Международный,
независимый фермерский портал

УЗВ: анализ баланса масс

Страницы: 1 2 След.
RSS
УЗВ: анализ баланса масс
 
Метод анализа баланса масс разработан в УЗВ доктором Томасом Лосордо (Dr Thomas Losordo) в 90 х годах прошлого столетия. Он опубликовал сравнительные таблицы технических характеристик для упрощения требуемых рассчетов. <br /><br /> Краткое объяснение метода и концепций, использованных в сравнительных таблицах ниже. <br /><br /> УЗВ, как одна из форм очистки воды, где вода отводится из емкостей с гидробионтами (далее культурные емкости), очищается и возвращается в емкости с рыбой. Параметры качества воды в культурных емкостях поддерживаются таким образом, чтобы соответствовать требованиям к качеству воды культивируемых гидробионтов. Для того чтобы сбалансировать обработку оборотной воды, требуется знать вводимые ингредиенты и последующие изменения состава воды. <br /><br /> УЗВ может рассматриваться как закрытая система и, чтобы система оставалась в равновесии, вводимые в систему ингредиенты должны уравновешиваться отводимыми из системы ингредиентами (сбалансирование масс или баланс масс). <br /><br /> Основными вводимыми в УЗВ ингредиентами являются кислород, корм, энергия и гидробионты, основными результатами на выходе - прирост биомассы, продукты жизнедеятельности, инфекционные и паразитарные заболевания гидробионтов
 
Анализ вводимых ингредиентов <br /><br /> Кислород требуется гидробионтам для дыхания и метаболизма, а также используется другими организмами в процессе биологической фильтрации. Кислород потребляется гетеротрофными бактериями и автотрофными бактериями, которые преобразуют азотные отходы из токсичной в нетоксичную форму. <br /><br /> Корм требуется гидробионтам для роста. В целом, чем выше содержание протеина в кроме, тем меньшее количество корма требуется для поддержания оптимальной нормы прироста. <br /><br /> Энергия требуется для перемещения воды через культурные танки и системы обработки воды( человеческая энергия тоже требуется, чтобы система работала). Энергия также требуется для поддержания постоянной среды в УЗВ (подогрев, охлаждение, влажность, освещение). <br /><br /> Анализ отводимых ингредиентов <br /> Твердые отходы (обычно больше 100 микрон), взвешенные оседающие отходы (40 – 100 <br /> микрон), взвешенные частицы(менее 40 микрон), растворенные органические отходы, аммоний и диоксид углерода основные ингредиенты на выходе из УЗВ. Заболевания и паразиты могут также быть значительными ингредиентами на выходе. Кислота также производится в результате деятельность нитрифицирующих бактерий в биофильтре. Также производятся нитраты.
 
Количества, концентрации и скорости изменений <br /> Quantities, Concentrations and Rates of Change <br /><br /> Во время рассмотрения вводимых и отводимых ингредиентов в УЗВ, очень важно принимать во внимание количества добавленные и отведенные, концентрации и скорости изменений концентраций, так как они имеют значительные влияние на процессы очистки воды. <br /><br /> Максимальное содержание кислорода в воде при нормальной температуре и давлении составляет 8 миллиграмм на литр (0.0008%) в сравнении с воздухом, в котором концентрация достигает <br /> 210,000 мг/л (21%). <br /><br /> Гидробионты являются очень эффективными потребителями кислорода, но малейшие изменения концентрации кислорода в воде имеют немедленный и значительный эффект на их метаболизм. <br /> Гидробионты имеют устойчивую потребность в кислороде для поддержания жизненных процессов, тем не менее кормление требует значительное количество дополнительного кислорода для усваивания корма. <br /><br /> УЗВ нацелено на максимальный прирост биомассы и для достижения этого нормы кормления максимальны, что создает дополнительные потребности в кислороде. <br /> Управляющий УЗВ пытается поддержать системы в целом в равновесии таким образом, что устойчивое положение достигается путем уравновешивания входящих и отводимых ингредиентов и концентрации кислорода и отходов в культурной емкости остаются стабильными. Состояния стабильности определяется намного проще с использованием анализа баланса масс.
 
Вычисление баланса масс <br /><br /> Одним из главных ингредиентов, вводимых в УЗВ, есть тип и количество корма, и последствия его воздействия должны быть подсчитаны для максимальной ожидаемой норме кормления в системе. Это означает подсчет нормы расхода корма при максимальной плотности посадки гидробионтов в системе. Содержание протеина в корме и его количество может быть использовано для подсчета требуемого количества кислорода для эффективного усвоения корма. Такое количество кислородо обычно намного больше, чем количество кислорода, потребляемое гидробионтами в состоянии отдыха. <br /> Количество аммония, произведенного гидробионтами во время усвоения корма и выделения в воду отходов также может быть подсчитано для определенного количества и типа потребляемых кормов. <br /> Если известно общее количество аммония, производимое при максимальной норме кормления, то может быть определено количество кислорода, которое требуется биофильтру для преобразования аммония в нитриты и нитраты. <br /><br /> Отходы <br /><br /> Твердые, взвешенные оседающие отходы и частицы, которые образуются в результате кормления, должны отводиться из системы, как и углекислый газ. <br /> Работающий биофильтр производит кислоту, поэтому для поддержания баланса рН требуется добавление щелочи. Каждый грамм азотистых загрязнений, переработанных биофильтром, требует 7.14 гр. щелочи (CaCO3). Таким образом система может требовать добавления до 250 грамм двууглекислой соды на 1 кг добавленного корма.
 
