عملية إعادة تدوير الأراضي الصناعية (RAS) الصناعية (الجزء 3): جودة المياه PA
إعادة تدوير معلمات جودة المياه
تشكل معايير جودة المياه ومعايير التصميم أساسًا لإعادة تدوير نظام معالجة المياه وإدارة التشغيل. فيما يلي مخططات مرجعية ومعلمات شائعة الاستخدام من قبل فريق الهندسة:
| معلمات جودة المياه | |
إجمالي المواد الصلبة المعلقة (TSS) | ≤10mg/l |
إجمالي النيتروجين الأمونيا (تان) | ≤1mg/l |
نتريت (لا - ن) | ≤0.5mg/l |
نترات (لا - ن) | ≤300mg/l |
الأكسجين المذاب (do) | 8-10mg/l |
PH | 7-8.5 |
إمكانات الحد من الأكسدة (ORP) | ≤400mv |
درجة حرارة الماء | 23-30℃ |
1. تصميم نظام إزالة الجسيمات الصلبة
عادة ما تستخدم المواد الصلبة المعلقة (TSS) كمعلمة لقياس المادة الجسيمية الصلبة في إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS). يشير بشكل أساسي إلى إجمالي كمية الجزيئات الصلبة ذات حجم الجسيمات التي يزيد حجمها عن 1 ميكرون في وحدة الماء. في نظام المياه المتداولة ، تشمل TSS براز الأسماك ، الطعم المتبقي ، Flocs البيولوجية (البكتيريا الميتة والحيوية) ، إلخ. يختلف حجم هذه الجزيئات المعلقة اختلافًا كبيرًا من مستوى الميكرومتر إلى مستوى سنتيمتر. يمكن أن تؤثر المادة الجسيمية المعلقة بشكل مباشر على صحة ونمو الأسماك (وخاصة أسماك المياه الباردة) ، وكذلك زيادة العبء على المرشحات الحيوية. لذلك ، من الضروري الحفاظ على تركيز الجزيئات المعلقة في الماء المتداول ضمن نطاق معقول.
في بعض أنظمة نظام الاستزراع المائي المعاد دوران في بلدان الاتحاد الأوروبي (RAS) ، تكون السيطرة على المادة الجسيمية المعلقة صارمة نسبيًا. على سبيل المثال ، بالنسبة للمسطحات المائية المستخدمة لإعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) ، من المتوقع عادةً أن يتم التحكم في تركيز الجسيمات المعلقة (تقاس بواسطة المواد الصلبة الكلية TSS) أقل من 15 ملغ/لتر للحفاظ على جودة المياه الجيدة والبيئة البيئية.
لدى الولايات المتحدة أيضًا لوائح جودة المياه ذات الصلة في مجالات الاستزراع المائي ومعالجة المياه. في نظام إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) ، فإن محتوى المادة الجسيمية المقابلة (المحولة بواسطة التعكر والمؤشرات الأخرى ذات الصلة) له أيضًا قيود معينة. يتراوح النطاق المثالي لتركيز المادة الجسيمية المعلقة حوالي 8-12 ملغ/لتر ، والذي يستخدم لضمان بقاء وتكاثر الكائنات المائية.
في التشغيل الفعلي لنظام نظام الاستزراع المائي المعتمد على المصنع (RAS) في الصين ، من الضروري عمومًا التحكم في تركيز المادة الجسيمية المعلقة (المواد الصلبة المعلقة SS) أقل من 10 ملغ/لتر. بالنسبة لبعض الأنواع الثمينة التي تتطلب جودة المياه العالية ، مثل سمك السلمون ، فهي مطلوبة للسيطرة عليها أقل من 5 ملغ/لتر.
2. معلمات إزالة الملوثات المذابة
تشمل قابلية ذوبان المياه مواد غير عضوية قابلة للذوبان والمواد العضوية القابلة للذوبان. من بينها ، المواد الضارة القابلة للذوبان في الماء هي أساسا النيتروجين الأمونيا (NH3-N) ونيتروجين النيتريت (NO2-- n). يمكن أن يدخل النيتروجين الأمونيا في مجرى الدم من خلال الخياشيم وجلد الأسماك ، مما يعطل دورة حمض التريكروكسيليك العادية ، وتغيير ضغطها التناضحي ، وتقليل قدرتها على امتصاص الأكسجين من الماء ، مما يؤثر على نموها الطبيعي والبقاء على قيد الحياة.
