2.1-2.2.1. Идентификация и подсчет взвешенных частиц в морской УЗВ. Хронология эксперимента

Рисунок 2. Замкнутая морская система с рециркуляцией (RAS) состоит из важных компонентов: 1. Бассейны с рыбой, 2. Гидроциклон, 3. Биофильтр и 4. Пеноотделительная колонка
Рисунок 2. Замкнутая морская система с рециркуляцией (RAS) состоит из важных компонентов: 1. Бассейны с рыбой, 2. Гидроциклон, 3. Биофильтр и 4. Пеноотделительная колонка

Характеристика гидробионта, хронология эксперимента, система культивирования и описание гидроциклона.

Цикл статей представляет собой перевод научной работы — Jaime Orellana. Identification and quantification of suspended solids and their effects in modern marine recirculation systems. Leibniz — Institut für Meereswissenschaften. Kiel, 2006.

2.1. Происхождение и характеристика рыб, использованных в работе

В качестве испытуемого вида выбран Европейский морской окунь (Dicentrarchus labrax L.). Его аквакультура, особенно, в Европе имеет важное значение. Изначально, раба прибыла из хозяйства на севере Франции (Ecloserie Marine de Gravelines, бассейн 1; n1 = 206; средняя масса 4.7 г; бассейн 2; n2 = 206; средняя масса 4.5 г).

2.1.1. Хронология экспериментов и соответствующие события, связанные с исследованием

В таблице 3 приведено резюме выполненных экспериментов и важных событий в хронологическом порядке. Текст, таблицы и рисунки всегда связаны с днями от начала (т.е. t142). Таблица 3 также демонстрирует данные каждого события.

2.2. Система с рециркуляцией воды (RAS)

Эксперименты проведены в замкнутой морской системе с рециркуляцией (RAS), установленной в Институте морских наук Лейбница в Киле (IFM-GEOMAR, Германия) (Рисунок 2). Система разработана в сотрудничестве с компанией Erwin Sander Elektroapparatebau GmbH (Uetze-Eltze, Германия), следуя исходному прототипу (Waller et al., 2001). Этот модифицированный прототип включал различную конфигурацию системы и рабочие комбинации компонентов, использованные ранее, с некоторыми техническими улучшениями. Экспериментальная RAS изначально состояла из двух бассейнов с рыбой и узлов обработки воды. Обработка воды происходила в ходе: работы гидроциклона, озон улучшал пенное фракционирование, биофильтрации (преимущественно, нитрификация). Система имела объем 3.34 м3 (таблица 2). Тестовый запуск провели в середине июня 2001 года. Следующие две недели система работала с целью проверки отдельных компонентов и позволяла биофильтру нарастить необходимую бактериальную биомассу для протекания гетеротрофных и нитрифицирующих процессов.

Изначально, её наполняли морской водой из RAS «Baltic Sea» (16 psu), расположенной при институте. Туже воду использовали для восполнения потерь (испарение, взятие образцов). Соленость постепенно увеличивали до 23 psu (t99), смешивая морскую воду из RAS «Baltic Sea» (16 psu) и воду из RAS «North Sea» (32 psu) при институте.

На рисунке 3 схематично изображена RAS. Стрелками показаны потоки (вода, воздух, озон, CaO (Ca(OH)2), сброс воды). Систему построили как энергетически низко затратную. Для минимизации затрат энергии и тепла от вовлечения традиционных насосов использовали гравитацию и аэролифтные силы.

Рисунок 2. Замкнутая морская система с рециркуляцией (RAS) состоит из важных компонентов: 1. Бассейны с рыбой, 2. Гидроциклон, 3. Биофильтр и 4. Пеноотделительная колонка
Рисунок 2. Замкнутая морская система с рециркуляцией (RAS) состоит из важных компонентов: 1. Бассейны с рыбой, 2. Гидроциклон, 3. Биофильтр и 4. Пеноотделительная колонка

Таблица 2. Объем воды (м3) каждого компонента морской системы с рециркуляцией (RAS)

