Industrial recirculation fiskeldiskerfi (RAS), sem vaxandi fiskeldistækni sem knúin er áfram af innlendum fiskveiðistefnu, nær fram aukningu, mikilli skilvirkni og umhverfislegri sjálfbærni í fiskeldi með samþættingu iðnaðarverkfræðibúnaðar og umhverfisstjórnunartækni. Þesskjarna kostirinnihalda:endurvinnsla vatns sem sparar meira en 90% af vatni, óháð svæðisbundnum og árstíðabundnum takmörkunum, nákvæm stjórnun á helstu umhverfisþáttum eins og hitastigi vatns og uppleyst súrefni, sem bætir verulega framleiðni lands og fóðurskipti.. Það er viðurkennt sem mikilvæg stefna fyrir sjálfbæra þróun fiskeldis. Einkennist af "miklum fjárfestingum, mikilli þéttleika og mikilli framleiðslu," útbreidd upptaka þess er takmörkuð af þáttum eins og háum upphafsfjárfestingum (kostnaði við aðstöðu og búnað) og miklum tæknilegum hindrunum (aðlögun fræs og vatnsgæðastjórnun).
Mandarínfiskur (Siniperca chuatsi), sem-verðmæt ferskvatnseldistegund, stendur frammi fyrir áskorunum í hefðbundnu eldi eins og tíðum sjúkdómum, erfiðleikum við að stjórna vatnsgæða og óstöðugri uppskeru. Eins og er, er tæknilegur varasjóður fyrir iðnaðar RAS af Mandarin Fish enn ófullnægjandi, sérstaklega skortir kerfisbundnar framkvæmdir á sviðum eins og hagræðingu eldisferla, sérstaka búnaðarhönnun og vatnshreinsunarferla. Þessi rannsókn beinist að skilvirkri endurvinnslu og nýtingu vatnsauðlinda, með það að markmiði að smíða vinnslubúnaðarkerfið fyrir land-undirstaða iðnaðarfiskeldis á Mandarin Fish. Með hagræðingu á-losunarbúnaði fyrir úrgangsleysi og samþættingu búnaðartengingartækni eru gerðar tilraunarannsóknir á lykilvísum eins og skilvirkni vatnshreinsunar og lífræna-hleðslugetu. Markmiðið er að þróa endurtekna tæknilausn til að styðja við há-gæðaþróun Mandarin Fish eldisiðnaðarins.
1. Industrial Reccirculating Aquaculture Process Flow
Kjarni iðnaðar RAS er að ná kraftmiklu vatnsjafnvægi og endurvinnslu með lokuðu-lykkjuferli "líkamleg síun - líffræðileg hreinsun - sótthreinsun og súrefnisgjöf". "Að ala fisk byrjar á því að ala vatn"; færibreytur eins og vatnsrennslishraði, hitastig, pH, styrkur ammoníak köfnunarefnis og magn uppleysts súrefnis hafa bein áhrif á vaxtarumhverfi Mandarin Fish. Þessi kerfishönnun fylgir meginreglunni um "lítil kerfi, margar einingar". Kjarnarökfræði þess er: hraðari rennslishraði getur bætt vinnslu skilvirkni kerfisins, dregið úr broti á stórum agnaúrgangi → vökvaorkunotkun → vökvaorkunotkun → vökvaorkunotkun; → gas", er meðhöndlun föstu úrgangs flokkuð með "stór kornastærð → lítil kornastærð", og síunar- og sótthreinsunarferlar eru tengdir í röð.
Eins og sýnt er íMynd 1, kerfisflæðið er: frárennsli úr ræktunargeyminum fer í formeðferð til að fjarlægja stóran úrgang, fer í gróft og fínt síunarstig til að fjarlægja fínt sviflausn, fer síðan í gegnum lífsíu til að brjóta niður skaðleg efni eins og ammoníak köfnunarefni, og að lokum, eftir sótthreinsun og súrefnisgjöf, fer aftur í endurvinnslutankinn í gegnum ræktunar- og vatnsstjórnunarferlið.
