Комерцијална аквакултура захтева континуирани пренос кисеоника јер рибе и шкампи троше растворени кисеоник, док биолошка филтрација, органско разлагање и други процеси такође троше кисеоник. Потреба за кисеоником се мења са биомасом, густином насељености, температуром воде, активношћу храњења и ноћним условима. АПСА систем кисеоникарешава овај захтев одвајањем кисеоника од компримованог ваздуха и снабдевањем кисеоником обогаћеним гасом у језерце, резервоаре, кисеоничке конусе или системе за рециркулацију аквакултуре.
ПСА кисеоникгенерација користи посуде за адсорпцију испуњене молекуларним ситом. Компресор снабдева филтриран и осушен ваздух у адсорпционе слојеве, где молекуларно сито првенствено адсорбује азот. Гас богат кисеоником пролази до пријемника кисеоника и затим улази у систем за оксигенацију на страни воде. Адсорпциони слојеви се смењују између притиска и регенерације да би се одржала производња гаса.
Генерисање кисеоника на лицу места мења структуру снабдевања
Комерцијална фарма која користи боце са кисеоником или течни кисеоник зависи од спољног ланца снабдевања: производња гаса, транспорт, складиштење и испорука на фарму. ПСА инсталација помера процес производње кисеоника на фарму.
Основни процес је:
Амбијентални ваздух → компресор → третман ваздуха → ПСА адсорпција → пријемник кисеоника → дистрибуција кисеоника → оксигенација воде
Систем стога захтева више од јединице за адсорпцију. Компресор мора да обезбеди потребан проток доводног ваздуха, филтери и сушачи морају да уклањају загађиваче и влагу, а пријемник кисеоника мора да пуферује гас пре него што стигне у дистрибутивну мрежу.
За фарме које раде у удаљеним областима или захтевају континуирано снабдевање кисеоником, калкулација набавке треба да укључи потрошњу електричне енергије, одржавање, резервне делове и трошкове транспорта кисеоника који се снабдева споља.
Већа концентрација кисеоника смањује запремину гаса потребну за пренос кисеоника
Атмосферски ваздух садржи око 21% кисеоника. Конвенционална опрема за аерацију мора да помера велику количину ваздуха кроз воду да би пренела потребну количину кисеоника.
ПСА генератор одваја азот од компримованог ваздуха и производи гас обогаћен кисеоником. НЕВТЕК-ове објављене конфигурације за аквакултуру укључују опсеге чистоће кисеоника од приближно 90% до 99,5%, у зависности од конфигурације, са стандарднимПСА кисеониксистеми који се обично наводе око 93% ± 3%.
Већа концентрација кисеоника мења процес преноса на страни воде. Уместо да преноси кисеоник из велике количине атмосферског ваздуха, дифузор или кисеонички конус прима струју гаса са већом концентрацијом кисеоника.
Стварни трансфер зависи од:
- Брзина протока гаса
- Дубина воде
- Пречник мехурића
- Температура воде
- Време контакта
- Радни притисак
- Структура дифузора или конуса са кисеоником
Према томе, излаз ПСА треба да се процени заједно са опремом за пренос кисеоника, а не као изолована спецификација гаса.
ПСА кисеоник може да снабдева системе аквакултуре високе густине
Како се густина насипања повећава, потреба за кисеоником по јединици запремине воде такође постаје критичан параметар дизајна. Рибе и шкампи непрекидно троше кисеоник, док доступност кисеоника може брзо да се смањи када капацитет аерације не одговара биолошкој потражњи.
ПСА систем може хранити кисеоник у:
- Интензивни рибњаци
- Рибњаци са шкампима
- Цистерне за мрестилиште
- Рециркулацијски системи аквакултуре
- Затворени резервоари за културу
- Резервоари за живу рибу
У РАС инсталацији, на пример, вода пролази кроз механичку филтрацију и биолошки третман пре него што се врати у резервоар за културу. Кисеоник се може убризгати низводно кроз конус кисеоника или дифузор пре него што се третирана вода врати у резервоаре за рибе.
Генератор кисеоника стога постаје део петље за пречишћавање воде:
Резервоар за културу → филтрација → биолошки третман → оксигенација → резервоар за културу
Производња кисеоника се може ускладити са стварним потребама фарме
Капацитет ПСА треба израчунати из потребе за кисеоником, а не само на површини рибњака.
