Дисковые диффузоры для коммерческой аквакультуры с УЗВ: повышают выживаемость и сокращают затраты на аэрацию на 28 %

Дисковые диффузоры для коммерческой аквакультуры с УЗВ: повышают выживаемость и сокращают затраты на аэрацию на 28 %

Растворенный кислород является единственным наиболее важным ограничивающим фактором в коммерческих системах рециркуляционной аквакультуры. Когда на крытой ферме по разведению креветок площадью 8000-квадратных-метров в Таиланде аэраторы с поверхностными крыльчатками заменили 9-дюймовые мелкопузырчатые диффузоры из EPDM, результаты изменили экономику производства: затраты на энергию для аэрации снизились на 28 %, уровень растворенного кислорода в нижнем резервуаре стабилизировался выше 5 мг/л, а выживаемость креветок подскочила с 79 % до 93 %. Вот полный технический анализ того, почему дисковые диффузоры превосходят все устаревшие технологии аэрации в приложениях RAS, и как их настроить для получения максимальной отдачи.

ПРОБЛЕМА РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА В КОММЕРЧЕСКОЙ РАН

Крытые фермы по выращиванию рыбы и креветок с высокой-плотностью полностью зависят от механической аэрации. Здесь нет атмосферной ре-аэрации, фотосинтетического кислорода из водорослей и разбавления входящим потоком воды - каждый миллиграмм растворенного кислорода должен поступать с помощью аэрационного оборудования. Когда это оборудование работает неэффективно, последствия быстро наступают:низкий уровень растворенного кислорода вызывает реакции на стресс, подавляет питание, ухудшает иммунную функцию и в тяжелых случаях вызывает массовую смертность в течение нескольких часов.. Тем не менее, многие коммерческие установки УЗВ по-прежнему используют поверхностные аэраторы, разработанные несколько десятилетий назад для открытых прудов с низкой-плотностью, считая чрезмерное энергопотребление, плохую передачу кислорода на глубине и хроническую суб-смертельную нагрузку на поголовье как неизбежные эксплуатационные расходы.

Физика переноса кислорода объясняет, почему поверхностные аэраторы фундаментально ограничены. Крыльчатка, разбрызгивающая воду на поверхности, создает перенос кислорода в основном через границу раздела капель с воздухом и водой и поверхностную турбулентность. Шлейф пузырьков неглубокий, время контакта короткое, а энергия, затраченная на разбрызгивание -, а не на образование мелких пузырьков с высоким соотношением-площади-к-объёма -, представляет собой напрасную трату электроэнергии. В резервуарах глубиной более 1,5 метров поверхностные аэраторы практически полностью удаляют придонный слой воды.бескислородный, создавая стратифицированную среду, в которой креветки и рыбы вынуждены выбирать между теплой поверхностной водой с достаточным количеством кислорода и более прохладной придонной водой, которая фактически гипоксична.

ПОЧЕМУ ДИСКОВЫЕ ДИФФУЗОРЫ ПРЕВОСХОДЯТ ТРАДИЦИОННУЮ АЭРАЦИЮ

Дисковые диффузоры с мелкими пузырьками решают проблему переноса кислорода на уровне фундаментальной физики. Установленные на дне резервуара, они выпускают плотный шлейфмикропузырьки диаметром 1-3 ммкоторые медленно поднимаются по всей толще воды. Это одновременно решает три задачи, которые не могут выполнить поверхностные аэраторы:

Во-первых, увеличивается время контакта газа-воды.Пузырь диаметром 1 мм, поднимающийся со дна резервуара высотой 2-метра, достигает поверхности примерно за 30-40 секунд, по сравнению с долей секунды для капель, разбрызганных на поверхность. Во время этого медленного подъема кислород непрерывно диффундирует через границу раздела «пузырь-вода», достигая значительно более высокой эффективности переноса кислорода.Во-вторых, вертикальная циркуляция воды.Поднимающийся столб пузырьков создает мягкую циркуляцию-по всему резервуару, которая устраняет термическое и кислородное расслоение. Вода с обедненного кислородом дна поднимается в аэрируемую зону, а насыщенная кислородом поверхностная вода уносится вниз, создавая гомогенно насыщенную кислородом среду по всему водному столбу. Эта циркуляция также сметает осевшие твердые частицы в центральные дренажи, улучшая общую гигиену резервуара.В-третьих, гибкая мембрана EPDM.разработан специально для условий аквакультуры: он противостоит загрязнению остаточными частицами корма и рыбным навозом, выдерживает легкую коррозию морской воды в морских системах RAS и поддерживает постоянный размер пузырьков в течение многих лет непрерывной работы. Когда подача воздуха прекращается, самозапечатывающиеся-перфорационные отверстия мембраны закрываются, предотвращая обратный ток воды в воздушный трубопровод.

