Emily 소형 아쿠아포닉 시스템

프로젝트 데이터

저자	에밀리 우드
위치	캘리포니아 주 아르 카타
대신에	아쿠아포닉스
OKH 매니페스트	다운로드

이 프로젝트는 2015년 봄 학기 engr 305 수업 의 일부로 제작되었습니다 . 환경에 미치는 영향을 줄이고 나만의 식량을 재배하기 위해 저는 나만의 소규모 개인용 아쿠아포닉 시스템을 구축했습니다. 공사비를 줄이기 위해 대부분 내가 갖고 있던 일상용품을 활용했다. 이 시스템은 연간 12.045kWh만 사용하며 식료품점에 가서 샐러드 채소를 사는 데 필요한 충분한 식량을 생산합니다. 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다. 시스템에 입력되는 유일한 입력은 매일 물고기에게 먹이를 주는 것입니다. 결론적으로, 이 프로젝트는 식량 생산 능력을 입증하고 내 기준을 모두 충족했기 때문에 성공했습니다.

배경

저 Emily Wood가 처음으로 아쿠아포닉스 시스템을 접한 것은 Youtube.com이었습니다. 저는 지속 가능한 방식으로 실내에서 음식을 재배한다는 아이디어에 정말 관심을 갖게 되었습니다. 그러나 당시 나는 Cal Poly Humboldt 기숙사에 살고 있는 학생이었고 나만의 시스템을 만들 공간, 돈, 시간이 없다고 생각했습니다. 게다가 기숙사를 나갈 때 어떻게든 결국 해체하고 시스템을 옮기는 일을 처리해야 했습니다. 이 프로젝트의 목표는 집 내부 공간을 최소화하면서 제대로 작동하는 소규모 아쿠아포닉스 시스템을 구축하는 것이었습니다. 저는 현재 다른 세 명의 룸메이트와 함께 캘리포니아 주 아르카타에 있는 작은 집에 살고 있습니다. 재배한 음식은 현재 저와 룸메이트들이 사용하고 있습니다. 프로젝트는 2015년 1월 31일에 시작되어 2015년 5월 8일에 완료되었습니다.

아쿠아 포닉스(aquaponics) 라고도 알려진 물고기를 사용하여 식물을 재배하는 것은 물고기에서 나오는 폐기물을 활용하여 식물의 영양분으로 전환하는 공생 과정입니다. 물은 어항에서 박테리아 식민지가 어류 폐기물의 암모늄을 식물의 성장 과정에서 사용되는 질산염으로 변환하는 성장층까지 순환됩니다. 이러한 공생 관계는 식물에게 먹이를 제공할 뿐만 아니라 물고기가 계속해서 안전하게 거주할 수 있을 만큼 물을 정화하고 정화합니다.

문제 설명

이 프로젝트의 목적은 상대적으로 저렴하게 자립형 아쿠아포닉스 시스템을 구축할 수 있고, 작은 아파트나 기숙사에서 사용할 수 있고, 새로운 위치로 쉽게 이동할 수 있으며, 물론 식용 가능한 식물을 생산할 수 있음을 입증하는 것입니다. 음식.

프로젝트 평가 기준

이 프로젝트의 성공 여부를 평가하기 위해 다음 기준이 사용됩니다. 이 기준은 소유자의 개인적인 필요에 따라 선택되었습니다. 척도(1-10)는 나열된 각 기준의 제약 조건을 충족하는 중요도 수준을 나타냅니다.

문헌 검토

이것은 나의 작은 아쿠아포닉스 시스템과 관련된 이용 가능한 문헌에 대한 리뷰입니다.

