίλτρου να προηγούνται 1 με 2 ημέρες αυτών των δεξαμενών καθ' όλη τη διάρκεια

των μετρήσεων.

Η πρώτη αύξηση συγκέντρωσης ΝΟ3 έγινε στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου, 18 ημέρες μετά την

εισαγωγή των ιχθύων, 17 ημέρες μετά την εμφάνιση ΤΑΝ και 16 ημέρες μετά την εμφάνιση ΝΟ2,

στις 14/4/2014 (30mg/L), ακλουθώντας σταθερή ανοδική πορεία έως τις 17/4/2014 (40mg/L). Από

τις 18/4/2014 παρατηρήθηκε μεγάλη αύξηση των τιμών της τάξης έως και 10mg/L ημερησίως, έως

και τις 22/4/2014 οπότε και η συγκέντρωση παρέμεινε σταθερή στη μέγιστη μετρήσιμη τιμή της

(75mg/L). Τις μεταβολές ακολούθησαν και οι τιμές στο νερό των δεξαμενών 2 ημέρες αργότερα.

Διάγραμμα 10. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης ΝΟ3(mg/L) στις δεξαμενές(Τ) και στην έξοδο του βιολογικού

φίλτρου(F) κατά τη διατήρηση των ιχθύων (27/3/2014 - 27/4/2014).

39

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0,05

22/3/2014 29/3/2014 5/4/2014 12/4/2014 19/4/2014 26/4/2014 3/5/2014

mg/L

Date

NH3-N (T) NH3-N (F)

Τοξική αμμωνία (ΝΗ3) κατά τη διατήρηση ιχθύων.

Οι αυξομειώσεις στις τιμές συγκέντρωσης της τοξικής αμμωνίας στο νερό των δεξαμενών

διατήρησης των ιχθύων(Τ) καθώς και στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου(F) διακυμάνθηκαν

αντίστοιχα με τις τιμές συγκέντρωσης του συνολικού αμμωνιακού αζώτου(ΤΑΝ). με τις τιμές των

δεξαμενών να ξεπερνάνε κατά 0,001 - 0,005mg/L τιμές του φίλτρου καθ' όλη τη διάρκεια των

μετρήσεων.

Η πρώτη εμφάνιση παρατηρήθηκε στις 28/3/2014 [0,015mg/L(Τ) , 0,013mg/L(F)] και ακολούθησε

σταθερή ανοδική πορεία έως τις μέγιστες τιμές της στις 1/4/2014 [0,046mg/L(T) , 0,039mg/L(F)].

Από τις 2/4/2014 έως και τις 5/4/2014 η συγκέντρωση παρέμεινε σταθερή [0,043mg/L(T) ,

0,038mg/L(F)]. Στις 5/4/2014 και στις 6/4/2014 οι τιμές της συγκέντρωσης στην έξοδο του φίλτρου

παρουσίασαν απότομη πτώση ενώ από τις 6/4/2014 έως και τις 8/4/2014 οι τιμές στις δεξαμενές

παρουσίασαν σταθερή καθοδική πορεία. Τις επόμενες ημέρες οι τιμές σταθεροποιήθηκαν στις

χαμηλότερες τιμές τους [0,007mg/L(T) , 0,002mg/L(F)], με μοναδική εξαίρεση την αύξησή τους

κατά 0,001mg/L στις 23/4/2014 και 27/4/2014

Διάγραμμα 11. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης Τοξικής Αμμωνίας (mg/L) στις δεξαμενές διατήρησης των

ιχθύων(Τ) και στην έξοδο του βιολογικού φίλτρου.

40

5,8

6

6,2

6,4

6,6

6,8

7

7,2

22/3/2014 29/3/2014 5/4/2014 12/4/2014 19/4/2014 26/4/2014 3/5/2014

mg/L

Date

O2 Tanks O2 Sump2

3.3.2 Συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου (Ο2 ) κατά τη διατήρηση των ιχθύων στο σύστημα.

Οι διακυμάνσεις στις τιμές συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου(Ο2) παρουσίασαν σχετική

ομοιογένεια μεταξύ των δεξαμενών διατήρησης των ιχθύων και της δεξαμενής τελικής

συγκέντρωσης νερού (sump), με τις συγκεντρώσεις των πρώτων να ξεπερνούν από 0,1 έως 0,6

mg/L αυτές του sump καθ' όλη τη διάρκεια των μετρήσεων.

Οι συγκεντρώσεις πριν την εισαγωγή των ιχθύων στο σύστημα σταθεροποιήθηκαν σε 7,1mg/L στις

δεξαμενές και σε 6,9 mg/L στο sump2.

Κατά την εισαγωγή των ιχθύων στις 27/3/2014 παρατηρήθηκε απότομη πτώση στις συγκεντρώσεις

έως και 1mg/L την οποία ακολούθησαν μικρότερες αυξομειώσεις έως το πέρας των μετρήσεων.

Οι τιμές συγκέντρωσης στις δεξαμενές των ιχθύων κατά τη διατήρησή τους διακυμάνθηκαν μεταξύ

6,3mg/L και 6,8mg/L ,με μέσο όρο 6,5mg/L και στο sump μεταξύ 5,9mg/L και 6,4mg/L, με μέσο

όρο 6,1mg/L.

Διάγραμμα 12. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης διαλυμένου O2 (mg/L) στο νερό των δεξαμενών και του Sump2

κατά τη διαδικασία ωρίμανσης του συστήματος (27/4/2012-28/5/2012).

