|
|
Monitoring system design for aquaponics farm
Mikuš, Tomáš ; Bednařík, Josef (referee) ; Věchet, Stanislav (advisor)
The aim of this bachelor thesis is the design and implementation of an online monitoring system for an aquaponic farm. The system will be able to measure water temperature in tanks, air temperature and humidity, pH of water and water level in tanks. All measured data will be accessible online. The system will also be able to control a fan and water pumps.
|
|
|
Balance of energy, water and nutrients in the aquaponic cycle
Szotkowski, Matěj ; Procházková, Michaela (referee) ; Máša, Vítězslav (advisor)
Předložená diplomová práce byla zpracována s cílem vytvořit přehled poznatků v oblasti akvaponické potravinové produkce. Informace získané během tvorby tohoto přehledu pak měly vést, v kombinaci s daty získanými z funkčního provozu, k vytvoření matematického modelu akvaponického cyklu. Na akvaponické farmě provozované společností Flenexa plus s.r.o., která byla zdrojem potřebných procesních dat, měla být dále zpracována a vyhodnocena bilance energie a vody. Nakonec měla být v průběhu práce posouzena možnost implementace mikrořasového fotobioreaktoru do akvaponického cyklu. Úvod práce představuje motivaci vedoucí k potřebě inovovat dnešní potravinovou produkci. Kriticky jsou zhodnoceny predikce vývoje lidské populace, a to pak hlavně z pohledu dopadu, který by tento růst měl na zemědělskou produkci. Současná situace se na základě získaných poznatků ukazuje jako neudržitelná, primárně pak v oblastech vodohospodářství a energetické spotřeby. Následně je jako možné řešení vedoucí ke zlepšení udržitelnosti potravinové produkce zkoumána akvaponie. Akvaponie je definována a její jednotlivé komponenty jsou představeny z hlediska mechanismu jejich fungování a z pohledu jejich návrhu. Mezi popsané oblasti patří například principy tzv. coupled a decoupled akvaponie a popis možných typů hydroponického komponentu. V této části práce je pozornost věnována také představení cyklů jednotlivých živin v rámci akvaponie. Následující a poslední teoretická část práce je pak věnována mikrořasovému fotobioreaktoru. Jsou zde popsány mechanismy, jak motivující, tak odrazující od zakomponování bioreaktoru do akvaponie. V oblasti výhod se jedná hlavně o jeho roli ve stabilizaci pH a spotřebě toxikého amoniaku. Na druhou stranu jeho ekonomické dopady na profitabilitu akvaponie jsou velmi proměnlivé v závislosti na způsobu implementace. Samotný mikrořasový fotobioreaktor je pak v práci detailněji představen. Jednotlivé procesní ukazatele ovlivňující růst řas jsou rozebrány, a to společně s jednotlivými typy fotobioreaktoru, metodami sklizně a využitími pro vyprodukované mikrořasy. Na základě poznatků schromážděných v této práci pak lze jako nejvhodnější k implementaci do akvaponie doporučit hybridní fotobioreaktory, u kterých je většina osvětlení zajištěna v podobě slunečního svitu. Samotná experimentální část práce pak začíná popisem zkoumaného provozu společnosti Flenexa plus s.r.o. z pohledu aplikovaného akvaponického procesu. Jednotka podrobená měření byla provozně stabilní a využívala implementace hydroponického komponentu typu Deep Water Culture (DWC). Spolu s detailním popisem celého provozu jsou poskytnuty a vyhodnoceny vypracované bilance vody a energií. Pozornost je pak přesunuta k matematickým modelům vypracovaným a ověřeným na základě dat a poznatků shromážděných z provozu společnosti Felenexa plus s.r.o. Logika a algoritmy, na kterých jsou oba modely postaveny, jsou v této části vysvětleny a diskutovány společně s hlavními funkcemi a schopnostmi obou modelů. První, primárně statistický model je představen jako nástroj pro použití při uvádění akvaponie do provozu. Druhý, fyzikální model pak v uživatelsky přívětivém formátu představuje základ pro model řízení akvaponické farmy s mikrořasovým fotobioreaktorem. V neposlední řadě jsou nastíněny také cesty možného budoucího vývoje pro oba vytvořené modely. Práce je následně završena shrnutím a diskusí nad poznatky a výstupy získanými během celého tvůrčího procesu.
|
|
|
Resource optimisation in the indoor aquaponic farm
Ondruška, Vojtěch ; Touš, Michal (referee) ; Teng, Sin Yong (advisor)
Energetická náročnost a ekonomická životaschopnost jsou často skloňované pojmy spojené s aquaponickým způsobem produkce potravin. Tato práce si klade za cíl nalézt opatření, která by zvýšila ziskovost podnikání v oblasti aquaponie a zároveň by snížila energetickou náročnost procesu a spotřebu dalších zdrojů. Součástí práce je následné ověření vybraných opatření na zkušební aquaponické farmě. K vyřešení otázky úspory energie a vody byly použity optimalizační metody vycházející z procesního inženýrství. Pro účely automatického monitoringu růstu rostlin, jakožto hlavního zdroje příjmů v aquaponii, byla využita technologie počítačového vidění. Za využití optimalizační metody zvané P-graph, integrace procesů a hledání procesních alternativ bylo nalezeno nejlepší možné uspořádání procesní sítě, které vykazovalo více než devítinásobný čistý roční příjem ve srovnání se současným uspořádáním procesních zařízení v aquaponické farmě. Dalších úspor energie a vody bylo dosaženo instalací reflexních fólií na okraje pěstebních boxů a dalším využitím odpadní vody z aquaponické části farmy v hydroponické sekci určené k pěstování sazenic. Tato opatření mohou napomoci aquaponickým farmám zvýšit konkurenceschopnost a snížit jejich dopad na životní prostředí.
