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循环系统中重要的单元过程

托马斯·洛索多博士

In ‘double drain’配置中,离开水箱的流量的10%到15%被除去

再循环
商业鼓筛过滤器可从RAS生产系统中除去悬浮的固体。

循环水产养殖系统(RAS)为流水箱式水产养殖和池塘式水产养殖技术提供了替代生产技术,用于苗圃养殖和养殖有鳍鱼的养殖。通过水处理和再利用,这些系统使用了池塘或流通池所需的一部分水,以产生相似的产量。由于循环系统通常使用水产养殖的水箱,因此所需的土地大大减少。尽管这些系统并不能完全取代其他陆上技术,但它们正在寻找方法来生产高级鱼种,以便在更传统的生产系统中放养大型鱼。

循环技术

RAS技术涉及通过水处理和再循环来控制水产养殖槽中环境的过程。该技术已经发展了四十多年。尽管RAS系统可能很昂贵,但令人称赞的单产以及在靠近主要市场且几乎不用水的地区进行全年生产的机会吸引了人们的兴趣。

近年来,全世界的鲑鱼行业已采用RAS生产更大的鲑鱼,以将其存入生产网围。我们看到池塘养殖场的管理者也有类似的兴趣。尽管该业务部门出现了一些大规模的失败,但许多中小型努力仍在继续取得成功。

关键过程

珠过滤器
螺旋桨清洗过的磁珠过滤器。

水产养殖的生产取决于在维持高水质的同时向养殖池内的鱼类提供高质量的饲料。两者不一定并存。较高的进料速度导致更多的废物产生,并且未食用的饲料或粪便可能在培养槽中降解。关键的水质参数包括溶解氧,未离子化的氨氮,亚硝酸盐氮和二氧化碳的浓度,以及pH值和碱度值。

当饲料被引入到水箱中时,它们要么被鱼消耗掉,要么留给系统内分解。鱼的代谢副产物包括二氧化碳,氨氮和粪便固体。如果未食用的饲料和代谢副产物留在水箱或水过滤系统中,它们会降解并产生更多的二氧化碳和氨氮,同时降低水中的氧气含量。

必须精心设计RAS生产系统的承载能力,以提供具有成本效益的鱼类生产。许多处理过程或“单元过程”对于成功生产系统的设计至关重要。这些单元过程必须以正确的顺序执行,并且RAS系统的成功还取决于所涉及组件的正确大小。

如果组件太小,则会创建障碍,从而限制生产系统的生产率,从而经常导致无法实现财务目标。同样,用于水处理过程的组件可能会过大,以至于无法达到组件的容量。因此,需要付费但不使用RAS技术。

单元过程

如上所述,建立和运行成功的循环水产养殖生产系统的关键是使用尺寸合适,具有成本效益的水处理组件。所有循环生产系统技术都必须先将废固体除去,将氨和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮,除去二氧化碳,然后通过曝气或使用氧气向水中添加溶解的氧气,然后再将其返回培养箱。密度较大的系统或培养敏感物种或幼体和苗圃生命阶段的系统可能需要其他处理过程,例如细固体去除,溶解性有机物去除和/或某种形式的消毒。

固体垃圾

再循环
在该泡沫分离装置中,一个泵将水移动通过该装置进行处理过程,而第二个泵驱动文丘里管,将文丘里管注入空气到基座中以产生气泡,该气泡上升并在顶部形成泡沫。

RAS生产技术中最重要的单元过程之一是固体废物的去除。水产养殖生产中使用的颗粒饲料包括蛋白质,碳水化合物,脂肪,维生素和矿物质包以及水。未被鱼类吸收的部分饲料作为有机废物,粪便固体和尿素排出体外。当粪便固体和未进食的饲料被系统内的细菌降解时,溶解的氧气被消耗,并产生氨氮。因此,必须尽快将废固体从系统中清除。

废物固体可分为三类:可沉降的,悬浮的和溶解的。在RAS中,前两个类别是主要关注的问题。在低水交换的系统中,溶解的固体可能成为问题。应将可沉淀的固体迅速从储罐或过滤组件中清除。可以通过适当设计和放置放油口的方式将它们沉积在放油口的底部上,以将其移除。

去除固体

当今最流行的油箱排水方式是“双排水”。在这种配置中,只有大约10%到15%的流量离开水箱的底部中心被清除。然后通常使用旋流分离器或径向流分离器将固体从流中除去。剩余的水从水塔中较高的位置除去,该塔通常将水悬浮在罐中。

从工程角度来看,悬浮固体和可沉降固体之间的差异是可行的。在鱼类养殖条件下,悬浮的固体不会沉淀到池底,因此无法在下水道中尽快清除。结果,悬浮固体不能总是得到适当处理,并且可能显着降低水质并限制系统产量。

去除悬浮固体的最流行方法是机械过滤。最常见的方法是鼓式筛分过滤和颗粒介质过滤,通常使用粒状塑料介质。

使用这两种技术,尽快去除水流中的固体非常重要。使用珠粒过滤器技术,这意味着经常反洗以消除过滤器中的废物。另一方面,鼓式滤网经常进入反洗循环,通常每隔几分钟,但通常比珠过滤器浪费更多的水。

细固体

直径小于30µ的细小悬浮固体占RAS中累积的悬浮固体总量的50%以上。细小和溶解的固体不能通过沉降或机械过滤技术有效去除。泡沫分离,也称为蛋白质分离,用于去除RAS中的这些固体。

在泡沫分离中,气泡在水柱的底部引入,而泡沫在顶部的空气-水界面处形成。当气泡上升通过水柱时,固体颗粒附着在气泡表面,在柱顶部形成“脏”泡沫。泡沫气泡破裂并从泡沫分离器流出,流到废液排放口进行处理或处理。废物流中的固体浓度可能是培养槽中固体浓度的五倍。

尽管泡沫分离的效率取决于水的化学性质,但该方法通常在盐水系统或高pH值系统中更为有效。大多数现代泡沫分馏器都使用文丘里管装置在组件底部注入细小气泡。

(编辑’注意:本文最初发表于2013年11月/ 12月的 全球水产养殖倡导者