Controllo del processo delle particelle solide nell'acqua circolante (II): Regolazione del TSS attraverso un'alimentazione ragionevole!

Modello di controllo e regolazione del processo delle particelle solide nell'acquacoltura in circuito chiuso
In un sistema di acquacoltura in ricircolo, il modello di controllo del processo delle particelle solide è uno strumento utilizzato per ottimizzare il controllo delle particelle solide sospese (TSS). Attraverso la costruzione di un modello, è possibile analizzare e ottimizzare la generazione, l'eliminazione e la regolazione delle particelle solide al fine di garantire una qualità dell'acqua stabile e un funzionamento efficiente del sistema. Di seguito sono descritti i passaggi e i metodi dettagliati per costruire e gestire il modello.

(1). Obiettivi del modello      

Concentrazione di particelle solide TSS: 10 mg/L

Ottimizzare l'efficienza di rimozione: Ottimizzare l'efficienza di rimozione delle particelle solide regolando i parametri operativi dell'equipaggiamento di filtrazione. La formula per l'efficienza di rimozione è:

ETSS=

ETSS: Efficienza di rimozione (%)

TSSin: Concentrazione TSS in ingresso (mg/L): Installare un sensore TSS all'ingresso dell'acqua del microfiltratore per ottenere il valore

TSSout: Concentrazione TSS in uscita (mg/L): Installare un sensore TSS all'ingresso dell'acqua della vasca per l'acquacoltura per ottenere il valore

Ridurre i costi operativi: Ridurre il consumo energetico e i costi di manutenzione dell'attrezzatura ottimizzando le misure gestionali.

Nei sistemi di acquacoltura a ricircolo, la concentrazione delle particelle solide sospese (TSS) è strettamente correlata al consumo energetico del sistema. Ottimizzando il controllo del TSS, si può ridurre efficacemente il consumo energetico e migliorare l'efficienza operativa del sistema.

(2). Metodi di Controllo---Alimentazione Ragionevole

Quando l'indice di materia particolata sospesa solida supera i 10 mg/L attraverso il monitoraggio del TSS, è necessario seguire i seguenti passaggi per regolarlo.

1. Alimentazione precisa: Calcolare la quantità di alimentazione per evitare un'eccessiva somministrazione e residui alimentari troppo abbondanti.

2. Regolare la strategia di alimentazione: In base al tipo, dimensione, stadio di crescita e condizioni di alimentazione degli organismi allevati, elaborare un piano alimentare scientifico e adottare metodi di alimentazione appropriati, come somministrare piccole quantità di cibo più volte al giorno, per ridurre l'ingresso di residui alimentari nell'ambiente acquatico che potrebbero formare particelle solide.

Si consiglia di utilizzare una macchina per l'alimentazione automatica, che non solo permette un dosaggio preciso, ma anche somministrazioni frequenti e frazionate. La nostra azienda ha lanciato sul mercato una macchina intelligente per l'alimentazione nell'acquacoltura a ricircolo. L'errore di peso è inferiore al 3% grazie ai sensori di pesatura. L'alimentazione è completamente automatica, senza intervento manuale. Non sostituisce soltanto il lavoro manuale, ma permette facilmente di adottare una strategia alimentare con piccole quantità distribuite frequentemente.

3. Caso pratico

Allevamento in acqua circolante di gamberi bianchi, 1000 metri cubi d'acqua, densità di allevamento pari a 15 kg/metro cubo, tasso di alimentazione del 3%. Il sistema di ricircolo rimuove il 60% delle particelle sospese, effettua il riciclo ogni 2 ore e adotta una strategia alimentare di 4 pasti al giorno. Il monitoraggio ha rilevato che il valore massimo di SST ha superato i 20,25 mg/L.

Dopo aver constatato che il TSS supera lo standard, la frequenza di alimentazione può essere aumentata mantenendo invariata la quantità totale giornaliera di cibo, e si può modificare la strategia di alimentazione passando da 4 a 12 pasti al giorno.

  Calcolare la concentrazione di TSS per 4 pasti al giorno:

Volume d'acqua: 1000 metri cubi

Densità di allevamento: 15 kg/m³

Tasso di alimentazione: 3%

Efficienza di rimozione delle particelle sospese del sistema di circolazione dell'acqua: 80%

Frequenza di circolazione: una volta ogni 2 ore, 12 volte al giorno

Strategia di alimentazione: 4 pasti al giorno

Passo 1: Calcolare la biomassa totale

Calcolare innanzitutto la biomassa totale nel sistema di acquacoltura.

Biomassa totale = volume d'acqua × densità ittica = 1000 m3 × 15 kg/m3 = 15000 kg/giorno

Passo 2: Calcolare la quantità giornaliera di mangime

In base al tasso di alimentazione, calcolare la quantità giornaliera di mangime.

