ตัวสะสมที่มองไม่เห็น: เหตุใดการตรวจสอบก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ละลายน้ำจึงเป็นกลไกควบคุมที่ขาดหายไปในการเลี้ยงปลาแซลมอนบนบก

ในระบบการเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน ออกซิเจนได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก ทุกโรงงาน RAS ในประเทศที่พัฒนาแล้วมีเซ็นเซอร์วัดออกซิเจนละลายน้ำสำรอง ระบบเติมออกซิเจนอัตโนมัติ และระบบเตือนภัยที่จะแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานในเวลาตี 3 เมื่อปริมาณออกซิเจนละลายน้ำลดลง ในขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์ไม่ได้รับความสนใจเช่นนั้นเลย

ระบบชีววิทยานั้นโหดร้าย ลูกปลาแซลมอนที่กินอาหาร 1 กิโลกรัม จะผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ประมาณ 1.2 กิโลกรัมผ่านการหายใจ ซึ่งมากกว่ามวลของอาหารที่ถูกนำไปใช้ในการเจริญเติบโต ในระบบน้ำไหลผ่าน ก๊าซ CO₂ จะถูกชะล้างออกไปพร้อมกับน้ำ แต่ในระบบหมุนเวียนน้ำ ซึ่งมีการบำบัดน้ำ 95-99% และนำกลับมาใช้ใหม่ ก๊าซ CO₂ จะสะสมอยู่ หากไม่มีการกำจัดอย่างมีประสิทธิภาพ ความเข้มข้นของก๊าซในบ่อจะเพิ่มขึ้นถึง 30-50 มิลลิกรัมต่อลิตรภายในไม่กี่วันเมื่อปล่อยปลาลงบ่อจนเต็ม

ปัญหาการวัด: เหตุใดเซ็นเซอร์ CO2 จึงใช้งานยาก

การวัดปริมาณ CO₂ ที่ละลายในน้ำใช้หลักการของอิเล็กโทรดเซเวอริงเฮาส์ CO₂ จะแพร่ผ่านเยื่อหุ้มที่ยอมให้ก๊าซผ่านได้เข้าไปในชั้นอิเล็กโทรไลต์ภายในบาง ๆ ทำให้ค่า pH เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงของค่า pH ซึ่งวัดเทียบกับอิเล็กโทรดอ้างอิง จะแปรผันตรงกับความดันย่อยของ CO₂ การวัดนี้เชื่อถือได้ เมื่อมีการดูแลรักษาเซนเซอร์อย่างเหมาะสม

ปัญหาที่พบได้บ่อยในระบบ RAS คือค่าที่คลาดเคลื่อน เมมเบรนอุดตันด้วยไบโอฟิล์ม สารละลายอิเล็กโทรไลต์ภายในลดลง จุดเชื่อมต่ออ้างอิงอุดตันด้วยของแข็งแขวนลอย เซ็นเซอร์ CO₂ ที่ปล่อยทิ้งไว้โดยไม่บำรุงรักษาเป็นเวลาหนึ่งเดือน อาจคลาดเคลื่อนไป 30-50% จากจุดสอบเทียบ — อ่านค่าได้ 8 มก./ลิตร ในขณะที่ระดับ CO₂ ในถังจริงอยู่ที่ 25 มก./ลิตร นั่นคือความแตกต่างระหว่างค่า "ปลอดภัย" และ "ภาวะกรดเกินเรื้อรัง" ซึ่งแสดงเป็นค่าปกติบนหน้าจอ SCADA

เซ็นเซอร์วัด CO₂ ละลายน้ำของ Honde เหมาะสำหรับการใช้งานในระบบ RAS เนื่องจากตลับเมมเบรนสามารถเปลี่ยนได้โดยผู้ใช้ในภาคสนาม เอาต์พุต RS485 Modbus-RTU เชื่อมต่อโดยตรงกับ PLC ของระบบ และระบบชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติรักษาความแม่นยำในช่วงอุณหภูมิ 8°C ถึง 20°C ซึ่งเป็นช่วงอุณหภูมิการทำงานทั่วไปของระบบ RAS

วงจรควบคุมที่ขาดหายไป

ฟาร์มเพาะเลี้ยงปลาแซลมอนบนบกที่ทันสมัยดำเนินการโดยใช้โครงสร้างการควบคุมดังต่อไปนี้:

ปริมาณออกซิเจนถูกควบคุมโดยอัตโนมัติ — เซ็นเซอร์วัดปริมาณออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ควบคุมระบบเติมออกซิเจนในวงจรปิด อุณหภูมิถูกควบคุมโดยอัตโนมัติ — เครื่องทำความร้อนและเครื่องทำความเย็นตอบสนองต่อเซ็นเซอร์ในถัง ค่า pH ถูกควบคุมโดยอัตโนมัติ — การจ่ายโซเดียมไบคาร์บอเนตตอบสนองต่อหัววัดค่า pH ส่วนคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) นั้น หากมีการวัด ก็จะเป็นการเก็บตัวอย่างด้วยมือสัปดาห์ละครั้ง แล้วนำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องวัดแบบตั้งโต๊ะในห้องปฏิบัติการ

ผลลัพธ์ที่ได้คือกระบวนการที่ควบคุมได้ในสี่มิติ โดยมิติที่ห้าถูกจัดการแบบไม่รู้ข้อมูล หอแยกก๊าซ (หอบรรจุหรือเครื่องแยกก๊าซแบบสุญญากาศที่กำจัด CO₂) ทำงานที่อัตราคงที่ ซึ่งออกแบบมาสำหรับช่วงโหลดสูงสุด โดยไม่คำนึงถึงความต้องการที่แท้จริง ผู้ปฏิบัติงานไม่มีข้อมูลที่จะตอบคำถามพื้นฐานที่สุดได้ว่า: เครื่องแยกก๊าซกำจัด CO₂ ได้เพียงพอในวันนี้หรือไม่?

