2.2. Метод анализа работы и основные определения

Анализ работы замкнутой установки выполняется с целью выявления зависимостей между основными параметрами системы, определяющих результат ее функционирования - нарастание биомассы вида при товарном выращивании или его развитие на определенной стадии при инкубации или выдерживании личинок.

Фактически анализируется связь между величиной рациона, задаваемого рыбе, и качественными показателями воды, циркулирующей в установке. Все связи определяются на основе материального баланса в установке, учитывающего подпитку водой, слив и преобразующие звенья, к которым относятся все элементы установки (см. рис.1). Поскольку вода в установке переносит все соединения, определяющие ее качество, то для анализа используется структурная схема системы водоснабжения (рис.2).

 

 Структурная схема системы водоснабжения

Рис.2. Структурная схема системы водоснабжения

Анализ производится для статического состояния системы, под которым предполагается состояние равновесия между параметрами, когда на определенном отрезке времени можно считать неизменными температуру технологической (циркулирующей) воды, видовой состав и численность микрофлоры биофильтра, массу рыбы, режим кормления, скорость выделения продуктов метаболизма и прочие параметры, влияющие на ход процесса культивирования. Таким образом, при анализе учитываются среднесуточные значения параметров, хотя в течение суток они не остаются неизменными. Например, су точный рацион корма скармливается неравномерно днем и ночью, существуют дневной и ночной перерывы в кормлении. После очередного кормления рыба выделяет продукты метаболизма, при этом отмечается повышение уровня расхода кислорода, так как процесс усвоения корма сопровождается усиленным потреблением кислорода. Нагрузка системы продуктами метаболизма, поступающими на блок регенерации, имеет свои минимумы и максимумы в течение суток. Максимумы нагрузки не срезаются за один проход воды через аппараты регенерации, так как скорость потребления загрязнений бактериями ограничена. Но при многократном проходе воды через аппараты метаболиты постепенно поглощаются до некоторого уровня, который имеет название фонового. При анализе используются следующие обозначения и размерности:

F- суточный рацион кормления, кг; С, – концентрация продуктов метаболизма (NH4, NO, NO,), мг/л; с – концентрация кислорода, мг/л.

Верхний индекс определяет точку системы, к которой относится данный показатель (0 – источник подпитки свежей воды, 1 – ввод в бассейн, 2 – ввод в биофильтр, 3 – вывод из биофильтра);

Пун, – продукция метаболизма по аммонию в кг;

ХПК - продукция метаболизма рыб в виде биологического загрязнения, определяемая путем химического окисления (в кг);

о-расход воды, м3/сут; у- объем бассейна, м'; V. - объем воды в системе, м'; t— время, сут;

К; - Коэффициент вторичного использования воды, проходящей очистку на биофильтре в относительных единицах;

 

– передаточный коэффициент биофильтра (при К. = 1 степень очистки воды на биофильтре равна нулю);

Т– температура воды, °C; Д- расход кислорода на дыхание гидробионтов, кг; Две – стехиометрические потребности биофильтра,кг 0,; Дxnx - расход кислорода на окисление органики в биофильтре, кг 0,.

По рекомендации ФАО [FAO EVFAC Technical Paper, No49, 1986] далее используются термины: “общий аммиак” -NH4* и NH; вместе, “аммоний” – ион NH4*, “нейонизированный или газообразный аммиак” –NH3, “аммонийный азот” - содержание азота в NH4* (NH,-N), “общий аммиачный азот” – NH-N и NH*4-N.

Формулы преобразования:

Удельное содержание продуктов метаболизма в воде системы определяется уравнением баланса веществ [Проскуренко, 1980): поступление загрязнения с кормом, вынос из системы со сливом воды, поступление загрязнений с подпиточной водой, преобразование загрязнений в элементах установки. В соответствии со схемой на рис.2 получаем уравнение баланса веществ на входах и выходе бассейна:

 

Уравнение (6) позволяет определить концентрацию продуктов метаболизма в циркулирующей воде установки в зависимости от их поступления (П), протока через установку (Q), степени очистки воды (К). Для разомкнутой системы водоснабжения бассейнов (К. = 1, K, = 0) формула принимает вид:

(7)

Концентрация продуктов метаболизма обратно пропорциональна расходу воды через бассейн. При возврате воды с выхода бассейна на его вход без очистки (K= 1) формула принимает вид:

(8)

Чем больше возвращается воды на вход бассейна, тем выше в нем концентрация загрязнений.