Cap 4 : Componenti idroponici: Grow Bed, NFT, DWC (sesta parte)

4.3.4 Filtrazione
Abbiamo dunque visto che i growbed riempiti di medium inerte funzionano come filtri,
sia meccanici che biologici e sono molto efficienti. A differenza dei sistemi NFT e DWC (che verranno discussi in seguito),  questo tipo di growbed  offre il luogo adatto per la per la mineralizzazione che è invece assente nei sistemi NFT e DWC. Tuttavia nel caso di un’alta densità di stoccaggio di pesci  (> 15 kg / m3), la filtrazione meccanica può venire sopraffatta e si può corre il rischio il rischio di avere il letto di inerte ostruito e che si producano pericolose macchie anaerobiche.
Filtro meccanico
Il
growbed riempito di medium inerte funziona come un grande filtro fisico, catturando gli scarti di pesce, i solidi sospesi e altri detriti organici galleggianti. L’efficacia di questo filtro dipende dalla granulometria del medium perché le particelle più piccole sono e maggiormente sono in grado di catturare i solidi. Inoltre, una portata d’acqua troppo elevata può forzare particelle attraverso il medium di cui è costituito il growbed facendolo  sfuggire al filtro. Nel corso del tempo poi i
rifiuti solidi catturati possono rompere l’equilibiro e stentare ad essere mineralizzati. Un sistema correttamente bilanciato tuttavia riesce ad elaborare tutti i rifiuti solidi in entrata.
Quando i growbed sono impropriamente dimensionati in relazione alla densità dei pesci il growbed può dunque intasarsi con i solidi. Questo indica un errore nel disegno originale del sistema che genera: scarsa circolazione d’acqua, zone anossiche e condizioni di pericolo. Quando ciò si verifica, il medium deve essere lavato, operazione laboriosa che interrompe il
ciclo vegetativo dell’impianto e può essere di disturbo ai batteri nitrificanti.
Per evitare questa situazione è necessario essere sicuri che il disegno considerato sia coerente con la densità di allevamento e il regime alimentare. In alternativa,
nella progettazione dell’impianto, può essere integrato un ulteriore dispositivo di cattura dei solidi. Un accorgimento simile è raccomandato anche nel caso in cui la densità di allevamento sia superiore a 15 kg / m3 e/o se la velocità di alimentazione è superiore a 50g/ giorno per ogni metro quadrato di growbed. Sono diverse le opzioni per questo filtro meccanico supplementare. Una tecnica rudimentale ed economica è quella di assicurare un vecchio calzino orfano al rubinetto dove l’acqua, uscendo dalla vasca dei pesci, entra nel growbed. Questo semplice filtro deve però essere rimosso e risciacquato ogni giorno. Un altro metodo più elaborato consiste nel posizionare un secchio 3-5 litri all’interno GB con piccoli fori (6-8 mm) praticati nelle superfici laterali (figura).

Immagine 4.31

Filtrazione addizionale meccanica

Una spugna, una rete rete di nylon o una “lana” filtrante in plastica possono essere legati in un sacchetto e collocati in questo secchio. Questo filtro intrappolerà i rifiuti solidi e potrà essere rimosso periodicamente per essere sciacquato e sostituito.
Filtrazione biologica
Tutti i substrati di coltivazione qui descritti hanno una grande superficie che i
batteri nitrificanti possono colonizzare. Di tutti i tipi di impianti acquaponici quelli con il growbed di materiale inerte hanno la maggiore filtrazione biologica a causa della vasta area di supporto su cui i batteri possono crescere. La capacità di biofiltrazione può essere limitata o andare perduta se i letti dei media diventano anossici, se le temperature scendono troppo o se la qualità dell’acqua è scarsa, ma in generale questi sistemi hanno un livello di filtrazione biologica adeguato.
Mineralizzazione
Nel corso del tempo i rifiuti solidi e quelli dei pesci che si trovano in sospensione, nonché ogni altro tipo di detrito, vengono lentamente scomposti  in virtù di  processi biologici e fisici in nutrienti semplici, formati da semplici molecole e ioni che le piante possono assorbire facilmente. Se si accumula del
fango nel medium inerte ciò può indicare che il processo di mineralizzazione non è sufficiente. In questo caso, la raccomandazione è di usare una filtrazione meccanica più efficace ed elaborare separatamente i rifiuti. Questo processo è descritto in dettaglio nel  Sezione 4.2.2 e al Capitolo 5.

