Индустријски рециркулациони систем аквакултуре (РАС), као нова технологија аквакултуре вођена националним политикама риболова у објектима, постиже интензивирање, високу ефикасност и еколошку одрживост у аквакултури кроз интеграцију индустријске опреме за инжењеринг и технологија за контролу животне средине. Његовоосновне предностиукључују:рециклажа воде уштеда преко 90% воде, независност од регионалних и сезонских ограничења, прецизна регулација кључних фактора животне средине као што су температура воде и растворени кисеоник, значајно побољшање продуктивности земљишта и стопе конверзије сточне хране. Препознат је као кључни правац за одрживи развој аквакултуре. Карактерише га "велика инвестиција, велика густина и висока производња", његово широко усвајање је ограничено факторима као што су висока почетна улагања (трошкови објеката и опреме) и високе техничке баријере (аклиматизација семена и управљање квалитетом воде).
Мандарина риба (Синиперца цхуатси), као-врста слатководне аквакултуре високе вредности, суочава се са изазовима у традиционалном узгоју, као што су честе болести, потешкоће у контроли квалитета воде и нестабилни приноси. Тренутно, техничке резерве за индустријске РАС рибе мандарине су и даље недовољне, посебно у недостатку систематске праксе у областима као што су оптимизација процеса узгоја, пројектовање наменске опреме и процеси пречишћавања воде. Ово истраживање се фокусира на ефикасну рециклажу и коришћење водних ресурса, са циљем да се изгради систем процесне опреме за копнену индустријску аквакултуру мандаринске рибе. Кроз оптимизацију уређаја за испуштање отпада са ниским{5}}сметњама и интеграцију технологије повезивања опреме, спроводе се експериментално истраживање кључних индикатора као што су ефикасност пречишћавања воде и капацитет био-оптерећења. Циљ је да се развије техничко решење које се може реплицирати како би се подржао-квалитетни развој индустрије узгоја мандарине рибе.
1. Ток процеса индустријске рециркулационе аквакултуре
Срж индустријског РАС-а је постизање динамичке равнотеже воде и рециклирање кроз процес затворене{0}}петље "физичка филтрација - биолошко пречишћавање - дезинфекција и оксигенација". "Узгој рибе почиње подизањем воде"; параметри као што су брзина протока воде, температура, пХ, концентрација амонијачног азота и ниво раствореног кисеоника директно утичу на окружење за раст Мандарине рибе. Овај дизајн система прати принцип "мали системи, више јединица". Његова основна логика је: веће брзине протока могу побољшати ефикасност обраде система, смањити ломљење великих честица које прате губитак енергије у процесу уклањања загађивача; → гас“, третман чврстог отпада је степенован према „велика величина честица → мала величина честица“, а процеси филтрације и дезинфекције су секвенцијално повезани.
Као што је приказано уСлика 1, системски ток је: дренажа из резервоара за културу се подвргава претходном третману ради уклањања отпада великих честица, улази у фазе грубе и фине филтрације да би се уклониле фине суспендоване чврсте материје, затим пролази кроз биофилтер да разгради штетне супстанце попут амонијачног азота, и коначно, након дезинфекције и оксигенације, враћа се у резервоар за културу и рециклира воду током процеса контроле квалитета воде.
2. Пројектовање и истраживање објеката и опреме за аквакултуру рибе мандарина
Традиционални дизајн објеката за аквакултуру често се ослања на искуство, што лако доводи до неефикасне опреме и трошења. Као што је приказано уСлика 2, ова студија, заснована на принципу равнотеже масе, конструише модел за максималну носивост биомасе Мандарине рибе. Прорачуном максималне количине храњења, укупног отпада и производње амонијачног азота, постиже се избор научне опреме. Користећи предузеће за узгој мандаринске рибе у Ђангсију као студију случаја, фокус је био на оптимизацији уређаја за испуштање отпада са ниским-сметњама и система за повезивање опреме. Изглед радионице је приказан уСлика 3. Приказан је распоред копненог-индустријског РАС-а за рибу МандаринСлика 4.
2.1 Дизајн параметара рециркулације воде за културу
Брзина рециркулације је кључна за ефикасан рад система и треба је свеобухватно одредити на основу густине насељености рибе мандарине, запремине воде и капацитета за пречишћавање воде.
Формула за израчунавање запремине рециркулације воде:Q = V × N
Где је: К запремина рециркулације воде (м³/х);
В је запремина воде за културу (м³);
Н је број рециркулација дневно (пута/д).
Дизајн резервоара за културу: Пречник једног резервоара 6м, висина 1,2м, висина дна конуса 0,3м.
Израчуната запремина је π×3²×1.2 + 1/3×π×3²×0,3 ≈ 33,91 м³, стварна запремина воде за културу је око 30 м³. Једна радионица садржи 10 резервоара за културу, укупне запремине воде 300 м³.
Радни параметри: Брзина рециркулације Н је подешена на 3-5 пута дневно; Циркулација воде за допуну износи 10% укупне запремине воде (да би се надокнадили губици испаравања и пражњења), прилагођава се у реалном времену путем надгледања на мрежи.
2.2 Дизајн резервоара за културу и уређаја за испуштање отпада
Као што је приказано уСлика 5, резервоар за културу је дизајниран са циљевима „брзог испуштања отпада и равномерне дистрибуције воде“, користећи кружно тело резервоара у комбинацији са конусном структуром дна. Уређај „Рибљи тоалет“ је инсталиран на дну како би се постигло ниско{1}}испуштање отпада. Рибљи тоалет је оптимизован на следећи начин:
- Пречник улазне/излазне цеви је стандардизован на 200 мм да би се повећала брзина протока.