Подсчет баланса масс позволяет более точное планирование, чтобы быть уверенным, что основные процессы обработки воды в УЗВ смогут отвечать потребностям в кислороде и обработке отходов при различных плотностях посадки и режимах кормления <br /><br /> Образец упрощенной сравнительной таблицы баланса масс имеет 5 разделов: <br /> • размер емкостей и биомасса <br /> • баланс масс аммония (TAN) <br /> • определение размеров биофильтра <br /> • баланс масс твердых отходов <br /> • баланс масс кислорода
 
В каждом разделе есть определенное число допусков (исходных положений) в противном случе требуется выполнить расчет для анализа баланса масс. Инструкция по применению допусков приводистя ниже с пошаговой демонстрацией процесса. <br /><br /> В колонке "Значения" все, что выделено жирным шрифтом требует ввода данных. Убедитесь, что используете правильные единицы измерения, когда вводите данные. Алгоритм расчета (формула) также представлена на случай, если решите создать собственную таблицу. <br /><br /> Профессор Лосордо рекомендует исходить из того, что система функционирует в устойчивом состоянии, т.е. биомасса не изменяется значительно одномоментно, использовать для целей проектирования максимальную загрузку (плотность посадки, норму кормления и т.п.). <br /><br /> Важное значение имеет вид выращиваемого гидробионта. Разные виды с разными биологическими требованиями к температуре воды, растворенному кислороду требуют введения различных параметров при анализе баланса масс.
 
Размер емкости и биомасса <br /><br /> • Объем емкости (расчет выражен в м3, помните, что 1 m3 = 1KL = 1,000 L) – обычно это круглые емкости. Подсчитывает вводом глубины воды (в метрах, м) и радиуса емкости (в м, радиус = половине диаметра емкости). Для квадратных или прямоугольных емкостей вычисление выполняется умножением глубины, длины и ширины. Не забудьте учесть все культурные емкости системы, при этом не нужно учитывать объем воды в системах обработки воды. <br /><br />
 
Размер емкости и биомасса <br /><br /> • Максимальна плотность посадки (выражена в кг/м3) – это значение обычно берется по товарной навеске (т.е. когда рыба достигла ее максимального размера и готова к вылову). Это обычно теоретическая величина, основанная на типе УЗВ и управленческой стратегии. <br /><br /> Она также зависит от вида рыбы, хотя в общем общепринято, что плотность посадки свыше 30-40 кг/м3 требует дополнительного насыщения кислородом для большинства видов рыб. <br /><br />
 
Размер емкости и биомасса <br /><br /> • Биомасса или производительность (расчет выражен в кг) – это максимальный общий вес рыбы товарного размера. Параметр определяется умножением объема культурных емкостей (м3) на максимальную плотность посадки (кг/м3) – в таблице данный расчет делается автоматически в строке 10.
 
• Количество рыб товарной размера (выражается в штуках). Обычно определяется количеством посадочного материала за вычетом отхода. Однако часто операторы УЗВ задают данную цифру, как целеуказание, т.е. количество рыб товарной навески, которое они хотят вырастить <br /><br />
 
• Норма кормления в % от массы рыбы – это относится к теоретическому количеству корма, который вносится для каждой рыбы в течение суток (очевидно что некоторые рыбы съедят больше, чем другие, поэтому цифра усредненная). Этот параметр разный для разных видов рыб и также зависит от размера рыбы (маленькая рыба имеет бОльшую норму кормления в сравнении с большой). <br /><br />
 
• количество корма (подсчитывается в кг в сутки) – это максимальное количество корма вносимого в УЗВ в сутки. Это важный показатель, так так он определяет спецификацию узлов обработки воды в УЗВ – в таблице этот расчет делается автоматически в строке 14.
 
Подсчет баланса масс общих азотистых загрязнений (TAN) <br /><br /> ТAN = Total Ammonia Nitrogen есть сумма NH3-N и NH4-N <br /><br /> • Содержание протеина в корме (определяется в процентах – этот показатель указывается производителем в спецификации на корм. Для обычных рыб обычно варьируется от 30 до 60%. <br /><br />
 
• Норма общих азотистых загрязнений (TAN) (выражается кг/сутки) – <br /> Это максимальное количество TAN производимое ежедневно – в таблице определяется автоматически в строке 19.
 
• % TAN, производного из корма (в – максимальное значение TAN, производное от внесения корма в УЗВ. Обычно значение находится в пределах 2-5% в зависимости от типа пеллет – в таблице расчет осуществляется автоматически в строке 20.
 
• Расчетная концентрация TAN в оборотной воде (выражается в мг <br /> /л) – обычно устанвливается между 1.8 and 2.0 мг/л для большинства рыб. <br /><br />
 
• норма пассивной нитрификации (выражена в – обычно принимается на уровне 10%, хотя может достигать и 30%. <br /><br />
 
• количество TAN после пассивной нитрификации (кг/сутки) – в таблице расчет выполняется автоматически в строкеin 23.
 
• Пассивная денитрификация (%) – обычно равно 0, хотя если имеются гетеротрофные и анаэробные бактерии в системе, то этот показатель может достигать 30%. <br /><br />
 
Хотелось бы продолжения.
Страницы: 1 2 След.
Читают тему (гостей: 1)