El proceso de acuicultura de recirculación industrializada en tierra (RAS) Proceso y diseño de parámetros (Parte 2)

Recirculación del sistema de acuicultura (RAS) Principios de diseño de procesos

A diferencia de la acuicultura tradicional de flujo, recirculando el sistema de acuicultura (RAS) logra la reutilización del agua a través de tecnologías y equipos de tratamiento avanzados. Todos los componentes deben operar en un flujo de trabajo secuenciado científicamente para garantizar la eficacia. Los principios de diseño clave incluyen:

1. Tratamiento secuencial: sólidos → líquidos → gases

No eliminar las partículas suspendidas sólidas primero comprometerá los pasos posteriores. Por ejemplo, los medios de biofilter recubiertos con partículas impiden que las bacterias nitrificantes conviertan el nitrógeno de amoníaco, degradando la calidad del agua. El exceso de materia orgánica de las partículas también puede sobrecargar biofilters.

Secuencia de tratamiento:

1. Extracción de partículas sólidas

2 Eliminación de contaminantes disuelto

3 CO₂ Knetping

4 Desinfección

5 Oxigenación & Control de temperatura

2. Tratamiento de residuos sólidos por tamaño de partícula

En el sistema de acuicultura recirculante (RAS) Sistema, las partículas sólidas provienen principalmente de las heces de los organismos de acuicultura y la alimentación que no se ha consumido. El tratamiento de los residuos sólidos puede adoptar diferentes métodos de tratamiento según el tamaño de partícula, de grande a pequeño.

Para partículas más grandes con un tamaño de partícula de más de 100 micras (principalmente estiércol de pescado y cebo residual), estas partículas son sedimentables. Para evitar aumentar la carga en procesos posteriores después de que se rompen en el sistema, se puede adoptar un proceso de precipitación. El colonco de flujo vertical es un dispositivo que utiliza la separación de gravedad para eliminar partículas sedimentables. A través del proceso de sedimentación del flujo vertical, se eliminan el 60% -70% de las partículas sólidas.

Después del pretratamiento por un colono de flujo vertical, se han eliminado la mayoría de las partículas sedimentables, y la mayoría restante es para partículas sólidas suspendidas entre 30-100 micras. Esta parte de las partículas se puede filtrar físicamente a través de un microfiltro.

Después de ser filtrado por un microfiltro, las partículas restantes son pequeñas partículas suspendidas por debajo de 30 micras y algo de materia orgánica soluble. Las partículas en esta parte se separan principalmente por espuma a través del separador de proteínas. La separación de espuma es un método común, que puede eliminar partículas micro suspendidas, materia orgánica soluble, y tiene ciertas funciones de aumentar el oxígeno y eliminar el dióxido de carbono.

3. Filtración secuencial antes de la desinfección

3.1 Impacto de los sólidos suspendidos en la desinfección UV

Las partículas suspendidas en el agua pueden dispersar y absorber la radiación ultravioleta. Este efecto de absorción y dispersión puede conducir al consumo de energía ultravioleta durante la propagación, reduciendo aún más la intensidad y el efecto bactericida de la radiación ultravioleta. Un estudio ha encontrado una correlación entre el contenido de sólidos suspendidos y la supervivencia de los coliformes fecales en las aguas residuales expuestas a la radiación ultravioleta. Las bacterias con partículas unidas a la superficie están protegidas por partículas suspendidas, por lo tanto, la desinfección ultravioleta solo puede reducir la capacidad de supervivencia en 3-4 unidades LOG10.

Las partículas suspendidas pueden limitar la profundidad de penetración de los rayos ultravioleta en el agua. En agua clara, los rayos ultravioleta pueden penetrar el agua relativamente profundamente y desinfectar el agua a diferentes profundidades. Sin embargo, cuando hay partículas suspendidas en el agua, la capacidad de penetración de los rayos ultravioleta se verá obstaculizada.

Tomando un sistema de acuicultura de recirculación (RAS) El estanque como ejemplo, en ausencia de partículas suspendidas, la radiación ultravioleta puede ser efectiva para desinfectar cuerpos de agua hasta una profundidad de 0.5-1 metros. Pero si la concentración de partículas suspendidas en el agua es alta, los rayos ultravioleta solo pueden penetrar profundidades de 0.2-0.3 metros, lo que dificulta que los cuerpos de agua más profundos estén completamente desinfectados, formando puntos ciegos de desinfección. Esto puede conducir al crecimiento continuo y la reproducción de microorganismos en estas áreas insuficientes insuficientemente, afectando la calidad del agua de todo el sistema de acuicultura recirculante (RAS) sistema.

En ausencia de interferencia de partículas suspendidas, un cierto nivel de dosis de radiación ultravioleta (como 10-20mj/cm ²) puede matarlo efectivamente. Pero si hay una gran cantidad de partículas suspendidas en el agua, la intensidad ultravioleta puede ser solo del 50% -70% del original. Para lograr el mismo efecto de desinfección, es necesario extender el tiempo de irradiación ultravioleta o aumentar la potencia de la lámpara ultravioleta. De lo contrario, algunos microorganismos pueden no ser asesinados por completo, lo que resulta en una desinfección incompleta y aumenta el riesgo de infección por los organismos de la acuicultura.