- Поклопна плоча има ротирајући аеродинамични дизајн како би се побољшао ефекат ротационог испирања на седименте дна и побољшала способност{0}}самочишћења.
3. Дизајн и истраживање процеса обраде чврстих честица
Чврсте честице се третирају класификацијом по величини коришћењем тростепеног процеса „претходна обрада - груба филтрација - фина филтрација“. Специфични параметри су приказани уТабела 1.
3.1 Процес претходног третмана
Користи таложник вертикалног протока повезан са бочним-одводним и доњим-одводним системима резервоара за културу, користећи гравитационо одвајање за уклањање честица већих од или једнаких 100 μм. Таложник је директно повезан са резервоаром за културу да би се смањили губици у транспорту цевовода и смањило оптерећење на наредним фазама филтрације.
3.2 Процес грубе филтрације
Као што је приказано уСлика 6, процес грубе филтрације се усредсређује на бубањ филтер са микро сито. Принципи пројектовања укључују: постављање опреме близу резервоара за културу да би се скратила дужина цевовода и смањила потрошња енергије.
Коришћење контролног система ПЛЦ-а за постизање аутоматског повратног испирања (4-6 пута/д), координирано са онлајн праћењем квалитета воде за подешавање параметара у реалном времену.
Коришћење дизајна гравитационог тока за смањење потрошње енергије пумпе и нижих оперативних трошкова.
3.3 Процес финог филтрирања
Као што је приказано уСлика 7, процес фине филтрације даље пречишћава квалитет воде кроз синергистичко деловање биофилтера и опреме за дезинфекцију.
- Биофилтер: Одабире медијум велике{0}}специфичне-површине-, хидрауличко време задржавања 1-2 х, одржава растворени кисеоник већи од или једнак 5 мг/Л, разграђује амонијачни азот и нитрит.
- Опрема за дезинфекцију: Ултраљубичасти стерилизатор (доза 3-5 × 10⁴ μВ·с/цм²) или генератор озона (концентрација 0,1-0,3 мг/Л, време контакта 10-15 мин) за убијање патогених микроорганизама.
- Систем за оксигенацију: Чисти кисеоник за кисеоник који се користи заједно са аераторима да би се обезбедио стабилан ниво раствореног кисеоника.
4. Изглед цевовода и систем управљања
4.1 Дизајн распореда цевовода
Цевоводи су категорисани према функцији у четири типа: водоснабдевање, рециркулација, испуштање отпада и допунска вода. Принципи дизајна: Оптимизујте распоред усредсређен око резервоара за културу, смањите колена и дужину цевовода да бисте смањили губитак главе; обезбедити уравнотежен доток и одлив ради одржавања стабилног нивоа воде у резервоарима за културу; цеви за испуштање отпада имају нагиб (већи или једнак 3%) да би се олакшало само-сакупљање отпада.
4.2 Дизајн система управљања
Систем усваја затворену-архитектуру „Сензори - Контролер - актуатори“ као што је приказано уСлика 8. Основне функције укључују:
- Праћење квалитета воде-у реалном времену: Онлине прикупљање података преко сензора раствореног кисеоника, пХ и амонијачног азота.
- Контрола повезивања опреме: Аутоматско прилагођавање повратног испирања микро екрана, снаге оксигенатора и времена рада опреме за дезинфекцију на основу параметара квалитета воде.
- Грешка упозорење: Звучни и визуелни аларми покренути абнормалним параметрима, гурнути на управљачке терминале преко Етхернета или бежичне комуникације.
5. Анализа података о испитивању перформанси опреме
Као што је приказано уСлика 9, шест-пробна операција је спроведена у бази за узгој рибе Мандарин у Ђангсију. Систем није имао абнормалности у третману воде, а систем за праћење и рано упозоравање је радио стабилно.
Током примене нису пронађене абнормалности у третману воде, систем праћења, раног упозорења и контроле функционисао је стабилно. Аерација у резервоарима за културу је коришћена у комбинацији са контролом раствореног кисеоника током процеса узгоја. Процена перформанси главне опреме је приказана уТабела 2.
Током испитивања, густина насељености достигла је 50-60 риба/м³, стопа преживљавања већа или једнака 90%, стопа раста је порасла за 20% у поређењу са традиционалним узгојем, а стопа рециклаже воде је достигла 92%, постижући циљеве уштеде енергије и смањења емисија.
6. Резиме
Копнени{0}}индустријски РАС за Мандарин Фисх постиже циљеве аквакултуре „уштеда воде, висока ефикасност и заштита животне средине“ кроз интеграцију инжењерских,{1}}базираних на објектима и дигиталних{2}}интелигентних технологија. Иновације овог истраживања леже у: оптимизацији избора опреме на основу модела капацитета носивости биомасе ради побољшања усклађености система; побољшање -уређаја за испуштање отпада са малим сметњама како би се побољшала ефикасност уклањања отпада; конструисање система контроле везе опреме за постизање прецизне регулације квалитета воде.
Овај систем се може промовисати и применити на друге слатководне рибе, пружајући техничку референцу за интензивну трансформацију аквакултуре. Будући рад треба додатно смањити трошкове опреме и оптимизовати перформансе сензора како би се повећала стопа продора технологије.