Sistema tal-akkwakultura ta' riċirkolazzjoni industrijali (RAS), bħala teknoloġija emerġenti tal-akkwakultura mmexxija minn politiki nazzjonali tas-sajd tal-faċilità, tikseb intensifikazzjoni, effiċjenza għolja, u sostenibbiltà ambjentali fl-akkwakultura permezz tal-integrazzjoni ta 'tagħmir ta' inġinerija industrijali u teknoloġiji ta 'kontroll ambjentali. Tagħhavantaġġi ewleninjinkludu:riċiklaġġ tal-ilma iffrankar ta 'aktar minn 90% tal-ilma, indipendenza minn restrizzjonijiet reġjonali u staġjonali, regolamentazzjoni preċiża ta' fatturi ambjentali ewlenin bħat-temperatura tal-ilma u ossiġnu maħlul, ittejjeb b'mod sinifikanti l-produttività tal-art u r-rati ta 'konverżjoni tal-għalf. Huwa rikonoxxut bħala direzzjoni kruċjali għall-iżvilupp sostenibbli tal-akkwakultura. Ikkaratterizzat minn "investiment għoli, densità għolja u produzzjoni għolja", l-adozzjoni mifruxa tagħha hija ristretta minn fatturi bħal investiment inizjali għoli (spejjeż ta 'faċilitajiet u tagħmir) u ostakli tekniċi għoljin (akklimazzjoni taż-żerriegħa u ġestjoni tal-kwalità tal-ilma).
Ħut Mandarin (Siniperca chuatsi), bħala speċi tal-akkwakultura tal-ilma ħelu ta'-valur għoli, tiffaċċja sfidi fil-biedja tradizzjonali bħal mard frekwenti, diffikultà fil-kontroll tal-kwalità tal-ilma, u rendimenti instabbli. Bħalissa, riżervi tekniċi għal RAS industrijali tal-Ħut Mandarin għadhom insuffiċjenti, speċjalment nieqsa minn prattika sistematika f'oqsma bħall-ottimizzazzjoni tal-proċess tal-biedja, disinn ta 'tagħmir iddedikat, u proċessi ta' purifikazzjoni tal-ilma. Din ir-riċerka tiffoka fuq ir-riċiklaġġ u l-użu effiċjenti tar-riżorsi tal-ilma, bil-għan li tinbena s-sistema tat-tagħmir tal-proċess għall-akkwakultura industrijali tal-Ħut Mandarin ibbażat fuq l-art-. Permezz tal-ottimizzazzjoni ta' apparati ta' rimi ta' skart ta' tfixkil baxx{-u l-integrazzjoni tat-teknoloġija tal-konnessjoni tat-tagħmir, titwettaq riċerka sperimentali dwar indikaturi ewlenin bħall-effiċjenza tal-purifikazzjoni tal-ilma u l-kapaċità tat-tagħbija tal-bijo-. L-għan huwa li tiġi żviluppata soluzzjoni teknika replikabbli biex tappoġġja l-iżvilupp ta'-kwalità għolja tal-industrija tat-trobbija tal-Ħut Mandarin.
1. Fluss tal-Proċess tal-Akkwakultura li Jiċċirkola Industrijali
Il-qalba ta' RAS industrijali hija l-kisba ta' bilanċ dinamiku tal-ilma u r-riċiklaġġ permezz ta' proċess ta'-ċirku magħluq ta' "filtrazzjoni fiżika - purifikazzjoni bijoloġika - diżinfezzjoni u ossiġenazzjoni". "It-trobbija tal-ħut tibda bit-trobbija tal-ilma"; parametri bħall-veloċità tal-fluss ta 'l-ilma, temperatura, pH, konċentrazzjoni ta' nitroġenu ta 'ammonja, u livell ta' ossiġnu maħlul jaffettwaw direttament l-ambjent tat-tkabbir tal-Ħut Mandarin. Dan id-disinn tas-sistema jsegwi l-prinċipju ta '"sistemi żgħar, unitajiet multipli". Il-loġika ewlenija tagħha hija: rati ta' fluss aktar mgħaġġla jistgħu jtejbu l-effiċjenza fl-ipproċessar tas-sistema, inaqqsu l-ksur ta 'skart kbir ta' partikuli, u jbaxxu l-ipproċessar sussegwenti → konsum ta 'enerġija likwidu solidu; gass", it-trattament ta 'skart solidu huwa kklassifikat b' "daqs ta' partiċelli kbar → daqs ta 'partiċelli żgħar", u l-proċessi ta' filtrazzjoni u diżinfettar huma konnessi b'mod sekwenzjali.