Quantità giornaliera di mangime = biomassa totale × tasso di alimentazione = 15000 kg × 3% = 450 kg/giorno Quantità giornaliera di mangime = biomassa totale × tasso di alimentazione = 15000kg × 3% = 450kg/giorno

Poiché ci sono 4 pasti al giorno, la quantità di mangime per ogni pasto è:

Quantità di mangime per pasto = 450 kg/4 = 112,5 kg/pasto

Passo 3: Calcolare l'aumento di SST per ogni ciclo

Si suppone che dopo aver somministrato il mangime, questo venga trasformato in particelle sospese.

Dopo ogni somministrazione, l'aumento di SST è:

Aumento SST = quantità di mangime per pasto = 112,5 kg

Passo 4: Calcola la rimozione di SST per ogni ciclo

Il sistema di circolazione dell'acqua rimuove l'80% delle particelle sospese in ogni ciclo. Pertanto, la rimozione di SST dopo ogni ciclo è:

Rimozione SST = SST attuale × 80%

Passo 5: Simula le variazioni di SST entro 24 ore

Dobbiamo simulare le variazioni di SST in un ciclo ogni 2 ore entro 24 ore. Ci sono 12 cicli al giorno, per un totale di 12 cicli in 24 ore.

Inizializza SST a 0 kg.

Passaggi per ogni ciclo:

Alimentazione (una volta ogni 6 ore, cioè una volta ogni 3 cicli)

Rimuovi l'80% di SST

 Calcola la concentrazione di SST per 12 pasti al giorno

Volume d'acqua: 1000 metri cubi

Densità di allevamento: 15 kg/m³

Tasso di alimentazione: 3%

Tasso di rimozione delle particelle sospese nel sistema di circolazione dell'acqua: 80%

Frequenza di circolazione: una volta ogni 2 ore, 12 volte al giorno

Strategia di alimentazione: 12 pasti al giorno

Passo 1: Calcola la biomassa totale

Calcolare innanzitutto la biomassa totale nel sistema di acquacoltura.

Biomassa totale = volume d'acqua × densità di allevamento = 1000 m3 × 15 kg/m3 = 15000 kg

Passo 2: Calcola la quantità giornaliera di alimentazione

Calcola la quantità giornaliera di alimentazione in base al tasso di alimentazione.

Quantità giornaliera di alimentazione = biomassa totale × tasso di alimentazione = 15000 kg × 3% = 450 kg/giorno

Poiché ci sono 12 pasti al giorno, la quantità di alimentazione per ogni pasto è:

Quantità di alimentazione per pasto = 450 kg/12 = 37,5 kg/pasto

Passo 3: Calcolare l'aumento di SST per ogni ciclo

Si suppone che, dopo l'alimentazione, il mangime venga trasformato in particelle sospese. Dopo ogni alimentazione, l'aumento di SST è:

Aumento del TSS = quantità di alimentazione per pasto = 37,5 kg

Passo 4: Calcolare la rimozione del TSS per ogni ciclo

Il sistema di circolazione dell'acqua rimuove l'80% delle particelle sospese in ogni ciclo. Pertanto, la rimozione di SST dopo ogni ciclo è:

Rimozione SST = SST attuale × 80%

Passo 5: Simula le variazioni di SST entro 24 ore

Dobbiamo simulare le variazioni del TSS in 48 ore, con un ciclo ogni 2 ore. 12 cicli al giorno, 12 cicli in totale per 24 ore.

Inizializza SST a 0 kg.

Fasi di ogni ciclo:

Alimentazione (una volta ogni 2 ore, cioè una volta per ciclo)

Rimuovi l'80% di SST

Dall'analisi sopra riportata, possiamo osservare che:

4 pasti al giorno: La quantità di particelle sospese prodotte aumenta rapidamente dopo l'alimentazione, e poi diminuisce gradualmente. Il valore massimo è alto (22,68 kg) e le fluttuazioni sono ampie.

12 pasti al giorno: La concentrazione delle particelle sospese è stabile a 9,37 mg/L

Conclusione: Attraverso il modo di alimentazione frazionata e frequente, si può ridurre il TSS e il consumo energetico dell'attrezzatura.

Il regime alimentare di 12 pasti al giorno può ridurre efficacemente la concentrazione massima delle particelle sospese, ridurre le fluttuazioni della qualità dell'acqua e ridurre il carico e il consumo energetico dell'equipaggiamento di filtraggio.

La modalità di alimentazione con 4 pasti al giorno provocherà ampie fluttuazioni nella concentrazione delle particelle sospese e aumenterà il consumo energetico di filtri e pompe dell'acqua.