Akuakultur komersial memerlukan pemindahan oksigen yang berterusan kerana ikan dan udang menggunakan oksigen terlarut manakala penapisan biologi, penguraian organik dan proses lain juga menggunakan oksigen. Permintaan oksigen berubah dengan biojisim, ketumpatan stok, suhu air, aktiviti pemakanan dan keadaan waktu malam. ASistem oksigen PSAmenangani keperluan ini dengan mengasingkan oksigen daripada udara termampat dan membekalkan gas diperkaya oksigen ke kolam, tangki, kon oksigen, atau sistem akuakultur kitar semula.
oksigen PSApenjanaan menggunakan bekas penjerapan yang diisi dengan penapis molekul. Pemampat membekalkan udara yang ditapis dan dikeringkan ke dasar penjerapan, di mana penapis molekul lebih disukai menyerap nitrogen. Gas kaya oksigen dihantar ke penerima oksigen dan kemudian memasuki sistem pengoksigenan bahagian air. Katil penjerapan bergantian antara tekanan dan penjanaan semula untuk mengekalkan pengeluaran gas.
Penjanaan Oksigen Di Tapak Mengubah Struktur Bekalan
Ladang komersial menggunakan silinder oksigen atau oksigen cecair bergantung pada rantaian bekalan luaran: pengeluaran gas, pengangkutan, penyimpanan dan penghantaran ke ladang. Pemasangan PSA memindahkan proses penjanaan oksigen ke ladang.
Proses asasnya ialah:
Udara ambien → pemampat → rawatan udara → penjerapan PSA → penerima oksigen → pengagihan oksigen → pengoksigenan air
Oleh itu sistem memerlukan lebih daripada unit penjerapan. Pemampat mesti menyediakan aliran udara suapan yang diperlukan, penapis dan pengering mesti mengeluarkan bahan cemar dan lembapan, dan penerima oksigen mesti menampan gas sebelum ia sampai ke rangkaian pengedaran.
Bagi ladang yang beroperasi di kawasan terpencil atau memerlukan bekalan oksigen berterusan, pengiraan perolehan hendaklah termasuk penggunaan elektrik, penyelenggaraan, alat ganti dan kos pengangkutan oksigen yang dibekalkan secara luaran.
Kepekatan Oksigen yang Lebih Tinggi Mengurangkan Isipadu Gas yang Diperlukan untuk Pemindahan Oksigen
Udara atmosfera mengandungi kira-kira 21% oksigen. Peralatan pengudaraan konvensional mesti menggerakkan isipadu udara yang besar melalui air untuk memindahkan kuantiti oksigen yang diperlukan.
Penjana PSA memisahkan nitrogen daripada udara termampat dan menghasilkan gas yang diperkaya dengan oksigen. Konfigurasi akuakultur yang diterbitkan NEWTEK termasuk julat ketulenan oksigen daripada kira-kira 90% hingga 99.5%, bergantung pada konfigurasi, dengan standardoksigen PSAsistem yang biasanya dinyatakan sekitar 93% ± 3%.
Kepekatan oksigen yang lebih tinggi mengubah proses pemindahan sisi air. Daripada memindahkan oksigen daripada kuantiti udara atmosfera yang banyak, peresap atau kon oksigen menerima aliran gas dengan kepekatan oksigen yang lebih tinggi.
Pemindahan sebenar bergantung kepada:
- Kadar aliran gas
- Kedalaman air
- Diameter gelembung
- Suhu air
- Masa hubungan
- Tekanan operasi
- Peresap atau struktur kon oksigen
Oleh itu, output PSA harus dinilai bersama dengan peralatan pemindahan oksigen dan bukannya sebagai spesifikasi gas terpencil.
Oksigen PSA Boleh Membekalkan Sistem Akuakultur Berketumpatan Tinggi
Apabila ketumpatan stok meningkat, keperluan oksigen setiap unit isipadu air juga menjadi parameter reka bentuk kritikal. Ikan dan udang mengambil oksigen secara berterusan, manakala ketersediaan oksigen boleh berkurangan dengan cepat apabila kapasiti pengudaraan tidak sepadan dengan permintaan biologi.
Sistem PSA boleh menyalurkan oksigen ke dalam:
- Kolam ikan intensif
- Kolam udang
- Tangki penetasan
- Sistem akuakultur peredaran semula
- Tangki kultur dalaman
- Tangki pegang ikan hidup
Dalam pemasangan RAS, sebagai contoh, air melalui penapisan mekanikal dan rawatan biologi sebelum kembali ke tangki kultur. Oksigen boleh disuntik ke hilir melalui kon oksigen atau peresap sebelum air terawat kembali ke tangki ikan.
Oleh itu, penjana oksigen menjadi sebahagian daripada gelung rawatan air:
Tangki kultur → penapisan → rawatan biologi → pengoksigenan → tangki kultur
Pengeluaran Oksigen Boleh Dipadankan dengan Permintaan Ladang Sebenar
Kapasiti PSA hendaklah dikira daripada permintaan oksigen dan bukannya kawasan kolam sahaja.
