10.5 Методология количественной оценки эффективности снижения осадка и минерализации

Для определения сбраживания аквапонной обработки ила в аэробных и анаэробных биореакторах необходимо следовать специальной методике. В этой главе представлена методология, адаптированная для целей обработки аквапонных шламов. Конкретные уравнения были разработаны для точного количественного определения их производительности (Delaide et al. 2018), и их следует использовать для оценки эффективности обработки, применяемой в конкретном аквапонном растении.

Для того чтобы оценить эффективность лечения, необходимо применять подход к балансу массы. Это требует, чтобы ТВУ, ХПК и массы питательных веществ определялись для всех входов реактора (т.е. свежего ила) и выходов (т.е. стоков). Содержание реактора также необходимо отбирать в начале и в конце исследуемого периода. Ввод, выход и содержание реакторов должны быть идеально перемешены для отбора проб. Входные и выходные данные реактора должны в основном отбираться каждый раз, когда реакторы питаются свежим шламом.

Затем производительность редукции осадка реактора (η) может быть сформулирована следующим образом:

$\ eta_s = 100% (1- (\ Дельта S + S_ {out}) /S_ {in}) $ (10.6)

где ΔS - осадк внутри реактора в конце исследуемого периода минус один в начале периода, Ssubout/Sub - общий шлам, оставивший реактор в оттоке, а SsSubin/Sub - общий шлам, поступающий в реактор через приток.

Что касается органического восстановления, то шлам (т.е. термин S) может характеризоваться сухой массой ила (например, TSS) или массой кислорода, необходимой для окисления осадка (т.е. ХПК). Таким образом, для показателей сокращения ХПК и ТСС, чем меньше накопление и чем меньше количество в оттоке, тем выше эффективность сокращения (т.е. высокая процентная доля) и тем меньше твердых веществ, выбрасываемых из контура.

На основе того же баланса массы, минерализации питательных веществ в процессе обработки (), т.е. преобразования в растворимые ионы макро- и микроэлементов, присутствующих в осадке при нерастворенных формах, можно использовать следующую формулу:

$\ zeta_N = 100% ((DN_ {out} -DN_ {in})/(TN_ {in} -DN_ {in})) $ (10.7)

где - восстановление N питательного вещества в конце изучаемого периода в процентах, DNsubout/sub - общая масса растворенного питательного вещества в оттоке, DNsubin/sub - общая масса растворенного питательного вещества в притоке, а Tnsubin/sub - общая масса растворенных и нерастворенных питательных веществ в притоке.

Таким образом, по аналогии с показателями органического восстановления, чем меньше накопление внутри реактора и содержание нерастворенных питательных веществ в оттоке, тем выше эффективность минерализации (т.е. высокая процентная доля) и поэтому растворенное питательное вещество восстанавливается в стоках (или оттоке) для аквапонной культуры удобрения (см. пример 10.1). Приведенные уравнения баланса масс используются в поле для примера.

Пример 10.1

Производительность пищеварения анаэробного биореактора 250-л оценивалась в течение 8-недельного периода. Он питался один раз в день с 25 л свежего ила, поступающего из системы Tilapia RAS, и эквивалентный объем (или выход) был удален из биореактора. Свежий шлам (входной) имел TSS 10 г сухой массы (DM) на литр или 1%, а супернатант (выход) имел TSS 1 Гдм/л или 0,1%. ВТС внутри биореактора в начале и в конце периода составлял 20 Гдм/л. Следовательно, общий объем входов, выходов и внутри биореактора в течение рассматриваемого периода рассчитывается следующим образом:

DM в = 0,01 кг/LD $\ раз $25 L $\ раз $7 дней $\ раз

DM выход = 0,001 кг/LD $\ раз$ 25 L $\ раз $7 дней $\ раз

DM до = DM tf = 250 L $\ раз

Производительность восстановления TSS (ηTSS) биореактора может быть рассчитана следующим образом:

$\ жирный {\ eta} _ {TSS} =100% (1- ((5-5) +1,4) /14) = 90%

Производительность минерализации биореактора Р может быть оценена, зная, что свежий ил (входной) имел концентрацию растворенного Р 15 мг/л и общее содержание Р 90 мг/л. Концентрация растворенного Р в супернатанте (выход) составляла 20 мг/л. Следовательно, общее содержание Р во входе, общее содержание Р растворенные Р во входах и выходах в течение рассматриваемого периода рассчитываются следующим образом:

TP в = 0,090 г/ЛД $\ раз $25 л\ раз $7 дней $\ раз

ДП в = 0,015 г/ЛД $\ раз$ 25 л $\ раз $7 дней $\ раз

ДП выход = 0,020 г/ЛД $\ раз$ 25 л $\ раз $7 дней $\ раз

Производительность минерализации P (subp/sub) биореактора может быть рассчитана следующим образом:

$_p = 100% ((28-21)/(126-21)) = 6,67%