Proces și proiectare a parametrilor pentru Sistemul Industrializat de Acvacultură cu Recirculare (RAS) bazat pe sol (Parte 2)

Sistem de Acvacultură Recirculantă (RAS) Principii de Proiectare a Procesului

În contrast cu acvacultura tradițională cu curgere continuă, Sistem de Acvacultură Recirculantă (RAS) realizează reutilizarea apei prin tehnologii și echipamente avansate de tratament. Toate componentele trebuie să funcționeze într-un flux de lucru științific secvențial pentru a asigura eficacitatea. Principalele principii de proiectare includ:

1. Tratat sequential: Soliduri → Lichide → Gaze

Eșecul de a elimina mai întâi particulele solide suspendate va compromite pașii ulterori. De exemplu, biomedia filtrului acoperită cu particule împiedică bacteriile nitrificatoare să convertească azotul amoniacal, degradând calitatea apei. Materiale organice în exces din particule pot, de asemenea, suprasolagea biofiltrele.

Secvență de Tratat :
1. Eliminarea Particulelor Solide

• Eliminarea Contaminanților Dissolvăți
• Separarea CO₂
• Dezinfectare
• Oxigenare și Control al Temperaturii

2. Tratatamentul deșeurilor solide după mărimea particulelor

În Sistem de Acvacultură Recirculantă (RAS) sistem, materialele solide particulare provin în principal de la scături ale organismelor de piscicolture și de la hrana neconsumată. Tratatamentul deșeurilor solide poate să adopte diferite metode de tratament în funcție de dimensiunea particulelor, de la mari la mici.

Pentru particule mai mari cu o dimensiune a particulei de peste 100 de microni (în principal scături de pești și îngeraci rămași), aceste particule sunt sedimentabile. Pentru a evita creșterea sarcinii în procesele ulterioare după ce se sfâșiază în sistem, se poate adopta un proces de precipitare. Precipitatorul cu curent vertical este un dispozitiv care utilizează separarea prin gravitație pentru a elimina particulele sedimentabile. Prin procesul de sedimentare cu curent vertical, se elimină 60% - 70% din particulele solide.

După pretratarea cu un precipitator cu curent vertical, majoritatea particulelor sedimentabile au fost eliminate, iar restul constă în principiu din particule solide suspendate între 30-100 de microni. Această parte a particulelor poate fi filtrată fizic printr-un microfiltru.

După ce au fost filtrate printr-un microfiltru, particulele rămase sunt particule suspinse mici de sub 30 de micrometri și unele substanțe organice solubile. Particulele din această parte sunt separate în principal prin foamete prin intermediul separatoarei de proteine. Separarea prin foamete este o metodă comună care poate elimina particulele suspendate microscopice, substanțele organice solubile și are anumite funcții de a crește oxigenul și de a elimina dioxidul de carbon. .

3. Filtrare secvențială înainte de disinfectare

3.1 Impactul solidelor suspendate asupra disinfectării UV

Particulele suspinse în apă pot sărăci și absorbi radiația ultravioletă. Acest efect de absorbție și sărceare poate duce la consumul energiei ultraviolete în timpul propagerii, redusând mai departe intensitatea și efectul bactericid al radiației ultraviolete. Un studiu a constatat o corelație între conținutul de particule suspendate și supraviețuirea coliformelor fecale în ape residuale expuse radiației ultraviolete. Bacteriile cu particule atașate la suprafață sunt protejate de particulele suspendate, prin urmare, dezinfecția ultravioletă poate reduce capacitatea de supraviețuire doar cu 3-4 unități log10.

Particulele suspendate pot limita adâncimea de pătrundere a razelor ultraviolete în apă. În apă clară, razele ultraviolete pot să pătrundă relativ adânc în apă și să dezinfeteze apa la diferite adâncimi. Cu toate acestea, când există particule suspendate în apă, capacitatea de pătrundere a razelor ultraviolete va fi împiedicată.

luând un Sistem de Acvacultură Recirculantă (RAS) ca un exemplu, în absența materiei particulare suspensă, radiația ultravioletă poate fi eficientă în dezinfecția corpurilor de apă până la adâncimi de 0,5-1 metri. Dar dacă concentrația particulelor suspendate din apă este mare, razele ultraviolete pot sătrâmi doar adâncimi de 0,2-0,3 metri, ceea ce dificultează dezinfecția completă a corpurilor de apă mai adânci, formând puncte nedezinfectate. Acest lucru poate duce la continuarea creșterii și reproducerea microorganismelor în aceste zone insufficient dezinfectate, afectând calitatea apei întregului corp de apă. Sistem de Acvacultură Recirculantă (RAS) sistem.

În lipsa unei interferențe a materiei particulare suspense, un anumit nivel de doză de radiație ultravioletă (cum ar fi 10-20mJ/cm²) poate să o ucidă eficient. Dar dacă există un număr mare de particule suspendate în apă, intensitatea ultraviolettă poate să fie doar 50% - 70% din cea originală. Pentru a obține același efect de dezinfecție, este necesar să se prelungească timpul de iradiație cu razelor ultraviolette sau să se crească puterea lampelui ultraviolette. Altfel, unele microorganisme nu pot fi ușurate complet, ceea ce duce la o dezinfecție incompletă și crește riscul de infecție al organismelor de piscicolture.