إن التصفية الحيوية للأنظمة الحيوية للأنظمة الغشائية الثابتة التي تدور حولها في أنظمة إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) هي مجتمع تحويل النيتروجين الأمونيا الذي ينمو على سطح مادة التعبئة البيولوجية معينة ، ويتم نقل نيتروجين الأمونيا إلى الأغشية الحيوية الثابتة من خلال الانتشار وتحويلها. الغرض الرئيسي من تصميم عملية المرشح البيولوجي هو التأكد من أن المرشح لديه بكتيريا نترات كافية لإزالة النيتروجين الأمونيا الذي يفرزه الأسماك ، والحفاظ على تركيز النيتروجين الأمونيا في نظام الاستزراع المائي ضمن النطاق المحدد مسبقًا ، وضمان سلامة الأسماك والفعال.
2.1 التحكم في النيتروجين (NH₃-N)
النيتروجين الأمونيا هو أحد الملوثات الرئيسية المذاب في الماء في أنظمة إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS). يأتي بشكل أساسي من البراز والأعلاف المتبقية للكائنات المستزرعة. يمكن أن تكون تركيزات عالية من النيتروجين الأمونيا سامة للكائنات المستزرعة ، مما يؤثر على نموها وحصاناتها وقدرتها الإنجابية. في المرشحات الحيوية ، تعتمد إزالة نيتروجين الأمونيا بشكل رئيسي على نتروجسيات الكائنات الحية الدقيقة مثل بكتيريا النيتروجين ، والتي تحول النيتروجين الأمونيا إلى النترات والنترات.
عند تصميم مرشح حيوي ، ينبغي اعتبار مساحة سطح كافية وحجم مادة المرشح لتوفير مساحة كافية للبكتيريا النتروية للنمو والتكاثر. في الوقت نفسه ، من الضروري التحكم في حمل النيتروجين في الأمونيا في التأثير وتجنب تركيز النيتروجين المفرط من التأثير على المرشح البيولوجي. على سبيل المثال ، يمكن تقليل تركيز نيتروجين الأمونيا في المؤثر باستخدام آلة التغذية التلقائية واعتماد استراتيجية تغذية لكميات صغيرة ووجبات متعددة. حدد تركيز النيتروجين الأمونيا المسموح به للتصفية الحيوية بناءً على تحمل النيتروجين من الأمونيا وكثافة تكاثر الكائنات الحية المستزرعة. بشكل عام ، بالنسبة لمعظم أسماك الاستزراع المائي في المياه العذبة ، يجب التحكم في إجمالي تركيز النيتروجين الأمونيا إلى أقل من 1mg/l ، ويجب ألا يتجاوز الأمونيا غير الأيونية 0.025 ملغ/لتر.
2.2 التحكم في النيتريت (NO₂⁻-N)
نتريت هو أيضًا معلمة جودة المياه التي يجب مراقبتها عن كثب في نظام نظام الاستزراع المائي المعاد دورانه (RAS). إنه منتج وسيط في عملية نتروجين النيتروجين الأمونيا وهو أيضًا سام للكائنات الحية للاستزراع المائي. يمكن أن يؤثر النيتريت على نقل الأكسجين في دم الكائنات المستزرعة ، مما يؤدي إلى أعراض نقص الأكسجة مثل ضيق التنفس ، والرؤوس العائمة ، وحتى الموت.
في التصميم ، من الضروري التأكد من أن المرشح الحيوي يمكنه تحويل نتريت بشكل فعال إلى نترات. وهذا يتطلب الحفاظ على نشاط البكتيريا النيتروجين في المرشح الحيوي وتزويدهم بظروف بيئية مناسبة ، مثل الأكسجين المذاب المناسب. بشكل عام ، يجب التحكم في تركيز النيتريت أقل من 0.5 ملغ/لتر.