Kif muri fiFigura 1, il-fluss tas-sistema huwa: drenaġġ mit-tank tal-kultura jgħaddi minn trattament minn qabel biex jitneħħa skart ta 'partikuli kbar, jidħol fi stadji ta' filtrazzjoni oħxon u fini biex ineħħu solidi sospiżi fini, imbagħad jgħaddi minn bijofiltru biex jiddegrada sustanzi ta 'ħsara bħan-nitroġenu tal-ammonja, u finalment, wara d-diżinfezzjoni u l-ossiġenazzjoni, jirritorna fit-tank tal-kultura, jikseb il-kwalità tal-ilma riċiklat u riċiklat matul il-proċess.
2. Disinn u Riċerka dwar Faċilitajiet u Tagħmir tal-Akkwakultura tal-Ħut Mandarin
Id-disinn tradizzjonali tal-faċilità tal-akkwakultura spiss jiddependi fuq l-esperjenza, li faċilment iwassal għal tagħmir ineffiċjenti u skart tal-ispejjeż. Kif muri fiFigura 2, dan l-istudju, ibbażat fuq il-prinċipju tal-bilanċ tal-massa, jibni mudell għall-kapaċità massima tal-ġarr tal-bijomassa tal-Ħut Mandarin. Billi tikkalkula r-rata massima tat-tmigħ, l-iskart totali, u l-produzzjoni tan-nitroġenu tal-ammonja, tinkiseb għażla ta 'tagħmir xjentifiku. Bl-użu ta 'intrapriża tat-trobbija tal-Ħut Mandarin f'Jiangxi bħala studju ta' każ, l-enfasi kienet fuq l-ottimizzazzjoni tal-apparat ta 'skariku ta' skart ta' -tfixkil baxx u s-sistema ta 'konnessjoni tat-tagħmir. It-tqassim tal-workshop jidher fiFigura 3. It-tqassim tal-RAS industrijali bbażati fuq l-art għall-Ħut Mandarin jidher fiFigura 4.
2.1 Disinn tal-Parametru tar-Riċirkolazzjoni tal-Ilma tal-Kultura
Ir-rata ta ' ċirkolazzjoni mill-ġdid hija essenzjali għat-tħaddim effiċjenti tas-sistema u jeħtieġ li tiġi determinata b'mod komprensiv ibbażata fuq id-densità tal-istokkjar tal-Ħut Mandarin, il-volum tal-ilma, u l-kapaċità tat-trattament tal-ilma.
Formula tal-kalkolu tal-volum tar-riċirkolazzjoni tal-ilma:Q = V × N
Fejn: Q huwa l-volum ta' riċirkolazzjoni ta' l-ilma (m³/h);
V huwa l-volum tal-ilma tal-kultura (m³);
N huwa n-numru ta' ċirkolazzjoni mill-ġdid kuljum (darbiet/d).
Disinn tat-Tank tal-Kultura: Dijametru tat-tank wieħed 6m, għoli 1.2m, għoli tal-qiegħ tal-kon 0.3m.
Il-volum ikkalkulat huwa π×3²×1.2 + 1/3×π×3²×0.3 ≈ 33.91 m³, il-volum attwali tal-ilma tal-kultura huwa madwar 30 m³. Workshop wieħed fih 10 tankijiet tal-kultura, volum totali ta 'ilma 300 m³.
Parametri Operattivi: Ir-rata ta ' riċirkolazzjoni N hija ssettjata għal 3 - 5 darbiet/d; Iċ-ċirkolazzjoni tal-ilma tal-għamla hija 10% tal-volum totali tal-ilma (biex tikkumpensa għat-telf tal-evaporazzjoni u l-iskariku), aġġustata f'ħin reali permezz ta 'monitoraġġ onlajn.