4.3.5 Le tre zone dei letti di crescita su supporto inerte – le caratteristiche e i processi
La caratteristica di un letto di crescita su supporto inerte utilizzato con la tecnica flood-and-drain (bagna e asciuga) è quella di aver tre zone distinte che possono essere
considerate “microsistemi”, che si differenziano per la quantità di acqua e ossigeno disponibili. Ogni zona ospita un gruppo eterogeneo di batteri, funghi, microrganismi, vermi, insetti e crostacei. Uno dei gruppi più importanti è costituito dai batteri nitrificanti utilizzati per la biofiltrazione, ma ci sono molte altre specie che hanno un ruolo nella scomposizione dei rifiuti prodotti dal pesce. Non è essenziale conoscere tutti questi organismi, in questa sezione si descrivono brevemente le differenze tra queste tre zone e si presentano alcuni dei processi delle ecologici che si verificano in ognuno di essi.
Zona asciutta
La parte superiore 2-5 cm del letto è zona asciutta (Figura 4.56).

4.56 Questa zona funge da barriera alla luce impedendo alla stessa di colpire direttamente l’acqua e di generare una abnorme crescita di alghe. Inoltre tale zona impedisce la crescita di funghi e batteri dannosi alla base del fusto delle piante, che possono causare marciume del colletto e altre malattie. Un altro motivo per avere una zona asciutta è quello di minimizzare l’evaporazione dai letti coprendo la zona bagnata. Inoltre, i batteri benefici sono sensibili alla luce diretta del sole, lo strato secco dunque si pone come una protezione.
Zona bagnata/asciutta
Questa è la zona costituita da uno spazio di 10-20 cm dove il letto si innonda e asciuga ad intermittenza (Figura 4.57).

4.57 Se non si utilizza la tecnica flood-and-drain, questa zona sarà il percorsa dall’acqua che scorre attraverso il medium. La maggior parte dell’attività biologica si verifica in questa zona. Lo sviluppo delle radici, le colonie di batteri e i microrganismi benefici sono attivi in ​​questa zona. Le piante e gli animali ricevono acqua, sostanze nutritive e ossigeno a causa dell’alternarsi di aria e acqua.
Una tecnica comune è l’aggiunta di vermi al letto di inerte che vivranno in questo zona di bagnasciuga. I vermi contribuiranno alla scomposizione dei rifiuti solidi prodotti dai pesci
oltre a consumare le foglie
o le radici morte. Questa attività impedirà che i rifiuti intasino il sistema. Vedere la sezione 9.1.1 per ulteriori informazioni sui vermi e sul vermicompost.
Zona bagnata
Questa zona, il fondo 3-5 cm del letto, rimane permanentemente bagnata. In questa zona, si accumula un piccolo particolato di rifiuti solidi e, quindi, i microrganismi che sono più
attivi nella mineralizzazione si trovano qui. Questi organismi includono batteri eterotrofi e altri microrganismi e sono responsabili di abbattere i rifiuti in frazioni più piccole e molecole che possono essere assorbite dalle piante attraverso il processo di mineralizzazione.

4.3.6 Irrigazione dei letti di crescita
Ci sono diverse tecniche per fornire acqua alle ai growbed di medium inerte, ciascuna può essere interessante a seconda della disponibilità locale di materiali, il grado di tecnologia desiderato o l’esperienza degli operatori. L’acqua può semplicemente colare da tubi forati
distribuiti uniformemente sul supporto. Alcuni esperti hanno dimostrato che i modelli a flusso continuo, in cui il livello dell’acqua all’interno del letto di crescita è sempre lo stesso, sono in grado di sostenere gli stessi tassi di crescita di piante come metodi più complicati. Tuttavia questi sistemi di distribuzione dell’acqua possono ostruirsi con scarti solidi del pesce che dovrebbero essere eliminati periodicamente. Può altresì essere usato un metodo chiamato flood-e-drain noto anche come flusso e riflusso, laddove un sistema di tubazioni e un sifone a campana (autosifone) o un sistema temporizzato innondano prima il medium inerte e, una volta raggiunta una certa quota dell’acqua, lo svuotano completamente. Questa alternanza tra inondazioni e drenaggio assicura che le piante abbiano sempre sostanze fresche e adeguato flusso d’aria nella zona radicale. Inoltre in questo modo si tengono sempre elevati i livelli di ossigeno per le piante e batteri. Infine si assicura che vi sia in ogni momento un sufficiente livello di umidità è nel letto in modo tale che i batteri possano prosperare nelle condizioni ottimali.
Di solito, questi sistemi attraversano un ciclo completo 1-2 volte ogni ora, ma alcuni sistemi di successo rinnovano il ciclo solo 3-4 volte al giorno.

