مراقبة عملية الجسيمات الصلبة في الماء الدوار (II): تنظيم محتوى المواد الصلبة العالقة (TSS) من خلال التغذية المنطقية!

نموذج التحكم في عملية الجُسيمات الصلبة في نظام تدوير المياه
في نظام تربية الأحياء المائية الدائري، يُستخدم نموذج التحكم في الجُسيمات الصلبة المُعلقة (TSS) كأداة لتحسين التحكم في هذه الجُسيمات. من خلال بناء النموذج، يمكن تحليل وتحسين إنتاج الجُسيمات وطردها وتنظيمها، مما يضمن استقرار جودة المياه وكفاءة تشغيل النظام. فيما يلي الخطوات والأساليب التفصيلية لبناء وإدارة هذا النموذج.

(1). أهداف النموذج      

تركيز الجُسيمات الصلبة (TSS): 10 ملغ/لتر

تحسين كفاءة الإزالة: تحسين كفاءة إزالة الجسيمات الصلبة من خلال تعديل معايير التشغيل لمعدات الترشيح. معادلة كفاءة الإزالة هي:

ETSS=

ETSS: كفاءة الإزالة (%)

TSSin: تركيز TSS في المدخل (ملغ/لتر): تركيب مستشعر TSS عند مدخل ماكينة الترشيح الدقيق للحصول على القيمة

TSSout: تركيز TSS في المخرج (ملغ/لتر): تركيب مستشعر TSS عند مدخل بركة تربية الأحياء المائية للحصول على القيمة

خفض تكاليف التشغيل: خفض استهلاك الطاقة وتكاليف صيانة المعدات من خلال تحسين إجراءات الإدارة.

في نظام تربية الأحياء المائية الدائري، يرتبط تركيز الجسيمات الصلبة العالقة (TSS) ارتباطًا وثيقًا باستهلاك الطاقة في النظام. من خلال تحسين التحكم في TSS، يمكن تقليل استهلاك الطاقة بشكل فعال وتحسين كفاءة تشغيل النظام.

(2). طرق التحكم --- التغذية المنطقية

عندما يتجاوز مؤشر المواد الصلبة العالقة 10 ملغ/لتر من خلال مراقبة TSS، يجب اتباع الخطوات التالية للتنظيم.

1. التغذية الدقيقة: احسب كمية العلف لتجنب الإطعام المفرط والمخلفات العلفية الزائدة.

2. ضبط استراتيجية الإطعام: وفقًا لنوع الكائنات المستزرعة وحجمها ومراحل نموها وظروف الإطعام، قم بصياغة خطة إطعام علمية واعتماد طرق إطعام مناسبة، مثل الإطعام بكميات صغيرة عدة مرات، لتقليل دخول المخلفات العلفية إلى الجسم المائي وتشكّل الجسيمات الصلبة.

يُوصى باستخدام آلة تغذية أوتوماتيكية للتغذية، حيث يمكنها ليس فقط تحقيق التغذية الدقيقة، بل أيضًا التغذية بكميات صغيرة وعلى فترات متكررة. أطلقت شركتنا آلة تغذية ذكية للاستزراع المائي الدائري. يبلغ خطأ الوزن أقل من 3% من خلال مستشعرات الوزن. وتتم عملية التغذية تلقائيًا طوال العملية دون تدخل يدوي. لا تقوم فقط باستبدال العمل اليدوي، بل يمكنها أيضًا بسهولة تحقيق استراتيجية تغذية على فترات متكررة وكميات صغيرة.

3. حالة عملية فعلية

استزراع الروبيان الأبيض في مياه دوّارة، حجم المياه 1000 متر مكعب، كثافة الاستزراع 15 كجم/المتر المكعب، ومعدل التغذية 3%. بلغ معدل إزالة الجسيمات العالقة في النظام المائي الدائري 60%، ويتم إعادة التدوير كل ساعتين، واعتماد استراتيجية تغذية تتكون من 4 وجبات يوميًا. أظهرت المراقبة أن قيمة الجسيمات العالقة (TSS) تجاوزت 20.25 ملغ/لتر.

بعد أن تبين أن محتوى المواد الصلبة المعلقة (TSS) يتجاوز المعايير، يمكن زيادة عدد مرات التغذية مع الحفاظ على الكمية الإجمالية للتغذية اليومية دون تغيير، ويمكن تعديل استراتيجية التغذية من 4 وجبات يوميًا إلى 12 وجبة يوميًا.

  احسب تركيز المواد الصلبة المعلقة (TSS) لـ 4 وجبات يوميًا:

حجم المياه: 1000 متر مكعب

كثافة التربيت: 15 كجم/م³

معدل التغذية: 3%

معدل إزالة الجسيمات العالقة في نظام المياه الدوارة: 80%

تردد الدورة: مرة كل ساعتين، أي 12 مرة يوميًا

استراتيجية التغذية: 4 وجبات يوميًا

الخطوة 1: احسب الكتلة الحيوية الكلية

أولًا، احسب الكتلة الحيوية الكلية في نظام الاستزراع المائي.

الكتلة الحيوية الكلية = حجم المياه × كثافة تربية الأحياء المائية = 1000 م3 × 15 كجم/م3 = 15000 كجم/يوم

الخطوة 2: احسب كمية التغذية اليومية

وفقًا لمعدل التغذية، احسب كمية التغذية اليومية.