2. Hönnun og rannsóknir á fiskeldisaðstöðu og búnaði fyrir Mandarin Fish
Hefðbundin hönnun fiskeldismannvirkja byggir oft á reynslu, sem leiðir auðveldlega til óhagkvæms búnaðar og kostnaðarsóunar. Eins og sýnt er íMynd 2, þessi rannsókn, byggð á meginreglunni um massajafnvægi, smíðar líkan fyrir hámarks burðargetu lífmassa Mandarin Fish. Með því að reikna út hámarksfóðurhraða, heildarúrgang og ammoníak köfnunarefnisframleiðslu, er vísindalegt val á búnaði náð. Með því að nota Mandarin fiskeldisfyrirtæki í Jiangxi sem dæmisögu, var áherslan lögð á að fínstilla úrgangslosunarbúnaðinn fyrir-lítinn truflun og tengibúnað búnaðarins. Skipulag verkstæðis er sýnt íMynd 3. Skipulag land-undirstaða iðnaðar RAS fyrir Mandarin Fish er sýnt íMynd 4.
2.1 Menningarvatn endurhringrás færibreytuhönnun
Endurrásarhraði er lykillinn að skilvirkri kerfisrekstri og þarf að ákvarða ítarlega út frá stofnþéttleika Mandarin Fish, vatnsrúmmáli og vatnsmeðferðargetu.
Útreikningsformúla fyrir endurrás vatnsrúmmáls:Q = V × N
Þar sem: Q er endurrásarrúmmál vatns (m³/klst.);
V er rúmmál ræktunarvatns (m³);
N er fjöldi endurrása á dag (tímar/d).
Culture Tank Design: Einn tankur þvermál 6m, hæð 1,2m, keila botnhæð 0,3m.
Reiknað rúmmál er π×3²×1.2 + 1/3×π×3²×0,3 ≈ 33,91 m³, raunverulegt rúmmál ræktunarvatns er um 30 m³. Eitt verkstæði inniheldur 10 ræktunartanka, heildarvatnsmagn 300 m³.
Rekstrarfæribreytur: Endurhringrás N er stillt á 3-5 sinnum/d; vatnsrennsli er 10% af heildarvatnsrúmmáli (til að bæta upp uppgufun og losun tap), leiðrétt í rauntíma með vöktun á netinu.
2.2 Hönnun ræktunartanks og úrgangslosunarbúnaðar
Eins og sýnt er íMynd 5, ræktunargeymirinn er hannaður með það að markmiði að „hraða losun úrgangs og samræmda dreifingu vatns,“ með því að nota hringlaga geymi ásamt keilubotnbyggingu. „Fisklósett“ tæki er sett upp neðst til að ná litlum-truflunarúrgangi. Fiskaklósettið var fínstillt sem hér segir:
- Þvermál inntaks/úttaksrörs staðlað í 200 mm til að auka flæðishraða.
- Hlífðarplatan notar snúnings straumlínulagaða hönnun til að auka snúningsskolunaráhrif á botnset og bæta sjálf-hreinsunargetu.
3. Hönnun og rannsóknir á ferli fyrir meðhöndlun á föstu svifryki
Fastar agnir eru meðhöndlaðar með stærðarflokkun með því að nota þriggja- þrepa ferli „formeðferðar - grófsíunar - fínsíunar. Sérstakar breytur eru sýndar íTafla 1.
3.1 Formeðferðarferli
Notar lóðréttan rennsli sem tengist hliðar-- og botnafrennsliskerfi- ræktunartanksins og notar þyngdarafl aðskilnað til að fjarlægja agnir sem eru stærri en eða jafnt og 100μm. Settlerinn er beintengdur við ræktunartankinn til að draga úr flutningstapi í leiðslum og draga úr álagi á síðari síunarstigum.
3.2 Grófsíunarferli
Eins og sýnt er íMynd 6, grófsíunarferlið miðast við örskjá trommusíu. Hönnunarreglur fela í sér: að staðsetja búnaðinn nálægt ræktunartönkum til að stytta leiðslulengd og draga úr orkunotkun.
Notkun PLC stýrikerfis til að ná sjálfvirkum bakþvotti (4-6 sinnum/d), samræmt við netvöktun vatnsgæða til að stilla færibreytur í rauntíma.
Notar þyngdarflæðishönnun til að draga úr orkunotkun dælunnar og lækka rekstrarkostnað.
3.3 Fínsíunarferli
Eins og sýnt er íMynd 7, fínsíunarferlið hreinsar vatnsgæði enn frekar með samverkandi virkni lífsíunnar og sótthreinsunarbúnaðarins.