아쿠아포닉스의 기본

아쿠아포닉스는 식용 식물과 물고기를 생산하는 지속 가능한 방법으로 알려져 있습니다. 두 방법 모두 흙 대신 순환수에서 식물을 재배한다는 점에서 {수경법}과 유사합니다. ^[1] 그러나 수경재배와 달리 시스템은 시스템 전체에 걸쳐 영양분의 자연 순환을 위해 전적으로 자체 의존합니다. 시스템은 생물학적 질산화 필터를 사용하기 때문에 시스템의 균형을 유지하고 유지하기 위해 추가적인 외부 영양분 투입이 필요하지 않습니다. ^[2] 또한 염분과 영양분 수준이 너무 독성이 높아지면 물을 교체하여 낭비할 필요가 없습니다. 아쿠아포닉스 시스템은 자연적으로 스스로 여과하고 유지합니다. 이는 성장 매체에 점진적으로 축적되어 생존하는 질화 박테리아를 통해 달성됩니다. 박테리아에는 니트로소모나스(Nitrosomonas)와 니트로박터(Nitrobacter)라는 두 가지 유형이 있으며 암모니아가 함유된 생선 폐기물을 식물이 활용하는 질산염으로 바꾸는 데 필수적입니다. 니트로소모나스는 암모니아를 산화시키는 박테리아이며 질산화 과정의 첫 번째 단계입니다. 그들은 암모니아를 아질산염으로 바꾸는 일을 합니다. 두 번째 단계는 아질산염을 식물이 사용하는 질산염으로 분해하는 작업을 하는 니트로박터(Nitrobacter) 또는 "아질산염 산화 박테리아"를 포함합니다. ^[삼]

박테리아는 생선 폐기물에서 암모니아를 분해하여 식물이 활용할 수 있는 질산염으로 전환합니다. 동시에, 식물은 물이 탱크로 다시 돌아가기 전에 물에서 질산염을 걸러내는 작업을 하고 있습니다. ^[4] 이러한 공생 과정은 물고기 물을 깨끗하게 하여 암모니아 수준을 물고기에게 안전한 수준으로 낮출 뿐만 아니라 식물이 자라는 데 필요한 영양분을 제공합니다.

아쿠아포닉스는 매력적인 옵션입니다. 한 번 설정하면 시스템이 추가적인 사람의 개입 없이 자체적으로 효율적으로 실행될 수 있기 때문입니다(시간 제한이 있는 어류 공급기 대신 수동으로 물고기에게 먹이를 주지 않는 한). 이는 수경재배 시스템만큼 효율적으로 식품을 생산하는 것으로 나타났습니다 ^[5] . 또한, 장기적으로 볼 때, 아쿠아포닉 시스템은 수경재배 시스템을 유지하기 위해 추가해야 하는 필수 영양소 구입과 관련된 추가 비용이 없기 때문에 수경재배보다 저렴한 대안이 될 수 있습니다. 아쿠아포닉스는 또한 물을 버릴 필요가 없기 때문에 수경재배에 비해 물 사용상의 이점이 있습니다. 아쿠아포닉스 시스템에서 물이 추가되는 유일한 경우는 증발로 인해 탱크의 수위가 낮아지는 경우입니다.

재배 매체의 종류

시스템의 규모와 요구 사항에 따라 적절한 유형의 성장 매체를 선택해야 합니다. 최대 암모니아 제거를 위한 필터 기질 또는 성장판의 크기는 분당 1갤런의 재순환 물마다 1평방피트의 필터 표면이 필요합니다. ^[6] 많은 아쿠아포닉 시스템은 수경재배와 동일한 유형의 재배 매체를 사용합니다. 성장 매체의 인기 있는 선택은 다음과 같습니다. 자갈, 강석, 쇄석, 팽창 셰일, 팽창 점토 자갈(하이드로톤) 및 합성물. 성장 매체의 직경은 약 12-18mm 여야 합니다. 이 크기는 뿌리가 썩거나 곰팡이가 자라는 것을 방지하기 위해 적절한 수분 보유 대 통기 비율을 제공합니다. ^[7] 이 크기 범위는 식물의 뿌리 시스템이 붙어 성장할 수 있을 만큼 충분히 큽니다. 또한 막히지 않고 고형 폐기물이 통과할 수 있습니다. 명심해야 할 또 다른 측면은 pH 중성인 재배 매체를 선택하여 수조의 pH를 변화시키지 않는다는 것입니다.

사용되는 생선의 종류

시스템에 사용되는 물고기의 종류는 어항의 크기, 거주하는 기후, 물고기가 생존하는 수온, 물고기를 식량으로 수확할 계획인지 여부 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 아쿠아포닉 시스템에 사용할 수 있는 다양한 종류의 물고기가 있습니다. 틸라피아, 블루길, 개복치, 크래피, 잉어, 화려한 금붕어, 파쿠, 송어, 잉어, 메기, 큰입농어 등은 아쿠아포닉 환경에서 잘 작동하는 것으로 입증된 몇 가지 종에 불과합니다. ^[8] 틸라피아와 같은 일부 물고기는 따뜻한 물에서 가장 잘 활동하므로 히터 추가 등 특별한 고려 사항을 염두에 두어야 합니다. ^[9]

