عملية إعادة الدوران الصناعية المعتمدة (RAS) وتصميم المعلمة (الجزء 2)

إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) مبادئ تصميم العملية

على عكس الاستزراع المائي التقليدي للتدفق ، نظام تربية الأحياء المائية (RAS) يحقق إعادة استخدام المياه من خلال تقنيات ومعدات المعالجة المتقدمة. يجب أن تعمل جميع المكونات في سير عمل متسلسل علميًا لضمان الفعالية. تشمل مبادئ التصميم الرئيسي:

1. المعالجة المتسلسلة: المواد الصلبة → السوائل ← الغازات

الفشل في إزالة الجسيمات المعلقة الصلبة أولاً سيؤدي إلى وسط الخطوات اللاحقة. على سبيل المثال ، تعيق وسائل الإعلام الحيوية المغلفة بالجزيئات بكتيريا النترات من تحويل النيتروجين الأمونيا ، وجودة المياه المهينة. المواد العضوية الزائدة من الجزيئات قد أيضا مرشحات حيوية الزائد.

تسلسل العلاج:

1. إزالة الجسيمات الصلبة

2 إزالة الملوثات الذائبة

3 تجريد co₂

4 التطهير

5 الأكسجين & التحكم في درجة الحرارة

2. معالجة النفايات الصلبة حسب حجم الجسيمات

في نظام إعادة تدوير الاستزراع المائي (RAS) النظام ، الجسيمات الصلبة ، تأتي بشكل أساسي من براز كائنات الاستزراع المائي والأعلاف التي لم يتم استهلاكها. يمكن أن تعتمد معالجة النفايات الصلبة طرق معالجة مختلفة وفقًا لحجم الجسيمات ، من كبير إلى صغير.

بالنسبة للجزيئات الأكبر ذات حجم الجسيمات أكثر من 100 ميكرون (بشكل رئيسي سماد الأسماك والطعم المتبقي) ، فإن هذه الجسيمات قابلة للترسيب. لتجنب زيادة الحمل على العمليات اللاحقة بعد كسرها في النظام ، يمكن اعتماد عملية هطول الأمطار. مستوطن التدفق العمودي هو جهاز يستخدم فصل الجاذبية لإزالة الجزيئات القابلة للترسيب. من خلال عملية ترسيب التدفق العمودي ، تتم إزالة 60 ٪ -70 ٪ من الجزيئات الصلبة.

بعد المعالجة المسبقة بواسطة مستوطن التدفق العمودي ، تمت إزالة معظم الجزيئات القابلة للترسيب ، والأغلبية المتبقية هي للجزيئات الصلبة المعلقة بين 30-100 ميكرون. يمكن ترشيح هذا الجزء من الجزيئات جسديًا من خلال مرشح ميكروفيني.

بعد ترشيحه بواسطة مرشح ميكروفيني ، تكون الجزيئات المتبقية هي جزيئات معلقة صغيرة أقل من 30 ميكرون وبعض المواد العضوية القابلة للذوبان. يتم فصل الجسيمات في هذا الجزء بشكل رئيسي بالرغوة من خلال فاصل البروتين. فصل الرغوة هو طريقة شائعة ، والتي يمكن أن تزيل الجزيئات المعلقة الدقيقة ، والمواد العضوية القابلة للذوبان ، ولها وظائف معينة لزيادة الأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون.

3. الترشيح المتسلسل قبل التطهير

3.1 تأثير المواد الصلبة المعلقة على تطهير الأشعة فوق البنفسجية

يمكن أن تنتشر الجزيئات المعلقة في الماء وتمتص إشعاع الأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن يؤدي هذا الامتصاص والانتثار إلى استهلاك الطاقة فوق البنفسجية أثناء الانتشار ، مما يقلل من شدة وتأثير الجراثيم للإشعاع فوق البنفسجي. وجدت دراسة وجود علاقة بين محتوى المواد الصلبة المعلقة وبقاء القولونيات البرازية في مياه الصرف الصحي المعرضة للإشعاع فوق البنفسجي. يتم حماية البكتيريا ذات الجزيئات المرفقة السطحية بواسطة الجزيئات المعلقة ، وبالتالي ، فإن التطهير فوق البنفسجي يمكن أن يقلل فقط من قدرة البقاء على قيد الحياة بمقدار 3-4 وحدات Log10.

