Fastlandsbasert industrialisert reirkulierende akvakultursystem (RAS) prosess- og parameterdesign (Del 2)

Oppdrettsanlegg med Sirkulasjonsystem (RAS) Designprinsipper for prosess

I motsetning til tradisjonell gjenomstrømingsoppdrett, Oppdrettsanlegg med Sirkulasjonsystem (RAS) når vannegenbruk gjennom avanserte renseteknologier og utstyr. Alle komponentene må fungere i en vitenskapelig sekvensert arbeidsflyt for å sikre effektivitet. Viktigste designprinsipper inkluderer:

1. Sekvensiell behandling: Faststoffer → Væsker → Gasser

Mislykket fjerning av faste suspenderte partikler først vil kompromittere etterfølgende trinn. For eksempel, biofiltermedium dekket av partikler hindrer nitifiserende bakterier fra å konvertere ammoniak-nitrogen, hvilket forverrer vannkvaliteten. Overskudd av organisk stoff fra partiklene kan også overlaste biofilter.

Behandlingssekvens :
1. Fjerne faste partikler

• Fjerne løselige forurensetninger
• CO₂ Fjerning
• Desinfeksjon
• Oksygenering & Temperaturregulering

2. Behandling av fast avfall etter partikkelstørrelse

I den Oppdrettsanlegg med Sirkulasjonsystem (RAS) system, fast partikkelstoff kommer hovedsakelig fra fiskets av akvakulturorganismer og fôr som ikke er forbrukt. Behandlingen av fast avfall kan bruke ulike behandlingsmetoder etter partikkelstørrelse, fra stor til liten.

For større partikler med en partikkelstørrelse over 100 mikroner (hovedsakelig fiskgjød og rester av fôr), er disse partiklene nedsettbar. For å unngå å øke belastningen på etterfølgende prosesser etter at de brytes i systemet, kan en nedsettingprosess benyttes. En vertikalsettler er et apparat som bruker gravitasjonsseparasjon for å fjerne nedsettbare partikler. Gjennom vertikal nedsetting fjernes 60% - 70% av fastestoffpartikler.

Etter forhåndsbehandling med en vertikalsettler har de fleste av de nedsettbare partiklene blitt fjernet, og det meste av det som gjenstår er suspenderte faste partikler mellom 30-100 mikroner. Denne delen av partiklene kan fysisks filtres ved hjelp av en mikrofilter.

Etter å ha blitt filtrert av et mikrofilter, er de tilbakeværende partiklene små suspenderte partikler under 30 mikroner og noe løselig organisk stoff. Partiklene i denne delen separeres hovedsakelig ved skum gjennom proteinseparatoren. Skumseparasjon er en vanlig metode som kan fjerne mikroskopisk suspenderte partikler, løselig organisk stoff, og har visse funksjoner for å øke oksygen og fjerne karbon-dioxid. .

3. Sekvensiell filtrering før desinfeksjon

3.1 Effekt av suspenderte faste stoffer på UV-desinfeksjon

Fremhängende partikler i vann kan strese og absorbere ultraviolett stråling. Denne absorbsjonen og strekingseffekten kan føre til forbruk av ultraviolett energi under utbredelsen, noe som ytterligere reduserer intensiteten og bakteriemordende effekten av ultraviolett stråling. En studie har funnet en korrelasjon mellom innholdet av fremhengende stoffer og overlevelsen av avføringsekoller i avløpsvann utsatt for ultraviolett stråling. Bakterier med partikler fastsatt på overflaten blir beskyttet av de fremhengende partiklene, derfor kan ultraviolett desinfisering bare redusere overlevnadskapasiteten med 3-4 log10 enheter.

Fremhengende partikler kan begrense trangringsdybden til ultraviolette stråler i vann. I klart vann kan ultraviolette stråler trange relativt dyp inn i vannet og desinfisere vann på ulike dybdener. Imidlertid, når det er fremhengende partikler i vannet, vil trangningsevnen til ultraviolette stråler bli hindret.

tar en Oppdrettsanlegg med Sirkulasjonsystem (RAS) som et eksempel, i fravær av suspendert partikkelstoff, kan ultraviolettstråling være effektiv i å desinfisere vannkropper opp til en dybde på 0,5-1 meter. Men hvis konsentrasjonen av suspenderte partikler i vannet er høy, kan ultraviolette stråler bare tråkke inn i dybdener på 0,2-0,3 meter, hvilket gjør det vanskelig for dypere vannkropper å bli fullstendig desinfisert, og skape desinfeksjonsblinde plasser. Dette kan føre til at mikroorganismer fortsetter å vokse og reproduksjon i disse ubeskyttede områdene, som påvirker vannkvaliteten til hele Oppdrettsanlegg med Sirkulasjonsystem (RAS) system.

I fravær av forstyrrende partikkelstoff, kan en bestemt nivå av ultraviolett stråling (som 10-20mJ/cm²) effektivt drepe det. Men hvis det er mange suspenderte partikler i vannet, kan intensiteten av ultravioletten kun være 50% - 70% av det opprinnelige. For å oppnå samme desinfiserings resultat, må man enten forlengе ultraviolettstrålingen eller øke kraften på ultraviolette lamper. Hvis ikke, kan noen mikroorganismer ikke bli fullstendig dødt, noe som fører til ufullstendig desinfeksjon og øker infeksjonsrisikoen for akvakulturorganismer.