|
|
|
Vliv alternativních zdrojů bílkovin v rybím krmivu na růst ryb a rostlin ve dvousmyčkovém akvaponickém systému
NIKL, Ondřej
The objective of this thesis was to evaluate the production efficiency of feeds which were designed with the intention of developing a special aquaponic feed. Further, to evaluate the content of nutrients in water, sludge and nutrient solutions and their influence on plant growth and finally suggest possible modifications to the feed composition. Aquaponic feed should respect nutritional requirements of fishes and plants, not put burden on the environment by not used nutrients and with regards to sustainability, use alternative sources of protein instead of marine fish meal. Because of that, three experimental isoprotein and isocaloric feeds were proposed. Feed A contained conventional ingredients including marine fish meal. Feed B used freshwater fish meal and exclusively plant proteins not regarding its origin. Feed C was made of sustainable and local sources of protein. The experiment was conducted in the aquaponic hall of Faculty of Fisheries and Protection of Waters, University of South Bohemia. As experimental material was used Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and lettuce (Lactuca sativa). Feed B shown similar values of all production indicators as conventional feed A. Weight of fishes in system A after thirteen weeks increased by 143,68 % and in system B by 136,56 %. Weight of fishes in system B was at the end of experiment inconclusively lower by 4,08 %. Feed conversion ratio (FCR) of feed B (1,92?0,10) was inconclusively higher by 8,47 % against FCR of feed A (1,77?0,13). Average weight of aerial parts of plants growing in nutrient solution created from mineralized sludge gathered from system B, supplemented with missing nutrients reached value 221,8?33,9 g after four weeks. That was inconclusively more by 44,21 % than average weight of plants grown in special hydroponic solution and by 8,62 % more than weight of plants grown in enriched solution gathered from system A. Experimentally it was proven that in aquaponic feeds it is possible to substitute marine fish meal by alternative source of protein and using these feeds ensure an effective nutrition for fish and plants in a two-loop aquaponic system.
|
|
|
Využití akvaponie na příkladu státu Keňa
Partila, Filip
This bachelor thesis deals with the issue of aquaponics and its possible use in developing countries. The introductory part of the paper summarizes in the form of a literature research the current issues of developing countries, then introduces aquaponics as a new potential direction of sustainable crop production. The next section presents the model state of Kenya in more detail. The main part of the work focuses on the analysis of eating habits, caloric intake of the population, conditions for aquaponics in the country and compares aquaponics with conventional agriculture. In the end, it was evaluated whether Kenya is a suitable candidate for an aquaponic project due to its conditions.
|
|
|
Analysis of vegetable quality in aquaponic production system
Botek, Petr
Aim of this study was to closely observe the aquaponic production of lettuce and based on regular measurements of water and plant parameters evaluate these changes and their effect on final product. During two subsequent experiments, effect of orange light intensity (1 and 8 % of total PAR) was examined. Each treatment examined red and green commercial lettuce cultivar in terms of morphological and physiological traits and their correlation to light and composition of nutrients in aquaponic water. Results of in situ measurements of photosynthesis (OJIP, QY, NDVI) and laboratory analysis of harvested plants were evaluated. Increased orange light stimulated assimilation of TAC by 2-fold on average. TAC was also positively correlated to phosphate and calcium concentrations in water. Many responses were cultivar specific. Changes in orange intensity stimulated zinc uptake. Prior to visual deterioration of plant fitness, NDVI values showed decline- demonstrating good ability to detect stress. OJIP values enables in depth evaluation of photosynthetic process at different fitness stage. Changes in orange part of spectrum proved to be trigger of plant assimilation and can be further utilized to improve plant antioxidant capacity. The orange colour has also potential of stimulating heavy metal uptake, of which further research is needed.