재배되는 식물의 종류

아쿠아포닉스 시스템에서 자랄 수 있는 식물의 종류는 다양합니다. 가장 잘 자라는 것에 대한 제한 요소는 재배하려는 식물의 수와 식물의 영양 요구를 지원할 만큼 충분한 물고기가 있는지 여부입니다. 식물이 너무 적으면 시스템이 제대로 필터링되지 않습니다. 너무 많으면 시스템이 건강한 식물 성장을 지원할 수 없습니다. ^[10] 재배되는 가장 일반적인 식물 유형 중 하나는 잎이 많은 녹색 채소입니다. 상추와 시금치는 잎이 기질 표면 위로 자라기 때문에 쉽게 수확할 ​​수 있습니다. 토마토, 고추, 스쿼시, 완두콩과 같은 다른 야채도 잘 자랍니다. 허브는 또 다른 인기 있는 선택이며 효과가 좋은 것으로 나타났습니다. 아쿠아포닉 시스템에서 번성하지 않는 유일한 유형의 식물은 뿌리 작물과 괴경 작물입니다 ^[11]

건설

프로젝트 건설은 상대적으로 간단했고 완전히 조립하고 완료하는 데 이틀밖에 걸리지 않았습니다. 추후에 벨 사이펀을 추가하게 되면서 추가 공사 시간이 필요하게 되었습니다.

다음 지침은 소형 아쿠아포닉스 시스템을 구축하는 방법을 단계별로 설명합니다.

1

손톱을 사용하여 PVC를 측정하고 20인치 섹션 3개, 3인치 섹션 4개, 5인치 섹션 1개로 자릅니다.

2

조립 후 PVC의 모습.

3인치 섹션 중 하나에 나사형 니플용 구멍을 뚫고 삽입합니다.

삼

이것이 드립 포인트가 될 것입니다.

절단된 PVC 조각에 4 90 ^{° 엘보와 2개의 티를 조립합니다.}

5

방수 씰을 만들고 싶습니다.

플라스틱 욕조의 네 모서리 중 하나 근처에 전동 드릴을 사용하여 1인치 구멍을 뚫습니다.

이것은 배수 유출구가 위치할 곳입니다.

7

지퍼 타이를 구멍 중 하나를 통과하여 욕조 내부의 PVC 물받이 배관 주위로 감습니다.

5인치 PVC 조각 끝에 90° 엘보우를 부착하고 플라스틱 욕조 바닥에 있는 나사형 커넥터에 조각을 삽입합니다.

8

벨 사이펀에 필요한 재료입니다.

지퍼 타이를 끼우고 물받이 배관을 고정할 구멍 4개(상단 근처의 플라스틱 욕조 양쪽에 2개씩)를 뚫습니다. 지퍼 타이를 넣고 물받이 배관을 고정합니다.

9

펌프와 젖꼭지 바브에 부착된 플라스틱 수족관 튜브의 측면도.

플라스틱 병 벨 사이펀 만들기

10

이 순환 과정을 통해 유익한 박테리아가 축적될 수 있습니다.

젖꼭지 바브와 펌프에 플라스틱 수족관 튜브를 연결합니다. 펌프를 수조에 넣고 펌프를 15분 증분 타이머에 연결합니다.

타임라인

이 프로젝트의 목표와 목표를 달성하기 위해 다음과 같은 일정이 설정되었습니다.

소송 비용

이 프로젝트의 모든 품목은 이미 구매되었습니다. 프로젝트 재료의 약 절반은 이미 집 주변에 널려 있던 것에서 수집되었습니다. 이러한 품목은 수족관 상점, 크레이그리스트, 중고품 판매점 또는 차고 세일에서 비교적 저렴하게 쉽게 찾을 수 있습니다. 총 비용에는 품목을 구입한 지역 및 주 판매세율(8.75%)이 고려되지 않았습니다.

작업

유지

재배대, 펌프, 식물, 물고기 및 물에 대한 유지 관리는 매일, 매주, 매월 수행해야 합니다.

일정

일일

• 물고기 먹이 주기(아침에 한 번, 밤에 한 번).
• 물의 온도를 확인하여 화씨 65~68도(금붕어의 경우)인지 확인합니다. 다른 물고기는 다른 온도의 물이 필요할 수 있습니다.

주간

• 물의 pH 수준을 확인하십시오. 6.8에서 7.0 사이여야 합니다.
• 식물에 벌레나 곤충이 있는지 확인하세요.
• 암모니아 수치를 확인하세요. 수준은 0.5ppm 이하여야 합니다.

