מהם היתרונות העיקריים של חמצן PSA לחקלאות ימית מסחרית

חקלאות ימית מסחרית דורשת העברת חמצן מתמשכת מכיוון שדגים ושרימפס צורכים חמצן מומס בעוד סינון ביולוגי, פירוק אורגני ותהליכים אחרים צורכים גם חמצן. הביקוש לחמצן משתנה בהתאם לביומסה, צפיפות ההצטיידות, טמפרטורת המים, פעילות ההאכלה ותנאי הלילה. אמערכת חמצן PSAנותנת מענה לדרישה זו על ידי הפרדת חמצן מאוויר דחוס ואספקת גז מועשר בחמצן לבריכות, מיכלים, קונוסים חמצן או מערכות חקלאות ימיות חוזרות.

חמצן PSAהדור משתמש בכלי ספיחה מלאים במסננת מולקולרית. מדחס מספק אוויר מסונן ויבש למיטות הספיחה, שם המסננת המולקולרית סופחת חנקן בעדיפות. גז עשיר בחמצן עובר למקלט חמצן ואז נכנס למערכת החמצון בצד המים. מיטות הספיחה מתחלפות בין לחץ והתחדשות כדי לשמור על ייצור הגז.

תוֹכֶן

1. ייצור חמצן באתר משנה את מבנה האספקה
2. ריכוז חמצן גבוה יותר מפחית את נפח הגז הדרוש להעברת חמצן
3. PSA Oxygen יכול לספק מערכות חקלאות מים בצפיפות גבוהה
4. ניתן להתאים את ייצור החמצן לדרישת החווה בפועל
5. חיישני חמצן מומס יכולים לשלוט באספקת החמצן
6. אחסון מאגר חמצן מפריד בין דור לתנודות בביקוש
7. חמצן PSA יכול לפעול יחד עם אוורור מכני
8. PSA Oxygen תומך בחמצן RAS
9. ניטור אוטומטי יכול לזהות כשלים במערכת החמצן
10. חמצן PSA ואוורור קונבנציונלי: הבדל מבני
11. על NEWTEK

 

ייצור חמצן באתר משנה את מבנה האספקה

חווה מסחרית המשתמשת בבלוני חמצן או חמצן נוזלי תלויה בשרשרת אספקה ​​חיצונית: הפקת גז, שינוע, אחסון ואספקה ​​לחווה. התקנת PSA מעבירה את תהליך יצירת החמצן אל החווה.

התהליך הבסיסי הוא:

אוויר סביבתי ← מדחס ← טיפול באוויר ← ספיחה PSA ← קולט חמצן ← פיזור חמצן ← חמצון מים

לכן המערכת דורשת יותר מיחידת ספיחה. המדחס חייב לספק את זרימת אוויר הזנה הנדרשת, מסננים ומייבשים חייבים להסיר מזהמים ולחות, ומקלט החמצן חייב לחצץ את הגז לפני שהוא מגיע לרשת החלוקה.

עבור חוות הפועלות באזורים מרוחקים או הדורשות אספקת חמצן רציפה, חישוב הרכש צריך לכלול צריכת חשמל, תחזוקה, חלקי חילוף ועלות הובלת חמצן מסופק חיצונית.

ריכוז חמצן גבוה יותר מפחית את נפח הגז הדרוש להעברת חמצן

אוויר אטמוספרי מכיל כ-21% חמצן. ציוד אוורור קונבנציונלי חייב להעביר נפח גדול של אוויר במים כדי להעביר את כמות החמצן הנדרשת.

מחולל PSA מפריד חנקן מאוויר דחוס ומייצר גז מועשר בחמצן. תצורות החקלאות הימית שפורסמו של NEWTEK כוללות טווחי טוהר חמצן בין כ-90% ל-99.5%, בהתאם לתצורה, עם תקןחמצן PSAמערכות מצוינות בדרך כלל בסביבות 93% ± 3%.

ריכוז החמצן הגבוה משנה את תהליך ההעברה בצד המים. במקום להעביר חמצן מכמות גדולה של אוויר אטמוספרי, המפזר או חרוט החמצן מקבלים זרם גז עם ריכוז חמצן גבוה יותר.

ההעברה בפועל תלויה ב:

• קצב זרימת גז
• עומק מים
• קוטר בועות
• טמפרטורת המים
• זמן קשר
• לחץ הפעלה
• מפזר או מבנה חרוט חמצן

לכן, יש להעריך את תפוקת ה-PSA יחד עם ציוד העברת החמצן ולא כמפרט גז מבודד.

