Proces- en parameterontwerp voor een landelijk geïndustrialiseerd Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS) (Deel 2)

Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS) Ontwerpprincipes voor proces

In tegenstelling tot traditionele doorstromingsaquacultuur, Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS) berekent waterhergebruik door middel van geavanceerde behandelingstechnologieën en -apparatuur. Alle onderdelen moeten volgens een wetenschappelijke werkvolgorde functioneren om effectiviteit te waarborgen. Belangrijke ontwerpprincipes zijn:

1. Volgorde van behandeling: Vaste stoffen → Vloeistoffen → Gassen

Het weghalen van vast opgeloste deeltjes in een vroeg stadium is cruciaal; anders worden volgende stappen in gevaar gebracht. Bijvoorbeeld, als biofiltermateriaal bedekt is met deeltjes, kunnen nitrerende bacteriën ammonia-nitrogen niet omzetten, wat de waterkwaliteit verslechtert. Overmatig organisch materiaal van deeltjes kan ook de capaciteit van biofilters overbelasten.

Behandelingsvolgorde :
1. Verwijdering van vaststoffen

• Verwijdering van opgeloste verontreinigingen
• CO₂-afstoting
• Desinfectie
• Oxygenatie & Temperatuurbeheersing

2. Behandeling van vast afval op basis van deeltjestmaak

in de Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS) In het systeem komt vast deeltjestmateriaal voornamelijk voort uit de uitwerpselen van aquacultuurorganismen en ongeconsumeerd voer. De behandeling van vast afval kan verschillende behandelmethode toepassen op basis van deeltjestmaak, van groot naar klein.

Voor grotere deeltjes met een deeltjessize van meer dan 100 micron (voornamelijk vismest en resterend aas), zijn deze deeltjes deponeerbaar. Om te voorkomen dat de belasting op volgende processen toeneemt nadat ze in het systeem zijn gebroken, kan er een sedimentatieproces worden toegepast. De zetelbak voor verticale stroming is een apparaat dat zwaartekrachtseparatie gebruikt om deponeerbare deeltjes te verwijderen. Door het proces van verticale sedimentatie wordt 60% - 70% van de vaste deeltjes verwijderd.

Na voorbehandeling door een zetelbak voor verticale stroming zijn de meeste deponeerbare deeltjes verwijderd, en de overgebleven meerderheid bestaat uit opgehangen vaste deeltjes tussen 30-100 micron. Dit deel van de deeltjes kan fysiek worden gefiltreerd door een microfilter.

Na het worden gefilterd door een microfilter, blijven er alleen de kleine deeltjes onder 30 micron en sommige oplosbare organische stoffen over. De deeltjes in dit deel worden voornamelijk gescheiden door schuim via een eiwitseperator. Schuimseparatie is een veelgebruikte methode die micro-deeltjes, oplosbare organische stoffen verwijdert en bepaalde functies heeft om zuurstof toe te voegen en kooldioxide te verwijderen. .

3. Volgorde van filtratie voor ontzuivering

3.1 Invloed van opgeschorste stoffen op UV-ontsmetting

Opgeschorste deeltjes in water kunnen ultraviolette straling verspreiden en absorberen. Deze absorptie- en verspreidingswerking kan leiden tot de verbruiking van ultraviolet energie tijdens de voortplanting, waardoor de intensiteit en de bacteriedodende werking van ultraviolette straling verder afneemt. Een studie heeft een samenhang gevonden tussen de hoeveelheid opgeschorste stoffen en het overleven van fecale coliformen in afvalwater dat blootgesteld is aan ultraviolette straling. Bacteriën met oppervlaktegehechte deeltjes worden beschermd door opgeschorste deeltjes, daarom kan ultraviolet ontsmetten slechts het overleven verminderen met 3-4 log10-eenheden.

Opgeschorste deeltjes kunnen de doordringingsdiepte van ultraviolette stralen in water beperken. In helder water kunnen ultraviolette stralen relatief diep door het water dringen en water op verschillende diepten ontsmetten. Wanneer er echter opgeschorste deeltjes in het water aanwezig zijn, wordt de doordringingsvermogen van ultraviolette stralen gehinderd.

nemen een Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS) neem bijvoorbeeld een vijver, in afwezigheid van opgespannen deeltjes kan ultraviolette straling effectief zijn in het ontsmeten van waterlichamen tot een diepte van 0,5-1 meter. Maar als de concentratie van opgespannen deeltjes in het water hoog is, kunnen ultraviolette stralen misschien alleen door dringen tot dieptes van 0,2-0,3 meter, waardoor het moeilijk wordt om dieper gelegen waterlichamen volledig te ontsmetten, wat ontsmettingsblinde zones creëert. Dit kan leiden tot voortgezette groei en vermenigvuldiging van microorganismen in deze ontoereikend ontsmette gebieden, wat de waterkwaliteit van het gehele lichaam beïnvloedt Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS) - Het systeem.

In het afwezig zijn van stoornissen door opgeschorste deeltjes, kan een bepaald ultraviolet stralingsniveau (zoals 10-20mJ/cm²) het effectief doden. Maar als er veel opgeschorste deeltjes in het water aanwezig zijn, kan de ultraviolette sterkte mogelijk slechts 50% - 70% van de oorspronkelijke waarde bedragen. Om dezelfde ontsmettingswerking te bereiken, moet de ultraviolet belichtingstijd verlengd worden of de kracht van de ultraviolet lamp verhoogd worden. Anders kunnen sommige microorganismen niet volledig gedood worden, wat leidt tot onvolledige ontsmetting en het risico op infectie bij aquacultuurorganismen vergroot.