- Lífsía: Velur há-sérhæft-yfirborðs-svæði, vökvageymslutími 1-2 klst., viðheldur uppleystu súrefni Stærra en eða jafnt og 5 mg/L, brýtur niður ammoníak köfnunarefni og nítrít.
- Sótthreinsunarbúnaður: Útfjólublá dauðhreinsiefni (skammtur 3-5 × 10⁴ μW·s/cm²) eða ósonframleiðandi (styrkur 0,1-0,3 mg/L, snertingartími 10-15 mín) til að drepa sjúkdómsvaldandi örverur.
- Súrefniskerfi: Hreint súrefnissúrefni notað í tengslum við loftara til að tryggja stöðugt uppleyst súrefnismagn.
4. Leiðsluskipulag og stýrikerfi
4.1 Hönnun lagnaskipulags
Leiðslur eru flokkaðar eftir hlutverki í fjórar gerðir: vatnsveitur, endurrás, losun úrgangs og áfyllingarvatn. Hönnunarreglur: Fínstilltu skipulag með miðju í kringum ræktunargeyma, minnkaðu olnboga og lengd leiðslu til að lágmarka höfuðtap; tryggja jafnvægi inn- og útstreymis til að viðhalda stöðugu vatnsborði í ræktunartönkum; frárennslisrör fyrir úrgang hafa halla (Stærri en eða jafn 3%) til að auðvelda sjálfstraumssöfnun úrgangs.
4.2 Hönnun stýrikerfis
Kerfið tekur upp lokaða-lykkjubyggingu „Sensors - Controller - Actuators“ eins og sýnt er íMynd 8. Kjarnaaðgerðir eru:
- Raun-vöktun vatnsgæða: Gagnasöfnun á netinu með uppleystu súrefnis-, pH- og ammoníak köfnunarefnisskynjara.
- Stýring á tengibúnaði búnaðar: Sjálfvirk stilling á bakþvotti á örskjá, afl súrefnisgjafa og sótthreinsunarbúnaðar keyrslutíma byggt á breytum vatnsgæða.
- Að kenna viðvörun: Hljóð- og sjónviðvörun ræst af óeðlilegum breytum, ýtt á stjórnendastöðvar í gegnum Ethernet eða þráðlaus samskipti.
5. Greining gagna um árangursprófun búnaðar
Eins og sýnt er íMynd 9, sex-mánaða tilraunastarfsemi var framkvæmd í Mandarin Fish eldisstöð í Jiangxi. Kerfið upplifði engin óeðlileg vatnsmeðferð og vöktunar- og viðvörunarkerfið virkaði stöðugt.
Engin óeðlileg vatnsmeðferð fannst við notkun, vöktun, snemmbúin viðvörun og eftirlitskerfi virkuðu stöðugt. Loftun í ræktunartönkunum var notuð ásamt uppleystu súrefnisstýringu í eldisferlinu. Frammistöðumat aðalbúnaðarins er sýnt íTafla 2.
Á meðan á tilrauninni stóð náði stofnþéttni 50-60 fiskar/m³, lifunarhlutfall meira en eða jafnt og 90%, vöxtur jókst um 20% miðað við hefðbundið eldi og endurvinnsluhlutfall vatns náði 92% og náði markmiðum um orkusparnað og minnkun losunar.
6. Samantekt
Landið-undirstaða iðnaðar RAS fyrir Mandarin Fish nær fiskeldismarkmiðum um „vatnssparnað, mikil afköst og umhverfisvernd“ með samþættingu verkfræði,-aðbúnaðarbundinnar og stafrænnar-greindrar tækni. Nýjungar þessara rannsókna liggja í: hagræðingu búnaðarvals byggt á lífmassa burðargetu líkaninu til að bæta kerfissamsvörun; að bæta úrgangslosunarbúnað sem-lítið truflar til að auka skilvirkni við að fjarlægja úrgang; smíða stýrikerfi fyrir tengingarbúnað til að ná nákvæmri reglugerð um vatnsgæði.
Þetta kerfi er hægt að efla og beita fyrir annað ferskvatnsfiskeldi, sem veitir tæknilega viðmiðun fyrir eflingu umbreytingar fiskeldis. Framtíðarvinna þarf að draga enn frekar úr búnaðarkostnaði og hámarka afköst skynjara til að auka skarpskyggni tækninnar.