3.2 Impactul particulelor suspendate asupra dezinfecției cu ozon

Materiale particulare suspinse vor adsorbi ozonul din apă. Datorită suprafeței specifice mari a particulelor suspendate, moleculele de ozon se fixează ușor pe aceste suprafețe. De exemplu, particulele suspendate, cum ar fi reziduurile de hrană, particulele fecale și agregatele microbien, au multe site-uri active pe suprafețele lor care pot adsorbi fizic ozonul. Acest lucru împiedică ozonul să intre în contact eficient cu patogenii (cum ar fi bacteriile, virusii, fungi, etc.) din apă după ce s-a legat de particulele suspendate, reducând astfel eficiența dezinfecției. E ca și cum dezinfecția "oglindă" (ozonul) este interceptată de "bariera" (particulele suspendate) în mijloc.

Componentele organice din materiale particulare suspinse concurează cu patogenii pentru ozon. Multe particule suspendate conțin materie organică, cum ar fi proteine neîndoielit complet sau zahăruri, etc. Aceste compuși organici, la fel ca și patogenii, pot subveni la reacții de oxidare cu ozonul. Când există prea multe particule suspendate în apă, ozonul va reacționa preferențial cu aceste substanțe organice, consumând o cantitate mare de ozon și reducând cantitatea de ozon utilizată pentru dezinfecția patogenilor. De exemplu, într-un Sistem de Acvacultură Recirculantă (RAS) sistem care conține concentrații ridicate de materiale particulare suspendate, ozonul poate să-și dedice mai întâi cea mai mare parte a energiei sale la oxidarea materiei organice de pe suprafața particulelor, în timp ce doar o cantitate mică de ozon poate fi folosită pentru a distruge microorganismele nocive din apă.

3.3 Avantajele filtrării înainte de dezinfecție

După filtrarea fizică (eliminarea solidelor suspinse), filtrarea biologică (eliminarea substanțelor nocive solubile) și filtrarea gazelor (eliminarea dioxidului de carbon), apa de acvacultură a devenit foarte clară. În acest moment, indiferent dacă se folosește dezinfecția cu ultraviolette sau cu ozon, efectul va fi foarte bun.

4. Proiectare a Parametrilor de Circulație a Apelor

Nucleul Sistem de Acvacultură Recirculantă (RAS) este ciclul apei. Deci, cum să facem ca apa să circule? Pompa de circulație este nucleul, iar funcția ei este asemănătoare inimii omenești. Filtrul biologic reprezintă punctul cel mai înalt al întregului sistem de circulație, unde apa curge prin presiunea atmosferică naturală în diferitele stânci de acvacultură și apoi intră în bazinul pompei. Apoi, pompa de circulație suge apa din bazinul pompei și o duce în filtrul biologic, realizând astfel circulația apei.

Pumpa de circulație este atât de importantă, încât trebuie să fie proiectată cu una principală și una de rezervă. Când pumpa principală de apă se strică, pumpa de rezervă poate fi pornită în mod oportun pentru a preveni accidentele în creștere.

Proiectarea ratei de circulație

Rata de circulație a Sistem de Acvacultură Recirculantă (RAS)  este foarte important. O rată de circulație adecvată poate să asigure o calitate uniformă a apei în stâncile de piscicol. Prin circulație, oxigenul dissolvat, nutrienții și temperatura pot fi distribuiți egal pe tot cuprinsul masivului de apă, evitând deterioarea locală a calității apei. Cel mai important este să promoveze eliminarea particulelor suspendate prin circulația apei. Curgerea apei circulate poate aduce particulele suspendate la echipamentele de filtre pentru tratament. O rată de circulație adecvată poate îmbunătăți eficiența de eliminare a particulelor suspendate și să prevină acumularea excesivă a acestora în stâncile de piscicol. Prin urmare, viteza de circulație determină nivelul particulelor suspendate.

Calcularea rătăcirii presupune mai întâi determinarea cantității de alimentație bazată pe capacitatea maximă de suport biologic, și apoi calcularea cantității de particule suspendate produse pe oră în funcție de cantitatea de alimentație. Apoi, pe baza valorii țintă a TSS concepute pentru apă recirculată din baie și a capacității de procesare a fiecărui echipament, se calculează rata de recirculație.

În concluzie, calcularea ratei de ciclare este relativ complexă. Pe baza unor valori empirice, aceasta poate fi folosită ca o valoare de referință simplificată, ciclând la fiecare 1 ore. Luând ca exemplu creșterea colimbrelor marine într-un corp de apă recirculat de 1000 metri cubi, frecvența de ciclare este setată la un ciclu de 2 ore. Astfel, rata de ciclare orară este de 1000/2 = 500 tone/oră .

Proiectare cu flux variabil

Pompa de circulație este echipamentul cu cea mai mare consumă de energie în piscicultura cu apă recirculată. Dacă pompa de circulație este menținută într-o stare de circulație la viteză ridicată, va elimina rapid deșeurile din apa de piscicultură din bazin, dar consumul de energie este prea mare. Dacă pompa de circulație funcționează la viteză redusă, deși consumul de energie este mic, ritmul de eliminare a deșeurilor din bazinul de piscicultură este lent. Prin instalarea convertorilor de frecvență și terminale de control inteligent, tehnologia de flux variabil poate ajusta automat parametrii ciclului apei recirculate în funcție de diferite etape de creștere și parametrii calității apei, pe baza algoritmilor, realizând o circulație cu flux variabil.

Diagramă de referință