КомпонентыОбъем (м3)
Бассейн с рыбой, каждый 1.23 м32.46
Гидроциклон0.24
Биологический фильтр0.24
Пенноотделительная колонка0.30
Трубы0.10
Общий объем3.34

Таблица 3. Время всех важных событий эксперимента. События представлены как дни от начала (tn). Дополнительная информация детализирует каждое событие от t0 до t902 периода эксперимента

ДатаДниСобытиеИнформация
12.07.2001t0— определение исходной массы; -взятие образцов воды для твердых загрязнений: субобразцы каждые 14 дней; — определение биомассы: субобразцы каждые 14 днейАнестетик MS-222, 35 мг/л
18.10.2001t98— определение биомассыАнестетик MS-222, 35 мг/л
29.11.2001t140— определение биомассы; — окончание ежедневного взятия образцов воды для определения растворенных нутриентовАнестетик MS-222, 35 мг/л
01.12.2001t142— воздушные диффузоры в каждом бассейне
05.02.2002t208— ручное дозирование CaO200 г/день
22.02.2002t225— увеличение дозы анестетикаАнестетик MS-222, 45 мг/л
28.02.2002t231— автоматическое дозирование CaOМембранный насос, 200 г/день; контроль pH
08.03.2002t239— установка дополнительного биофильтраПо-одному в каждый бассейн
02.05.2002t294— смена анестетика на бензокаинАнестетик бензокаин 45 мг/л
30.05.2002t322— сортировка рыбы в бессейне 2>250 г
05.06.2002t328— сортировка рыбы в бессейне 1<250 г
01.07.2002t354— повышение количетва CaO300 г/день
22.07.2002t375— определение биомассы; — увеличение дозы анестетикаАнестетик бензокаин 50 мг/л
13.09.2002t428— окончание взятия образцов воды каждые 3 дня для определения растворенных нутриентов
17.09.2002t432— установка второго типа биофильтра (подвижным слоем)Капельный биофильтр удален из бассейнов с рыбой
19.09.2002t434— окончание взятия образцов для определения роста и твердых загрязнений
22.09.2002t435— сортировка рыбы в обоих бассейнахБассейн 1 <300г; бассейн 2 >300г
26.09.2002t441— взятие образцов для определения пищевой ценности рыбы и оценки сенсорных функцийАнализ качества рыбы
10.10.2002t455-465— взятие образцов для бактериологического анализаПодсчет числа всех бактерий и КОЕ
21.10.2002t466-562— взятие образцов для определения распределения частиц по размеруГидроциклон и пеноотделительная колонка
11.05.2003t668-679— взятие образцов для определения растворенных нутриентов и твердых частиц; — определение распределения частиц по размерус озоном
29.05.2003t686-690— взятие образцов для определения растворенных нутриентов и твердых частиц; — определение распределения частиц по размерубез озона
05.06.2003t693— дозирование CaO шланговым насосом
24.06.2003t712— установка обратной промывки воздухом в биофильтр
31.12.2003t902— окончание работы УЗВ
Рисунок 3. Схема RAS сбоку. Отдельные компоненты представлены в таблице 4 и на рисунке 4
Рисунок 3. Схема RAS сбоку. Отдельные компоненты представлены в таблице 4 и на рисунке 4

Таблица 4. Подписи как на рисунке 3

1. Культуральные бассейны10. Водяной насос для внутренней промывки от пены
2. Гидроциклон12. Генератор озона
3. Аэролифт13. Воздушный расходомер
4. Биофильтр (нитрификация)14. Копрессор
5. Пеноотделительная колонка15. Подводный насос для циркуляции внутри бассейна
6. Емкость сбора пены16. Керамический распылитель
7. pH -ORP датчик17. CaO дозирующая система
8. Расходомер воды18. CaO канистра с внутренней циркуляцией
9. Водяной насос для датчика pH -ORP19. CaO дозирующий насос
11. Водяной насос для внешней промывки от пены
Рисунок 4. Подписи для труб и компонентов системы RAS, изображенной на рисунке 3
Рисунок 4. Подписи для труб и компонентов системы RAS, изображенной на рисунке 3