41

8,195

8,2

8,205

8,21

8,215

8,22

8,225

8,23

8,235

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

pH

Date

15

15,5

16

16,5

17

17,5

18

22/3/2014 29/3/2014 5/4/2014 12/4/2014 19/4/2014 26/4/2014 3/5/2014

oC

Date

3.3.3 pH του νερού κατά τη διατήρηση ιχθύων

Οι τιμές pH του νερού στις δεξαμενές κατά τη διατήρηση των ιχθύων διακυμάνθηκαν μεταξύ 8,2

ελάχιστο και 8,23 μέγιστο με μέσο όρο 8,22.

3.3.4 Θερμοκρασία του νερού κατά τη διατήρηση ιχθύων

Η θερμοκρασία του νερού στο σύστημα κατά το διάστημα διατήρησης των ιχθύων διακυμάνθηκε

μεταξύ 15,5 οC και 17,6

οC, με μέσο όρο 16,7

οC.

Διάγραμμα13. Διακυμάνσεις τιμών pH στο νερό του συστήματος κατά τη διατήρηση των ιχθύων.

Διάγραμμα 14. Διακύμανση της θερμοκρασίας (οC) του νερού του συστήματος κατά τη διατήρηση των ιχθύων.

42

Backwash Backwash Backwash

15

20

25

30

35

40

45

50

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

% per hour

Date

Tanks System

3.3.5 Ρυθμός ανακύκλωσης του νερού στο σύστημα κατά τη διατήρηση ιχθύων.

Ο ρυθμός ανακύκλωσης του νερού στις δεξαμενές διατήρησης των ιχθύων διακυμάνθηκε μεταξύ

17% και 28,5% ανά ώρα, με μέσο όρο 24% ανακύκλωση ανά ώρα. Οι μεγαλύτερες τιμές

μετρήθηκαν αμέσως μετά τις διαδικασίες αντίστροφης ροής(backwash) στις 1/4/2014, 16/4/2014 και

26/4/2014.

Διάγραμμα15. Ρυθμός ανακύκλωσης του νερού στις δεξαμενές και στο συνολικό όγκο του συστήματος σε ποσοστό

επί τοις εκατό ανά ώρα (%/h) κατά τη διατήρηση των ιχθύων.

43

2,33 2,33

2,33

2,9

3,27

3,67

4,2

2

2,5

3

3,5

4

4,5

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

fish weight (gr)

Date

0,22 0,21

0,21

0,26 0,28

0,32

0,36

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

biomass (kg/m3)

Date

3.4 Διατήρηση και ανταπόκριση των ιχθύων

Ατομικό σωματικό βάρος και συνολική βιομάζα των ιχθύων.

Κατά τις 3 πρώτες δειγματοληψίες, στις 27, 28 και 30/3/2014 το μέσο βάρος των ιχθύων παρέμεινε

σταθερό στα 2,33gr. Τις επόμενες μετρήσεις παρατηρήθηκε σταθερή αύξηση του μέσου βάρους η

οποία συνεχίστηκε μέχρι το πέρας του πειράματος με το μέσο βάρος των ιχθύων να φτάνει τα 3,25gr

στις 25/4/2014.

Διάγραμμα 16. Μεταβολή σωματικού βάρους(Μ.Ο) των ιχθύων κατά τη διατήρηση τους στο σύστημα (27/4/2014-

28/5/2014)

Διάγραμμα17. Μεταβολή της συνολικής βιομάζας των ιχθύων ανά κυβικό μέτρο (kg/m3) κατά τη διατήρηση τους στο

σύστημα(27/4/2014-28/5/2014)

44

300

160

180 200

230

162

86,4 97,2 108

124,2

0

50

100

150

200

250

300

350

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

gr

Date

feed (daily) protein (daily)

Χορήγηση τροφής ανά τάισμα στο σύνολο των δεξαμενών.

Από τις 30/3 έως τις 3/42014 η τροφή που χορηγήθηκε στο σύνολο των δεξαμενών αναλογούσε στο

5% του ζώντος βάρους των ιχθύων.

Λόγω υπερβολικής επιβάρυνσης του συστήματος, από τις 4/4/2014 έως το τέλος του πειράματος το

καθεστώς σίτισης που καθιερώθηκε αντιστοιχούσε στο 2% του ζώντος βάρους.

Διάγραμμα 18. Ποσότητα τροφής και περιεχόμενης πρωτεΐνης που χορηγούνταν ημερησίως στο σύνολο των δεξαμενών

κατά τη διατήρηση των ιχθύων (27/4/2014-28/5/2014).

45

0

5

10

15

20

25

22/3/2014 29/3/2014 5/4/2014 12/4/2014 19/4/2014 26/4/2014 3/5/2014

Dead fish

Date

Θνησιμότητα ιχθύων

Η θνησιμότητα των ιχθύων στο σύστημα κατά τη διάρκεια του πειράματος ήταν συνολικά 7,5% (105

νεκρά από 1400 άτομα).

Τα μεγαλύτερα ποσοστά θνησιμότητας παρατηρήθηκαν τις 2 πρώτες ημέρες μετά την εισαγωγή των

ιχθύων στο σύστημα [27/3/2014(21 νεκρά) και 28/3/2014(20 νεκρά)]. Για τις επόμενες 8 ημέρες

(29/3/2014 έως και 6/4/2014) τα ποσοστά σημείωσαν πτώση παραμένοντας ωστόσο σε υψηλά

επίπεδα (4 έως 8 νεκρά την ημέρα). Από τις 7/4/2014 έως το πέρας του πειράματος η θνησιμότητα

σταθεροποιήθηκε σε χαμηλά επίπεδα που κυμαίνονταν από 0 έως 2 νεκρά την ημέρα.

