Controle de processo de partículas sólidas na água de circulação (II): Regulando TSS por meio de alimentação adequada!

Modelo de controle e regulação do processo de partículas sólidas em sistema de recirculação de água
Em um sistema de aquicultura com recirculação, o modelo de controle do processo de partículas sólidas é uma ferramenta utilizada para otimizar o controle das partículas sólidas suspensas (TSS). Ao construir um modelo, a geração, remoção e regulação das partículas sólidas podem ser analisadas e otimizadas para garantir a estabilidade da qualidade da água e o funcionamento eficiente do sistema. A seguir estão os passos detalhados e métodos para construir e gerenciar o modelo.

(1). Objetivos do Modelo      

Concentração de partículas sólidas TSS: 10mg/L

Otimize a eficiência de remoção: Otimize a eficiência de remoção de partículas sólidas ajustando os parâmetros operacionais do equipamento de filtração. A fórmula da eficiência de remoção é:

ETSS=

ETSS: Eficiência de remoção (%)

TSSin: Concentração de TSS na entrada (mg/L): Instale um sensor de TSS na entrada de água da máquina de microfiltração para obter o valor

TSSout: Concentração de TSS na saída (mg/L): Instale um sensor de TSS na entrada de água do tanque de aquicultura para obter o valor

Reduza os custos operacionais: Reduza o consumo de energia e os custos de manutenção dos equipamentos ao otimizar as medidas de gestão.

Em sistemas de recirculação de aquicultura, a concentração de partículas sólidas suspensas (TSS) está intimamente relacionada ao consumo energético do sistema. Ao otimizar o controle de TSS, o consumo de energia pode ser reduzido efetivamente e a eficiência operacional do sistema pode ser melhorada.

(2). Métodos de Controle---Alimentação Adequada

Quando o índice de matéria particulada sólida em suspensão exceder 10 mg/L por meio do monitoramento de SST, é necessário seguir os passos abaixo para regular.

1. Alimentação precisa: Calcule a quantidade de alimentação para evitar excesso de ração e sobras elevadas.

2. Ajustar a estratégia de alimentação: De acordo com o tipo, tamanho, fase de crescimento e condições de alimentação dos organismos cultivados, elabore um plano de alimentação científico e adote métodos adequados de alimentação, como alimentar com pequenas quantidades e várias vezes ao dia, reduzindo a entrada de restos de ração na massa d'água que podem formar partículas sólidas.

Recomenda-se utilizar uma máquina de alimentação automática, pois não apenas permite uma dosagem precisa, mas também possibilita refeições pequenas e frequentes. Nossa empresa lançou uma máquina de alimentação inteligente para aquicultura em sistema fechado. O erro de peso é inferior a 3% graças aos sensores de pesagem. A alimentação é totalmente automática, sem necessidade de intervenção manual. Além de substituir o trabalho humano, também permite facilmente adotar uma estratégia de alimentação com pequenas quantidades e alta frequência.

3. Caso prático

A criação de camarão branco em sistema de recirculação, com 1000 metros cúbicos de água, densidade de cultivo de 15 kg/metro cúbico e taxa de alimentação de 3%. A taxa de remoção de partículas suspensas do sistema de recirculação é de 60%, com ciclo completo a cada 2 horas, adotando uma estratégia de alimentação de 4 refeições por dia. A monitoração constatou que o pico de SST (Sólidos em Suspensão Totais) excedeu 20,25 mg/L.

Após constatar que a SST excede o padrão, a frequência de alimentação pode ser aumentada mantendo-se inalterada a quantidade total diária de alimentação, podendo-se alterar a estratégia de alimentação de 4 refeições por dia para 12 refeições por dia.

  Calcule a concentração de SST das 4 refeições diárias:

Volume de água: 1000 metros cúbicos

Densidade de cultivo: 15 kg/m³

Taxa de alimentação: 3%

Taxa de remoção de partículas suspensas do sistema de recirculação de água: 80%

Frequência de recirculação: uma vez a cada 2 horas, 12 vezes ao dia

Estratégia de alimentação: 4 refeições por dia

Passo 1: Calcule a biomassa total

Primeiramente, calcule a biomassa total no sistema de aquicultura.

Biomassa total = volume de água × densidade de aquicultura = 1000 m3 × 15 kg/m3 = 15000 kg/dia

Passo 2: Calcular a quantidade diária de alimentação

De acordo com a taxa de alimentação, calcule a quantidade diária de alimentação.