2.3 اعتبارات تربية الأحياء المائية
ملوحة مياه البحر عالية نسبيًا ، تحتوي على أيونات مختلفة مثل أيونات الصوديوم (NA ⁺) ، أيونات الكلوريد (CL ⁻) ، أيونات المغنيسيوم (ملغ ² ⁺) ، أيونات الكالسيوم (Ca ² ⁺) ، إلخ. تطورت كائنات الاستزراع المائي البحري أنظمة تنظيم أيون معقدة خلال تكييفها على المدى الطويل مع بيئات الملح العالية. عندما يدخل النيتريت الكائنات البحرية ، يمكن لهذه الكائنات الحية أن تخفف جزئياً من الآثار الفسيولوجية للنتريت من خلال استخدام نظام تنظيم أيون الخاص بهم. في إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) ، يمكن أن تقلل أيونات الكلوريد (CL -) من سمية النيتريت (NO2-) إلى الكائنات الحية في تربية الأحياء المائية من خلال تثبيط تنافسي. على وجه التحديد ، يحتاج كل من أيونات الكلوريد والنتريت إلى دخول جسم السمك عبر خلايا كلوريد على ألواح الخياشيم. يزيد وجود أيونات الكلوريد من صعوبة دخول النيتريت إلى جسم السمك ، مما يقلل من سمية. بشكل عام ، عندما يكون تركيز أيونات الكلوريد في الماء ستة أضعاف نيترت ، فإنه يمكن أن يمنع بشكل فعال سمية النتريت إلى كائنات الاستزراع المائي. بالمقارنة مع تربية الأحياء المائية في المياه العذبة ، فإن تربية الأحياء المائية في مياه البحر لديها مخاطر أقل سمية من النيتريت ، والتي ترتبط بتركيز أيونات الكلوريد في مياه البحر. لذلك ، في نظام إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) ، من خلال تنظيم الملوحة بشكل معقول ، يمكن تقليل سمية النتريت بشكل فعال ، ويمكن حماية صحة وسلامة كائنات الاستزراع المائي.
3. الأكسجين المذاب (do)
في نظام إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) ، يعد الأكسجين المذاب (DO) معلمة جودة المياه الرئيسية. تمتص الأسماك والكائنات المائية الأخرى الأكسجين المذاب من الماء من خلال تنفس الخياشيم للحفاظ على نشاطها الأيضي. تركيز الأكسجين المذاب المطلوب للنمو الطبيعي لمعظم أسماك المياه الدافئة يتراوح بين 5 و 8 ملغ/لتر. عندما يكون تركيز الأكسجين المذاب أقل من المستوى الحرج ، سيتم تثبيط تنفس الكائنات المائية ، وسوف يتباطأ معدل نموها ، وسوف ينخفض مناعة ، وهم عرضة للعدوى مع الأمراض. على سبيل المثال ، عندما يكون الأكسجين المذاب أقل من 2 ملغ/لتر ، فإن العديد من الأسماك ستشهد ظاهرة الرأس العائمة ، ويمكن أن يؤدي التعرض لفترة طويلة للأكسجين الذائب المنخفض إلى موت الأسماك.
في إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) ، يوصى بالحفاظ على الأكسجين الذائب بين 8-10 ملغ/لتر. يعتبر الأكسجين الأعلى المذاب مفيدًا لزيادة مستويات التغذية وتقليل نسب التغذية.
4. التحكم في الرقم الهيدروجيني
في نظام إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) ، يتراوح نطاق الأس الهيدروجيني المناسب للأسماك عادة ما بين 7.0-8.5. على سبيل المثال ، تنمو معظم أسماك المياه العذبة بشكل جيد في البيئات مع درجة الحموضة 7.2-7.8. وذلك لأنه في نطاق الرقم الهيدروجيني هذا ، يمكن تنفيذ الوظائف الفسيولوجية للأسماك ، مثل التنفس وتنظيم الضغط الاسموزي ، بشكل طبيعي نسبيًا. يحدث تبادل الغاز من خلال الخياشيم ، وتسهل الحموضة المناسبة أو القلوية في الماء عملية التبادل العادية للأكسجين وثاني أكسيد الكربون.
بالنسبة لزراعة الروبيان ، مثل الروبيان الأبيض في أمريكا الجنوبية ، يبلغ نطاق الأس الهيدروجيني المناسب حوالي 7.8-8.6. ويرجع ذلك إلى التركيب الفسيولوجي وخصائص النشاط للقشريات ، مما يجعلها أكثر قابلية للتكيف مع بيئات الأس الهيدروجيني الأعلى قليلاً. الرقم الهيدروجيني المناسب مفيد لنمو الروبيان.
ومع ذلك ، أثناء عملية إعادة تدوير نظام الاستزراع المائي (RAS) ، ستنخفض قيمة الرقم الهيدروجيني بشكل مستمر مع تقدم تربية الأحياء المائية ، ومن الضروري ضبط قيمة الأس الهيدروجيني للمياه. يمكن استخدام معدات ضبط الرقم الهيدروجيني التلقائي. ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني تلقائيًا لجسم الماء بناءً على بيانات مستشعر الأس الهيدروجيني.