Διάγραμμα 19. Θνησιμότητα των ιχθύων κατά την περίοδο διατήρησής τους(27/4/2014-28/5/2014).

46

0

5

10

15

21/4/2012 1/5/2012 11/5/2012 21/5/2012 31/5/2012

mg/L

ΝΗ3/4 ΝΟ2 ΝΟ3

4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ

4.1 Ωρίμανση

Κατά το αρχικό διάστημα της πειραματικής διαδικασίας, δηλαδή κατά την ωρίμανση του

συστήματος από τις 26/4 μέχρι τις 29/5 του 2012, οι συγκεντρώσεις του συνολικού αμμωνιακού

αζώτου (ΤΑΝ) των νιτρωδών αλάτων (ΝΟ2) και των νιτρικών αλάτων (ΝΟ3) παρουσίασαν μια

τυπική διαδοχική διακύμανση που παρατηρείται σε ανακυκλούμενα συστήματα δεξαμενών τα οποία

επιβαρύνονται με οργανική ύλη, των οποίων όμως το βιολογικό φίλτρο δεν έχει αποικηθεί από

νιτροποιητικά βακτήρια (Ebeling, 2013).

Οι υψηλές συγκεντρώσεις και ο χρόνος ανταπόκρισης του βιολογικού φίλτρου στο μετασχηματισμό

των ενώσεων είναι ανάλογες της μεταβολικής ικανότητας των βακτηρίων που αποίκησαν το

υπόστρωμα του φίλτρου και τα επιμέρους τμήματα των δεξαμενών και των σωληνώσεων

(Kokkinakis, et al., 2001).

Η αρχική εμφάνιση και αύξηση του συνολικού αμμωνιακού αζώτου (ΤΑΝ) οφείλεται στη έναρξη

αποσύνθεσης της ιχθυοτροφής που χορηγήθηκε στις δεξαμενές του συστήματος και τη διάσπαση

των πρωτεϊνικών της μορίων (Delong & Losordo, 2012). Η σταθεροποίηση και η απότομη μείωση

της συγκέντρωσης που ακολούθησε προσδιορίζει την έναρξη του πρωταρχικού αποικισμού του

βιολογικού φίλτρου με αυτότροφα αερόβια βακτήρια του γένους Nitrosomonas spp (Angelidis,

2013) και επομένως την έναρξη της λειτουργίας του. Στο αμέσως επόμενο χρονικό διάστημα γίνεται

αντιληπτό πως η δυναμική των βακτηρίων που αποίκησαν τα υποστρώματα του φίλτρου είναι

αρκετή ώστε να μετασχηματιστεί όλο το φορτίο του ΤΑΝ καθώς οι τιμές του πέφτουν σε μηδενικά

επίπεδα παρόλο που η χορήγηση ιχθυοτροφής παρατάθηκε της έναρξης της πτώσης της

συγκέντρωσης.

Οι μεταβολές της συγκέντρωσης των νιτρωδών αλάτων (ΝΟ2) ακολουθούν αντίστοιχη πορεία με

αυτή του ΤΑΝ με καθυστέρηση 5 με 10 ημερών στις διακυμάνσεις τους, διαφορά η οποία

αποδίδεται στη μετατροπή του ΤΑΝ σε ΝΟ2 κατά την έναρξη λειτουργίας του βιολογικού φίλτρου

και υποδηλώνει τον απαιτούμενο χρόνο αποίκησης του βιολογικού φίλτρου από αυτότροφα

Εικόνα 17. Σύγκριση διακυμάνσεων συγκέντρωσης ΤΑΝ, ΝΟ2 και ΝΟ3 κατά την ωρίμανση του βιολογικού φίλτρου σε

ένα τυπικό κλειστό σύστημα ιχθυοκαλλιέργειας (αριστερά - Ebeling, 2013), και του κλειστού συστήματος

ιχθυοκαλλιέργειας στο Τ.Ε.Θ. (δεξιά).

47

βακτήρια του γένους Nitrosomonas spp. (Kokkinakis et al., 2012). Αντίστοιχα και εδώ τα ΝΟ2

άρχισαν να μειώνονται απότομα γεγονός που υποδηλώνει την αποτελεσματική αποίκηση του

βιολογικού φίλτρου από αυτότροφα αερόβια βακτήρια του γένους Nitrobacter spp. (Angelidis,

2013), έως ότου η δυναμική τους ήταν αρκετή ώστε να μετασχηματίσουν όλο το φορτίο των ΝΟ2

και να σταθεροποιήσουν τις τιμές τους σε μηδενικά επίπεδα.

Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών αλάτων (ΝΟ3) εμφανίστηκαν ακριβώς στο μέσο της εξέλιξης των

ΤΑΝ και ΝΟ2 και οφείλονται στο μετασχηματισμό του ΝΟ2 σε ΝΟ3 από βακτήρια του γένους

Nitrobacter spp κατά την έναρξη λειτουργίας του βιολογικού φίλτρου. Η συγκέντρωση των ΝΟ3 δε

σταμάτησε να αυξάνεται έως το πέρας των μετρήσεων και πέραν των τιμών που μπορούσε να

μετρήσει η δοκιμή, γεγονός που υποδηλώνει την αδυναμία αποίκησης του βιολογικού φίλτρου από

αναερόβια βακτηριακή χλωρίδα που θα ήταν υπεύθυνη για την απονιτροποίηση (Kokkinakis, et al.,

2001). Η αδυναμία απομάκρυνσης των ΝΟ3 από το σύστημα κατέστησε απαραίτητες τις μερικές

αλλαγές νερού όταν οι συγκεντρώσεις αυξάνονταν πέραν των φυσιολογικών ορίων.