كمية التغذية اليومية = الكتلة الحيوية الكلية × معدل التغذية = 15000 كجم × 3% = 450 كجم/يوم كمية التغذية اليومية = الكتلة الحيوية الكلية × معدل التغذية = 15000 كجم × 3% = 450 كجم/يوم

بما أن هناك 4 وجبات في اليوم، فإن كمية التغذية لكل وجبة هي:

كمية التغذية لكل وجبة = 450 كجم ÷ 4 = 112.5 كجم/وجبة

الخطوة 3: احسب الزيادة في المواد الصلبة المعلقة (TSS) لكل دورة

افترض أنه بعد التغذية، سيتم تحويل العلف إلى جُسيمات معلقة.

بعد كل وجبة تغذية، تكون الزيادة في المواد الصلبة المعلقة (TSS) هي:

الزيادة في TSS = كمية التغذية لكل وجبة = 112.5 كجم

الخطوة 4: احسب إزالة المواد الصلبة العالقة (TSS) لكل دورة

يقوم نظام المياه المُدارة بإزالة 80% من الجُسيمات العالقة في كل دورة. وبالتالي، تكون إزالة المواد الصلبة العالقة بعد كل دورة كما يلي:

إزالة المواد الصلبة العالقة = المواد الصلبة العالقة الحالية × 80%

الخطوة 5: قم بمحاكاة تغيرات المواد الصلبة العالقة خلال 24 ساعة

نحتاج إلى محاكاة تغيرات المواد الصلبة العالقة بدورة كل ساعتين خلال 24 ساعة. هناك 12 دورة في اليوم، وعدد إجمالي دورات خلال 24 ساعة هو 12 دورة.

عيّن قيمة المواد الصلبة العالقة (TSS) الابتدائية على 0 كجم.

خطوات كل دورة:

تغذية (مرة كل 6 ساعات، أي مرة كل 3 دورات)

إزالة 80% من المواد الصلبة العالقة

 احسب تركيز المواد الصلبة العالقة لـ 12 وجبة يومياً

حجم المياه: 1000 متر مكعب

كثافة التربيت: 15 كجم/م³

معدل التغذية: 3%

معدل إزالة الجسيمات المعلقة في نظام المياه الدوارة: 80%

تردد الدورة: مرة كل ساعتين، أي 12 مرة يوميًا

استراتيجية التغذية: 12 وجبة في اليوم

الخطوة 1: احسب الكتلة الحيوية الكلية

أولًا، احسب الكتلة الحيوية الكلية في نظام الاستزراع المائي.

الكتلة الحيوية الكلية = حجم المياه × كثافة التربية = 1000 م³ × 15 كجم/م³ = 15000 كجم

الخطوة 2: احسب كمية التغذية اليومية

احسب كمية التغذية اليومية بناءً على معدل التغذية.

كمية التغذية اليومية = الكتلة الحيوية الكلية × معدل التغذية = 15000 كجم × 3% = 450 كجم/يوم

بما أن هناك 12 وجبة في اليوم، فإن كمية التغذية لكل وجبة تكون:

كمية التغذية لكل وجبة = 450 كجم ÷ 12 = 37.5 كجم/وجبة

الخطوة 3: احسب الزيادة في المواد الصلبة المعلقة (TSS) لكل دورة

افترض أنه بعد التغذية، سيتم تحويل العلف إلى جسيمات معلقة. وبعد كل تغذية، يكون الزيادة في المواد الصلبة المعلقة (TSS) هي:

زيادة TSS = كمية التغذية لكل وجبة = 37.5 كجم

الخطوة 4: احسب إزالة TSS لكل دورة

يقوم نظام المياه المُدارة بإزالة 80% من الجُسيمات العالقة في كل دورة. وبالتالي، تكون إزالة المواد الصلبة العالقة بعد كل دورة كما يلي:

إزالة المواد الصلبة العالقة = المواد الصلبة العالقة الحالية × 80%

الخطوة 5: قم بمحاكاة تغيرات المواد الصلبة العالقة خلال 24 ساعة

نحن بحاجة إلى محاكاة تغيرات TSS على مدى 48 ساعة، مع دورة كل ساعتين. 12 دورة في اليوم، 12 دورة إجمالية على مدار 24 ساعة.

عيّن قيمة المواد الصلبة العالقة (TSS) الابتدائية على 0 كجم.

خطوات كل دورة:

التغذية (مرة كل ساعتين، أي مرة واحدة في كل دورة)

إزالة 80% من المواد الصلبة العالقة

من التحليل أعلاه، يمكننا أن نرى أن:

أربع وجبات يومياً: تزداد كمية الجسيمات العالقة بشكل سريع بعد التغذية، ثم تنخفض تدريجياً. القيمة القصوى مرتفعة (22.68 كجم) والتقلبات كبيرة.

12 وجبة يومياً: تركيز الجسيمات العالقة مستقر عند 9.37 ملغم/لتر

الاستنتاج: من خلال وضع التغذية على شكل وجبات صغيرة متعددة، يمكن تقليل TSS وتقليل استهلاك الطاقة للمعدات.

وضع التغذية المتمثل في 12 وجبة يومياً يمكنه بفعالية خفض التركيز الأقصى للجسيمات العالقة، وتقليل تقلبات جودة المياه، وتخفيف العبء والاستهلاك الطاقي لمعدات الترشيح.

ستؤدي طريقة التغذية المكونة من 4 وجبات يوميًا إلى تقلبات كبيرة في تركيز الجسيمات العالقة، كما سترفع من استهلاك الطاقة لمعدات الترشيح والمضخات.