PSA Oxygen יכול לספק מערכות חקלאות מים בצפיפות גבוהה

ככל שצפיפות הגרב עולה, דרישת החמצן ליחידת נפח מים הופכת גם היא לפרמטר עיצובי קריטי. דגים ושרימפס צורכים חמצן ברציפות, בעוד שזמינות החמצן יכולה לרדת במהירות כאשר יכולת האוורור אינה תואמת את הדרישה הביולוגית.

מערכת PSA יכולה להזין חמצן לתוך:

• בריכות דגים אינטנסיביות
• בריכות שרימפס
• טנקי מדגרה
• מערכות חקלאות ימיות מחזרות
• מיכלי תרבות פנימיים
• מכלי החזקת דגים חיים

במתקן RAS, למשל, המים עוברים סינון מכני וטיפול ביולוגי לפני החזרה למיכל התרבית. ניתן להזריק חמצן במורד הזרם דרך חרוט חמצן או מפזר לפני שהמים המטופלים חוזרים למיכלי הדגים.

מחולל החמצן הופך אפוא לחלק מלולאת הטיפול במים:

מיכל תרבית → סינון → טיפול ביולוגי → חמצון → מיכל תרבית

ניתן להתאים את ייצור החמצן לדרישת החווה בפועל

יש לחשב את קיבולת ה-PSA מדרישת חמצן ולא משטח הבריכה בלבד.

התשומות העיקריות כוללות:

לדוגמה, אם חווה דורשת כניסת חמצן של 30 Nm³/h למים, אך מערכת העברת החמצן מעבירה רק 75% מהחמצן המסופק, הגנרטור חייב לספק יותר מ-30 Nm³/h.

מערכת יחסים עיצובית פשוטה היא:

ייצור חמצן נדרש=נדרש העברת חמצן ÷ יעילות העברה

החישוב צריך להשתמש בביצועי העברה מדודים או שצוינו על ידי הספק במקום להניח שכל החמצן היוצא ממחולל ה-PSA נכנס למים.

חיישני חמצן מומס יכולים לשלוט באספקת החמצן

חמצן PSAהייצור הופך שימושי יותר כאשר הוא מחובר לניטור חמצן מומס.

חיישן חמצן מומס מודד את רמת ה-DO בפועל במי התרבית. האות יכול להיכנס ל-PLC, השולט על שסתום חמצן, קצב זרימת חמצן, או קיבולת PSA נוספת לפי מגבלות הפעלה מוגדרות מראש.

ניתן לבנות את לולאת הבקרה כך:

חיישן DO → PLC → בקרת זרימת חמצן → מפזר/קונוס חמצן → מי תרבית

כאשר DO יורד מתחת לטווח המוגדר, מערכת הבקרה יכולה להגביר את אספקת החמצן. כאשר DO חוזר לטווח הנדרש, המערכת יכולה להפחית את זרימת החמצן.

מערכות ה-PSA של NEWTEK כוללות חיישני חמצן, חיישני לחץ, בקרה אוטומטית וממשקי תקשורת תעשייתיים כגון Modbus, Profibus ו-Ethernet.

סידור זה מאפשר למערכת החמצן להגיב לתנאי מים הניתנים למדידה במקום להפעיל את הגנרטור בתפוקה מקסימלית לאורך כל מחזור הייצור.

אחסון מאגר חמצן מפריד בין דור לתנודות בביקוש

מחזור הספיגה של PSA ודרישת החמצן של החווה לא בהכרח משתנים באותו קצב. מיכל חיץ יכול להפריד בין שני תנאי ההפעלה הללו.

מחולל ה-PSA ממלא את מקלט החמצן, בעוד שמערכת החמצון במורד הזרם שואבת גז בהתאם לדרישת המים. המקלט סופג אפוא הבדלים קצרי טווח בין ייצור וצריכה של חמצן.

נפח המיכל הנדרש תלוי ב:

• ייצור חמצן PSA
• דרישת חמצן
• לחץ הפעלה
• שיא זרימה
• טווח לחץ
• זמן מילואים נדרש

מקלט בגודל נמוך יכול לגרום לשינויי לחץ מהירים כאשר מספר מכלי תרבית דורשים חמצן בו זמנית. מקלט גדול מדי מגדיל את נפח הציוד ואת עלות ההון מבלי להגדיל את יכולת ייצור החמצן.

חמצן PSA יכול לפעול יחד עם אוורור מכני

חמצן PSA אינו מחליף בהכרח מאווררים מכניים.

מאווררים מכניים מניעים מים ואוויר אטמוספרי, בעוד שציוד PSA מספק גז מועשר בחמצן. שתי המערכות יכולות לבצע פונקציות שונות בתוך אותה בריכה או מיכל.