Το διαλυμένο οξυγόνο (Ο2) στο νερό του συστήματος παρότι είχε σταθεροποιηθεί αρκετό διάστημα

πριν τη χορήγηση ιχθυοτροφής, κατά την έναρξη της ωρίμανσης παρουσίασε εμφανή πτώση λόγω

των διαδικασιών της οξείδωσης των ενώσεων του αζώτου από τα νιτροποιητικά βακτήρια (Ebeling,

2013). Παρόλο που για διαδικασίες νιτροποίησης απαιτούνται μεγάλες ποσότητες οξυγόνου, μετά

την έξοδο του βιολογικού φίλτρου, η συγκέντρωση διαλυμένου Ο2 στο νερό των δεξαμενών

παρέμεινε ικανοποιητικά σταθερή λόγω της συνεχούς παροχής από τις αντλίες αέρα. Ενώ οι

διακυμάνσεις των συγκεντρώσεων του Ο2 μεταξύ των δεξαμενών διατήρησης των ιχθύων και των

δεξαμενών τελικής συγκέντρωσης(sump) παρουσίασαν σχετική ομοιογένεια, η διαφορά στις

απόλυτες τιμές τους που οφείλεται κυρίως στην απουσία άμεσης παροχής του στο sump, πολύ

πιθανών να οφείλεται και στη χρήση οξυγόνου για την οξείδωση των αζωτούχων ενώσεων από

βακτήρια που αποίκησαν τα τοιχώματα και τις επιφάνειες των σωλήνων αποχέτευσης και των

δεξαμενών sump (Ebeling, 2013).

Ο ρυθμός ανακύκλωσης του νερού στις στο σύστημα και στις δεξαμενές κατά την ωρίμανση

μεταβάλλονταν ανάλογα με την επιβάρυνση του μηχανικού φίλτρου άμμου από τα σωματίδια που

κατακρατούσε, εμποδίζοντας το έργο της αντλίας. Κατά τις διαδικασίες αντίστροφης ροής

(Backwash) το φίλτρο αποφορτίζονταν από το περιττό υλικό και έδινε τη δυνατότητα στην αντλία

νερού να αποδώσει ξανά τη μέγιστη δυνατή ροή.

Οι ημερήσιες διαφορές στις συγκεντρώσεις των αζωτούχων παραμέτρων μεταξύ των δεξαμενών που

χορηγήθηκε ιχθυοτροφή και της εξόδου του φίλτρου, οφείλονται τόσο στη διάσπαση των πρωτεϊνών

της ιχθυοτροφής (επιβάρυνση του νερού των δεξαμενών με ΤΑΝ) και το ρυθμό μετασχηματισμού

τους από τη βακτηριακή βιομάζα στα φίλτρα (μετασχηματισμός ΤΑΝ σε ΝΟ2 και ΝΟ3 μέσα στο

φίλτρο) όσο και στο το ρυθμό ανακύκλωσης του νερού στο σύστημα μέσω της αντλίας.

48

4.2. Διατήρηση των ιχθύων

Φυσικοχημικές παράμετροι κατά τη διατήρηση των ιχθύων

Κατά το δεύτερο διάστημα της πειραματικής διαδικασίας, δηλαδή τη διατήρηση των ιχθύων από τις

27/3 έως τις 27/4 του 2014, οι διαδικασίες νιτροποίησης στο βιολογικό φίλτρο διακυμάνθηκαν σε

παρόμοια χρονικά πλαίσια με αυτά της ωρίμανσης.

Η αρχική αύξηση του συνολικού αμμωνιακού αζώτου (ΤΑΝ) οφείλεται στη έναρξη των

μεταβολικών διαδικασιών των ιχθύων κατά την εισαγωγή τους στο σύστημα και υποδηλώνει πως η

ήδη υπάρχουσα αποικία βακτηρίων του γένους Nitrosomonas spp. στο βιολογικό φίλτρο δεν ήταν

ικανή να διασπάσει όλο το φορτίο ΤΑΝ (Bregnballe, 2015). Η σταθεροποίηση και η μείωση της

συγκέντρωσης που ακολούθησε προσδιορίζει την αύξηση δυναμικής των ήδη υπαρχόντων αποικιών

στο βιολογικό φίλτρο, ενώ κατά το αμέσως επόμενο διάστημα γίνεται αντιληπτό πως αυξήθηκε

αρκετά ώστε να κρατήσει το ΤΑΝ σε ικανοποιητικά χαμηλά επίπεδα παρόλη τη συνεχή αύξηση της

συνολικής βιομάζας των ιχθύων και των μεταβολικών τους διεργασιών (Iwama, et al.,1997).

Οι διακυμάνσεις της συγκέντρωσης ελεύθερης/τοξικής αμμωνίας (ΝΗ3) φαίνεται να συσχετίζονται

πολύ πιο άμεσα με αυτές του ΤΑΝ παρά από τις διακυμάνσεις του pH και της θερμοκρασίας των

οποίων οι τιμές παρέμειναν σχετικά σταθερές χωρίς μεγάλες διακυμάνσεις σε αυτό το διάστημα της

πειραματικής διαδικασίας. Οι μόνες εμφανείς επιρροές από το pH στη διακύμανση της ΝΗ3

παρατηρούνται από την αύξηση του πρώτου προς το τέλος των μετρήσεων, στις 23/4 και 27/4 του

2014.

