Flux de processus et équipements de base dans les systèmes d'approvisionnement en eau spécifiques aux espèces

Introduction

Les systèmes d'aquaculture en recirculation (SAR) nécessitent des conceptions de procédés sur mesure et des configurations d'équipements spécialisées pour répondre aux besoins biologiques et environnementaux spécifiques des différentes espèces cultivées. Les variations de production de déchets, de demande en oxygène, de sensibilité à la qualité de l'eau et de caractéristiques comportementales nécessitent des adaptations spécifiques à chaque espèce en matière d'ingénierie des SAR. Cet article examine ces différences cruciales en analysant les flux de procédés et les équipements de base de quatre taxons clés de l'aquaculture : les poissons (par exemple, le saumon et la truite), les crustacés (par exemple, les crevettes), les holothuries et les ormeaux. Chaque groupe exige des solutions uniques en matière de filtration, d'aération et d'architecture système pour optimiser la productivité tout en maintenant les normes de qualité de l'eau.

RAS pourPoissons à nageoires

(1) Processus de traitement de l'eau Couler

Boucle de recirculation principale:

Aquarium → Automatique fermé Filtre à tambour → Pompe de circulation → Écumeur de protéines (avec injection d'ozone) → Biofiltre surélevé → Stérilisateur UV de type canal → Échangeur de chaleur → Oxygénateur en ligne → Aquarium.

 

Processus de traitement de l'eau d'appoint:

Eau de mer à marée haute → Bassin de sédimentation primaire en terre (revêtu) → Filtre à barrière de sable → Bassin de sédimentation secondaire (revêtu) → Pompe de relevage → Filtre à sable → Écumeur de protéines → Biofiltre surélevé.

 

(2) Composants clés du système

Principales installations:

• Biofiltre surélevé à quatre étages avec conception à flux continu
• Cuve de stérilisation UV de type canal

 

Équipement de base:

• Écumeur de protéines
• Filtre à tambour automatique fermé
• Oxygénateur en ligne
• Pompes de circulation
• Échangeur de chaleur à plaques
• Souffleur de racines
• Filtre à sable (pour l'eau de mer d'appoint)
• Réservoir d'oxygène liquide (externe à l'installation)
• Système de surveillance/affichage de la qualité de l'eau

 

Espaces annexes:

• salle de contrôle
• Stockage d'équipement
• Laboratoire
• Salle de surveillance de la qualité de l'eau

 

(3) Paramètres techniques clés

Normes de qualité de l'eau:

• SS :
• DO : > 8 mg/L
• DCO :
• Coliformes totaux :

 

Performances du système:

• Taux de renouvellement de l'eau : 1 cycle complet toutes les 2 à 4 heures
• Capacité de production : > 30 kg/m³ pour les poissons plats (par exemple, turbot/plie)

RAS pour les crevettes

(1) Flux du processus de traitement de l'eau

Les principales espèces de crevettes d'élevage en Chine comprennent Fenneropenaeus chinensis (crevette chinoise), Penaeus monodon (crevette tigrée noire), Marsupenaeus japonicus (crevette kuruma), Litopenaeus vannamei (crevette à pattes blanches du Pacifique), Penaeus penicillatus (crevette à queue rouge), Fenneropenaeus merguiensis (crevette banane), Metapenaeus ensis (crevette grasse) et Exopalaemon carinicauda (crevette blanche striée). En raison de graves problèmes de santé dans les systèmes traditionnels en bassins ouverts, l'élevage sain de crevettes a évolué dans deux directions :

 

1 Agriculture écologique intégrée dans les zones supralittorales/intertidales

② RAS terrestre à haute densité

Crevettes chinoises, crevettes japonaises, crevettes tachetées, etc. en raison des habitudes de vie, de la moindre utilisation de la culture d'eau de recirculation en usine, la crevette blanche d'Amérique du Sud est la plus adaptée à la culture industrielle à haute densité des espèces.

Le procédé RAS optimisé pour les crevettes :

Réservoir de culture de crevettes →Bassin de sédimentation →Filtre à sable →Étang de culture écologique intégrée →Pompe de relevage →Biofiltre surélevé →Réservoir de culture de crevettes

 

L'eau d'appoint est fournie au biofiltre depuis un réservoir. Plusieurs systèmes de traitement de l'eau indépendants peuvent être déployés à l'échelle de l'exploitation pour s'adapter aux différentes espèces et simplifier la gestion.

 

• Les principales installations comprennent :
• Bassins de culture de crevettes
• Réservoir de stockage d'eau
• Biofiltre
• Bassin de sédimentation
• Filtre à sable
• Étang de culture écologique intégré

 

(2) Principaux composants du système

 

1 Bassins de culture de crevettes

• Forme: Rectangulaire (rapport longueur/largeur 2-3:1) pour une efficacité spatiale
• Zone: 500-2 000 m²
• Profondeur: 1,8-2,0 m
• Pentes:
  • Parois latérales : 1:1,5 à 1:2
  • En bas : gradient de 1:1 000 à 1:2 000
• Caractéristiques:
  • Portes d'entrée/sortie sur les côtés les plus courts
  • Revêtement imperméable (argile ou géomembrane) pour sols poreux

 

② Réservoir de stockage d'eau

• Fonction: Fournit de l'eau d'appoint au biofiltre par pompage
• Conception:
  • Construction influencée par les marées préférée
  • Rapport de surface par rapport aux bacs de culture : 1:1,5 à 1:2
  • Capacité suffisante pour ≥ 1 cycle de production (le fonctionnement en boucle fermée empêche l'introduction de pathogènes)
• Alternatives à petite échelle:
  • Puits filtrés
  • Réservoirs perméables

Avantages écologiques:

• Désinfection solaire:Exposition quotidienne aux UV
• Aération naturelle:Les vagues de surface entraînées par le vent maintiennent une DO élevée
• Microbien/alguedéveloppement:Le substrat forme des communautés bioactives pour la purification de l'eau
• Les données de terrain montrent que les réservoirs côtiers maintiennent une qualité d’eau stable lorsqu’ils sont isolés de la contamination externe.