Quantidade diária de alimentação = biomassa total × taxa de alimentação = 15000 kg × 3% = 450 kg/dia Quantidade diária de alimentação = biomassa total × taxa de alimentação = 15000kg × 3% = 450kg/dia

Como há 4 refeições por dia, a quantidade de alimentação por refeição é:

Quantidade de alimentação por refeição = 450 kg/4 = 112,5 kg/refeição

Passo 3: Calcular o aumento de SST para cada ciclo

Admita que, após a alimentação, a ração será convertida em partículas em suspensão.

Após cada alimentação, o aumento de SST é:

Aumento de SST = quantidade de alimentação por refeição = 112,5 kg

Passo 4: Calcular a remoção de SST para cada ciclo

O sistema de água circulante remove 80% das partículas em suspensão em cada ciclo. Portanto, a remoção de SST após cada ciclo é:

Remoção de SST = SST atual × 80%

Passo 5: Simular as alterações de SST dentro de 24 horas

Precisamos simular as alterações de SST em um ciclo a cada 2 horas dentro de 24 horas. Há 12 ciclos por dia, totalizando 12 ciclos em 24 horas.

Inicializar SST como 0 kg.

Etapas para cada ciclo:

Alimentação (uma vez a cada 6 horas, ou seja, uma vez a cada 3 ciclos)

Remover 80% do SST

 Calcular a concentração de SST de 12 refeições por dia

Volume de água: 1000 metros cúbicos

Densidade de cultivo: 15 kg/m³

Taxa de alimentação: 3%

Taxa de remoção de partículas em suspensão no sistema de água circulante: 80%

Frequência de recirculação: uma vez a cada 2 horas, 12 vezes ao dia

Estratégia de alimentação: 12 refeições por dia

Passo 1: Calcular a biomassa total

Primeiramente, calcule a biomassa total no sistema de aquicultura.

Biomassa total = volume de água × densidade de cultivo = 1000 m3 × 15 kg/m3 = 15000 kg

Passo 2: Calcular a quantidade diária de alimentação

Calcule a quantidade diária de alimentação com base na taxa de alimentação.

Quantidade diária de alimentação = biomassa total × taxa de alimentação = 15000 kg × 3% = 450 kg/dia

Como existem 12 refeições por dia, a quantidade de alimentação por refeição será:

Quantidade de alimentação por refeição = 450 kg/12 = 37,5 kg/refeição

Passo 3: Calcular o aumento de SST para cada ciclo

Admita que, após a alimentação, a ração será convertida em partículas em suspensão. Após cada alimentação, o aumento de SST é:

Aumento de SST = quantidade de alimentação por refeição = 37,5 kg

Passo 4: Calcule a remoção de SST para cada ciclo

O sistema de água circulante remove 80% das partículas em suspensão em cada ciclo. Portanto, a remoção de SST após cada ciclo é:

Remoção de SST = SST atual × 80%

Passo 5: Simular as alterações de SST dentro de 24 horas

Precisamos simular as alterações de SST em 48 horas, com um ciclo a cada 2 horas. 12 ciclos por dia, 12 ciclos no total em 24 horas.

Inicializar SST como 0 kg.

Etapas de cada ciclo:

Alimentação (uma vez a cada 2 horas, ou seja, uma vez por ciclo)

Remover 80% do SST

A partir da análise acima, podemos ver que:

4 refeiões por dia: A quantidade de partículas suspensas produzidas aumenta rapidamente após a alimentação e depois diminui gradualmente. O valor de pico é alto (22,68 kg) e a flutuação é grande.

12 refeiões por dia: A concentração de partículas suspensas é estável em 9,37 mg/L

Conclusão: Através do modo de alimentação de pequenas quantidades e várias vezes ao dia, é possível reduzir a SST e diminuir o consumo de energia dos equipamentos.

O modo de alimentação com 12 refeiões por dia pode efetivamente reduzir a concentração de pico de partículas suspensas, reduzir as flutuações na qualidade da água e diminuir a carga e o consumo de energia dos equipamentos de filtração.

O modo de alimentação de 4 refeições por dia causará grandes flutuações na concentração de partículas em suspensão e aumentará o consumo de energia dos equipamentos de filtração e das bombas de água.