Input utama termasuk:
| Parameter Reka Bentuk | Fungsi Kejuruteraan |
|---|---|
| Biojisim | Menentukan penggunaan oksigen biologi |
| Ketumpatan stok | Menentukan permintaan oksigen per unit isipadu air |
| Suhu air | Mengubah keterlarutan oksigen dan permintaan metabolik |
| Sasaran DO | Mentakrifkan keadaan oksigen terlarut yang diperlukan |
| Permintaan puncak | Menentukan kapasiti penjana maksimum |
| Kecekapan pemindahan oksigen | Menentukan jumlah oksigen terjana yang masuk ke dalam air |
| Waktu operasi | Menentukan pengeluaran oksigen harian |
| Biojisim masa depan | Menentukan keperluan pengembangan |
Sebagai contoh, jika ladang memerlukan 30 Nm³/j oksigen memasuki air tetapi sistem pemindahan oksigen hanya memindahkan 75% oksigen yang dibekalkan, penjana mesti menyediakan lebih daripada 30 Nm³/j.
Hubungan reka bentuk yang dipermudahkan ialah:
Pengeluaran oksigen yang diperlukan=memerlukan pemindahan oksigen ÷ kecekapan pemindahan
Pengiraan harus menggunakan prestasi pemindahan yang diukur atau ditentukan pembekal dan bukannya mengandaikan bahawa semua oksigen yang meninggalkan penjana PSA memasuki air.
Penderia Oksigen Terlarut Boleh Mengawal Bekalan Oksigen
oksigen PSApengeluaran menjadi lebih berguna apabila ia disambungkan kepada pemantauan oksigen terlarut.
Sensor oksigen terlarut mengukur tahap DO sebenar dalam air kultur. Isyarat boleh memasuki PLC, yang mengawal injap oksigen, kadar aliran oksigen, atau kapasiti PSA tambahan mengikut had operasi yang telah ditetapkan.
Gelung kawalan boleh distrukturkan sebagai:
DO sensor → PLC → kawalan aliran oksigen → peresap/kon oksigen → air kultur
Apabila DO berkurangan di bawah julat yang dikonfigurasikan, sistem kawalan boleh meningkatkan penghantaran oksigen. Apabila DO kembali ke julat yang diperlukan, sistem boleh mengurangkan aliran oksigen.
Sistem PSA NEWTEK termasuk penderia oksigen, penderia tekanan, kawalan automatik dan antara muka komunikasi industri seperti Modbus, Profibus dan Ethernet.
Susunan ini membolehkan sistem oksigen bertindak balas kepada keadaan air yang boleh diukur dan bukannya mengendalikan penjana pada output maksimum sepanjang keseluruhan kitaran pengeluaran.
Storan Penampan Oksigen Memisahkan Penjanaan Daripada Turun Turun Permintaan
Kitaran penjerapan PSA dan permintaan oksigen ladang tidak semestinya berubah pada kadar yang sama. Tangki penampan boleh memisahkan kedua-dua keadaan operasi ini.
Penjana PSA mengisi penerima oksigen, manakala sistem pengoksigenan hiliran menarik gas mengikut permintaan bahagian air. Oleh itu, penerima menyerap perbezaan jangka pendek antara pengeluaran dan penggunaan oksigen.
Isipadu tangki yang diperlukan bergantung kepada:
- Pengeluaran oksigen PSA
- Permintaan oksigen
- Tekanan operasi
- Aliran puncak
- Julat tekanan
- Masa simpanan yang diperlukan
Penerima yang bersaiz kecil boleh menyebabkan perubahan tekanan yang cepat apabila beberapa tangki kultur memerlukan oksigen secara serentak. Penerima bersaiz besar meningkatkan volum peralatan dan kos modal tanpa meningkatkan kapasiti penjanaan oksigen.
Oksigen PSA Boleh Beroperasi Bersama-sama Dengan Pengudaraan Mekanikal
Oksigen PSA tidak semestinya menggantikan pengudara mekanikal.
Aerator mekanikal menggerakkan air dan udara atmosfera, manakala peralatan PSA membekalkan gas yang diperkaya dengan oksigen. Kedua-dua sistem boleh melaksanakan fungsi yang berbeza dalam kolam atau tangki yang sama.
Susunan gabungan boleh menggunakan:
Aerator mekanikal → peredaran air
Oksigen PSA → bekalan oksigen pekat
DO sensor → isyarat kawalan
Konfigurasi ini membolehkan peralatan mekanikal mengekalkan pergerakan air manakala sistem PSA membekalkan oksigen tambahan apabila permintaan biologi melebihi sumbangan oksigen daripada pengudaraan biasa.
Susunan yang sesuai bergantung pada kedalaman kolam, corak peredaran air, biojisim, lokasi peresap, dan DO yang diperlukan.
Oksigen PSA Menyokong Pengoksigenan RAS
Kemudahan RAS mengedarkan air secara berterusan melalui penapisan dan rawatan biologi. Bakteria pennitriti dalam biopenapis menggunakan oksigen semasa menukar ammonia dan nitrit, jadi permintaan oksigen wujud di luar tangki ikan itu sendiri.
Proses pengoksigenan RAS biasa boleh termasuk:
- Air kultur meninggalkan tangki.
- Penapisan mekanikal mengeluarkan pepejal terampai.
- Biofiltrasi menukarkan sebatian nitrogen.
- Oksigen disuntik melalui peresap atau kon oksigen.
- Air beroksigen kembali ke tangki kultur.
Oleh itu, penjana PSA mesti membekalkan oksigen yang mencukupi untuk penggunaan oksigen biologi dan akuatik.
Titik suntikan oksigen hendaklah dipilih mengikut tekanan air, kadar aliran, masa sentuhan, dan peralatan pemindahan oksigen. Hanya meningkatkan output gas PSA tidak menjamin peningkatan berkadar dalam oksigen terlarut jika peranti pemindahan sisi air telah mencapai had pemindahannya.
Pemantauan Automatik Boleh Mengenalpasti Kegagalan Sistem Oksigen
Sistem oksigen akuakultur komersial harus memantau kedua-dua keadaan bahagian gas dan bahagian air.
| Parameter | Apa yang Ditunjukkannya |
|---|---|
| Oksigen terlarut | Keadaan oksigen sebenar dalam air kultur |
| Ketulenan oksigen | Keadaan pemisahan PSA |
| Aliran oksigen | Penghantaran gas ke air |
| tekanan PSA | Keadaan operasi sistem penjerapan |
| Tekanan pemampat | Ketersediaan udara suapan |
| Suhu air | Perubahan dalam keterlarutan oksigen dan permintaan biologi |
| Status penggera | Keabnormalan peralatan atau sensor |
Contohnya, penurunan ketulenan oksigen mungkin menunjukkan pencemaran ayak molekul, masalah penukaran injap, permintaan berlebihan atau masalah udara suapan. Tekanan oksigen yang jatuh boleh menunjukkan had kapasiti pemampat, penyumbatan penapis, masalah injap, atau aliran hiliran yang berlebihan.
Sistem kawalan harus menggunakan isyarat ini untuk menjana penggera dan mengasingkan peralatan yang tidak normal dan bukannya bergantung semata-mata pada pemeriksaan manual.
Oksigen PSA dan Pengudaraan Konvensional: Perbezaan Struktur
Pengudaraan konvensional memperkenalkan udara atmosfera terus ke dalam air. Oleh itu, bekalan oksigen dihadkan oleh kepekatan oksigen dalam udara atmosfera dan kecekapan pemindahan aerator.
Oksigen PSA memisahkan oksigen dari udara sebelum gas memasuki sistem sisi air.
| Faktor | Pengudaraan Konvensional | Sistem Oksigen PSA |
|---|---|---|
| Gas dibekalkan | Udara atmosfera | Gas yang diperkaya dengan oksigen |
| Peralatan pemisah utama | tiada | Kapal penjerapan ayak molekul |
| Bekalan udara | Blower/pengudara | Pemampat udara |
| Kawalan oksigen | Aliran udara dan operasi pengudaraan | Pengaliran oksigen, ketulenan dan kawalan DO |
| Peralatan sisi air | Roda dayung, peniup atau penyebar | Penyebar oksigen, kon oksigen atau peralatan yang serupa |
| Penyelenggaraan utama | Aerator, motor, galas, penyebar | Pemampat, penapis, injap, penganalisis, penapis molekul |
| Penyepaduan sistem | Pencampuran udara-air langsung | PSA + penerima + pengagihan oksigen + pengoksigenan air |
Untuk akuakultur berketumpatan tinggi, oksigen PSA boleh menambah pengudaraan mekanikal apabila keperluan oksigen melebihi apa yang boleh dipindahkan oleh pengudaraan atmosfera. Konfigurasi yang sesuai bergantung pada biojisim, isipadu air, suhu, sasaran DO, kecekapan pemindahan oksigen dan jadual operasi.
Mengenai NEWTEK
NEWTEKberkembang di tapakoksigen PSAdan sistem penjanaan nitrogen. Proses oksigen PSAnya menggunakan penjerapan ayak molekul zeolit, dengan udara termampat dan tulen memasuki saluran penjerapan, nitrogen lebih disukai diserap, dan gas kaya oksigen meninggalkan dasar penjerapan.
Konfigurasi sistem termasuk penulenan udara, salur penjerapan, penderia tekanan, penderia oksigen, kawalan automatik, paip gas dan antara muka komunikasi. Spesifikasi oksigen PSA yang diterbitkan NEWTEK termasuk kapasiti pengeluaran dari 1–300 Nm³/j, ketulenan oksigen 93% ± 3% dan tekanan keluar oksigen 0.01–0.5 MPa, bergantung pada konfigurasi.
Untuk akuakultur komersial, sistem PSA boleh disambungkan kepada penerima oksigen, kon oksigen, peresap, penderia oksigen terlarut dan peralatan rawatan air. Kapasiti akhir hendaklah dikira daripada biojisim, suhu air, DO sasaran, permintaan oksigen puncak, kecekapan pemindahan oksigen, dan pengembangan pengeluaran yang dirancang dan bukannya dari kawasan kolam sahaja.