Главни улази укључују:
| Параметар дизајна | Инжењерска функција |
|---|---|
| Биомаса | Одређује биолошку потрошњу кисеоника |
| Густина чарапа | Одређује потребу за кисеоником по јединици запремине воде |
| Температура воде | Мења растворљивост кисеоника и метаболичке потребе |
| Таргет ДО | Дефинише потребно стање раствореног кисеоника |
| Врхунска потражња | Одређује максимални капацитет генератора |
| Ефикасност преноса кисеоника | Одређује колико генерисаног кисеоника улази у воду |
| Радно време | Одређује дневну производњу кисеоника |
| Будућа биомаса | Одређује захтеве за проширење |
На пример, ако фарма захтева 30 Нм³/х кисеоника који улази у воду, али систем за пренос кисеоника преноси само 75% испорученог кисеоника, генератор мора да обезбеди више од 30 Нм³/х.
Поједностављени однос дизајна је:
Потребна производња кисеоника=потребан пренос кисеоника ÷ ефикасност преноса
Прорачун би требало да користи измерене перформансе преноса или перформансе које је навео добављач, уместо да претпоставља да сав кисеоник који излази из ПСА генератора улази у воду.
Сензори раствореног кисеоника могу да контролишу снабдевање кисеоником
ПСА кисеоникпроизводња постаје кориснија када је повезана са праћењем раствореног кисеоника.
Сензор раствореног кисеоника мери стварни ниво ДО у води за културу. Сигнал може ући у ПЛЦ, који контролише вентил кисеоника, брзину протока кисеоника или додатни капацитет ПСА према унапред дефинисаним радним границама.
Контролна петља може бити структурирана као:
ДО сензор → ПЛЦ → контрола протока кисеоника → дифузор/конус кисеоника → вода за културу
Када се ДО смањи испод конфигурисаног опсега, контролни систем може повећати испоруку кисеоника. Када се ДО врати у тражени опсег, систем може смањити проток кисеоника.
НЕВТЕК-ови ПСА системи укључују сензоре кисеоника, сензоре притиска, аутоматску контролу и индустријске комуникационе интерфејсе као што су Модбус, Профибус и Етхернет.
Овај аранжман омогућава систему кисеоника да реагује на мерљиве услове воде уместо да ради са генератором на максималној снази током целог производног циклуса.
Складиштење пуфера кисеоника одваја производњу од флуктуације потражње
Циклус адсорпције ПСА и потражња за кисеоником на фарми не морају се нужно мењати истом брзином. Тампон резервоар може да одвоји ова два радна услова.
ПСА генератор пуни пријемник кисеоника, док низводни систем за оксигенацију црпи гас у складу са потражњом на страни воде. Пријемник стога апсорбује краткорочне разлике између производње и потрошње кисеоника.
Потребна запремина резервоара зависи од:
- Производња кисеоника ПСА
- Потреба за кисеоником
- Радни притисак
- Пеак флов
- Распон притиска
- Потребно резервно време
Пријемник премале величине може изазвати брзе промене притиска када неколико резервоара за културу истовремено захтева кисеоник. Велики пријемник повећава запремину опреме и капиталне трошкове без повећања капацитета за производњу кисеоника.
ПСА кисеоник може да ради заједно са механичком аерацијом
ПСА кисеоник не мора нужно да замени механичке аераторе.
Механички аератори покрећу воду и атмосферски ваздух, док опрема ПСА снабдева гас обогаћен кисеоником. Два система могу обављати различите функције унутар истог језера или резервоара.
Комбиновани аранжман може користити:
Механички аератор → циркулација воде
ПСА кисеоник → снабдевање концентрисаним кисеоником
ДО сензор → контролни сигнал
Ова конфигурација омогућава механичкој опреми да одржава кретање воде док ПСА систем снабдева додатним кисеоником када биолошка потражња премашује допринос кисеоника из нормалне аерације.
Одговарајући распоред зависи од дубине рибњака, шеме циркулације воде, биомасе, локације дифузора и потребног ДО.
ПСА кисеоник подржава РАС оксигенацију
У објектима РАС вода континуирано циркулише кроз филтрацију и биолошки третман. Нитрификујуће бактерије у биофилтерима троше кисеоник док претварају амонијак и нитрит, тако да потражња за кисеоником постоји изван самих акваријума.
Типичан процес оксигенације РАС може укључивати:
- Вода за културу напушта резервоар.
- Механичка филтрација уклања суспендоване чврсте материје.
- Биофилтрација претвара једињења азота.
- Кисеоник се убризгава кроз дифузор или конус кисеоника.
