Clasificación y funciones de los esterilizadores ultravioleta en los sistemas de acuicultura de recirculación

Recirculación del sistema de desinfección de la acuicultura

Al recircular los sistemas de acuicultura, no se pueden subestimar los peligros de bacterias y virus. Las bacterias consumen una gran cantidad de oxígeno disuelto en el agua, lo que lleva a la deficiencia de oxígeno en los organismos cultivados, un crecimiento lento e incluso la muerte. Las bacterias patógenas, como Flavobacterium Columnare y Aeromonas hidrófila, pueden causar enfermedades como la podredumbre branquial y la septicemia en los organismos de cultivo, lo que lleva a una mortalidad a gran escala y pérdidas económicas significativas para los acuicultores. Las infecciones virales se caracterizan por la transmisión rápida y la dificultad en el control, lo que puede infectar a una gran cantidad de individuos cultivados en poco tiempo, interrumpir sus funciones fisiológicas e impactar severamente la eficiencia de la acuicultura.

El ultravioleta (UV) y el ozono son altamente efectivos para matar bacterias y virus. La radiación UV penetra en la membrana celular de los microorganismos a través de fuertes ondas de luz radiativa, alcanza el núcleo y rompe la estructura de doble hélice de ADN, evitando que las bacterias se reproduzcan y conduzcan a su muerte. Es particularmente efectivo contra los microorganismos bacterianos suspendidos en el agua. El ozono, con fuertes propiedades oxidantes, reacciona rápidamente con bacterias y virus, destruyendo sus orgánulos, ADN y ARN, y alterando la permeabilidad celular, lo que lleva a la lisis celular y la muerte. Puede matar una variedad de microorganismos, incluidas células vegetativas bacterianas, esporas, virus y hongos. Debido a su buena difusibilidad, el ozono puede desinfectar toda el agua de la acuicultura sin ángulos muertos.

Esterilización UV

1. Clasificación por método de instalación

Las lámparas de esterilización UV se pueden clasificar en dos tipos según el método de instalación: montado en tuberías y montados en canal:

1 Las lámparas de esterilización UV montadas en la tubería generalmente se instalan dentro de las tuberías de suministro de agua de los sistemas de acuicultura recirculantes. El agua fluye directamente a través de la sección de la tubería con la lámpara de esterilización, asegurando el contacto total entre el agua y la luz UV, esterilizando de manera eficiente el agua que fluye. Sus ventajas incluyen una estructura compacta que se integra bien con el sistema de tuberías, lo que las hace adecuadas para la esterilización del agua en escenarios con caudales relativamente bajos.

2 Las lámparas de esterilización UV montadas en canales generalmente se instalan arriba o en los lados de los canales de aguas abiertas con un cierto ancho y profundidad, irradiando y esterilizando el agua que fluye a través del canal. Pueden cubrir una gran área de agua, haciéndolos adecuados para manejar grandes caudales y cuerpos de aguas abiertas, asegurando que una gran área de agua sea irradiada efectivamente por la luz UV para garantizar el rendimiento de la esterilización.

2. Clasificación por intensidad de voltaje

Las lámparas de esterilización UV se dividen en dos tipos basados en la intensidad de voltaje: baja presión y media presión:

Las lámparas de esterilización UV de baja presión (LP) funcionan a voltajes relativamente bajos y generalmente generan luz UV de longitud de onda única, principalmente alrededor de 254 nanómetros. Esta longitud de onda tiene un efecto germicida significativo, bajo consumo de energía y buena estabilidad. Sin embargo, su potencia es relativamente limitada, lo que los hace adecuados para aplicaciones o lugares a pequeña escala donde no se requiere una intensidad de esterilización extremadamente alta.

Las lámparas de esterilización UV de presión media (MP) funcionan a voltajes más altos, generando luz UV de longitud de onda múltiple con una cobertura más amplia y una capacidad germicida más fuerte. Tienen mayor potencia, lo que permite un tratamiento rápido de cuerpos de agua de gran flujo y altamente contaminados. Sin embargo, consumen más energía y tienen mayores costos de equipo, lo que los hace comúnmente utilizados en sistemas de acuicultura recirculantes a gran escala con altos requisitos para la eficiencia de esterilización y la capacidad de tratamiento.

3. Principios y factores de influencia de la esterilización UV

La luz UV es un tipo de radiación electromagnética, dividida en múltiples bandas de longitud de onda. La banda principal utilizada para la esterilización es la banda UVC (200-280 nanómetros), siendo alrededor de 254 nanómetros la longitud de onda más efectiva para fines germicidas. Al recircular agua que transporta microorganismos, como las bacterias, fluye a través del área de irradiación de una lámpara de esterilización UV, la energía de los fotones UV es absorbida por el material genético (como el ADN o el ARN) dentro de las células microbianas. Los enlaces químicos en estos materiales genéticos se rompen después de absorber suficiente energía UV, por ejemplo, los enlaces de hidrógeno en la estructura de doble hélice de ADN, se destruyen, interrumpen los procesos de información genética como la replicación y la transcripción. Esto evita que los microorganismos como las bacterias se reproduzcan, lo que lleva a su muerte y esterilizando y purificando el agua recirculante, asegurando la seguridad de la calidad del agua y creando un ambiente de crecimiento saludable para los organismos de cultivo.

Los principales factores que influyen en la efectividad de la esterilización UV en la acuicultura de recirculación son los siguientes:

1. Dosis UV

La dosis UV, determinada por la intensidad UV y el tiempo de irradiación, es crítica para la efectividad de la esterilización. La dosis insuficiente no puede romper la estructura de ADN o ARN de microorganismos como bacterias y virus, lo que lleva a una esterilización ineficaz. Solo cuando se logra la dosis específica requerida por los microorganismos objetivo se puede garantizar una buena tasa de esterilización.

2. Turbidez de agua

Los sólidos suspendidos y las partículas orgánicas en el agua aumentan la turbidez. Estas impurezas se dispersan y absorben la luz UV, evitando que penetre el agua y reduzca la exposición UV real de los microorganismos, lo que disminuye la eficiencia de la esterilización. Cuanto mayor sea la turbidez, más UV Light se atenúa y más pobre es la capacidad de esterilización.

1  Caudal de agua

Un tasa de flujo de agua demasiado rápido acorta el tiempo de residencia de los microorganismos en el área de irradiación UV, evitando que reciban una dosis UV suficiente y que conduzcan a una esterilización incompleta. Un caudal demasiado lento, al tiempo que garantiza el tiempo de irradiación, puede afectar la eficiencia general del sistema de agua recirculante.

2  Especies microbianas

Diferentes microorganismos tienen diferentes tolerancias a la luz UV. Por ejemplo, las esporas bacterianas, debido a su estructura especial, son más resistentes a la irradiación UV que las células bacterianas ordinarias. Los virus, que carecen de una estructura celular, también difieren en su sensibilidad UV de las bacterias. Por lo tanto, los tipos de microorganismos presentados afectan la eficacia de la esterilización.

3  Grado de envejecimiento de la lámpara

A medida que aumenta el tiempo de uso, la eficiencia luminosa de las lámparas UV disminuye gradualmente, reduciendo la intensidad UV de salida y la dosis efectiva de esterilización proporcionada. Esto conduce a una disminución en el rendimiento de la esterilización en comparación con cuando las lámparas se instalaron recientemente.