3.2 Invloed van opgeschorste stoffen op ozonontsmetting

Gedeponeerd deeltjesmateriaal zal ozon in water adsorberen. Door het grote specifieke oppervlak van de gedeponeerde deeltjes kunnen ozonmoleculen gemakkelijk aan hun oppervlakken binden. Bijvoorbeeld, gedeponeerde deeltjes zoals voederresten, mestdeeltjes en microbiële aggregaten hebben veel actieve plaatsen op hun oppervlakken die fysiek ozon kunnen adsorberen. Dit maakt het moeilijk voor ozon om effectief in aanraking te komen met padogenen (zoals bacteriën, virussen, schimmels, etc.) in water nadat het gebonden is aan gedeponeerd deeltjesmateriaal, waardoor de desinfectieëfficiëntie afneemt. Het is alsof de desinfectie "kogel" (ozon) wordt onderschept door de "hindernis" (gedeponeerde deeltjes) onderweg.

De organische componenten in opgeschorde deeltjes concurreren met padogenen om ozon. Veel opgeschorde deeltjes bevatten organisch materiaal, zoals onvolledig verteerd eiwit, suikers, enzovoort. Deze organische verbindingen kunnen, net als padogenen, oxidatie-reacties ondergaan met ozon. Wanneer er te veel opgeschorde deeltjes in het water aanwezig zijn, zal ozon eerst reageren met deze organische stoffen, waardoor een groot deel van het ozon wordt verbruikt en minder ozon beschikbaar is voor de ontsmetting van padogenen. Bijvoorbeeld, in een Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS) systeem met hoge concentraties aan opgeschorde deeltjes kan ozon eerst de meeste energie richten op de oxidatie van organisch materiaal op het oppervlak van de deeltjes, terwijl slechts een klein deel van het ozon gebruikt kan worden om schadelijke micro-organismen in het water te doden.

3.3 Voordelen van filtratie voor ontsmetting

Na fysieke filtratie (verwijdering van oplosbare schadelijke stoffen), biologische filtratie (verwijdering van oplosbare schadelijke stoffen) en gasfiltratie (verwijdering van koolstofdioxide) is het aquacultuurwater zeer helder geworden. Op dit moment, of u nu ultraviolette ontsmetting of ozonontsmetting gebruikt, het effect zal erg goed zijn.

4. Watercirculatieparameterontwerp

De kern van Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS) is de watercyclus. Dus hoe laten we water circuleren? De circulatiepomp is de kern, en zijn functie is zoals het menselijke hart. De biologische filter is het hoogste punt van het hele circelsysteem, waar water via natuurlijke atmosferische druk in verschillende aquacultuurbeekjes stroomt en vervolgens in het pompbekken komt. De circulatiepomp pompt dan water uit het pompbekken naar de biofilter, waardoor watercirculatie wordt bereikt.

De circulatiepomp is zo belangrijk dat er een hoofd- en een reserve-exemplaar moet zijn. Als de hoofdpomp het doet misfungeren, kan de reservepomp op tijd worden gestart om te voorkomen dat er broeiafval ontstaat.

Ontwerp van de circuleringsnelheid

De circuleringsnelheid van Recirculerend Aquaculturesysteem (RAS)  is zeer belangrijk. Een geschikte circulatiesnelheid kan een uniforme waterkwaliteit in de aquacultuurvijver waarborgen. Door circulatie kunnen opgeloste stofzuurstof, voedingsstoffen en temperatuur gelijkmatig worden verdeeld over het hele waterlichaam, waardoor lokale verslechtering van de waterkwaliteit wordt voorkomen. Het belangrijkste is om de verwijdering van opgeschorte deeltjes te bevorderen door de watercirculatie. De stroom van circulerend water kan opgeschorte deeltjes naar het filterapparaat brengen voor behandeling. Een voldoende circulatiesnelheid kan de verwijderingsEFFICIËNTIE van opgeschorte deeltjes verbeteren en teveel accumulatie ervan in aquacultuurvijvers voorkomen. Daarom bepaalt de snelheid van de circulatie het niveau van opgeschorte deeltjes.

De berekening van de circulatiesnelheid vereist eerst het bepalen van de voedingshoeveelheid op basis van de maximale biologische dragende capaciteit, en daarna het berekenen van het uurlijkse aantal geproduceerde suspensie-deeltjes op basis van de voedingshoeveelheid. Vervolgens, op basis van de ontworpen TSS-doelwaarde voor circulerend water in de vijver en de verwerkingscapaciteit van elk apparaat, wordt de circulatiesnelheid berekend.

Samenvattend is de berekening van de circulatiegraad relatief complex. Op basis van ervaringswaarden kan er eenvoudig een referentiewaarde worden gebruikt om te cycleren elke 1 uren. Neem bijvoorbeeld de kweek van zeebaars in een circulerend waterlichaam van 1000 kubieke meter, waarbij de cyclusfrequentie ingesteld is op een 2-uurscyclus. Dus de uurlijkse circulatiesnelheid is 1000/2=500 ton per uur .

Variabele stroomontwerp

De circulatiepomp is het apparaat met de hoogste energieverbruiking in circulerend water voor aquacultuur. Als de circulatiepomp in een hoge snelheid blijft circuleren, zal het afval snel uit het kweekwater in de kweekbak verwijderen, maar het energieverbruik is te hoog. Als de circulatiepomp op lage snelheid blijft draaien, is het energieverbruik weliswaar laag, maar het tempo waarop afval uit het kweekwater in de kweekbak wordt verwijderd, is traag. Door frequentieregelaars en intelligente controle-eindpunten te installeren, kan de variabele stroomtechnologie automatisch de parameters van de circulerende watercyclus aanpassen volgens verschillende kweekstages en waterkwaliteitsparameters op basis van algoritmen, waardoor er variabele stroomcirculatie wordt bereikt.

Referentiediagram