Οι υψηλές τιμές συγκέντρωσης των νιτρωδών αλάτων (ΝΟ2) κατά τη διατήρηση των ιχθύων

παρόλο που κυμάνθηκαν σε χαμηλότερα επίπεδα από αυτά της ωρίμανσης, δηλώνουν την απότομη

αύξηση του βακτηριακού φορτίου των Nitrosomonas spp. στο βιολογικό φίλτρο. Αντίστοιχα, η

απότομη μείωση των NO2 δηλώνει την αύξηση της ήδη υπάρχουσας αποικίας βακτηρίων του γένους

Nitrobacter spp. στο βιολογικό φίλτρο, έως ότου η δυναμική τους ήταν αρκετή ώστε να

μετασχηματίσει το φορτίο των ΝΟ2 και να σταθεροποιήσει τις τιμές τους σε σχεδόν μηδενικά

επίπεδα.

Κατά την εισαγωγή των ιχθύων υπήρχε ήδη σταθερή συγκέντρωση νιτρικών αλάτων (ΝΟ3) ως

κατάλοιπο από προηγούμενη επιβάρυνση του συστήματος με ιχθύες και των μετασχηματισμών της

νιτροποιητικής διαδικασίας, το οποίο δεν ήταν δυνατόν να απομακρυνθεί ολοκληρωτικά με τις

μερικές ανανεώσεις νερού. Η αύξηση της συγκέντρωσης των ΝΟ3 που διαδέχεται τις διακυμάνσεις

του TAN και των ΝΟ2 οφείλεται στην αύξηση του βακτηριακού φορτίου του γένους Nitrobacter

spp. στο βιολογικό φίλτρο και το μετασχηματισμό των ΝΟ2 σε ΝΟ3. Για ακόμα μια φορά η αύξηση

συνεχίζεται πέρα του μέγιστου των μετρήσιμων τιμών, επαληθεύοντας την αδυναμία του

συστήματος να απομακρύνει τα ΝΟ3. Κατά τη διατήρηση των ιχθύων, στο μεσοδιάστημα του

δεύτερου σκέλους της πειραματικής διαδικασίας, παρατηρήθηκε απότομη ανάπτυξη μικροφυκών

κυρίως στα τοιχώματα των δεξαμενών sump, παρόλο που δεν προσέπιπτε άμεσα ηλιακό φώς σε

κάποιο σημείο των δεξαμενών και πιθανών να οφείλονταν στην αυξημένη επιβάρυνση του

συστήματος με NO3 (Fried et al., 2003). Η ανάπτυξη των μικροφυκών συνεχίστηκε έως ότου

προσέδωσε μια ελαφριά πράσινη απόχρωση στο σύνολο του νερού των sump (αισθητά λιγότερο στις

δεξαμενές των ιχθύων) χωρίς να φαίνεται υποχώρηση των ΝΟ3, καθιστώντας απαραίτητο τον

καθαρισμό τους και τη μερική αλλαγή νερού μετά το πέρας της πειραματικής διαδικασίας.

Η απότομη μείωση του διαλυμένου οξυγόνου (Ο2) κατά την εισαγωγή των ιχθύων στο σύστημα

υποδηλώνει την έναρξη της χρησιμοποίησής του για τη διαδικασία της αναπνοής τους. Η μερική

ανάκαμψη των τιμών τις αμέσως επόμενες ημέρες καταδεικνύει την προηγούμενη υπεραυξημένη

πρόσληψή του από τους ιχθύες, λόγω του στρες (Iwama, et al.,1997), έως ότου καταφέρουν να

προσαρμοστούν στο περιβάλλον του συστήματος. Τις επόμενες ημέρες το Ο2 παρουσίασε εμφανή

49

πτώση, πιθανόν λόγω της αύξησης των διεργασιών οξείδωσης για το μετασχηματισμό των

αζωτούχων ενώσεων από τα νιτροποιητικά βακτήρια. Οι επόμενες διακυμάνσεις των τιμών φαίνεται

να οφείλονται συνδυαστικά στην αύξηση της συνολικής βιομάζας των ιχθύων, στην επιβάρυνση του

συστήματος από τις μεταβολικές τους διαδικασίες και στην ανταπόκριση των νιτροποιητικών

μετασχηματισμών στο βιολογικό φίλτρο, και λιγότερο στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Παρόλο

που για διαδικασίες νιτροποίησης απαιτούνται μεγάλες ποσότητες οξυγόνου, μετά την έξοδο του

βιολογικού φίλτρου, η συγκέντρωση διαλυμένου Ο2 στο νερό των δεξαμενών παρέμενε σε

ικανοποιητικά επίπεδα λόγω της συνεχούς παροχής από τις αντλίες αέρα. Ενώ οι διακυμάνσεις των

συγκεντρώσεων του Ο2 μεταξύ των δεξαμενών διατήρησης των ιχθύων και των δεξαμενών τελικής

συγκέντρωσης (sump) παρουσίασαν μεγάλη ομοιογένεια, η διαφορά στις απόλυτες τιμές τους, που

οφείλεται κυρίως στην απουσία άμεσης παροχής του στο sump, πολύ πιθανόν να οφείλεται και στη

χρήση οξυγόνου για την οξείδωση και το μετασχηματισμό των αζωτούχων ενώσεων από τα

βακτήρια που αποίκησαν τα τοιχώματα και τις επιφάνειες των σωλήνων αποχέτευσης και των

δεξαμενών sump (Ebeling, Timmons, 2012).

