Prozesskontrolle von Festpartikeln im Zirkulationswasser (II) Regulierung von TSS durch rationelles Füttern!

Regelmodell zur Prozesskontrolle von Feststoffpartikeln im Zirkulationswasser
In einem Kreislaufaquakultursystem dient das Modell zur Prozesskontrolle von Feststoffpartikeln dazu, die Kontrolle der im Wasser suspendierten Feststoffe (TSS) zu optimieren. Durch die Erstellung eines Modells lassen sich die Entstehung, Entfernung und Regulierung der Feststoffpartikel analysieren und optimieren, um eine stabile Wasserqualität und einen effizienten Betrieb des Systems sicherzustellen. Im Folgenden sind die detaillierten Schritte und Methoden zur Erstellung und Verwaltung des Modells aufgeführt.

(1). Modellziele      

Konzentration der Feststoffpartikel TSS: 10 mg/L

Entfernungseffizienz optimieren: Die Entfernungseffizienz von Festpartikeln durch Anpassung der Betriebsparameter der Filtrationseinrichtung optimieren. Die Formel für die Entfernungseffizienz lautet:

ETSS=

ETSS: Entfernungseffizienz (%)

TSSin: Einflusskonzentration von Gesamt-Feststoffen (TSS) (mg/L): TSS-Sensor am Wasseranschluss der Mikrofiltrationsmaschine installieren, um den Wert zu erhalten

TSSout: Ausflusskonzentration von Gesamt-Feststoffen (TSS) (mg/L): TSS-Sensor am Wasseranschluss des Aquakulturgefäßes installieren, um den Wert zu erhalten

Betriebskosten reduzieren: Energieverbrauch und Wartungskosten der Ausrüstung durch Optimierung der Managementmaßnahmen senken.

In einem Recirculating Aquaculture System (RAS) hängt die Konzentration von suspendierten Feststoffen (TSS) eng mit dem Energieverbrauch des Systems zusammen. Durch Optimierung der TSS-Steuerung lässt sich der Energieverbrauch effektiv reduzieren und die Betriebseffizienz des Systems verbessern.

(2). Kontrollmethoden – Geeignete Fütterung

Wenn der Index für feste, in Suspension befindliche Partikelmasse über 10 mg/L durch TSS-Überwachung liegt, müssen die folgenden Schritte zur Regelung eingeleitet werden.

1. Exakte Fütterung: Die Futtermenge berechnen, um eine Überfütterung und ein zu hohes Futterrestaufkommen zu vermeiden.

2. Fütterungsstrategie anpassen: In Abhängigkeit von der Art, Größe, Wachstumsphase und Fütterungssituation der kultivierten Organismen einen wissenschaftlichen Fütterungsplan erstellen und geeignete Fütterungsmethoden anwenden, wie z. B. mehrmals täglich kleine Futtermengen verabreichen, um zu vermindern, dass Futterreste ins Wasser gelangen und feste Partikel bilden.

Es wird empfohlen, eine automatische Füttermaschine zu verwenden, um zu füttern, wodurch nicht nur eine genaue Dosierung erreicht wird, sondern auch kleine, häufige Fütterungen möglich sind. Unser Unternehmen hat eine intelligente Füttermaschine für die Kreislaufaquakultur entwickelt. Der Gewichtsfehler beträgt durch Wägesensoren weniger als 3 %. Die Fütterung erfolgt vollständig automatisch ohne manuelles Eingreifen. Sie ersetzt nicht nur die manuelle Arbeit, sondern ermöglicht auch problemlos eine Fütterstrategie mit kleinen und häufigen Portionen.

3. Praxisbeispiel

Die Kreislaufhaltung von Weißgarnelen, 1000 Kubikmeter Wasser, die Haltedichte beträgt 15 kg/Kubikmeter, der Fütterungsgrad liegt bei 3 %. Die Entfernungseffizienz von Schwebeteilchen im Kreislaufsystem beträgt 60 %, das Wasser wird alle 2 Stunden zirkuliert, und es wird eine Fütterstrategie mit 4 Mahlzeiten pro Tag angewandt. Bei der Überwachung wurde festgestellt, dass der TSS-Spitzenwert 20,25 mg/L überschreitet.

Nachdem festgestellt wurde, dass der TSS-Wert den Standard überschreitet, kann die Fütterungshäufigkeit erhöht werden, während die Gesamtmenge der täglichen Fütterung unverändert bleibt. Die Fütterungsstrategie kann geändert werden, von 4 Mahlzeiten pro Tag auf 12 Mahlzeiten pro Tag.

  Berechnung der TSS-Konzentration bei 4 Mahlzeiten pro Tag:

Wasservolumen: 1000 Kubikmeter

Zucht-Dichte: 15 kg/m³

Fütterungsrate: 3%

Ablagerungsrate von Schwebeteilchen im Zirkulationssystem: 80%

Zirkulationsfrequenz: einmal alle 2 Stunden, 12 Mal täglich

Fütterungsstrategie: 4 Mahlzeiten pro Tag

Schritt 1: Berechnung der Gesamtbiomasse

Zunächst wird die Gesamtbiomasse im Aquakultursystem berechnet.

Gesamtbiomasse = Wasservolumen × Aquakulturdichte = 1000 m3 × 15 kg/m3 = 15000 kg/Tag

Schritt 2: Berechnung der täglichen Fütterungsmenge

Basierend auf der Fütterungsrate wird die tägliche Fütterungsmenge berechnet.

