Процес и дизайн на параметри за земен базиран индустриален систем за рециркулираща аквакултура (RAS) (Част 2)

Система за рециркулираща аквакултура (RAS) Принципи за дизайн на процес

Отличава се от традиционната аквакултура с пряк приток, Система за рециркулираща аквакултура (RAS) осъществява повторно използване на вода чрез напредни технологии и оборудване за обработка. Всички компоненти трябва да работят в научно последователен работен поток, за да се осигури ефективност. Ключовите principio за дизайна включват:

1. Последователна обработка: Твърди вещества → Течности → Газове

Ако не се премахнат първо твърдите взвити частици, това ще компрометира последващите стъпки. Например, биофильтърна медия, покрита с частици, пречи на нитрификационните бактерии да преобразуват амонийния азот, което ухудшава качеството на водата. Излишно органично вещество от частиците може също да преваря биофильтрите.

Последователност на обработката :
1. Премахване на твърди частици

• Премахване на растворени замърсители
• Извличане на CO₂
• Дезинфекция
• Оксигенация и контрол на температурата

2. Обработка на твърди отпадъци според размера на частиците

В Система за рециркулираща аквакултура (RAS) В системата твърдите частични отпадъци основно произлизат от фекалните вещества на аквакултурните организми и храната, която не е била изяда. Обработката на твърдите отпадъци може да прилага различни методи за обработка според размера на частиците, от големи до малки.

За по-големи частички с размер над 100 микрона (главно рибен кал и остатъчна насока), тези частички са осадяеми. За да се избегне увеличаването на тежестта върху последващите процеси след като се разбиват в системата, може да се приложи процес на осаждане. Резервоарът за вертикално осаждане е устройство, което използва гравитационното разделение, за да премахне осадяемите частици. Чрез процеса на вертикално осаждане се премахват 60% - 70% от твърдите частици.

След предварителната обработка чрез вертикално осаждане, повечето осадими частици са били премахнати, а останалата част са главно плаващи твърди частици между 30-100 микрона. Тази част от частиците могат да бъдат физически филтрирани чрез микроситов филтър.

След като бъдат филтрирани чрез микрофилтър, останалите частици са малки суспендирани частици под 30 микрона и някои разтворими органични вещества. Частиците от тази част основно се отделят чрез пенообразуване през протеиновия сепаратор. Пенното отделяне е обичайна методика, която може да премахва микроскопично суспендирани частици, разтворими органични вещества и има определени функции за повишаване на кислород и премахване на углероден диоксид. .

3. Последователна филтриране преди дезинфекциране

3.1 Влияние на суспендиранията твърдости върху УВ дезинфекцирането

Подвесените частици във водата могат да разсейват и поглъщат ултравиолетовото излъчване. Това поглъщане и разсейване може да доведе до изразходване на енергията на ултравиолетовото излъчване по време на неговото разпространение, което ослабва интензитета и бактерицидния ефект на ултравиолетовото излъчване. Едно проучване установи корелация между съдържанието на подвесени твърди вещества и оцеляването на фекалните колиформни бактерии в отпадните води, esposирани на ултравиолетовото излъчване. Бактериите с прикрепени към повърхността частици са защитени от подвесените частици, затова ултравиолетовото дезинфициране може да намали само способността за оцеляване с 3-4 лог10 единици.

Подвесените частици могат да ограничат дълбината на проникване на ултравиолетовите лъчи във водата. В прозрачна вода ултравиолетовите лъчи могат да проникнат сравнително дълбоко и да дезинфекцират водата на различни дължини. Обаче, когато има подвесени частици във водата, това пречи на проникването на ултравиолетовите лъчи.

Вземайки предвид Система за рециркулираща аквакултура (RAS) пример с пруд, при отсъствието на взвити частици, ултравиолетовото излъчване може да е ефективно за дезинфекциране на водни масиви до дълбочина от 0,5-1 метър. Но ако концентрацията на взвитите частици във водата е висока, ултравиолетовите лъчи могат да проникват само до дълбочини от 0,2-0,3 метра, което затруднява пълното дезинфекциране на по-дълбоките водни масиви и образува точки без дезинфекциране. Това може да доведе до продължаващото размножаване на микроби в тези недостатъчно дезинфiciрани области, което влияе върху качеството на цялата вода Система за рециркулираща аквакултура (RAS) система.

При липса на помешение от суспендирани частици, определен ниво на доза ултравиолетова радиация (например, 10-20 мДж/см²) може да я убие ефективно. Но ако във водата има голямо количество суспендирани частици, интензитетът на ултравиолетовото излъчване може да бъде само 50% - 70% от първоначалния. За да се постигне същият ефект на дезинфекциране, трябва да се продължи времето за ултравиолетово обеззаражване или да се увеличи мощността на ултравиолетовата лампа. В противен случай някои микроби може да не бъдат напълно убийствени, което води до недостатъчна дезинфекциране и увеличава риска от инфекции за аквакултурните организми.

