Fornecedor de soluções completas para aquicultura e fabricante de equipamentos de armazenamento de líquidos.
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Princípios de projeto do processo do sistema de aquicultura de recirculação (RAS)
Diferentemente da aquicultura tradicional de fluxo contínuo, o Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS) alcança o reuso de água por meio de tecnologias e equipamentos avançados de tratamento. Todos os componentes devem operar em um fluxo de trabalho sequenciado cientificamente para garantir a eficácia. Os principais princípios de design incluem:
1. Tratamento sequencial: Sólidos → Líquidos → Gases
Não remover partículas sólidas suspensas primeiro comprometerá as etapas subsequentes. Por exemplo, meios de biofiltro revestidos com partículas impedem bactérias nitrificantes de converter nitrogênio de amônia, degradando a qualidade da água. O excesso de matéria orgânica de partículas também pode sobrecarregar os biofiltros.
Sequência de tratamento:
1. Remoção de partículas sólidas
2. Remoção de contaminantes dissolvidos
3. Desintegração de CO₂
4. Desinfecção
5. Oxigenação e controle de temperatura
2. Tratamento de Resíduos Sólidos por Tamanho de Partícula
No sistema Recirculating Aquaculture System (RAS), a matéria particulada sólida vem principalmente das fezes de organismos de aquicultura e ração que não foi consumida. O tratamento de resíduos sólidos pode adotar diferentes métodos de tratamento de acordo com o tamanho das partículas, de grande a pequeno.
Tamanho de partícula de partículas sólidas | Método de tratamento | Equipamento |
Partículas sedimentáveis maiores que 100 mícrons (principalmente fezes residuais) | Sedimentação | Tanque de sedimentação de fluxo vertical |
Partículas sólidas suspensas entre 30-100 mícrons | Filtração | Filtro Microscreen |
Partículas sólidas suspensas menores que 30 mícrons | Fracionamento de espuma | Skimmer de Proteínas |
Para partículas maiores com um tamanho de partícula de mais de 100 mícrons (principalmente esterco de peixe e isca residual), essas partículas são sedimentáveis. Para evitar aumentar a carga em processos subsequentes após a quebra no sistema, um processo de precipitação pode ser adotado. O decantador de fluxo vertical é um dispositivo que usa separação por gravidade para remover partículas sedimentáveis. Por meio do processo de sedimentação de fluxo vertical, 60% -70% das partículas sólidas são removidas.
Após o pré-tratamento por um decantador de fluxo vertical, a maioria das partículas sedimentáveis foi removida, e a maioria restante é de partículas sólidas suspensas entre 30-100 mícrons. Esta parte das partículas pode ser filtrada fisicamente por um microfiltro.
Após serem filtradas por um microfiltro, as partículas restantes são pequenas partículas suspensas abaixo de 30 mícrons e alguma matéria orgânica solúvel. As partículas nesta parte são separadas principalmente por espuma através de separador de proteínas. A separação por espuma é um método comum, que pode remover micropartículas suspensas, matéria orgânica solúvel e tem certas funções de aumentar o oxigênio e remover o dióxido de carbono.
3. Filtração sequencial antes da desinfecção
3.1 Impacto dos sólidos suspensos na desinfecção UV
Partículas suspensas na água podem espalhar e absorver radiação ultravioleta. Esse efeito de absorção e dispersão pode levar ao consumo de energia ultravioleta durante a propagação, reduzindo ainda mais a intensidade e o efeito bactericida da radiação ultravioleta. Um estudo encontrou uma correlação entre o conteúdo de sólidos suspensos e a sobrevivência de coliformes fecais em águas residuais expostas à radiação ultravioleta. Bactérias com partículas aderidas à superfície são protegidas por partículas suspensas, portanto, a desinfecção ultravioleta pode reduzir a capacidade de sobrevivência em apenas 3-4 unidades log10.
Matéria particulada suspensa pode limitar a profundidade de penetração dos raios ultravioleta na água. Em água limpa, os raios ultravioleta podem penetrar na água relativamente profundamente e desinfetar a água em diferentes profundidades. No entanto, quando há partículas suspensas na água, a capacidade de penetração dos raios ultravioleta será prejudicada.
Tomando como exemplo um lago do Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS), na ausência de material particulado suspenso, a radiação ultravioleta pode ser eficaz na desinfecção de corpos d'água até uma profundidade de 0,5-1 metro. Mas se a concentração de partículas suspensas na água for alta, os raios ultravioleta podem penetrar apenas profundidades de 0,2-0,3 metros, dificultando a desinfecção completa de corpos d'água mais profundos, formando pontos cegos de desinfecção. Isso pode levar ao crescimento e reprodução contínuos de microrganismos nessas áreas insuficientemente desinfetadas, afetando a qualidade da água de todo o sistema do Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS).
Na ausência de interferência de material particulado suspenso, um certo nível de dose de radiação ultravioleta (como 10-20mJ/cm²) pode efetivamente matá-lo. Mas se houver um grande número de partículas suspensas na água, a intensidade ultravioleta pode ser apenas 50% -70% do original. Para obter o mesmo efeito de desinfecção, é necessário estender o tempo de irradiação ultravioleta ou aumentar a potência da lâmpada ultravioleta. Caso contrário, alguns microrganismos podem não ser completamente mortos, resultando em desinfecção incompleta e aumentando o risco de infecção por organismos de aquicultura.