RAS pour concombre de mer

Le RAS du concombre de mer nécessite une attention particulière efficacité énergétiqueet réduction des coûts, notamment en hiver, lorsque les besoins en énergie thermique sont élevés. Au-delà de la conception d'installations écoénergétiques, le recyclage de l'eau réduit considérablement les coûts de chauffage en réutilisant les effluents conditionnés thermiquement. La conception du système met l'accent sur traitement efficace de l'eauet régulation de la température à économie d'énergie.

 

(1) Flux du processus de traitement de l'eau

Le procédé optimisé pour la culture des concombres de mer :

Effluents du bassin de culture →Sédimentation/filtration par micro-tamis →Écumeur de protéines (avec désinfection à l'ozone) →Biofiltre/Biofiltre intégré →Stérilisation UV →Régulation de la température →Aération →Réservoir de culture

(2) Analyse des composants du traitement de l'eau

1 Options d'élimination des solides

• Bassin de sédimentation:
  • Avantages : aucun coût opérationnel
  • Inconvénients : efficacité d'élimination inférieure par rapport aux micro-tamis
• Filtration par micro-tamis:
  • Options : filtres à écran incurvé, filtres en ligne, filtres à tambour
  • Compromis :
    • Écrans incurvés : élimination de particules plus faible mais consommation d'énergie minimale
    • Filtres à tambour automatisés : haute efficacité mais nécessitant un apport énergétique

 

② Écumeur de protéines à l'ozone

• Élimine les particules
• Les bienfaits de l'ozone:
  • Inactivation des agents pathogènes
  • Oxydation de la matière organique dissoute (MOD)
  • décapage au CO₂
  • Amélioration de l'OD

③ Système de biofiltration

• Biofiltre conventionnel :
  • Les milieux enrobés de microbes dégradent les matières organiques dissoutes et l'ammoniac
• Biofiltre intégré (recommandé) :
  • Conception à double couche:
    • Couche inférieure : supports de biofilm de type brosse
    • Couche supérieure : Macroalgues (par exemple, Ulva) pour l'absorption des nutriments et la production d'O₂
  • Caractéristiques:
    • Structure de serre transmettant la lumière (photosynthèse diurne)
    • Rideaux thermiques rétractables (isolation nocturne)
    • Drains de fond à trémies multiples
    • Aération à fines bulles à la base du réservoir

 

④ Stérilisation UV

• Unités UV de type canal : solution simple et nécessitant peu d'entretien pour le traitement des concombres de mer RAS

 

5 Régulation de la température

• Hiver:Chauffage par chaudière
• Été: Systèmes de réfrigération ou d'eau de mer profonde réfrigérée

 

6 Aération

• Les diffuseurs à fines bulles dans les biofiltres améliorent :
  • Niveaux d'OD
  • Activité du biofilm

 

Aménagement des installations

• Petites et moyennes exploitations agricoles : regrouper les unités de traitement et de culture dans un même bâtiment
• Grandes exploitations agricoles : Station de traitement des eaux dédiée avec approvisionnement distribué

RAS pour Ormeau

Dans les habitats naturels, les ormeaux habitent principalement crevasses rocheuses, grottes et cornichesdans des zones riches en algues caractérisées par qualité de l'eau immaculée et courants forts. Compte tenu de leurs exigences élevées en matière de qualité de l'eau, les RAS d'ormeaux doivent maintenir :

• Matières en suspension minimales
• Haute transparence
• Faible teneur en polluants organiques dissous
• Oxygène dissous élevé (OD > 6 mg/L)

1 Structures de prise d'eau

Pour éviter l’utilisation directe des eaux de marée potentiellement contaminées, les structures de prise d’eau côtières sont essentielles :

• Réservoirs de marée
• Puits à lit filtrant
• Bassins de stockage perméables

Ils assurent un traitement primaire avant que l’eau n’entre dans le train de traitement RAS.

 

② Processus de traitement de l'eau

Flux de processus optimisé:

Cuve de culture d'ormeaux → Filtration par micro-tamis → Écumeur de protéines (avec ozone) → Biofiltre/Biofiltre intégré → Stérilisateur UV → Régulation de la température → Oxygénation → Cuve de culture

 

Composants clés :

• Écumeur de protéines amélioré à l'ozone:
  • Essentiel pour le contrôle des agents pathogènes et l'élimination des matières organiques
  • Fonctionne par intermittence avec des UV pour une désinfection synergique
• Conception de biofiltre intégré:
  • Zone supérieure: Macroalgues en suspension (Gracilaria ou Ulva) pour l'absorption des nutriments
  • Zone inférieure: Supports de biofilm de type brosse pour la nitrification microbienne
  • Base: Diffuseurs à fines bulles avec récupération des boues à trémies multiples
• Protocole de double désinfection:
  • Ozone (0,1–0,3 mg/L résiduel) pour le contrôle viral/bactérien
  • UV (40 mJ/cm²) comme barrière secondaire

 

③ Régulation de la température

Stratégies saisonnières:

Saison	Méthode	Température cible
Été	Puits d'eau de mer profonde	16-18℃
	refroidisseurs
Hiver	puits géothermiques	10-12℃
	Chaudières à charbon

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