3.2 Влияние на суспендираният материал върху озоновото обеззаражване

Подвешената твърда материя ще абсорбира озон във водата. Благодарение на голямата специфична повърхност на подвешените частици, молекулите озон лесно се прикрепят към техните повърхности. Например, подвешени частици като хранителни остатъци, фекални частици и микробни агрегати имат много активни сайтове на повърхността си, които могат да физически абсорбират озон. Това прави трудно за озона да се сблъсква ефективно с патогените (като бактерии, вируси, гъби и др.) във водата след свързването му с подвешената твърда материя, което намалява ефективността на дезинфекцирането. Ето защо е като че ли дезинфекционната "кулева" (озон) е пречена от "препятствието" (подвешените частици) по пътя.

Органичните компоненти в приподигасената частица се състезават с патогените за озон. Много приподигасени частици съдържат органично вещество, като например непълно разграждана протеини, захари и т.н. Тези органични съставки, както и патогените, могат да претърпят окислителни реакции с озон. Когато има прекалено много приподигасени частици във водата, озонът ще предпочете да реагира с тези органични вещества, което ще измачка голяма част от озона и ще намали количеството озон, използвано за дезинфекциране на патогените. Например, в Система за рециркулираща аквакултура (RAS) система, която съдържа високи концентрации приподигасена частица, озонът може първоначално да посвети повечето от своята енергия за окисляване на органичните вещества върху повърхността на частиците, докато само малко количество озон може да бъде използвано за убиване на шкодливи микроби във водата.

3.3 Предимства на филтрирането преди дезинфекциране

След физическото филтриране (премахване на придвижвани твърди частици), биологичното филтриране (премахване на разтворими шкодливи вещества) и газовото филтриране (премахване на въглероден диоксид), водата за аквакултура става много прозрачна. В този момент, независимо дали се използва ултравиолетова дисконтация или озонова дисконтация, резултатът ще е много добър.

4. Проектиране на параметри за циркулация на вода

Ядрото на Система за рециркулираща аквакултура (RAS) е циркулацията на вода. Така че как да направим водата да циркулира? Циркулационният насос е ядрото, а неговата функция е като човешко сърце. Биологичният филтър е най-високата точка на цялата система за циркулация, където водата тече през различните аквакултурни басейни чрез природното атмосферно налягане и после влиза в насосния басейн. Циркулационният насос след това подкачва водата от насосния басейн в биофилтъра, по този начин осъществявайки циркулацията на вода.

Циркуляционната насосна установка е толкова важна, че трябва да бъде проектирана с една основна и една резервна. Когато основният воден насос има неизправност, резервният воден насос може да бъде стартиран незабавно, за да се предотвратяват разпространението на инциденти.

Проектиране на циркуляционна скорост

Циркуляционната скорост на Система за рециркулираща аквакултура (RAS)  е изключително важно. Подходяща циркулация може да гарантира равномерно качество на водата в pisciculture басейна. Чрез циркулация, разтворения кислород, хранителни вещества и температурата могат да се разпределят равномерно по цялото тяло на водата, избягвайки локално засилване на деградацията на водата. Най-важното е, че подпомага премахването на суспендирани частици чрез циркулацията на водата. Потока на циркулиращата вода може да пренася суспендирани частици до филтриращото оборудване за обработка. Достатъчна скорост на циркулацията може да подобри ефикасността на премахването на суспендирани частици и да предотврати тяхното чрезмерно натрупване в pisciculture басейна. Следователно скоростта на циркулация определя нивото на суспендирани частици.

Изчисляването на циркулационния коефициент първо изисква определяне на количеството храна според максималната биологична носимост, след това се изчислява количеството на придвижванията в час, базирано на количеството храна. След това, според целевата стойност на TSS, проектирана за циркулиращата вода в басейна и според производителността на всяко устройство, се изчислява циркулационният коефициент.

Кратко казано, изчисляването на цикличния коефициент е относително сложно. Базирано на емпирични стойности, може да се използва като приблизителна стойност за цикъл всеки 1 часа. Вземайки примера с отглеждането на морски лъби в циркулиращо тяло от 1000 кубични метра, частотата на цикъла е зададена като 2-часов цикъл. Следователно, часовият циркулационен коефициент е 1000/2=500 тона/час .

Проектиране на променлива скорост

Циркулиращата помпа е оборудването с най-висока енергична разходка в циркулиращите водни системи за аквакултура. Ако циркулиращата помпа бъде задържана в състояние на високоскоростна циркулация, тя ще премахва отпадъците от водата за аквакултура от аквакултурния басейн бързо, но енергопотреблението е прекалено високо. Ако циркулиращата помпа работи на ниска скорост, макар че енергопотреблението е ниско, скоростта на премахване на отпадъците от аквакултурния басейн е бавна. Чрез инсталирането на фриквенчни преобразуватели и интелигентни контролни терминали, технологията за променлив поток може автоматично да регулира параметрите на цикъла на циркулиращата вода според различните стадии на разведение и параметрите на качеството на водата, базирани на алгоритми, постигайки променлив потоков цикъл.

Схема за-reference