월간 간행물

• 질산염 수치를 확인하세요. 150ppm 이상의 수준은 시스템에 식물이 충분하지 않음을 나타낼 수 있습니다.
• 펌프가 제대로 작동하는지 확인하십시오.
• 배관이나 튜브에 누출이 없는지 확인하십시오.
• 사이펀이 제자리에 있고 제대로 작동하는지 확인하십시오.
• 음식 수확
• 수위가 낮아지면 탱크에 물을 추가로 추가하세요.

매년

• 추가 생선 구입
• 새로운 식물을 심다

지침

5

점점 커지는 상추

식물이 충분히 자랄 때 음식을 수확하고 즐기세요.

결론

이 섹션에서는 프로젝트 기간 동안 테스트 및 분석을 통해 얻은 결과에 대해 논의합니다. 또한 취해야 할 다음 단계, 학습한 내용 및 문제가 발생할 경우 몇 가지 기본적인 문제 해결 방법도 포함되어 있습니다.

테스트 결과

수질

벨 사이펀 테스트

식물

시스템이 4주 동안 순환된 후 첫 번째 식물을 심었습니다. 빠른 성장 과정을 위해 저는 Arcata Farmers Market에서 구입한 스타터 식물을 심는 것을 선택했습니다. 이는 식물의 뿌리가 자라는 토양에서 분리되어야 함을 의미합니다.

시금치, 버터헤드 상추, 토스카나 어린 잎 케일을 심었습니다. 처음 몇 주 동안 식물이 자라는 것을 발견했지만 4주 후에 버터헤드 상추는 시들기 시작했습니다. 게다가 케일의 잎 성장도 둔화되는 것 같았습니다. 이 시점에서 나는 식물 뿌리 시스템에 더 많은 공기를 공급하기 위해 벨 사이펀을 만들고 설치하기로 결정했습니다.

벨 사이펀을 설치한 후 남은 상추를 다시 심고 딸기를 추가하여 다양한 식물을 실험해 보았습니다.

계산된 에너지 사용량

내 시스템에는 작은 표준 연못 펌프를 사용했습니다. 정격은 5.5와트입니다. 매시간 15분씩 켜지는 타이머가 달려있습니다.

• 15분/60분 x 24시간 = 매일 6시간 동안 펌프를 사용합니다.
• 5.5와트 x 6시간/1000 = 0.033kWh
• 0.033kWh x 365일 = 연간 12.045kWh.

교훈

다르게 수행했다면 다음번에는 벨 사이펀을 더 일찍 만들었을 것입니다. 이것은 아마도 시금치의 뿌리가 공기에 더 많은 시간 노출되기 때문에 시금치가 훨씬 더 잘 자라는 데 도움이 되었을 것입니다. 식물의 뿌리에 충분한 통풍을 주는 것이 중요합니다. 또 다른 교훈은 제가 처음에 선택한 위치가 이상적이지 않았다는 것입니다. 시스템을 더 빨리 햇빛이 잘 드는 주방 공간으로 옮겼을 것입니다. 이상적인 위치를 계획할 수 있는 또 다른 방법은 Lustre Leaf 1875 Rapitest Suncalc 햇빛 계산기와 같은 것을 구입하여 우리 집에서 최적의 햇빛 양을 얻을 수 있는 곳을 결정하는 것이었습니다.

다음 단계

다음 단계는 계속해서 음식을 수확하고 즐기는 것입니다. 또한 시스템 수명 기간 동안 계속해서 수질을 모니터링할 것입니다.

문제 해결

이는 기본적인 작동 문제를 해결하는 방법일 뿐입니다.

참고자료

페이지 데이터

부분의	Engr305 적정기술
키워드	식품 , 아쿠아포닉스
SDG	SDG02 제로헝거
저자	에밀리 우드
특허	CC-BY-SA-3.0
조직	칼 폴리 훔볼트
언어	영어 (en)
번역	한국인
관련된	1개의 하위 페이지 , 4개의 페이지가 여기에 링크되어 있습니다.
영향	페이지 조회수 884회
만들어진	2015년 2월 2일 에밀리 우드
수정됨	2024년 1월 29일 Felipe Schenone 작성
다음으로 인용	에밀리 우드 (2015~2024). "에밀리 소형 아쿠아포닉 시스템" . Appropedia . 2024년 5월 30일에 확인함 .
API 쿼리	기본 , 의미 , HTML , 파일 , 기타