Tägliche Fütterungsmenge = Gesamtbiomasse × Fütterungsrate = 15000 kg × 3 % = 450 kg/Tag Tägliche Fütterungsmenge = Gesamtbiomasse × Fütterungsrate = 15000kg × 3 % = 450kg/Tag

Da es täglich 4 Fütterungen gibt, ergibt sich pro Mahlzeit folgende Fütterungsmenge:

Fütterungsmenge pro Mahlzeit = 450 kg/4 = 112,5 kg/Mahlzeit

Schritt 3: Berechnung des TSS-Anstiegs pro Zyklus

Es wird angenommen, dass das Futter nach der Fütterung in Schwebepartikel umgewandelt wird.

Der Anstieg von TSS nach jeder Fütterung beträgt:

TSS-Anstieg = Fütterungsmenge pro Mahlzeit = 112,5 kg

Schritt 4: Berechnung der TSS-Entfernung pro Zyklus

Das Kreislaufwassersystem entfernt 80 % der Schwebstoffe in jedem Zyklus. Die TSS-Entfernung nach jedem Zyklus beträgt somit:

TSS-Entfernung = aktueller TSS × 80 %

Schritt 5: Simulation der TSS-Veränderungen innerhalb von 24 Stunden

Wir müssen die TSS-Veränderungen in einem Zyklus alle 2 Stunden innerhalb von 24 Stunden simulieren. Es gibt 12 Zyklen am Tag, also insgesamt 12 Zyklen in 24 Stunden.

Initialisieren Sie TSS mit 0 kg.

Schritte für jeden Zyklus:

Füttern (einmal alle 6 Stunden, d.h. einmal alle 3 Zyklen)

Entferne 80 % des TSS

 Berechne die TSS-Konzentration bei 12 Mahlzeiten pro Tag

Wasservolumen: 1000 Kubikmeter

Zucht-Dichte: 15 kg/m³

Fütterungsrate: 3%

Entfermungsrate von Schwebstoffen im Zirkulationssystem: 80%

Zirkulationsfrequenz: einmal alle 2 Stunden, 12 Mal täglich

Fütterungsstrategie: 12 Mahlzeiten pro Tag

Schritt 1: Gesamtbiomasse berechnen

Zunächst wird die Gesamtbiomasse im Aquakultursystem berechnet.

Gesamtbiomasse = Wasservolumen × Zuchtdichte = 1000 m3 × 15 kg/m3 = 15000 kg

Schritt 2: Tägliche Fütterungsmenge berechnen

Berechnung der täglichen Fütterungsmenge basierend auf der Fütterungsrate.

Tägliche Fütterungsmenge = Gesamtbiomasse × Fütterungsrate = 15000 kg × 3% = 450 kg/Tag

Da es 12 Mahlzeiten pro Tag gibt, ist die Fütterungsmenge pro Mahlzeit:

Fütterungsmenge pro Mahlzeit = 450 kg/12 = 37,5 kg/Mahlzeit

Schritt 3: Berechnung des TSS-Anstiegs pro Zyklus

Angenommen, nach dem Füttern werden die Nahrungsmittel zu Schwebstoffen umgewandelt. Nach jeder Fütterung erhöht sich der TSS wie folgt:

TSS-Anstieg = Futtermenge pro Mahlzeit = 37,5 kg

Schritt 4: Berechnung der TSS-Entfernung für jeden Zyklus

Das Kreislaufwassersystem entfernt 80 % der Schwebstoffe in jedem Zyklus. Die TSS-Entfernung nach jedem Zyklus beträgt somit:

TSS-Entfernung = aktueller TSS × 80 %

Schritt 5: Simulation der TSS-Veränderungen innerhalb von 24 Stunden

Wir müssen die TSS-Veränderungen über 48 Stunden simulieren, mit einem Zyklus alle 2 Stunden. 12 Zyklen pro Tag, insgesamt 12 Zyklen in 24 Stunden.

Initialisieren Sie TSS mit 0 kg.

Schritte jedes Zyklus:

Fütterung (einmal alle 2 Stunden, also einmal pro Zyklus)

Entferne 80 % des TSS

Aus der obigen Analyse lässt sich erkennen, dass:

4 Mahlzeiten täglich: Die Menge an Schwebstoffen steigt nach der Fütterung schnell an und sinkt danach allmählich. Der Höchstwert ist hoch (22,68 kg) und die Schwankungen sind groß.

12 Mahlzeiten täglich: Die Konzentration an Schwebstoffen bleibt stabil bei 9,37 mg/L

Fazit: Durch eine Fütterungsweise mit kleinen Portionen und häufigen Mahlzeiten kann der TSS-Gehalt reduziert und der Energieverbrauch der Geräte gesenkt werden.

Die Fütterungsweise mit 12 Mahlzeiten täglich kann effektiv die Spitzenkonzentration von Schwebstoffen verringern, Wasserqualitätsschwankungen reduzieren und die Belastung sowie den Energieverbrauch der Filtrationsgeräte senken.

Der Fütterungsmodus mit 4 Mahlzeiten pro Tag führt zu starken Schwankungen in der Konzentration von Schwebstoffen und erhöht den Energieverbrauch von Filtrationseinrichtungen und Wasserpumpen.