I disegni di sistemi flood and drain possono risultare un po’ ostici per chi è alle prime armi, questa pubblicazione discute brevemente di due metodi comunemente impiegati per il flusso e riflusso in un letto di crescita, anche se vi sono altri metodi, come il sifone loop, e sono oggetto di studi attuali.
S
ifone a campana
Il sifone campana è un tipo di autosifone che sfrutta alcune leggi fisiche dell’idrodinamica
e permette al letto di crescita di inondarsi e di scaricarsi automaticamente e periodicamente senza timer (Figura 4.58).

4.58 L’azione, i tempi e il successo finale del sifone dipendono portata dell’acqua nel letto, che deve essere costante. I sifoni campana possono tuttavia essere complicati da innescare e richiedono attenzione.
Dinamica dei flussi idrici
L’acqua che scorre in
ciascun letto di crescita deve avere una portata costante. Come l’acqua che riempie il growbed raggiunge la sommità del tubo di livello e comincia a gocciolare attraverso il tubo verso il pozzetto, il restringimento della stand pipe fa aumentare la velocità dell’acqua che crea un risucchio che favorisce l’uscita dell’acqua dal growbed ciò ad una velocità molto superiore a quella d’ingresso fino al completo svuotamento del contenitore. Quando il contenitore è vuoto nel sifone entra l’aria e il sifone si arresta immediatamente, l’acqua può allora ricominciare a riempire il contenitore ripetere l’intero ciclo di nuovo, in continuazione.

Si veda la sezione bibliografia alla fine di questa pubblicazione per ulteriori informazioni su sifoni campana.

Meccanismo a timer
Questo metodo di irrigazione flood and drain si basa su un timer sulla pompa dell’acqua
per controllare l’inondazione periodica e scarico (Figura 4.59).

4.58 Il vantaggio di questo metodo è che non vi è alcun sifone automatico, che può essere laborioso da calibrare. Tuttavia, presenta lo svantaggio di una ridotta circolazione di acqua e una minore aerazione. Questo metodo è meno appropriato in situazioni di stoccaggio ad alta densità e richiede particolare attenzione per fornire aerazione supplementare ai  pesci.
Dinamica dei flussi idrici
L’acqua scorre nel growbed, inondandolo fino a quando raggiunge la cima del tubo. L’acqua poi drena attraverso questo tubo e giù nel pozzetto (sump). Il tubo è di diametro sufficiente per drenare tutta l’acqua affluisce. In fondo al tubo c‘è un piccolo foro, diametro 6-12 mm insufficiente per drenare tutta l’acqua in entrata e, pertanto, anche se l’acqua entra nel piccolo buchino, il growbed continua a inondarsi fino raggiunge la sommità della stand pipe. Ad un certo punto il letto sarà pieno, il timer interrompe l’alimentazione alla pompa dell’acqua e l‘acqua growbed continuerà fluire attraverso il piccolo foro alla base della stand pipe, fino a drenare completamente il medium.
Quando riprenderà l’alimentazione alla pompa dell’acqua e il growbed verrà di nuovo riempito con acqua fresca. È molto importante che l’acqua fresca che entra nel growbed sia maggiore dell’acqua che fluisce attraverso la piccola uscita alla base del tubo così che il letto posso svuotarsi e bagnarsi in continuazione. La lungezza dei cicli di  inondazione e i drenaggio
sono determinati  dalle dimensioni del growbed, dalla portata d’acqua in ingresso e dal diametro del foro di gocciolamento in uscita alla base della stand pipe.
Portata in ingresso.
Per assicurare un’adeguata filtrazione, l’intero volume della vasca dei pesci dovrebbe essere pompato attraverso i growbed ogni ora. Infine, una buona manutenzione periodica dei tubi di scarico assicura il perfetto funzionamento del sistema.
I materiali utilizzati per il metodo timer sono i seguenti: un tubo, diametro 2,5 cm, di altezza di 23 cm che presenta un foro gocciolante alla base, 6-12 mm di diametro a 2,5 cm dal fondo; un supporto di guardia del diametro 11 centimetri e 32 cm di altezza, che circonda il tubo per evitare che il medium inerte vada ad intasare il tubo di scarico e un timer che controlla la pompa, calibrato in modo tale che il flusso dell’acqua sia superiore alla capacità di scarico del tubo.

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