การติดตั้งเซ็นเซอร์ CO₂ ของ Honde ในท่อส่งน้ำกลับของถังจะช่วยปิดวงจรดังกล่าว เซ็นเซอร์จะวัดความเข้มข้นของ CO₂ ในน้ำที่ไหลเข้าสู่ถังจริง สัญญาณเอาต์พุต RS485 จะควบคุมการทำงานของเครื่องกำจัดก๊าซ: เมื่อ CO₂ เข้าใกล้ 15 มิลลิกรัม/ลิตร อัตราการไหลของอากาศจะเพิ่มขึ้น และเมื่อลดลงต่ำกว่า 8 มิลลิกรัม/ลิตร อัตราการไหลของอากาศจะลดลง เครื่องกำจัดก๊าซจะทำงานด้วยประสิทธิภาพที่เหมาะสมกับความต้องการของน้ำ และปลาจะไม่ประสบกับภาวะความเป็นกรดเกินในระดับที่กำหนด

สถาปัตยกรรมโซลูชันสำหรับโรงเพาะเลี้ยงปลาแซลมอนบนบก

ผลการศึกษาภาคสนาม: สถานที่เลี้ยงลูกปลาแซลมอนบนบก ทางตะวันตกของนอร์เวย์ ปี 2026

โรงงานเพาะเลี้ยงลูกปลาแซลมอนแอตแลนติกเชิงพาณิชย์ทางตะวันตกของประเทศนอร์เวย์ ซึ่งผลิตลูกปลาแซลมอนได้ 2.5 ล้านตัวต่อปีในระบบหมุนเวียนน้ำอย่างสมบูรณ์ ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์ CO₂ ของ Honde ในบ่อเลี้ยงลูกปลาทั้ง 24 บ่อ ระหว่างเดือนมกราคมถึงมีนาคม 2026

ผลการดำเนินงานหลังจาก 5 เดือน (ตลอดช่วงฤดูการผลิตลูกปลาแซลมอนในฤดูใบไม้ผลิ):

• •เซ็นเซอร์ตรวจวัดอย่างต่อเนื่องเผยให้เห็นว่าความเข้มข้นของ CO₂ ในถังเลี้ยงปลาผันผวนระหว่าง 6 ถึง 24 มิลลิกรัม/ลิตร ทุกวัน ซึ่งขึ้นอยู่กับรอบการให้อาหารและประสิทธิภาพของเครื่องกำจัดก๊าซ ในขณะที่การสุ่มตัวอย่างรายสัปดาห์ก่อนหน้านี้รายงานค่าเฉลี่ยที่อยู่ในระดับปกติ 10-12 มิลลิกรัม/ลิตร ปลาในถังที่มีความหนาแน่นสูงสุดอาศัยอยู่ในสภาวะความเป็นกรดเรื้อรังเป็นเวลาประมาณ 30-40% ของวงจรการผลิต
• •หลังจากปิดวงจรควบคุมการกำจัดก๊าซ (รีเลย์ควบคุมการไหลของอากาศเพื่อกำจัดก๊าซตามค่าที่เซ็นเซอร์อ่านได้) ระดับ CO₂ เฉลี่ยในถังทั้ง 24 ถังก็คงที่อยู่ระหว่าง 8 ถึง 14 มิลลิกรัม/ลิตร
• •อัตราการแปรรูปอาหารดีขึ้น 11% ในช่วงการเลี้ยงปลาในเดือนพฤษภาคม-มิถุนายน เมื่อเทียบกับช่วงเวลาเดียวกันในปี 2025 ซึ่งผู้จัดการฝ่ายผลิตระบุว่าเป็นผลโดยตรงจากการกำจัดภาวะกรดเกินที่เกิดจาก CO₂
• •ระบบรีเลย์เตือนภัยบันทึกเหตุการณ์ระดับความเข้มข้นที่ 20 มก./ลิตร จำนวน 37 ครั้งในเดือนแรก ซึ่งเป็นช่วงก่อนที่วงจรควบคุมการกำจัดก๊าซจะได้รับการปรับแต่งอย่างสมบูรณ์ และไม่มีเหตุการณ์ระดับความเข้มข้นเพิ่มขึ้นเลยในเดือนสุดท้ายของการทดลอง
• •เอกสารด้านสวัสดิภาพปลาของสถานเลี้ยงปลาสำหรับการตรวจสอบในฤดูใบไม้ผลิปี 2026 ได้รวมประวัติปริมาณ CO₂ อย่างต่อเนื่องเป็นครั้งแรก โดยแทนที่บันทึกการสุ่มตัวอย่างแบบเดิมด้วยชุดข้อมูลที่สมบูรณ์พร้อมประทับเวลา