|
|
| |
|
|
Integrovaná ochrana rostlin v akvaponických systémech
URBÁSEK, Jan
The aim of this bachelor thesis was to develop a literature search focused on the issue of integrated pest management (IPM) in aquaponics. Due to the fact that the literature focused on IPM in aquaponics is very limited, the work is based primarily on information about plant protection used in greenhouses or hydroponics. Individual methods of plant protection were evaluated based on their applicability in various types of aquaponic systems. The evaluation also considered their real usage in commercial aquaponic farming. Prevention is proving to be the most effective. By following strict preventive measures, more significant problems can be prevented. Subsequent resolution of the problems can be quite complicated and can cause irreversible economic losses on plant products. Chemical protection is now commonly used in plant protection in greenhouses and hydroponics. However, the application of chemical pesticides in aquaponics is highly problematic due to their possible toxicity to aquatic organisms. Due to the limited possibilities of using traditional chemical pesticides, it is therefore necessary to look for other alternatives. Natural products based on plant extracts could become one of these alternatives. There is a large number of plants that have pesticidal effect, but the possibility of their application is without further research very limited, as most products of plant origin have not been tested for their toxicity to aquatic organisms. In this work has been created an overview of plant products available on the market that could be used against problematic pests and diseases. Also based on literature sources there has been created a list of plants that can be recommended for future research into usability and inclusion in the IPM system of large aquaponic farms.
|
|
|
Monitoring system design for aquaponics farm
Mikuš, Tomáš ; Bednařík, Josef (referee) ; Věchet, Stanislav (advisor)
The aim of this bachelor thesis is the design and implementation of an online monitoring system for an aquaponic farm. The system will be able to measure water temperature in tanks, air temperature and humidity, pH of water and water level in tanks. All measured data will be accessible online. The system will also be able to control a fan and water pumps.
|
|
|
Balance of energy, water and nutrients in the aquaponic cycle
Szotkowski, Matěj ; Procházková, Michaela (referee) ; Máša, Vítězslav (advisor)
Předložená diplomová práce byla zpracována s cílem vytvořit přehled poznatků v oblasti akvaponické potravinové produkce. Informace získané během tvorby tohoto přehledu pak měly vést, v kombinaci s daty získanými z funkčního provozu, k vytvoření matematického modelu akvaponického cyklu. Na akvaponické farmě provozované společností Flenexa plus s.r.o., která byla zdrojem potřebných procesních dat, měla být dále zpracována a vyhodnocena bilance energie a vody. Nakonec měla být v průběhu práce posouzena možnost implementace mikrořasového fotobioreaktoru do akvaponického cyklu. Úvod práce představuje motivaci vedoucí k potřebě inovovat dnešní potravinovou produkci. Kriticky jsou zhodnoceny predikce vývoje lidské populace, a to pak hlavně z pohledu dopadu, který by tento růst měl na zemědělskou produkci. Současná situace se na základě získaných poznatků ukazuje jako neudržitelná, primárně pak v oblastech vodohospodářství a energetické spotřeby. Následně je jako možné řešení vedoucí ke zlepšení udržitelnosti potravinové produkce zkoumána akvaponie. Akvaponie je definována a její jednotlivé komponenty jsou představeny z hlediska mechanismu jejich fungování a z pohledu jejich návrhu. Mezi popsané oblasti patří například principy tzv. coupled a decoupled akvaponie a popis možných typů hydroponického komponentu. V této části práce je pozornost věnována také představení cyklů jednotlivých živin v rámci akvaponie. Následující a poslední teoretická část práce je pak věnována mikrořasovému fotobioreaktoru. Jsou zde popsány mechanismy, jak motivující, tak odrazující od zakomponování bioreaktoru do akvaponie. V oblasti výhod se jedná hlavně o jeho roli ve stabilizaci pH a spotřebě toxikého amoniaku. Na druhou stranu jeho ekonomické dopady na profitabilitu akvaponie jsou velmi proměnlivé v závislosti na způsobu implementace. Samotný mikrořasový fotobioreaktor je pak v práci detailněji představen. Jednotlivé procesní ukazatele ovlivňující růst řas jsou rozebrány, a to společně s jednotlivými typy fotobioreaktoru, metodami sklizně a využitími pro vyprodukované mikrořasy. Na základě poznatků schromážděných v této práci pak lze jako nejvhodnější k implementaci do akvaponie doporučit hybridní fotobioreaktory, u kterých je většina osvětlení zajištěna v podobě slunečního svitu. Samotná experimentální část práce pak začíná popisem zkoumaného provozu společnosti Flenexa plus s.r.o. z pohledu aplikovaného akvaponického procesu. Jednotka podrobená měření byla provozně stabilní a využívala implementace hydroponického komponentu typu Deep Water Culture (DWC). Spolu s detailním popisem celého provozu jsou poskytnuty a vyhodnoceny vypracované bilance vody a energií. Pozornost je pak přesunuta k matematickým modelům vypracovaným a ověřeným na základě dat a poznatků shromážděných z provozu společnosti Felenexa plus s.r.o. Logika a algoritmy, na kterých jsou oba modely postaveny, jsou v této části vysvětleny a diskutovány společně s hlavními funkcemi a schopnostmi obou modelů. První, primárně statistický model je představen jako nástroj pro použití při uvádění akvaponie do provozu. Druhý, fyzikální model pak v uživatelsky přívětivém formátu představuje základ pro model řízení akvaponické farmy s mikrořasovým fotobioreaktorem. V neposlední řadě jsou nastíněny také cesty možného budoucího vývoje pro oba vytvořené modely. Práce je následně završena shrnutím a diskusí nad poznatky a výstupy získanými během celého tvůrčího procesu.
|
guest ::