- Вода са кисеоником се враћа у резервоаре за културу.
Генератор ПСА стога мора обезбедити довољно кисеоника за биолошку и водену потрошњу кисеоника.
Тачку убризгавања кисеоника треба изабрати према притиску воде, брзини протока, времену контакта и опреми за пренос кисеоника. Једноставно повећање излаза ПСА гаса не гарантује пропорционално повећање раствореног кисеоника ако је уређај за пренос на страни воде достигао своју границу преноса.
Аутоматско надгледање може да идентификује кварове система кисеоника
Комерцијални систем кисеоника за аквакултуру треба да прати услове и на страни гаса и на страни воде.
| Параметар | На шта указује |
|---|---|
| Растворен кисеоник | Стварно стање кисеоника у води за културу |
| Чистоћа кисеоника | Стање одвајања ПСА |
| Проток кисеоника | Испорука гаса у воду |
| ПСА притисак | Радни услови адсорпционог система |
| Притисак компресора | Доступност доводног ваздуха |
| Температура воде | Промене растворљивости кисеоника и биолошке потражње |
| Статус аларма | Ненормалност опреме или сензора |
На пример, опадање чистоће кисеоника може указивати на контаминацију молекуларним ситом, проблеме са пребацивањем вентила, прекомерну потражњу или проблеме са доводним ваздухом. Пад притиска кисеоника може указивати на ограничења капацитета компресора, блокаду филтера, проблеме са вентилом или прекомерни проток низводно.
Контролни систем би требало да користи ове сигнале да генерише аларме и изолује ненормалну опрему, а не да се ослања само на ручну инспекцију.
ПСА кисеоник и конвенционална аерација: структурна разлика
Конвенционална аерација уводи атмосферски ваздух директно у воду. Стога је снабдевање кисеоником ограничено концентрацијом кисеоника у атмосферском ваздуху и ефикасношћу преноса аератора.
ПСА кисеоник одваја кисеоник од ваздуха пре него што гас уђе у систем на страни воде.
| Фактор | Конвенционална аерација | ПСА систем кисеоника |
|---|---|---|
| Испоручен гас | Атмосферски ваздух | Гас обогаћен кисеоником |
| Главна опрема за одвајање | Ниједан | Посуде за адсорпцију молекуларног сита |
| Довод ваздуха | Дуваљка/аератор | Ваздушни компресор |
| Контрола кисеоника | Проток ваздуха и рад аератора | Контрола протока кисеоника, чистоће и ДО |
| Опрема на страни воде | Точак за лопатице, дуваљка или дифузор | Дифузор кисеоника, конус за кисеоник или слична опрема |
| Главно одржавање | Аератор, мотор, лежајеви, дифузор | Компресор, филтери, вентили, анализатор, молекулско сито |
| Интеграција система | Директно мешање ваздуха и воде | ПСА + пријемник + дистрибуција кисеоника + оксигенација воде |
За аквакултуру високе густине, ПСА кисеоник може допунити механичку аерацију када потреба за кисеоником премашује оно што аерација атмосферског ваздуха може да пренесе. Одговарајућа конфигурација зависи од биомасе, запремине воде, температуре, циља ДО, ефикасности преноса кисеоника и радног распореда.
О НЕВТЕК-у
НЕВТЕКразвија на лицу местаПСА кисеоники системи за производњу азота. Његов ПСА процес кисеоника користи адсорпцију зеолита на молекуларном ситу, са компримованим и пречишћеним ваздухом који улази у адсорпционе судове, азот се првенствено адсорбује, а гас богат кисеоником напушта слој адсорпције.
Конфигурација система укључује пречишћавање ваздуха, посуде за адсорпцију, сензоре притиска, сензоре кисеоника, аутоматску контролу, гасовод и комуникационе интерфејсе. НЕВТЕК-ове објављене ПСА спецификације кисеоника укључују производне капацитете од 1–300 Нм³/х, чистоћу кисеоника од 93% ± 3%, и излазни притисак кисеоника од 0,01–0,5 МПа, у зависности од конфигурације.
За комерцијалну аквакултуру, ПСА систем се може повезати на пријемнике кисеоника, кисеоничке чуњеве, дифузоре, сензоре раствореног кисеоника и опрему за пречишћавање воде. Коначни капацитет треба да се израчуна на основу биомасе, температуре воде, циљног ДО, вршне потражње за кисеоником, ефикасности преноса кисеоника и планираног проширења производње, а не само из области рибњака.