Ο ρυθμός ανακύκλωσης του νερού στις δεξαμενές κατά τη διατήρηση των ιχθύων μεταβάλλονταν

ανάλογα με την επιβάρυνση του μηχανικού φίλτρου άμμου από τα σωματίδια που κατακρατούσε,

παρεμποδίζοντας το έργο της αντλίας. Κατά τις διαδικασίες αντίστροφης ροής (Backwash) το φίλτρο

αποφορτίζονταν από το περιττό υλικό και έδινε τη δυνατότητα στην αντλία νερού να αποδώσει τα

ξανά τη μέγιστη δυνατή ροή. Για τη συνολική χωρητικότητα του συστήματος η δυνατότητα της

αντλίας νερού και ο ρυθμός ανακύκλωσης πιθανών να κρίνονταν ανεπαρκής σε συνθήκες πλήρους

ιχθυοφόρτισης και εντατικής εκτροφής. Στις παρούσες συνθήκες όμως και σε συνδυασμό με τη

μικρή φέρουσα ικανότητα των βιολογικών φίλτρων κάλυψε επαρκώς τις ανάγκες του πειράματος

όπως φαίνεται και από τις χρονικές διακυμάνσεις των φυσικοχημικών παραμέτρων στα επιμέρους

τμήματα του συστήματος.

Οι ημερήσιες διαφορές στις συγκεντρώσεις των αζωτούχων παραμέτρων μεταξύ των δεξαμενών των

ιχθύων και της εξόδου του φίλτρου, οφείλονται τόσο στις μεταβολικές δραστηριότητες των ιχθύων

(επιβάρυνση του νερού των δεξαμενών με ΤΑΝ) και το ρυθμό μετασχηματισμού τους από τη

βακτηριακή βιομάζα στα φίλτρα (μετασχηματισμός ΤΑΝ σε ΝΟ2 και ΝΟ3 μέσα στο φίλτρο) όσο και

στο το ρυθμό ανακύκλωσης του νερού στο σύστημα μέσω της αντλίας.

Ανάπτυξη και ανταπόκριση των ιχθύων

Κατά την εισαγωγή τους στο σύστημα οι ιχθύες παρουσίασαν σημάδια έντονου στρες λόγω της

απότομης αλλαγής του περιβάλλοντος διατήρησής τους καθώς και της επίπονης διαδικασίας

μεταφοράς τους σε αυτό (Barton, 2002). Ο βασικότερος παράγοντας που υποδεικνύει το μέγεθος της

καταπόνησής τους ήταν η θνησιμότητα που παρουσίασαν τη μέρα της εισαγωγής τους και την

αμέσως επόμενη καθώς και η ιδιαιτέρα αυξημένη κατανάλωση του O2 (Iwama, et al.,1997). Μετά

τον εγκλιματισμό τους και ενώ οι ιχθύες άρχισαν να σιτίζονται με 10% του σωματικού τους βάρους

ημερησίως, τα επίπεδα του TAN στο νερό αυξήθηκαν λόγω των διαδικασιών μεταβολισμού τους,

διατηρώντας τη θνησιμότητα σε σχετικά υψηλά επίπεδα και αναγκάζοντας στη μείωση της

ημερήσιας χορήγησης τροφής στο 4% του ζώντος βάρους. Ενώ το ατομικό μέσο σωματικό βάρος

των ιχθύων άρχισε να αυξάνεται κατευθείαν μόλις άρχισαν να τρέφονται, η συνολική τους βιομάζα

στο σύστημα παρουσίασε μείωση τις πρώτες ημέρες λόγω της αυξημένης θνησιμότητας. Στο

επόμενο διάστημα και ενώ η συνολική βιομάζα των ιχθύων στο σύστημα σταθεροποιήθηκε και

άρχισε να αυξάνεται (αυξάνοντας έτσι και τη συνολική χορήγηση τροφής και των μεταβολικών

διαδικασιών), τα επίπεδα TAN και NO2 αρχίζουν να μειώνονται λόγω της αύξησης της βακτηριακής

δραστηριότητας στο βιολογικό φίλτρο. Η καλύτερη ποιότητα νερού με μικρότερα τοξικά επίπεδα

επηρεάζουν εμφανώς θετικά τις συνθήκες (Eddy, 2005), εκμηδενίζοντας σχεδόν τη θνησιμότητα έως

και το πέρας της πειραματικής διαδικασίας και η συνολική βιομάζα άρχισε να ακλουθεί τις

50

διαγραμματικές διακυμάνσεις του μέσου σωματικού τους βάρους. Οι υψηλές συγκεντρώσεις ΝΟ2

και ΝΟ3 που παρουσιάστηκαν από το μεσοδιάστημα κι έπειτα του πειράματος δεν φάνηκε να

επηρεάζουν τους ιχθύες όσο αυτές των ΤΑΝ και ΝΗ3 κατά την έναρξή του. Η μετατρεψιμότητα της

τροφής από τους ιχθύες κυμαίνονταν λίγο χαμηλότερα από το 50% καθ όλη τη διάρκεια της

περιόδου σίτισης, ποσοστό ικανοποιητικό παρά τα υψηλά τοξικά επίπεδα αμμωνίας και νιτρικών

που εκδηλώθηκαν κατά το μέσο του πειράματος (Κλαδάς, 2006).