المادة الجسيمية المعلقة يمكن أن تحد من عمق اختراق الأشعة فوق البنفسجية في الماء. في المياه الصافية ، يمكن للأشعة فوق البنفسجية اختراق الماء بعمق نسبيًا وتطهير الماء على أعماق مختلفة. ومع ذلك ، عندما تكون هناك جزيئات معلقة في الماء ، سيتم إعاقة قدرة الاختراق للأشعة فوق البنفسجية.

أخذ نظام تربية الأحياء المائية المعاد دورانه (RAS) على سبيل المثال ، على سبيل المثال ، في غياب المادة الجسيمية المعلقة ، قد يكون الإشعاع فوق البنفسجي فعالًا في تطهير المسطحات المائية تصل إلى عمق 0.5-1 متر. ولكن إذا كان تركيز الجزيئات المعلقة في الماء مرتفعًا ، فقد يخترق الأشعة فوق البنفسجية أعماقًا فقط من 0.2-0.3 متر ، مما يجعل من الصعب على المسطحات المائية الأعمق أن تتطهير بالكامل ، وتشكل البقع العمياء للتطهير. هذا يمكن أن يؤدي إلى استمرار النمو والتكاثر للكائنات الحية الدقيقة في هذه المناطق غير المتطورة بشكل كاف ، مما يؤثر على جودة المياه في نظام الاستزراع المائي المعاد دورانه (RAS) بأكمله (RAS) نظام.

في حالة عدم وجود تداخل في الجسيمات الموقوفة ، يمكن أن يقتلها مستوى معين من جرعة الإشعاع فوق البنفسجي (مثل 10-20mJ/cm ²) بشكل فعال. ولكن إذا كان هناك عدد كبير من الجزيئات المعلقة في الماء ، فقد تكون كثافة الأشعة فوق البنفسجية 50 ٪ إلى 70 ٪ فقط من الأصل. لتحقيق نفس تأثير التطهير ، من الضروري تمديد وقت تشعيع الأشعة فوق البنفسجية أو زيادة قوة المصباح فوق البنفسجي. خلاف ذلك ، قد لا تُقتل بعض الكائنات الحية الدقيقة تمامًا ، مما يؤدي إلى التطهير غير المكتمل وزيادة خطر الإصابة بالعدوى من قبل كائنات الاستزراع المائي.

3.2 تأثير المواد الصلبة المعلقة على تطهير الأوزون

المادة الجسيمية المعلقة سوف تمتص الأوزون في الماء. بسبب مساحة السطح المحددة الكبيرة للجزيئات المعلقة ، يتم ربط جزيئات الأوزون بسهولة على أسطحها. على سبيل المثال ، تحتوي الجزيئات المعلقة مثل بقايا الأعلاف والجزيئات البرازية والركام الميكروبي على العديد من المواقع النشطة على أسطحها التي يمكن أن تمتص الأوزون جسديًا. هذا يجعل من الصعب على الأوزون أن يتلامس بشكل فعال مع مسببات الأمراض (مثل البكتيريا والفيروسات والفطريات ، وما إلى ذلك) في الماء بعد الربط بالمواد الجسيمية المعلقة ، وبالتالي تقليل كفاءة التطهير. إنه مثل التطهير "رصاصة" (الأوزون) التي يتم اعتراضها بواسطة "العقبة" (الجسيمات المعلقة) في الوسط.

تتنافس المكونات العضوية في المادة الجسيمية المعلقة مع مسببات الأمراض للأوزون. تحتوي العديد من الجزيئات المعلقة على المواد العضوية ، مثل البروتينات غير المكتملة والسكريات ، إلخ. هذه المركبات العضوية ، مثل مسببات الأمراض ، يمكن أن تخضع لتفاعلات الأكسدة مع الأوزون. عندما يكون هناك الكثير من الجزيئات المعلقة في الماء ، فإن الأوزون سوف يتفاعل بشكل تفضيلي مع هذه المواد العضوية ، ويستهلك كمية كبيرة من الأوزون ويقلل من كمية الأوزون المستخدمة لمسببات الأمراض المطلية. على سبيل المثال ، في نظام تربية الأحياء المائية المعاد دورانه (RAS) النظام الذي يحتوي على تركيزات عالية من المادة الجسيمية المعلقة ، قد يكرس الأوزون أولاً معظم طاقته للمواد العضوية المؤكسدة على سطح الجسيمات ، في حين يمكن استخدام كمية صغيرة فقط من الأوزون لقتل الكائنات الحية الدقيقة الضارة في الماء.