3.2 Effekt av suspendert stoff på ozon-desinfeksjon

Fremførselspartikler vil adsorbere ozon i vann. Grunnet den store spesifikke overflaten til fremførselspartiklene, er ozonmolekylene lett å feste seg til deres overflater. For eksempel har fremførselspartikler som fôrrestanter, avføringspartikler og mikrobielle aggreger mange aktive steder på overflaten sin som kan fysisk adsorbere ozon. Dette gjør det vanskelig for ozonet å effektivt komme i kontakt med patogener (som bakterier, virus, sopper osv.) i vann etter at det har bindet seg til fremførselspartiklene, noe som reduserer desinfiseringseffekten. Det er som om desinfeksjons"kulen" (ozon) blir avlyst av "hinderet" (fremførselspartikler) på veien.

De organiske komponentene i suspendert partikkelstof konkurrerer med patogener om ozon. De fleste suspenderte partiklene inneholder organisk stoff, som ufullstendig fordøyde proteiner, sukker osv. Disse organiske sammensetningene, akkurat som patogener, kan undergå oksidasjonsreaksjoner med ozon. Når det er for mange suspenderte partikler i vannet, vil ozon først reagere med disse organiske stoffene, forbruke mye ozon og redusere mengden ozon som brukes til å desinfisere patogener. For eksempel, i Oppdrettsanlegg med Sirkulasjonsystem (RAS) ett system med høye konsentrasjoner av suspendert partikkelstof, kan ozon først bruke den meste av sin energi på å oksidere organisk materiale på overflaten av partiklene, mens bare en liten del av ozonet kan brukes til å drepe skadelige mikroorganismer i vannet.

3.3 Fordeler med filtrering før desinfeksjon

Etter fysisk filtrering (fjerning av suspenderte partikler), biologisk filtrering (fjerning av løselige skadelige stoffer) og gassfiltrering (fjerning av karbon-dioxid), har akvakulturvannet blitt veldig klart. På dette tidspunktet, uansett om man bruker ultraviolett-desinfeksjon eller ozon-desinfeksjon, vil effekten være veldig god.

4. Vandringssirkulasjonsparameterdesign

Kjernen i Oppdrettsanlegg med Sirkulasjonsystem (RAS) er vannsirkulasjonen. Så hvordan gjøre vannet til å sirkulere? Sirkulasjonspumpen er kjernen, og dens funksjon er som menneskets hjerte. Den biologiske filtre er det høyeste punktet i hele sirkulasjonssystemet, hvor vannet strømmer inn i ulike akvakulturbassenger gjennom naturlig atmosfærisk trykk og deretter inn i pumpbasen. Sirkulasjonspumpen pumper deretter vann fra pumpbasen opp i biofiltret, for å oppnå vannsirkulasjon.

Sirkulasjonspumpe er så viktig at den må være utformet med én hoved- og én reserve. Når den hovedvannspumpen feiler, kan reserven vannspumpe startes i tide for å forhindre oppdrettsgjernekter.

Design av sirkulasjonsfrekvens

Sirkulasjonsfrekvensen av Oppdrettsanlegg med Sirkulasjonsystem (RAS)  er veldig viktig. En passende sirkulasjonsrate kan sikre likegyldig vannkvalitet i oppdrettssjøen. Gjennom sirkulering kan oppløst oksygen, næringsstoffer og temperatur fordeles jevnt gjennom hele vannmasset, unngående lokal vannkvalitetsforverring. Det viktigste er å fremme fjerning av suspenderte partikler gjennom vannsirkulering. Strømmen av sirkulerende vann kan føre suspenderte partikler til filtreringsutstyr for behandling. Tilstrekkelig sirkulasjonsrate kan forbedre fjernings-effektiviteten av suspenderte partikler og forhindre deres overdreven akkumulering i oppdrettsbassengene. Derfor avgjør sirkulasjonshastigheten nivået på suspenderte partikler.

Beregning av sirkulasjonsfrekvensen krever først å bestemme matemengden basert på den maksimale biologiske bæreevnen, og deretter å regne ut mengden av suspendert partikkelstof som produseres per time basert på matemengden. Deretter, basert på målverdien for TSS designet for sirkulerende vann i bassenget og behandlingskapasiteten til hvert enkelt utstyr, beregnes sirkulasjonsfrekvensen.

I sammenhet er beregningen av sirkulasjonsfrekvens relativt kompleks. Basert på erfaringverdier kan det enkelt brukes som en referanseverdi for å sirkulere hver 1 time. Ved å ta et eksempel med oppdrett av havørret i et 1000 kubikkmeter sirkulerende vannreservoar, settes sirkulasjonsfrekvensen til en 2-time sirkel. Derfor er timeliggende sirkulasjonsfrekvens 1000/2=500 tonn/timen .

Variabel strøm design

Sirkulasjonspumpe er utstyr med høyest energiforbruk i sirkulerende vannbruksfiskeri. Hvis sirkulasjonspumpen beholdes i en høyfartssirkulasjonstilstand, vil den raskt fjerne avfall fra dyrkingsvannet fra dyrkingsbassenget, men energiforbruket er for høyt. Hvis sirkulasjonspumpen kjøres på lav fart, er energiforbruket lavt, men fjerning av avfall fra dyrkingsvannet i bassenget skjer saktere. Ved å installere frekvensomformer og intelligente kontrollterminaler kan variabel strømteknologi automatisk justere parametrene til sirkulerende vanns syklus basert på ulike oppdrettstegn og vannkvalitetsparametre ved hjelp av algoritmer, noe som gjør det mulig å oppnå variabel strømsirkulering.

ReferanseDiagram