3.2 Impacto de los sólidos suspendidos en la desinfección de ozono

Las partículas suspendidas adsorben el ozono en el agua. Debido a la gran superficie específica de las partículas suspendidas, las moléculas de ozono se unen fácilmente a sus superficies. Por ejemplo, las partículas suspendidas, como los residuos de alimentación, las partículas fecales y los agregados microbianos, tienen muchos sitios activos en sus superficies que pueden adsorbar físicamente el ozono. Esto dificulta que el ozono entra en contacto de manera efectiva con patógenos (como bacterias, virus, hongos, etc.) en agua después de la unión con partículas suspendidas, reduciendo así la eficiencia de desinfección. Es como la desinfección "bala" (ozono) interceptada por el "obstáculo" (partículas suspendidas) en el medio.

Los componentes orgánicos en partículas suspendidas compiten con patógenos para el ozono. Muchas partículas suspendidas contienen materia orgánica, como proteínas, azúcares, etc. digeridas de manera incompleta, etc. Estos compuestos orgánicos, como los patógenos, pueden sufrir reacciones de oxidación con el ozono. Cuando hay demasiadas partículas suspendidas en el agua, el ozono reaccionará preferentemente con estas sustancias orgánicas, consumiendo una gran cantidad de ozono y reduciendo la cantidad de ozono utilizado para desinfectar patógenos. Por ejemplo, en un sistema de acuicultura recirculante (RAS) El sistema que contiene altas concentraciones de partículas suspendidas, el ozono puede dedicar primero la mayor parte de su energía a oxidar la materia orgánica en la superficie de las partículas, mientras que solo una pequeña cantidad de ozono puede usarse para matar microorganismos dañinos en el agua.

3.3 Beneficios de la filtración antes de la desinfección

Después de la filtración física (eliminación de sólidos suspendidos), filtración biológica (eliminación de sustancias dañinas solubles) y filtración de gas (eliminación de dióxido de carbono), el agua de la acuicultura se ha vuelto muy clara. En este momento, ya sea usando desinfección ultravioleta o desinfección de ozono, el efecto será muy bueno.

4. Diseño de parámetros de circulación de agua

El núcleo del sistema de acuicultura de recirculación (RAS) es el ciclo del agua. Entonces, ¿cómo circular el agua? La bomba de circulación es el núcleo, y su función es como el corazón humano. El filtro biológico es el punto más alto de todo el sistema de circulación, donde el agua fluye hacia varios estanques de acuicultura a través de la presión atmosférica natural y luego en la piscina de la bomba. La bomba circulante luego bombea agua desde la piscina de la bomba hacia el biopelículas, logrando así la circulación de agua.

La bomba de circulación es muy importante, por lo que debe diseñarse con una copia de seguridad principal y una. Cuando la bomba de agua principal funciona mal, la bomba de agua de respaldo se puede iniciar de manera oportuna para evitar accidentes de reproducción.

Diseño de tasa de circulación

La tasa de circulación del sistema de acuicultura recirculante (RAS) es muy importante. Una tasa de circulación adecuada puede garantizar la calidad uniforme del agua en el estanque de acuicultura. A través de la circulación, el oxígeno disuelto, los nutrientes y la temperatura se pueden distribuir uniformemente en todo el cuerpo del agua, evitando el deterioro local de la calidad del agua. Lo más importante es promover la eliminación de partículas suspendidas a través de la circulación del agua. El flujo de agua circulante puede llevar partículas suspendidas al equipo de filtración para el tratamiento. La tasa de circulación adecuada puede mejorar la eficiencia de eliminación de partículas suspendidas y evitar su acumulación excesiva en los estanques de acuicultura. Por lo tanto, la velocidad de circulación determina el nivel de partículas suspendidas.

El cálculo de la tasa de circulación primero requiere determinar la cantidad de alimentación en función de la capacidad de carga biológica máxima y luego calcular la cantidad de partículas suspendidas producidas por hora en función de la cantidad de alimentación. Luego, según el valor objetivo de TSS diseñado para el agua circulante de estanques y la capacidad de procesamiento de cada equipo, calcule la velocidad de circulación.

En resumen, el cálculo de la tasa de ciclo es relativamente complejo. Según los valores empíricos, se puede usar simplemente como un valor de referencia para andar en bicicleta cada 1 hora. Tomando el cultivo de la lubina en un cuerpo de agua circulante de 1000 metros cúbicos como ejemplo, la frecuencia del ciclo se establece en un ciclo de 2 horas. Por lo tanto, la tasa de ciclo por hora es 1000/2 = 500 toneladas/hora.

Diseño de flujo variable

La bomba circulante es el equipo con el mayor consumo de energía en la acuicultura de agua circulante. Si la bomba de circulación se mantiene en un estado de circulación de alta velocidad, eliminará rápidamente los desechos del agua de la acuicultura del tanque de acuicultura, pero el consumo de energía es demasiado alto. Si la bomba de circulación se mantiene funcionando a baja velocidad, aunque el consumo de energía es baja, la tasa de eliminación de desechos del tanque de acuicultura en el agua de la acuicultura es lenta. Al instalar convertidores de frecuencia y terminales de control inteligentes, la tecnología de flujo variable puede ajustar automáticamente los parámetros del ciclo de agua circulante de acuerdo con diferentes etapas de reproducción y parámetros de calidad del agua basados en algoritmos, logrando la circulación de flujo variable.

Diagrama de referencia