Вода циркулирует следующим образом: Вода проходит к квадратному (450х450), пирамидному, конусовидному (угол 30°) дну бассейнов, через ПВХ-трубы (диаметр 75 мм) в гидроциклон. Из гидроциклона она разделяется и движется по двум трубам. Одна (75 мм диаметр) направляется к пеноотделительной колонке, а другая (75 мм диаметр) к аэролифту (1.35 м высота, 90 мм диаметр). Аэролифт нагнетает воду в биофильтр. Внутри пеноотделительной колонки вода движется вверх под действием внутреннего аэрлифта. Выходящая из биофильтра труба (63 мм диаметр) и выходящая из пеноотделительной колонки труба (75 мм диаметр) соединяется в одну трубу, которая возвращается в бассейны с рыбой. Водный поток изначально имеет скорость 3.5±0.2 м3/час.

Вода от гидроциклона в биофильтр и в пеноотделительную колонку проходит параллельно. Поэтому в пеноотделительную колонку можно вводить больше озона. В предварительном прототипе вода текла из бассейнов в гидроциклон, затем в пеноотделительную колонку и затем в биофильтр. Предполагается, что излишки озона опасны для нитрифицирующих бактерий в биофильтре. Новая конфигурация с двумя компонентами (биофильтр и пеноотделительная колонка), расположенными параллельно призвана улучшить условия содержания рыбы.

2.2.1. Гидроциклон: первый этап разделения взвешенных частиц

Первый этап обработки воды проходит в гидроциклоне. Гидроциклон имеет цилиндрическую форму и коническое дно (Veerapen et al., 2002). Вода, взвесь частиц (фекалии, несъеденный корм, бактериальные пленки) из бассейнов поступают в гидроциклон тангенциально и увлекаются в спиральный поток, который ведет к возникновению циркулярного движения. Гравитационные и гидродинамические силы притяжения работают совместно. Частицы, которые попадают в гидроциклон, направляются вверх к выходу из камеры. По пути наверх, крупные частицы теряют скорость, выпадают из спирального потока и мигрируют к центру камеры, где скорость ниже. Вследствие высокой массы, частицы в центре камеры оседают. Оставшаяся фракция, включающая воду и мелкие частицы, покидая камеру через верх (Рисунок 5a). Гидроциклон занимает гораздо меньше пространства, чем другие традиционные отстойники или бассейны в пресноводных и морских системах. Коническое дно сепаратора позволяет отделять твердые загрязнения путем открытия шарового крана в основании цилиндрического резервуара (Рисунок 5b).

Scott и Allard (1983, 1984) описали и использовали два параллельно установленные гидроциклона префильтра для удаления тяжелых органических частиц, фекалий, несъеденного корма и другого осаждаемого материала. Хотя это устройство показало хорошие результаты при удалении твердых частиц, оно не нашло отражения в литературных обзорах. Последние обычно посвящены традиционным барабанным фильтрам.

Langer et al. (1996) показали высокую степень загрязнения барабанного фильтра и частичный распад крупных частиц на более мелкие. Обычно не рассматриваются затраты энергии и расход воды на обратную промывку барабанного фильтра. В данном исследовании использование гидроциклона рассматривали как подходящее и инновационное, в совокупности с другими способами обработки.

Рисунок 5. Гидроциклон внутри (a) и снаружи (b). Показаны места поступления, выхода воды и сброса осадка. Inlet - поступление; Outlet - отвод; Discharge valve - кран сброса
Рисунок 5. Гидроциклон внутри (a) и снаружи (b). Показаны места поступления, выхода воды и сброса осадка. Inlet — поступление; Outlet — отвод; Discharge valve — кран сброса
Раздел: Аквакультура, Исследовательские проекты
Метки: , ,
Похожие статьи:

2.8-2.10. Анализ твердых загрязнений

2.7. Определение растворенных питательных веществ

2.5-2.6. Кормление рыбы, оценка роста, смертности и кормового коэффициента перевода

2.2.3-2.4. Биофильтр, культуральные бассейны, контроль за средой.

2.2.2. Пеноотделительная колонка: второй этап отделения взвешенных частиц

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *