System ddyframaethu ailgylchredeg ddiwydiannol (RAS), fel technoleg dyframaethu sy'n dod i'r amlwg sy'n cael ei gyrru gan bolisïau pysgodfeydd cyfleuster cenedlaethol, yn cyflawni dwysâd, effeithlonrwydd uchel, a chynaliadwyedd amgylcheddol mewn dyframaethu trwy integreiddio offer peirianneg diwydiannol a thechnolegau rheoli amgylcheddol. Eimanteision craiddcynnwys:ailgylchu dŵr yn arbed dros 90% o ddŵr, annibyniaeth ar gyfyngiadau rhanbarthol a thymhorol, rheoleiddio manwl gywir ar ffactorau amgylcheddol allweddol megis tymheredd y dŵr ac ocsigen toddedig, gan wella cynhyrchiant tir a chyfraddau trosi porthiant yn sylweddol. Mae'n cael ei gydnabod fel cyfeiriad hollbwysig ar gyfer datblygiad cynaliadwy dyframaeth. Wedi'i nodweddu gan "fuddsoddiad uchel, dwysedd uchel, ac allbwn uchel," mae ffactorau megis buddsoddiad cychwynnol uchel (costau cyfleusterau ac offer) a rhwystrau technegol uchel (sicrhau hadau a rheoli ansawdd dŵr) yn cyfyngu ar ei fabwysiadu'n eang.
Pysgod Mandarin (Siniperca chuatsi), fel rhywogaeth dyframaethu dŵr croyw gwerth uchel, yn wynebu heriau mewn ffermio traddodiadol megis clefydau mynych, anhawster i reoli ansawdd dŵr, a chynnyrch ansefydlog. Ar hyn o bryd, mae cronfeydd technegol wrth gefn ar gyfer RAS diwydiannol Pysgod Mandarin yn parhau i fod yn annigonol, yn enwedig diffyg arfer systematig mewn meysydd fel optimeiddio prosesau ffermio, dylunio offer pwrpasol, a phrosesau puro dŵr. Mae'r ymchwil hwn yn canolbwyntio ar ailgylchu a defnyddio adnoddau dŵr yn effeithlon, gyda'r nod o adeiladu'r system offer prosesu ar gyfer dyframaethu Pysgod Mandarin ar y tir. Trwy optimeiddio dyfeisiau gollwng gwastraff aflonyddwch isel ac integreiddio technoleg cysylltu offer, cynhelir ymchwil arbrofol ar ddangosyddion allweddol megis effeithlonrwydd puro dŵr a chynhwysedd bio-lwyth. Y nod yw datblygu datrysiad technegol y gellir ei ailadrodd i gefnogi datblygiad ansawdd uchel y diwydiant ffermio Pysgod Mandarin.
1. Llif Proses Dyframaethu Ailgylchredeg Diwydiannol
Craidd RAS diwydiannol yw cyflawni cydbwysedd dŵr deinamig ac ailgylchu trwy broses dolen gaeedig o "hidlo ffisegol - puro biolegol - diheintio ac ocsigeniad". "Mae codi pysgod yn dechrau gyda chodi dŵr"; mae paramedrau megis cyflymder llif dŵr, tymheredd, pH, crynodiad nitrogen amonia, a lefel ocsigen toddedig yn effeithio'n uniongyrchol ar amgylchedd twf Pysgod Mandarin. Mae'r dyluniad system hwn yn dilyn yr egwyddor o "systemau bach, unedau lluosog". Ei resymeg graidd yw: gall cyfraddau llif cyflymach wella effeithlonrwydd prosesu system, lleihau'r toriad o wastraff gronynnol mawr, a lleihau'r defnydd o ynni prosesu dilynol; mae tynnu llygrydd yn dilyn y dilyniant "systemau bach, unedau lluosog". maint", ac mae prosesau hidlo a diheintio wedi'u cysylltu'n ddilyniannol.
Fel y dangosir ynFfigur 1, llif y system yw: mae draeniad o'r tanc diwylliant yn cael ei drin ymlaen llaw i gael gwared ar wastraff gronynnol mawr, yn mynd i mewn i gamau hidlo bras a mân i gael gwared ar solidau crog mân, yna'n mynd trwy fiohidrydd i ddiraddio sylweddau niweidiol fel amonia nitrogen, ac yn olaf, ar ôl diheintio ac ocsigeniad, yn dychwelyd i'r tanc diwylliant, gan gyflawni ansawdd dŵr rheoledig ac ailgylchu dŵr trwy gydol y broses.
2. Dylunio ac Ymchwil ar Gyfleusterau ac Offer Dyframaethu Pysgod Mandarin
Mae dyluniad cyfleusterau dyframaethu traddodiadol yn aml yn dibynnu ar brofiad, gan arwain yn hawdd at offer aneffeithlon a gwastraff cost. Fel y dangosir ynFfigur 2, mae'r astudiaeth hon, yn seiliedig ar yr egwyddor o gydbwysedd màs, yn adeiladu model ar gyfer uchafswm gallu cario biomas Pysgod Mandarin. Trwy gyfrifo'r gyfradd fwydo uchaf, cyfanswm y gwastraff, a chynhyrchiad nitrogen amonia, cyflawnir dewis offer gwyddonol. Gan ddefnyddio menter ffermio Pysgod Mandarin yn Jiangxi fel astudiaeth achos, roedd y ffocws ar optimeiddio'r ddyfais gollwng gwastraff tarfu isel a'r system cysylltu offer. Dangosir cynllun y gweithdy ynFfigur 3. Dangosir cynllun RAS diwydiannol y tir ar gyfer Pysgod Mandarin ynFfigur 4.
2.1 Diwylliant Dylunio Paramedr Ailgylchredeg Dŵr
Mae'r gyfradd ail-gylchredeg yn allweddol i weithrediad system effeithlon ac mae angen ei bennu'n gynhwysfawr yn seiliedig ar ddwysedd stocio Pysgod Mandarin, cyfaint dŵr, a chynhwysedd trin dŵr.
Fformiwla cyfrifo cyfaint ailgylchredeg dŵr:Q = V × N
Ble: Q yw cyfaint ailgylchredeg y dŵr (m³/h);
V yw'r cyfaint dŵr diwylliant (m³);
N yw nifer yr ailgylchrediadau y dydd (amserau/d).
Dylunio Tanc Diwylliant: Diamedr tanc sengl 6m, uchder 1.2m, uchder gwaelod côn 0.3m.
Cyfaint a gyfrifwyd yw π × 3² × 1.2 + 1/3 × π × 3² × 0.3 ≈ 33.91 m³, cyfaint dŵr diwylliant gwirioneddol yw tua 30 m³. Mae un gweithdy yn cynnwys 10 tanc diwylliant, cyfanswm cyfaint dŵr 300 m³.
Paramedrau Gweithredu: Mae cyfradd ailgylchredeg N wedi'i gosod ar 3-5 gwaith/d; cylchrediad dŵr colur yw 10% o gyfanswm cyfaint y dŵr (i wneud iawn am golledion anweddu a gollwng), wedi'i addasu mewn amser real trwy fonitro ar-lein.
2.2 Tanc Diwylliant a Dyluniad Dyfeisiau Gollwng Gwastraff
Fel y dangosir ynFfigur 5, mae'r tanc diwylliant wedi'i gynllunio gyda'r nodau o "ollwng gwastraff cyflym a dosbarthiad dŵr unffurf," gan ddefnyddio corff tanc cylchol ynghyd â strwythur gwaelod côn. Mae dyfais "Toiled Pysgod" wedi'i gosod ar y gwaelod i gyflawni gollyngiadau gwastraff tarfu isel. Cafodd y Toiled Pysgod ei optimeiddio fel a ganlyn:
- Diamedr pibell fewnfa/allfa wedi'i safoni i 200mm i gynyddu cyflymder llif.
- Mae plât clawr yn mabwysiadu dyluniad symlach cylchdroi i wella'r effaith fflysio cylchdro ar waddodion gwaelod a gwella gallu hunan-lanhau.
3. Cynllunio ac Ymchwil Proses Triniaeth Gronynnol Solid
Mae gronynnau solet yn cael eu trin yn ôl dosbarthiad maint gan ddefnyddio proses tri cham o "gyn-drin - hidlo bras - hidlo mân". Dangosir paramedrau penodol ynTabl 1.
3.1 Proses Rhagdriniaeth
Yn defnyddio setydd llif fertigol sy'n gysylltiedig â systemau ochr a draen gwaelod y tanc meithrin, gan ddefnyddio gwahaniad disgyrchiant i dynnu gronynnau sy'n fwy na neu'n hafal i 100μm. Mae'r setlwr wedi'i gysylltu'n uniongyrchol â'r tanc diwylliant i leihau colledion trafnidiaeth piblinell a lleihau'r llwyth ar gamau hidlo dilynol.
3.2 Proses Hidlo Bras
Fel y dangosir ynFfigur 6, mae'r broses hidlo bras yn canolbwyntio ar hidlydd drwm microscreen. Mae egwyddorion dylunio yn cynnwys: lleoli'r offer yn agos at y tanciau diwylliant i gwtogi hyd y biblinell a lleihau'r defnydd o ynni.
Defnyddio system reoli PLC i gyflawni adlif awtomatig (4-6 gwaith/d), wedi'i gydlynu â monitro ansawdd dŵr ar-lein ar gyfer addasu paramedr amser real.
Defnyddio dyluniad llif disgyrchiant i leihau'r defnydd o bŵer pwmp a chostau gweithredu is.
3.3 Proses Hidlo Fanwl
Fel y dangosir ynFfigur 7, mae'r broses hidlo mân yn puro ansawdd dŵr ymhellach trwy weithredu synergaidd yr offer biofilter a diheintio.
- Biohidlydd: Yn dewis cyfrwng arwynebedd uchel -penodol-arwyneb, amser cadw hydrolig 1-2a, yn cynnal ocsigen toddedig Yn fwy na neu'n hafal i 5 mg/L, yn diraddio nitrogen amonia a nitraid.
- Offer Diheintio: Sterileiddiwr uwchfioled (dos 3-5 × 10⁴ μW·s/cm²) neu generadur osôn (crynodiad 0.1-0.3 mg/L, amser cyswllt 10-15 munud) i ladd micro-organebau pathogenig.
- System Ocsigeniad: Ocsigenator ocsigen pur a ddefnyddir ar y cyd ag awyryddion i sicrhau lefelau ocsigen toddedig sefydlog.
4. Cynllun Piblinell a System Reoli
4.1 Dyluniad Cynllun Piblinell
Mae piblinellau yn cael eu categoreiddio yn ôl swyddogaeth yn bedwar math: cyflenwad dŵr, ailgylchredeg, gollwng gwastraff, a dŵr colur. Egwyddorion dylunio: Optimeiddio cynllun sy'n canolbwyntio ar danciau meithrin, lleihau penelinoedd a hyd piblinellau i leihau colli pen; sicrhau mewnlif ac all-lif cytbwys i gynnal lefelau dŵr sefydlog mewn tanciau meithrin; mae gan bibellau gollwng gwastraff lethr (Yn fwy na neu'n hafal i 3%) i hwyluso'r hunan-gasglu gwastraff.
4.2 Dyluniad System Reoli
Mae'r system yn mabwysiadu -saernïaeth dolen gaeedig o "Synwyryddion - Rheolydd - Actuators" fel y dangosir ynFfigur 8. Mae swyddogaethau craidd yn cynnwys:
- Monitro -amser real ansawdd dŵr: Casglu data ar-lein trwy synwyryddion ocsigen toddedig, pH, ac amonia.
- Rheoli cysylltu offer: Addasiad awtomatig o adlif micro sgrin, pŵer ocsigenydd, ac amser rhedeg offer diheintio yn seiliedig ar baramedrau ansawdd dŵr.
- bai rhybudd: Larymau clywadwy a gweledol wedi'u hysgogi gan baramedrau annormal, wedi'u gwthio i derfynellau rheoli trwy Ethernet neu gyfathrebu diwifr.
5. Dadansoddiad Data Prawf Perfformiad Offer
Fel y dangosir ynFfigur 9, cynhaliwyd ymgyrch prawf chwe mis mewn canolfan ffermio Pysgod Mandarin yn Jiangxi. Ni phrofodd y system unrhyw annormaleddau trin dŵr, ac roedd y system monitro a rhybuddio cynnar yn gweithredu'n sefydlog.
Ni chanfuwyd unrhyw annormaleddau trin dŵr yn ystod y defnydd, roedd y system fonitro, rhybuddio cynnar a rheoli yn gweithredu'n sefydlog. Defnyddiwyd awyru yn y tanciau meithrin ar y cyd â rheolaeth ocsigen toddedig yn ystod y broses ffermio. Dangosir gwerthusiad perfformiad y prif offer ynTabl 2.
Yn ystod y treial, cyrhaeddodd y dwysedd stocio 50-60 pysgod / m³, cyfradd goroesi Yn fwy na neu'n hafal i 90%, cynyddodd y gyfradd twf 20% o'i gymharu â ffermio traddodiadol, a chyrhaeddodd y gyfradd ailgylchu dŵr 92%, gan gyflawni nodau arbed ynni a lleihau allyriadau.
6. Crynodeb
Mae'r RAS diwydiannol ar y tir ar gyfer Pysgod Mandarin yn cyflawni'r nodau dyframaethu o "arbed dŵr, effeithlonrwydd uchel, a diogelu'r amgylchedd" trwy integreiddio technolegau deallusol peirianneg, cyfleusterau a digidol. Mae arloesiadau'r ymchwil hon yn ymwneud â: optimeiddio dewis offer yn seiliedig ar y model gallu cario biomas i wella paru systemau; gwella'r ddyfais gollwng gwastraff tarfu isel i wella effeithlonrwydd symud gwastraff; adeiladu system rheoli cyswllt offer i gyflawni rheoleiddio ansawdd dŵr manwl gywir.
Gellir hyrwyddo'r system hon a'i chymhwyso i ffermio pysgod dŵr croyw eraill, gan ddarparu cyfeiriad technegol ar gyfer trawsnewid dwysáu dyframaethu. Mae angen i waith yn y dyfodol leihau costau offer ymhellach a gwneud y gorau o berfformiad synhwyrydd i gynyddu cyfradd treiddiad technoleg.