Processo e progettazione dei parametri del Sistema di Acquacoltura a Ricircolo Industrializzato a Terra (RAS) (Parte 2)

Sistema di Acquacoltura Ricircolante (RAS) Principi di Progettazione del Processo

A differenza dell'acquacoltura tradizionale a flusso continuo, Sistema di Acquacoltura Ricircolante (RAS) realizza il riutilizzo dell'acqua attraverso tecnologie e attrezzature di trattamento avanzate. Tutti i componenti devono funzionare in un flusso di lavoro scientificamente sequenziato per garantire l'efficacia. I principali principi di progettazione includono:

1. Trattamento Sequenziale: Solidi → Liquidi → Gas

L'incapacità di rimuovere prima le particelle solide sospese comprometterà i passaggi successivi. Ad esempio, i media dei biofiltri ricoperti di particelle ostacolano i batteri nitrificanti nell'convertire l'ammoniaca azotata, degradando la qualità dell'acqua. L'eccesso di materia organica dalle particelle può anche sovraccaricare i biofiltri.

Sequenza di Trattamento :
1. Rimozione di Particelle Solide

• Rimozione di Contaminanti Discosti
• Rimozione del CO₂
• Disinfezione
• Ossigenazione e Controllo della Temperatura

2. Trattamento dei Rifiuti Solidi per Dimensione delle Particelle

nel Sistema di Acquacoltura Ricircolante (RAS) nel sistema, la materia particolata solida proviene principalmente dalle feci degli organismi di acquacoltura e dal cibo non consumato. Il trattamento dei rifiuti solidi può adottare diversi metodi di trattamento in base alla dimensione delle particelle, da grandi a piccole.

Per particelle più grandi con una dimensione superiore ai 100 micron (soprattutto letame di pesce e esche residue), queste particelle sono sedimentabili. Per evitare di aumentare il carico sui processi successivi dopo che si rompono nel sistema, può essere adottato un processo di precipitazione. Lo stabilizzatore a corrente verticale è un dispositivo che utilizza la separazione per gravità per rimuovere le particelle sedimentabili. Attraverso il processo di sedimentazione a corrente verticale, vengono rimosse dal 60% al 70% delle particelle solide.

Dopo la pre-trattamento con uno stabilizzatore a corrente verticale, la maggior parte delle particelle sedimentabili è stata rimossa e quelle rimanenti sono principalmente particelle solide sospese tra i 30-100 micron. Questa parte delle particelle può essere filtrata fisicamente attraverso un microfiltro.

Dopo essere stati filtrati da un microfiltro, le particelle rimanenti sono piccole particelle sospese inferiori a 30 micron e alcune sostanze organiche solubili. Le particelle in questa fase vengono principalmente separate dallo schiumatore attraverso il separatore di proteine. La separazione dello schiuma è un metodo comune che può rimuovere particelle sospese microscopiche, sostanze organiche solubili e ha funzioni di aumento dell'ossigeno e rimozione del biossido di carbonio. .

3. Filtrazione Sequenziale Prima della Disinfestazione

3.1 Impatto delle Particelle Sospese sulla Disinfestazione UV

Le particelle sospese nell'acqua possono disperdere e assorbire la radiazione ultravioletta. Questo effetto di assorbimento e dispersione può portare al consumo di energia ultravioletta durante la propagazione, riducendo ulteriormente l'intensità ed l'effetto battericida della radiazione ultravioletta. Uno studio ha trovato una correlazione tra il contenuto di solidi sospesi e la sopravvivenza dei coliformi fecali nelle acque reflue esposte alla radiazione ultravioletta. I batteri con particelle attaccate alla superficie sono protetti dalle particelle sospese, pertanto, la disinfezione ultravioletta può ridurre la capacità di sopravvivenza solo di 3-4 unità log10.

Le sostanze particolate sospese possono limitare la profondità di penetrazione dei raggi ultravioletti nell'acqua. In acqua chiara, i raggi ultravioletti possono penetrare relativamente a fondo e disinfettare l'acqua a diverse profondità. Tuttavia, quando ci sono particelle sospese nell'acqua, la capacità di penetrazione dei raggi ultravioletti sarà ostacolata.

prendendo un Sistema di Acquacoltura Ricircolante (RAS) Prendiamo un lago come esempio, in assenza di materiale particolato sospeso, la radiazione ultravioletta potrebbe essere efficace nella disinfezione dei corpi d'acqua fino a una profondità di 0,5-1 metro. Ma se la concentrazione di particelle sospese nell'acqua è alta, i raggi ultravioletti potrebbero penetrare solo fino a profondità di 0,2-0,3 metri, rendendo difficoltoso il disinfettare completamente i corpi d'acqua più profondi, formando punti ciechi di disinfezione. Questo può portare al continuo crescere e riprodursi di microorganismi in queste aree insufficientemente disinfectate, influenzando la qualità dell'acqua di tutto il corpo idrico. Sistema di Acquacoltura Ricircolante (RAS) sistema.

In assenza di interferenze da parte di materiale particolato sospeso, un certo livello di dose di radiazione ultravioletta (come 10-20mJ/cm²) può ucciderlo efficacemente. Ma se ci sono numerosi particolati sospesi nell'acqua, l'intensità ultravioletta potrebbe essere solo il 50% -70% dell'originale. Per ottenere lo stesso effetto disinfettante, è necessario prolungare il tempo di irradiazione ultravioletta o aumentare la potenza della lampada ultravioletta. Altrimenti, alcuni microrganismi potrebbero non essere completamente eliminati, causando una disinfezione incompleta e aumentando il rischio di infezione per gli organismi d'acquacoltura.