4.3 Προτάσεις βελτίωσης

Για να αυξηθεί η συνολική φέρουσα ικανότητα του συστήματος σε ιχθυοφόρτιση κρίνεται αναγκαία

η αύξηση της επιφάνειας των υποστρωμάτων που μπορούν να αποικούν τα νιτροποιητικά βακτήρια

μέσα στα βιολογικά φίλτρα, ώστε να μπορεί να μετασχηματίζεται μεγαλύτερο φορτίο ΤΑΝ και ΝΟ2

ανά μονάδα χρόνου. Στην περίπτωση αυτή, την αλλαγή της ικανότητας νιτροποίησης του βιολογικού

φίλτρου θα έπρεπε επίσης να μπορεί να υποβοηθήσει μία πιο δυνατή αντλία νερού η οποία να

μπορεί να προσεγγίσει ανακύκλωση νερού της τάξης του 100% ανά ώρα του όγκου του συστήματος,

όπως συμβαίνει σε άλλα πρότυπα κλειστά συστήματα εντατικής καλλιέργειας (Helfrich & Libey

1991).

Για την επίτευξη διαδικασιών απονιτροποίησης προς απομάκρυνση των ΝΟ3 από το νερό του

συστήματος χωρίς να χρειάζονται τακτικές αλλαγές του, θα πρέπει να εγκατασταθούν φίλτρα που να

προσφέρουν συνθήκες αναερόβιας βιολογικής διήθησης (Losordo et al., 1998).

.

51

5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ

Ελληνική βιβλιογραφία

Βουλτσιάδου, Ε., Αμπατζόπουλος, Θ., Αντωνοπούλου, Ε., Γκάνιας, Κ., Γκέλης, Σ., Στάικου, Α.,

Τριανταφυλλίδης, Α., 2015. Υδατοκαλλιέργειες: οργανισμοί, συστήματα παραγωγής και προοπτικές,

Τμήμα Βιολογίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο, Θεσσαλονίκη.

Κλαδάς, Γ., 2006. Παραγωγή ιχθυδίων θαλασσινών ειδών: προπάχυνση, Τμήμα Ιχθυοκομίας και

Αλιείας, Τ.Ε.Ι Ηπείρου, Ηγουμενίτσα.

Κλαουδάτος, Σ., Παπαϊωάννου, Ν., 2005. Υδατοκαλλιέργειες, Τομέας Γεωπονίας, Τροφίμων και

Περιβάλλοντος, Τ.Ε.Ε, Αθήνα.

Kokkinakis, A.K., Neori, A., Van Ruin, J., Eleftheriadis, E., Poulton, S.W., Krom, M.D., 2002.

Water quality fluctuations in a closed recirculating aquaculture system for the intensive rearing of the

sea bream Sparus aurata, International Conference on Agriculture, Fisheries Technology and

Environmental Management, srcosmos, 1-10.

Wypych, J.W., 2010. Διερεύνηση της επίδρασης της συχνότητας των ημερήσιων γευμάτων στην

ανάπτυξη και στη φυσιολογία της τσιπούρας Sparus aurata, Τμήμα Ζωικής Παραγωγής και

Υδατοκαλλιεργειών, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Αθήνα.

Ξενόγλωσση βιβλιογραφία

Angelidis, P., 2013. Aspects of Mediterranean Marine Aquaculture. Recirculation aquaculture

systems (RAS). 6: 99-126

Barton, B.A., 2002. Stress in Fishes: A Diversity of Responses with Particular Reference to Changes

in Circulating Corticosteroids. Integ. and Comp. Biol. 42:517–525.

Bregnballe, J., 2015. A guide to recirculation aquaculture, Food and Agriculture Organization of the

United Nations (FAO).

Camargo, W.N., 1994. Evaluation of activated carbon for treating heavy metals in aquaculture,

University of Ghent, Belgium.

Delong, D.P. & Losordo, T.M., 2012. How to start a biofilter, Southern Regional Aquaculture

Center, Publication 4502.

Ebeling, J.M., Jensen, G., Losordo, T., Masser, M., Mcmullen, J., Pfeiffer, L., Rakocy, J., Sette, M.,

1995. Model aquaculture recirculation system, Department of Agricultural Education and Studies,

Iowa State University, Ames, Iowa.

Ebeling, J.M. & Timmons, M.B., 2012. Aquaculture production systems, Chapter 11:245-277.

52

Eddy, F.B., 2005. Ammonia in estuaries and effects on fish, Environmental and Applied Biology,

Faculty of Life Sciences, University of Dundee, Dundee DD1 4HN, U.K., 67, 1495–1513.

Fried, S., Mackie, B., Nothwehr, E., 2003. Nitrate and phosphate levels positively affect the growth

of algae species found in Perry Pond, Biology Department, Grinnell College, 4, 21-24.

Gelfand, I., Barak Y., Even-Chen, Z., Cytryn, E., Krom, M., Neori, A. and J. van Rijn. 2003. A

novel zero-discharge intensive seawater recirculating system for culture of marine fish. J. World

Aquacult. Soc. 34: 344-358.

Hagopian, D.S. & Riley, J.G., 1998. A closer look at the bacteriology of nitrification. Aquacultural

Engineering 18: 223−244.

Helfrich, L.A. & Libey, G., 1991. Fish farming in recirculating aquaculture systems, Department of

Fisheries and Wildlife Sciences, Virginia Tech, Virginia, USA.