3.2 Impacto dos Sólidos Suspensos na Desinfecção do Ozônio
Matéria particulada suspensa adsorverá ozônio na água. Devido à grande área de superfície específica das partículas suspensas, as moléculas de ozônio são facilmente fixadas em suas superfícies. Por exemplo, partículas suspensas, como resíduos de ração, partículas fecais e agregados microbianos, têm muitos sítios ativos em suas superfícies que podem adsorver fisicamente ozônio. Isso dificulta que o ozônio entre em contato efetivamente com patógenos (como bactérias, vírus, fungos, etc.) na água após se ligar à matéria particulada suspensa, reduzindo assim a eficiência da desinfecção. É como se a "bala" de desinfecção (ozônio) fosse interceptada pelo "obstáculo" (partículas suspensas) no meio.
Os componentes orgânicos em material particulado suspenso competem com patógenos pelo ozônio. Muitas partículas suspensas contêm matéria orgânica, como proteínas, açúcares, etc., digeridos de forma incompleta. Esses compostos orgânicos, como patógenos, podem sofrer reações de oxidação com o ozônio. Quando há muitas partículas suspensas na água, o ozônio reagirá preferencialmente com essas substâncias orgânicas, consumindo uma grande quantidade de ozônio e reduzindo a quantidade de ozônio usada para desinfetar patógenos. Por exemplo, em um sistema de Recirculação de Aquicultura (RAS) contendo altas concentrações de material particulado suspenso, o ozônio pode primeiro dedicar a maior parte de sua energia à oxidação de matéria orgânica na superfície das partículas, enquanto apenas uma pequena quantidade de ozônio pode ser usada para matar microrganismos prejudiciais na água.
3.3 Benefícios da Filtração Antes da Desinfecção
Após a filtragem física (remoção de sólidos suspensos), filtragem biológica (remoção de substâncias nocivas solúveis) e filtragem de gás (remoção de dióxido de carbono), a água da aquicultura se tornou muito clara. Neste momento, seja usando desinfecção ultravioleta ou desinfecção por ozônio, o efeito será muito bom.
4. Projeto de Parâmetros de Circulação de Água
O núcleo do Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS) é o ciclo da água. Então, como fazer a água circular? A bomba de circulação é o núcleo, e sua função é como o coração humano. O filtro biológico é o ponto mais alto de todo o sistema de circulação, onde a água flui para vários tanques de aquicultura por meio da pressão atmosférica natural e, em seguida, para o reservatório da bomba. A bomba de circulação então bombeia água do reservatório da bomba para o biofiltro, alcançando assim a circulação da água.
A bomba de circulação é tão importante, por isso deve ser projetada com uma principal e uma reserva. Quando a bomba de água principal não funciona bem, a bomba de água reserva pode ser iniciada em tempo hábil para evitar acidentes de reprodução.
Projeto de Taxa de Circulação
A taxa de circulação do Sistema de Recirculação de Aquicultura (RAS) é muito importante. Uma taxa de circulação apropriada pode garantir uma qualidade uniforme da água no tanque de aquicultura. Por meio da circulação, o oxigênio dissolvido, os nutrientes e a temperatura podem ser distribuídos uniformemente por todo o corpo d'água, evitando a deterioração local da qualidade da água. O mais importante é promover a remoção de partículas em suspensão por meio da circulação da água. O fluxo de água circulante pode levar partículas em suspensão ao equipamento de filtragem para tratamento. A taxa de circulação adequada pode melhorar a eficiência de remoção de partículas em suspensão e evitar seu acúmulo excessivo em tanques de aquicultura. Portanto, a velocidade de circulação determina o nível de partículas em suspensão.
O cálculo da taxa de circulação requer primeiro determinar a quantidade de alimentação com base na capacidade máxima de transporte biológico e, em seguida, calcular a quantidade de material particulado suspenso produzido por hora com base na quantidade de alimentação. Em seguida, com base no valor alvo de TSS projetado para água circulante de lagoa e na capacidade de processamento de cada equipamento, calcule a taxa de circulação.
Em resumo, o cálculo da taxa de ciclo é relativamente complexo. Com base em valores empíricos, ele pode ser usado simplesmente como um valor de referência para ciclo a cada 1 hora. Tomando o cultivo de robalo em um corpo de água circulante de 1000 metros cúbicos como exemplo, a frequência do ciclo é definida para um ciclo de 2 horas. Portanto, a taxa de ciclo horária é 1000/2=500 toneladas/hora.
Projeto de fluxo variável
A bomba de circulação é o equipamento com maior consumo de energia na aquicultura de água circulante. Se a bomba de circulação for mantida em um estado de circulação de alta velocidade, ela removerá rapidamente os resíduos da água da aquicultura do tanque de aquicultura, mas o consumo de energia é muito alto. Se a bomba de circulação for mantida funcionando em baixa velocidade, embora o consumo de energia seja baixo, a taxa de remoção de resíduos do tanque de aquicultura na água da aquicultura é lenta. Ao instalar conversores de frequência e terminais de controle inteligentes, a tecnologia de fluxo variável pode ajustar automaticamente os parâmetros do ciclo de água circulante de acordo com diferentes estágios de reprodução e parâmetros de qualidade da água com base em algoritmos, alcançando circulação de fluxo variável.
Diagrama de referência
| Parâmetros do Processo de Referência | |
| Número máximo de ciclos para o sistema de circulação de água | 24 ciclos/dia |
Densidade reprodutiva | Água do mar (por exemplo, garoupa): ≥50 kg/m³ Água doce (por exemplo, robalo): ≥50 kg/m³ |
Taxa de utilização da água de aquicultura no sistema de circulação de água | ≥90% |
Taxa de câmbio da água | ≤10% |
Taxa de esterilização UV | ≥99,9% |
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