2.2 Disinn tat-Tank tal-Kultura u l-Apparat tal-Iskariku tal-Iskart
Kif muri fiFigura 5, it-tank tal-kultura huwa ddisinjat bl-għanijiet ta ' "skariku rapidu ta' skart u distribuzzjoni uniformi ta 'l-ilma," bl-użu ta' korp ta 'tank ċirkolari flimkien ma' struttura tal-qiegħ tal-koni. Apparat "Fish Toilet" huwa installat fil-qiegħ biex jinkiseb rimi ta' skart ta'-tfixkil baxx. It-Toilet tal-Ħut ġie ottimizzat kif ġej:
- Dijametru tal-pajp tad-dħul/ħruġ standardizzat għal 200mm biex tiżdied il-veloċità tal-fluss.
- Il-pjanċa tal-kopertura tadotta disinn issimplifikat li jdur biex itejjeb l-effett tal-flushing rotazzjonali fuq is-sedimenti tal-qiegħ u ttejjeb il-kapaċità ta 'tindif waħdu-.
3. Disinn u Riċerka tal-Proċess ta 'Trattament ta' Partikuli Solidi
Partiċelli solidi huma ttrattati bil-klassifikazzjoni tad-daqs permezz ta' proċess ta' tliet-stadji ta' "pretrattament - filtrazzjoni oħxon - filtrazzjoni fina". Parametri speċifiċi huma murija fiTabella 1.
3.1 Proċess ta 'Pretrattament
Jutilizza settler tal-fluss vertikali marbut mas-sistemi tal-ġnub-drain u tal-qiegħ-drenaġġ tat-tank tal-kultura, billi juża separazzjoni tal-gravità biex jitneħħew partiċelli Akbar minn jew ugwali għal 100μm. Is-settler huwa konness direttament mat-tank tal-kultura biex inaqqas it-telf tat-trasport tal-pipeline u jnaqqas it-tagħbija fuq l-istadji ta 'filtrazzjoni sussegwenti.
3.2 Proċess ta 'Filtrazzjoni Oħxon
Kif muri fiFigura 6, il-proċess ta 'filtrazzjoni oħxon jiffoka fuq filtru tanbur mikroskrin. Il-prinċipji tad-disinn jinkludu: li jillokalizza t-tagħmir qrib it-tankijiet tal-kultura biex jitqassar it-tul tal-pipeline u jitnaqqas il-konsum tal-enerġija.
L-użu ta 'sistema ta' kontroll PLC biex jinkiseb backwashing awtomatiku (4-6 darbiet/d), ikkoordinat mal-monitoraġġ tal-kwalità tal-ilma onlajn għal aġġustament tal-parametri f'ħin reali.
L-użu tad-disinn tal-fluss tal-gravità biex jitnaqqas il-konsum tal-enerġija tal-pompa u tbaxxi l-ispejjeż operattivi.
3.3 Proċess ta 'Filtrazzjoni Fine
Kif muri fiFigura 7, il-proċess ta 'filtrazzjoni fina jkompli jippurifika l-kwalità tal-ilma permezz tal-azzjoni sinerġistika tal-bijofiltru u t-tagħmir tad-diżinfezzjoni.
- Bijofiltru: Jagħżel medja ta' żona-speċifika-superfiċje-għoli, ħin ta' żamma idrawlika 1-2h, iżżomm l-ossiġnu maħlul Ikbar minn jew ugwali għal 5 mg/L, jiddegrada n-nitroġenu u n-nitritu tal-ammonja.
- Tagħmir tad-diżinfezzjoni: Sterilizzatur ultravjola (doża 3-5 × 10⁴ μW·s/cm²) jew ġeneratur tal-ożonu (konċentrazzjoni 0.1-0.3 mg/L, ħin ta 'kuntatt 10-15 min) biex joqtol mikro-organiżmi patoġeniċi.
- Sistema ta 'Ossiġenazzjoni: Ossiġenatur ta 'ossiġnu pur użat flimkien ma' arjaturi biex jiżgura livelli stabbli ta 'ossiġnu maħlul.
4. Sistema ta 'Layout u Kontroll tal-Pipeline
4.1 Disinn tal-Layout tal-Pipeline
Il-pipelines huma kategorizzati skond il-funzjoni f'erba 'tipi: provvista ta' ilma, ċirkolazzjoni mill-ġdid, rimi ta 'skart, u ilma tal-għamla. Prinċipji tad-disinn: Ottimizza t-tqassim iċċentrat madwar tankijiet tal-kultura, tnaqqas il-minkbejn u t-tul tal-pipeline biex timminimizza t-telf tar-ras; jiżguraw influss u ħruġ ibbilanċjati biex jinżammu livelli stabbli tal-ilma fit-tankijiet tal-kultura; il-pajpijiet tar-rimi tal-iskart għandhom inklinazzjoni (Aktar minn jew ugwali għal 3%) biex jiffaċilitaw il-ġbir tal-iskart tal-fluss waħdu-.