סידור משולב עשוי להשתמש ב:

מאוורר מכני → זרימת מים

חמצן PSA → אספקת חמצן מרוכזת

חיישן DO → אות בקרה

תצורה זו מאפשרת לציוד המכני לשמור על תנועת מים בזמן שמערכת ה-PSA מספקת חמצן נוסף כאשר הדרישה הביולוגית עולה על תרומת החמצן מאוורור רגיל.

הסידור המתאים תלוי בעומק הבריכה, דפוס זרימת המים, ביומסה, מיקום המפזר ו-DO הנדרש.

PSA Oxygen תומך בחמצן RAS

מתקני RAS מזרימים מים באופן רציף באמצעות סינון וטיפול ביולוגי. חיידקים מחנקים בביו-פילטרים צורכים חמצן תוך המרת אמוניה וניטריט, כך שדרישת חמצן קיימת מחוץ למיכלי הדגים עצמם.

תהליך חמצון טיפוסי RAS יכול לכלול:

• מי תרבות יוצאים מהמיכל.
• סינון מכני מסיר מוצקים מרחפים.
• סינון ביולוגי ממיר תרכובות חנקן.
• החמצן מוזרק דרך מפזר או חרוט חמצן.
• מים מחומצנים חוזרים למיכלי התרבות.

מחולל ה-PSA חייב אפוא לספק מספיק חמצן לצריכת חמצן ביולוגית ומימית.

יש לבחור את נקודת הזרקת החמצן בהתאם ללחץ המים, קצב הזרימה, זמן המגע וציוד העברת החמצן. עצם הגדלת תפוקת הגז PSA אינה מבטיחה עלייה פרופורציונלית בחמצן המומס אם התקן ההעברה בצד המים הגיע לגבול ההעברה שלו.

ניטור אוטומטי יכול לזהות כשלים במערכת החמצן

מערכת חמצן מסחרית לחקלאות ימית צריכה לנטר את התנאים בצד הגז וגם בצד המים.

לדוגמה, ירידה בטוהר החמצן עשויה להצביע על זיהום מסננת מולקולרית, בעיות בהחלפת שסתומים, ביקוש מופרז או בעיות באוויר הזנה. ירידה בלחץ החמצן יכולה להצביע על מגבלות קיבולת המדחס, חסימת מסנן, בעיות בשסתומים או זרימה מוגזמת במורד הזרם.

מערכת הבקרה צריכה להשתמש באותות אלה כדי ליצור אזעקות ולבודד ציוד חריג במקום להסתמך רק על בדיקה ידנית.

חמצן PSA ואוורור קונבנציונלי: הבדל מבני

אוורור קונבנציונלי מכניס אוויר אטמוספרי ישירות למים. אספקת החמצן מוגבלת אפוא על ידי ריכוז החמצן באוויר האטמוספרי ויעילות ההעברה של המאוורר.

חמצן PSA מפריד בין חמצן לאוויר לפני שהגז נכנס למערכת בצד המים.

עבור חקלאות ימית בצפיפות גבוהה, חמצן PSA יכול להשלים אוורור מכני כאשר דרישת החמצן עולה על מה שאיוורור אוויר אטמוספרי יכול להעביר. התצורה המתאימה תלויה בביומסה, נפח מים, טמפרטורה, יעד DO, יעילות העברת חמצן ולוח זמנים הפעלה.

על NEWTEK

NEWTEKמפתחת במקוםחמצן PSAומערכות לייצור חנקן. תהליך החמצן PSA שלו משתמש בספיחת מסננת מולקולרית זאוליט, עם אוויר דחוס ומטוהר שנכנס לכלי ספיחה, חנקן נספג בצורה מועדפת וגז עשיר בחמצן יוצא ממיטת הספיחה.

תצורת המערכת כוללת טיהור אוויר, כלי ספיחה, חיישני לחץ, חיישני חמצן, בקרה אוטומטית, צנרת גז וממשקי תקשורת. מפרטי החמצן PSA שפורסמו של NEWTEK כוללים יכולות ייצור בין 1-300 Nm³/h, טוהר חמצן של 93% ± 3% ולחץ יציאת חמצן של 0.01-0.5 MPa, בהתאם לתצורה.

עבור חקלאות ימית מסחרית, מערכת PSA יכולה להיות מחוברת למקלטי חמצן, קונוסים חמצן, מפזרים, חיישני חמצן מומס וציוד לטיפול במים. יש לחשב את הקיבולת הסופית מביומסה, טמפרטורת מים, יעד DO, דרישת שיא חמצן, יעילות העברת חמצן והרחבת ייצור מתוכננת ולא מאזור הבריכה בלבד.