Huguenin, J.E. & Colt, J., 2002. Design and operating guide for aquaculture seawater systems:

second edition, Developments in Aquaculture and Fisheries Sciences, Elsevier Publication 33.

Iwama, G.K., Pickering, A.D., Sumpter, J.P., Schreck C.B., 1997. Fish stress and health in

aquaculture, Society for experimental Biology, seminar series 62 Cambridge University Press,

Cambridge, U.K.

Schipp, G. & Gore, D., 2006. Recirculating aquaculture systems, ISS Institute, Camberwell,

Australia.

Kir, M., 2009. Nitrification performance of a submerged biofilter in a laboratory scale size of the

recirculating shrimp system, Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 9: 209-214.

Lee, J.V., Loo, L.J., DatChuah, Y., Tang, P.Y., Tan, Y.C., Wong, C.H., 2013. The design of a culture

tank in an automated recirculating aquaculture system, International Journal of Advances in

Engineering Sciences and Applied Mathematics 2(2):67-77.

Losordo, T.M., Masser, M.P., Rakocy, J., 1998. Recirculating aquaculture tank production system -

an overview of critical considerations, Southern Regional Aquaculture Center, Publication 451.

McGee, Μ. & Cichra, C., 1988. Principles of water recirculation and filtration in aquaculture,

Institute of Food and Agriculture Sciences, University of Florida. 1-4.

Martie-Alain, T. & Piednoir, C., 2005. Aquariums: The complete guide to freshwater and saltwater

aquariums, 2009.

Masser, M.P., Losordo, T.M., Rakocy, J., 1998. Recirculating aquaculture tank production system -

management of recirculating systems, Southern Regional Aquaculture Center, Publication 452.

Mclean, E., Cotter, P., Thain, C., King, N., 2008. Tank color impacts performance of cultured fish,

Ribarstvo vol.66(2): 43-54.

53

Molleda, I.S., 2007. Water quality in recirculating aquaculture systems for arctic charr (Salvelinus

alpinus) culture, División de Cultivos Marinos, Centro de Investigaciones Pesqueras, Cuba.

Nazur A.K.A., Jayakumar, R., Tamilmani, G., 2013. Recirculating aquaculture systems, Mandapam

Regional Centre of Central Marine Fisheries Research Institute, Tamil Nadu, India, course manual:

136-139.

Spotte, S. & Adams, G., 1981. Pathogen reduction in closed aquaculture systems by UV radiation:

fact or artifact?, Marine ecology progress series, vol6: 295-298.

Tal, Y., Yechezkel, E., van Rijn, J. and H. J. Schreier. 2004. Characterization and abundance of

anaerobic ammonia oxidizing (anammox) bacteria in biofilters of recirculated aquaculture systems.

Proceedings of the 5th International Conf. of Recirculating Aquaculture, Roanoke, Virginia, 332-338

Timmons, M.B. & Ebeling, J.M., 2007. Recirculating Aquaculture, Cayuga AquaVentures LLC,

Ithaca.

Timmons, M.B. & Ebeling, J.M., 2010 Recirculating Aquaculture, 2nd Edition. Cayuga Aqua

Ventures LLC, Ithaca. Timmons, N., Timmons, M.B., Ebeling, J.M., 2006. Recirculating aquaculture system technologies,

Aquaculture Magazine, 20:32-39.

Yanong, R.P.E., 2003. Fish health management considerations in recirculating aquaculture systems,

Part 2: Pathogens, University of Florida, IFAS, publication no 121.

Διαδικτυακή βιβλιογραφία

http://home.eng.iastate.edu/~jea/w3-research/free-ammonia/nh3.html

http://www.easonline.org/

http://www.fao.org/

http://www.nearhus.gr/

https://www.researchgate.net/

54

feed Feed feed feed

(75mg/L)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

21/4/2012 26/4/2012 1/5/2012 6/5/2012 11/5/2012 16/5/2012 21/5/2012 26/5/2012 31/5/2012

mg/L

Date

TAN ΝΟ2 ΝΟ3 /10

(75mg/L)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

mg/L

Date

TAN ΝΟ2 ΝΟ3 /10

6. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ

Διάγραμμα Α. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης ΤΑΝ, ΝΟ2 και ΝΟ3 (mg/L/10) στην έξοδο του βιολογικού

φίλτρου κατά τη διαδικασία ωρίμανσης του συστήματος και τα διαστήματα χορήγησης ιχθυοτροφής για την έναρξη

της νιτροποίησης.

Διάγραμμα Β. Διακυμάνσεις τιμών συγκέντρωσης ΤΑΝ, ΝΟ2 και ΝΟ3(mg/L/10) στην έξοδο του βιολογικού

φίλτρου κατά τη διατήρηση των ιχθύων.

55

3,26 3,21 3,15

3,83

4,25

4,76

5,44

(300gr)

(21)

0

1

2

3

4

5

6

22/3/2014 27/3/2014 1/4/2014 6/4/2014 11/4/2014 16/4/2014 21/4/2014 26/4/2014 1/5/2014

Date

TAN (mg/L) ΝΟ2 (mg/L) total biomass (kg) daily feed (gr/100) dead fish (no/10)

Διάγραμμα Γ. Εξελίξεις της βιομάζας των ιχθύων, της ποσότητας της ημερήσιας τροφής, και της θνησιμότητας σε σχέση

με τις συγκεντρώσεις του ΤΑΝ και του ΝΟ2 κατά το διάστημα από 27/3/2014 έως 27/4/2014.