4.2 Disinn tas-Sistema ta' Kontroll
Is-sistema tadotta arkitettura ta' ċirku-magħluq ta' "Sensors - Kontrollur - Attwaturi" kif muri f'Figura 8. Il-funzjonijiet ewlenin jinkludu:
- Monitoraġġ tal-kwalità tal-ilma-ħin reali: Ġbir ta' dejta onlajn permezz ta' sensuri ta' ossiġnu maħlul, pH u nitroġenu ta' l-ammonja.
- Kontroll tal-konnessjoni tat-tagħmir: Aġġustament awtomatiku tal-backwashing tal-mikroskrin, qawwa tal-ossiġenatur, u runtime tat-tagħmir tad-diżinfezzjoni abbażi tal-parametri tal-kwalità tal-ilma.
- Tort twissija: Allarmi li jinstemgħu u viżwali attivati minn parametri anormali, imbuttati lejn terminali ta 'ġestjoni permezz ta' Ethernet jew komunikazzjoni mingħajr fili.
5. Analiżi tad-Dejta tat-Test tal-Prestazzjoni tat-Tagħmir
Kif muri fiFigura 9, saret operazzjoni ta' prova ta' sitt-xhur f'bażi tat-trobbija tal-Ħut Mandarin f'Jiangxi. Is-sistema ma esperjenzat l-ebda anormalitajiet fit-trattament tal-ilma, u s-sistema ta 'monitoraġġ u twissija bikrija opera b'mod stabbli.
L-ebda anormalitajiet fit-trattament tal-ilma ma nstabu waqt l-applikazzjoni, is-sistema ta 'monitoraġġ, twissija bikrija u kontroll operaw b'mod stabbli. L-arjazzjoni fit-tankijiet tal-kultura ntużat flimkien mal-kontroll tal-ossiġnu maħlul matul il-proċess tal-biedja. L-evalwazzjoni tal-prestazzjoni tat-tagħmir prinċipali hija murija fiTabella 2.
Matul il-prova, id-densità tal-istokkjar laħqet 50-60 ħut/m³, rata ta 'sopravivenza akbar minn jew ugwali għal 90%, rata ta' tkabbir żdiedet b'20% meta mqabbla mal-biedja tradizzjonali, u r-rata ta 'riċiklaġġ tal-ilma laħqet 92%, u kisbet l-iffrankar tal-enerġija u l-għanijiet ta' tnaqqis tal-emissjonijiet.
6. Sommarju
Ir-RAS industrijali-ibbażat fuq l-art għall-Ħut Mandarin jikseb l-għanijiet tal-akkwakultura ta' "iffrankar tal-ilma, effiċjenza għolja, u protezzjoni ambjentali" permezz tal-integrazzjoni ta' teknoloġiji ta' inġinerija, faċilitajiet-ibbażati, u diġitali-intelliġenti. L-innovazzjonijiet ta 'din ir-riċerka jinsabu fi: l-ottimizzazzjoni tal-għażla tat-tagħmir ibbażata fuq il-mudell tal-kapaċità tal-ġarr tal-bijomassa biex ittejjeb it-tqabbil tas-sistema; it-titjib tal-mezz ta' rimi ta' skart ta' tfixkil baxx-biex tittejjeb l-effiċjenza tat-tneħħija tal-iskart; bini ta 'sistema ta' kontroll ta 'konnessjoni ta' tagħmir biex tinkiseb regolazzjoni preċiża tal-kwalità tal-ilma.
Din is-sistema tista' tiġi promossa u applikata għal trobbija oħra tal-ħut tal-ilma ħelu, li tipprovdi referenza teknika għat-trasformazzjoni tal-intensifikazzjoni tal-akkwakultura. Ix-xogħol fil-futur jeħtieġ li jnaqqas aktar l-ispejjeż tat-tagħmir u jottimizza l-prestazzjoni tas-sensuri biex iżid ir-rata ta 'penetrazzjoni tat-teknoloġija.