Разрыв в скорости использования кислорода является наиболее важным показателем в этом сравнении. Система дискового диффузора, обеспечивающая 26-33% OUE, означает, что на каждую единицу электрической энергии, потребляемой воздуходувкой,в воде растворяется в два-три раза больше кислородапо сравнению с поверхностным аэратором. Это соотношение напрямую приводит к снижению энергопотребления на 28 %, зафиксированному в примере Таиланда -, а для предприятия, где аэрационные вентиляторы работают 24 часа в сутки, 365 дней в году, годовая экономия быстро увеличивается.

КОММЕРЧЕСКИЙ ПРИМЕР: RAS ДЛЯ КОМНАТНЫХ КРЕВЕТОК В ТАИЛАНДЕ

Наиболее убедительным доказательством эффективности дискового диффузора является крупномасштабная-коммерческая модернизация фермы по выращиванию белых креветок (Litopenaeus vannamei) в Таиланде. Объект охватывает8000 квадратных метровс 16 культуральными резервуарами и общей суточной циркуляцией воды15 000 кубических метров. При плотности посадки 120 креветок на кубический метр потребность в кислороде чрезвычайно - и постоянна.

До модернизации на ферме использовались аэраторы с поверхностными крыльчатками. Эксплуатационные симптомы были классическими для недостаточно-интенсивной УЗВ с недостаточной аэрацией:нижний уровень растворенного кислорода обычно падал ниже 3 мг/л., креветки часто подвергались стрессу,-линьке, коэффициент конверсии корма (FCR) оставался на неэкономичном уровне 1,82, а ежемесячные счета за электроэнергию составляли самую крупную операционную статью расходов. Ферма работала в нестабильном состоянии: один-единственный отказ вентилятора или неожиданный перепад кислорода во время кормления мог спровоцировать массовую смертность.

В ходе модернизации все поверхностные аэраторы были заменены на 2200 9-дюймовых дисковых диффузоров из EPDM, равномерно распределенных по 16 культуральным резервуарам. Каждый диффузор работает на расстоянии 2-7 м.³поток воздуха в час, обеспечивая плотное перекрывающееся покрытие пузырьков, устраняющее мертвые зоны кислорода. Результаты после5-месячный испытательный срокбыли задокументированы по всем ключевым показателям производства:

Энергетическая и экономическая эффективность

Общее потребление энергии аэрации сократилось на28%, обеспечивая ежегодную экономию затрат на электроэнергию, превышающую$52,000. Это снижение произошло за счет более высокой эффективности переноса кислорода, позволяющей воздуходувкам работать при более низком давлении и скорости потока, при этом удовлетворяя общую потребность в кислороде. Одна только экономия обеспечиласрок окупаемости менее 18 месяцевна полную модернизацию диффузора.

Качество воды и растворенный кислород

Нижний-резервуар, растворенный кислород, стабилизированный при5,2-6,5 мг/л, устраняя хроническую гипоксию, которая подавляла питание и вызывала стрессовые реакции. Крайне важно, что этот уровень растворенного кислорода поддерживался равномерно от дна резервуара до поверхности, что положило конец стратификации, которая вынуждала креветок выбирать между температурой и кислородом. Концентрации аммиачного азота и нитритов снизились примерно на40%Это прямое следствие насыщенной кислородом среды дна, поддерживающей активную активность нитрифицирующих бактерий на всех подводных поверхностях.

Выживаемость и биология производства

Выживаемость креветок увеличилась сот 79% до 93%- улучшение на 14-процентных-пунктов, что является исключительным явлением в интенсивной аквакультуре, где прирост выживаемости на 3-5 % обычно считается значительным. Частота вспышек заболеваний резко снизилась по мере устранения хронического стресса – основного иммунодепрессанта при интенсивной РАС. Коэффициент конверсии корма (FCR) улучшился сот 1,82 до 1,57Это означает, что для производства каждого килограмма биомассы креветок требуется на 14% меньше корма. Для предприятия, производящего такие масштабы, совокупная экономия за счет снижения смертности и повышения FCR затмевает даже экономию энергии.

ПРАВИЛА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИСКОВЫХ ДИФФУЗОРНЫХ СИСТЕМ

Для достижения результатов, описанных в примере Таиланда, требуется нечто большее, чем просто установка диффузоров и включение воздуходувок. Следующие рабочие протоколы основаны на опыте коммерческой аквакультуры на объектах УЗВ по выращиванию креветок, тилапии и лосося:

Равномерное-распределение резервуара по полу не-не подлежит обсуждению.Диффузоры должны быть расположены в виде сетки с одинаковыми интервалами, рассчитанными так, чтобы обеспечить перекрытие пузырьков при расчетной скорости воздушного потока. Цель состоит в том, чтобы исключить мертвые зоны по кислороду - любая область пола, не охваченная поднимающимися пузырьками, будет накапливать твердые частицы и становиться гипоксичной. Для 9-дюймовых дисковых диффузоров, работающих на расстоянии 2–7 м.³/ч, типичное расстояние 1,2-1,8 метра от центра-до центра обеспечивает равномерное покрытие в резервуарах глубиной до 2,5 метра. Более глубокие резервуары требуют более близкого расстояния, чтобы поддерживать плотность шлейфа пузырьков по всей толще воды.