3.2 Impatto delle sostanze in sospensione sulla disinfezione con ozono

La materia particolata in sospensione adsorberà l'ozono nell'acqua. A causa della grande area specifica delle particelle in sospensione, le molecole di ozono si attaccano facilmente alle loro superfici. Ad esempio, particelle sospese come residui di alimentazione, particelle fecali e aggregati microbici hanno numerosi siti attivi sulle loro superfici che possono adsorbere fisicamente l'ozono. Questo rende difficoltoso per l'ozono entrare in contatto efficacemente con i patogeni (come batteri, virus, funghi, ecc.) presenti nell'acqua dopo essersi legato alla materia particolata in sospensione, riducendo così l'efficienza della disinfezione. È come se il "proiettile" di disinfezione (ozono) venisse intercettato dall'"ostacolo" (particelle in sospensione) a metà strada.

Gli componenti organici presenti nella materia particolata sospesa competono con i patogeni per l'ozono. Molte particelle sospese contengono sostanze organiche, come proteine incompletamente digerite, zuccheri, ecc. Queste sostanze organiche, come i patogeni, possono subire reazioni di ossidazione con l'ozono. Quando ci sono troppe particelle sospese nell'acqua, l'ozono reagirà preferenzialmente con queste sostanze organiche, consumando una grande quantità di ozono e riducendo la quantità di ozono utilizzata per la disinfezione dei patogeni. Ad esempio, in un Sistema di Acquacoltura Ricircolante (RAS) sistema contenente alte concentrazioni di materia particolata sospesa, l'ozono potrebbe prima dedicare la maggior parte della sua energia all'ossidazione delle sostanze organiche sulla superficie delle particelle, mentre solo una piccola quantità di ozono può essere utilizzata per uccidere microrganismi nocivi presenti nell'acqua.

3.3 Vantaggi della filtrazione prima della disinfezione

Dopo la filtrazione fisica (rimozione dei solidi sospesi), la filtrazione biologica (rimozione di sostanze nocive solubili) e la filtrazione a gas (rimozione del biossido di carbonio), l'acqua dell'aquacoltura è diventata molto chiara. A questo punto, sia usando la disinfezione ultravioletta che quella a ozono, l'effetto sarà molto buono.

4. Progettazione dei Parametri di Circolazione dell'Acqua

Il nucleo di Sistema di Acquacoltura Ricircolante (RAS) è il ciclo dell'acqua. Quindi, come fare circolare l'acqua? La pompa di circolazione è il nucleo, e la sua funzione è simile al cuore umano. Il filtro biologico è il punto più alto di tutto il sistema di circolazione, dove l'acqua scorre nei vari laghetti di aquacoltura attraverso la pressione atmosferica naturale e poi nel bacino della pompa. La pompa di circolazione quindi pompa l'acqua dal bacino della pompa nel biofiltro, realizzando così la circolazione dell'acqua.

La pompa di circolazione è così importante che deve essere progettata con una pompa principale e una di riserva. Quando la pompa principale per l'acqua si guasta, la pompa di riserva può essere avviata tempestivamente per prevenire incidenti durante l'allevamento.

Progettazione del Tasso di Circolazione

Il tasso di circolazione di Sistema di Acquacoltura Ricircolante (RAS)  è molto importante. Un adeguato tasso di circolazione può garantire una qualità dell'acqua uniforme nella vasca di allevamento. Attraverso la circolazione, l'ossigeno dissolto, i nutrienti e la temperatura possono essere distribuiti in modo uniforme in tutto il corpo d'acqua, evitando la degradazione locale della qualità dell'acqua. La cosa più importante è promuovere la rimozione delle particelle sospese attraverso la circolazione dell'acqua. Il flusso dell'acqua in circolazione può portare le particelle sospese all'attrezzatura di filtraggio per il trattamento. Un tasso di circolazione adeguato può migliorare l'efficienza di rimozione delle particelle sospese e prevenire il loro accumulo eccessivo nelle vasche di allevamento. Pertanto, la velocità di circolazione determina il livello di particelle sospese.

Il calcolo del tasso di circolazione richiede prima di tutto di determinare la quantità di alimentazione in base alla capacità biologica massima, e poi di calcolare la quantità di materia particolata sospesa prodotta all'ora in base alla quantità di alimentazione. Successivamente, in base al valore obiettivo di TSS progettato per l'acqua circolante della pozza e alla capacità di elaborazione di ogni attrezzatura, si calcola il tasso di circolazione.

In sintesi, il calcolo del tasso di ciclo è relativamente complesso. Basandosi su valori empirici, può essere utilizzato come un semplice valore di riferimento per ciclare ogni 1 ore. Prendendo ad esempio l'allevamento del branzino in un corpo d'acqua circolante di 1000 metri cubi, la frequenza di ciclo è impostata a un ciclo di 2 ore. Quindi, il tasso di ciclo orario è di 1000/2 = 500 tonnellate/ora .

Progetto con Flusso Variabile

La pompa di circolazione è l'attrezzatura con il consumo energetico più elevato nella piscicoltura ad acqua circolante. Se la pompa di circolazione viene mantenuta in uno stato di circolazione ad alta velocità, rimuoverà rapidamente i rifiuti dall'acqua di allevamento dalla vasca, ma il consumo di energia è troppo alto. Se la pompa di circolazione viene mantenuta in funzione a bassa velocità, sebbene il consumo di energia sia basso, la velocità di rimozione dei rifiuti dall'acqua di allevamento dalla vasca è lenta. Installando convertitori di frequenza e terminali di controllo intelligente, la tecnologia di flusso variabile può regolare automaticamente i parametri del ciclo dell'acqua circolante in base a diversi stadi di allevamento e parametri di qualità dell'acqua attraverso algoritmi, raggiungendo una circolazione a flusso variabile.

Diagramma di Riferimento