3.3 فوائد الترشيح قبل التطهير

بعد الترشيح المادي (إزالة المواد الصلبة المعلقة) ، والترشيح البيولوجي (إزالة المواد الضارة القابلة للذوبان) ، وترشيح الغاز (إزالة ثاني أكسيد الكربون) ، أصبحت مياه الاستزراع المائي واضحة للغاية. في هذا الوقت ، سواء كان استخدام تطهير الأشعة فوق البنفسجية أو تطهير الأوزون ، سيكون التأثير جيدًا جدًا.

4. تصميم معلمة تداول المياه

جوهر نظام إعادة تدوير الاستزراع المائي (RAS) هي دورة الماء. فكيف تصنع الماء تدور؟ مضخة الدورة الدموية هي قلب ، وظيفتها مثل قلب الإنسان. المرشح البيولوجي هو أعلى نقطة في نظام الدورة الدموية بأكملها ، حيث يتدفق الماء إلى أحواض تربية الأحياء المائية المختلفة من خلال الضغط الجوي الطبيعي ثم في تجمع المضخة. ثم تضخ المضخة المتداولة الماء من بركة المضخة إلى المرشح الحيوي ، وبالتالي تحقيق الدورة الدموية للمياه.

مضخة الدورة الدموية مهمة للغاية ، لذلك يجب تصميمها مع نسخة احتياطية رئيسية واحدة. عندما تعطل مضخة المياه الرئيسية ، يمكن بدء مضخة المياه الاحتياطية في الوقت المناسب لمنع حوادث التكاثر.

تصميم معدل الدورة الدموية

معدل الدورة الدموية لإعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) مهم جدا. يمكن أن يضمن معدل الدورة الدموية المناسبة جودة مياه موحدة في بركة تربية الأحياء المائية. من خلال الدورة الدموية ، يمكن توزيع الأكسجين المذاب والمواد المغذية ودرجة الحرارة بالتساوي في جميع أنحاء جسم الماء بأكمله ، وتجنب تدهور جودة المياه المحلي. أهم شيء هو تعزيز إزالة الجسيمات المعلقة من خلال تداول الماء. يمكن أن يجلب تدفق المياه المتداولة الجزيئات المعلقة إلى معدات الترشيح للمعالجة. يمكن أن يحسن معدل الدورة الدموي الكافي من كفاءة إزالة الجسيمات المعلقة ومنع تراكمه المفرط في أحواض الاستزراع المائي. لذلك ، تحدد سرعة الدورة الدموية مستوى المادة الجسيمية المعلقة.

يتطلب حساب معدل الدورة الدموية أولاً تحديد كمية التغذية بناءً على الحد الأقصى لسعة الاستعارة البيولوجية ، ثم حساب كمية الجسيمات المعلقة المنتجة في الساعة بناءً على كمية التغذية. بعد ذلك ، استنادًا إلى القيمة المستهدفة لـ TSS المصممة للمياه التي تدور أحواض البركة وقدرة المعالجة لكل جهاز ، قم بحساب معدل الدورة الدموية.

باختصار ، حساب معدل الدورة معقد نسبيا. استنادًا إلى القيم التجريبية ، يمكن استخدامه ببساطة كقيمة مرجعية لدورة كل ساعة واحدة. أخذ زراعة باس البحر في جسم مائي متداول 1000 متر مكعب كمثال ، يتم ضبط تردد الدورة على دورة لمدة ساعتين. لذلك ، فإن معدل الدورة بالساعة هو 1000/2 = 500 طن/ساعة.

تصميم التدفق المتغير

مضخة الدوران هي المعدات التي لديها أعلى استهلاك للطاقة في تربية الأحياء المائية المائية. إذا تم الاحتفاظ بمضخة الدورة الدموية في حالة الدورة الدموية عالية السرعة ، فستقوم بسرعة بإزالة النفايات من مياه الاستزراع المائي من خزان الاستزراع المائي ، لكن استهلاك الطاقة مرتفع للغاية. إذا ظلت مضخة الدورة الدموية تعمل بسرعة منخفضة ، على الرغم من أن استهلاك الطاقة منخفض ، فإن معدل إزالة النفايات من خزان الاستزراع المائي في مياه الاستزراع المائي بطيء. عن طريق تثبيت محولات التردد وأطراف التحكم الذكية ، يمكن لتكنولوجيا التدفق المتغير تلقائيًا ضبط معلمات دورة المياه المتداولة وفقًا لمراحل التكاثر المختلفة ومعلمات جودة المياه على أساس الخوارزميات ، وتحقيق تداول التدفق المتغير.

الرسم البياني المرجعي