Ежемесячная обратная промывка воздухом предотвращает образование биопленки.Со временем остаточные частицы корма и бактериальная биопленка накапливаются на поверхности мембраны EPDM, постепенно уменьшая поток воздуха и изменяя распределение пузырьков по размерам. Ежемесячный цикл обратной промывки - на короткое время увеличивает поток воздуха до максимальной номинальной производительности в течение 30-60 секунд на зону диффузора -, удаляя накопленные загрязнения и восстанавливая расчетные характеристики. Для предприятий с высокой нагрузкой органическими веществами может потребоваться обратная промывка раз в две недели.

Материал мембраны должен соответствовать химическому составу воды.Стандартные мембраны из EPDM хорошо работают в пресной и солоноватой воде с низкой-минерализацией. Для полной-морской аквакультуры с морской водой (лососевые заводы, маточное стадо морских креветок) укажитедиффузоры с силиконовой мембранойкоторые противостоят окислительной деградации, которую морская вода наносит EPDM при длительном воздействии. Дополнительные затраты на материалы невелики по сравнению с временем простоя и трудозатратами на преждевременную замену мембраны в готовом производственном резервуаре.

Автоматизированный контроль растворенного кислорода обеспечивает максимальную экономию энергии.Самые современные установки УЗВ подключают свои воздуходувки к-датчикам растворенного кислорода в резервуарах через программируемый логический контроллер (ПЛК). Когда раствор кислорода превышает целевое заданное значение (обычно 5,5-6,0 мг/л для креветок, 6,0–7,0 мг/л для рыб), мощность вентилятора автоматически понижается, экономя энергию в периоды низкой потребности в кислороде, например, между циклами кормления или в прохладные ночные часы. Такое управление с обратной связью обычно обеспечивает дополнительное снижение энергии на 10–15 % сверх базового повышения эффективности самих диффузоров.

ПРИМЕНЕНИЕ В СЕКТОРАХ АКВАКУЛЬТУРЫ

Хотя исследование по креветкам в Таиланде предоставляет наиболее полный набор данных, мелкопузырчатые дисковые диффузоры продемонстрировали эквивалентные преимущества во всем спектре коммерческих систем аквакультуры:

Домашняя рыба RAS(тилапия, баррамунди, евразийский окунь): Дисковые диффузоры обеспечивают однородное распределение растворенного кислорода, необходимое для равномерных темпов роста популяций аквариума. У тилапии УЗВ работает на уровне 60-80 кг/м.³Плотность посадки, вертикальная циркуляция от нижних диффузоров также улучшает транспортировку твердых частиц к центральным дренажам, снижая нагрузку на расположенные ниже по потоку барабанные фильтры.

Инкубаторы для смолтов лосося и УЗВ выращивают-:Атлантический лосось исключительно чувствителен к колебаниям DO: даже кратковременное воздействие условий ниже -5 мг/л вызывает повреждение жабр и повышенную восприимчивость к амебной болезни жабр (AGD). Дисковые диффузорные системы, обеспечивающие стабильный уровень растворенного кислорода 7-8 мг/л, становятся стандартом в современных инкубаториях с УЗВ. Для применения на стадии морской воды в качестве материала мембраны должен быть указан силикон.

Интенсивная прудовая аквакультура на открытом воздухе:Дисковые диффузоры, предназначенные в первую очередь для резервуаров и УЗВ, также превосходят лопастные аэраторы в интенсивных прудах с облицовкой глубиной до 2 метров. Диффузорная решетка, установленная снизу-, устраняет «мертвую зону» под лопастными колесами и обеспечивает гораздо более равномерное распределение кислорода в прудах неправильной формы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: ЭКОНОМИКА РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА

Пример Таиланда доказывает принцип, который должен усвоить каждый оператор интенсивной аквакультуры:Растворенный кислород — это не эксплуатационные затраты, которые следует минимизировать, а производственные затраты, оптимизация которых приносит непропорциональную прибыль.. Экономия энергии на аэрацию в размере 28 % при переходе на дисковые диффузоры является наиболее заметным, но не самым важным преимуществом. Улучшение выживаемости на 14-баллов и снижение FCR на 0,25-балла представляют собой гораздо больший финансовый эффект -, и оба являются прямым следствием обеспечения стабильной, полной-оксигенации водного столба, а не маргинальной, только поверхностной аэрации, благодаря которой креветки и рыбы могут просто выжить.

Мелкопузырчатые дисковые диффузоры обеспечивают редкую комбинацию одновременных преимуществ:более низкие эксплуатационные расходы, более высокая производительность, лучшее качество воды и снижение риска заболеваний. Капитальные вложения в модернизацию диффузора окупаются только за счет экономии энергии в течение 12-18 месяцев в коммерческом масштабе; прирост производства продолжает расти из года в год.

WhatsApp: +86 137 9555 6548|Электронная почта: [email protected]