Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm về việc thu gom nước thải và hiệu suất liên quan của bể nuôi thủy sản có góc cung vuông
Springer Science and Business Media LLC - Trang 1-24 - 2023
Tóm tắt
Chìa khóa để vận hành hiệu quả hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) là duy trì chất lượng nước tốt trong bể nuôi thủy sản. Để cải thiện động lực học chất lỏng và khả năng tự làm sạch trong bể, một mô hình thực nghiệm vật lý được xây dựng theo tỷ lệ hình học 1:8 so với bể nuôi thủy sản có góc cung vuông thực tế trong RAS. Ảnh hưởng của sự biến đổi các thông số khác nhau bao gồm chế độ bố trí đầu vào, góc dòng chảy (α), và tỷ lệ đường kính/sâu (L/H) đã được đánh giá và phân tích có hệ thống thông qua các thí nghiệm mô hình vật lý. Kết quả cho thấy rằng sự phân bố tốc độ ảnh hưởng lớn đến phân bố và hiệu quả xả thải nước thải, và khu vực lắng đọng nước thải thường xuyên trùng lặp với khu vực tốc độ thấp trong bể. Chế độ bố trí đầu vào với một đầu vào đặt tại tường cung và góc dòng chảy 45° là những thông số thiết kế ưu tiên, cải thiện đáng kể sự phân bố tốc độ và hiệu quả xả thải nước thải trong bể. Ngoài ra, hiệu quả xả thải của các hạt rắn trong bể nuôi thủy sản tăng lên khi giảm tỷ lệ đường kính/sâu. Khi L/H = 2:1 ~ 3:1, hiệu quả xả thải nước thải là tốt nhất; khi L/H = 3.5:1 ~ 4.5:1, hiệu quả xả thải nước thải tương đối tốt; khi L/H = 5:1 ~ 7:1, hiệu quả xả thải nước thải bị suy yếu đáng kể. Nghiên cứu hiện tại cung cấp cơ sở cho việc cải thiện thêm thiết kế của chế độ đầu vào, góc dòng chảy, và tỷ lệ đường kính/sâu của các bể nuôi thủy sản.
Từ khóa
#nuôi trồng thủy sản tuần hoàn #động lực học chất lỏng #thu gom nước thải #hiệu suất xả thải #mô hình vật lýTài liệu tham khảo
Ahmed N, Turchini GM (2021) Recirculating aquaculture systems (RAS): environmental solution and climate change adaptation. J Clean Prod 297:126604
Burrows RE, Chenoweth HH (1970) The rectangular circulating rearing pond. Prog Fish-Cult 32(2):67–80
Carvalho RAPLF, Lemos DEL, Tacon AGJ (2013) Performance of single-drain and dual-drain tanks in terms of water velocity profile and solids flushing for in vivo digestibility studies in juvenile shrimp. Aquacult Eng 57:9–17
Chen S, Timmons MB, Aneshansley DJ, Bisogni JJ (1993) Suspended solids characteristics from recirculating aquacultural systems and design implications. Aquaculture 112:143–155
Cripps JS, Bergheim A (2000) Solids management and removal for intensive land-based aquaculture production systems. Aquacult Eng 22(1–2):33–56
Davidson J, Summerfelt ST (2004) Solids flushing, mixing, and water velocity profiles within large (10 and 150 m3) circular ‘Cornell-type’ dual-drain tanks. Aquacult Eng 32:245–271
Du Y, Chen F, Zhou L, Qiu T, Sun J (2020) Effects of different layouts of fine-pore aeration tubes on sewage collection and aeration in rectangular water tanks. Aquacult Eng 89:102060
Gaona PAC, Serra PDF, Furtado SP, Poersch LH, Wasielesky W (2016) Biofloc management with different flow rates for solids removal in the Litopenaeus vannamei BFT culture system. Aquacult Int 24(5):1263–1275
Gorle JMR, Terjesen BF, Summerfelt ST (2018) Hydrodynamics of octagonal culture tanks with Cornell-type dual-drain system. Comput Electron Agric 151:354–364
Gorle JMR, Terjesen BF, Summerfelt ST (2019) Hydrodynamics of Atlantic salmon culture tank:effect of inlet nozzle angle on the velocity field. Comput Electron Agric 158:79–91
Gorle J, Terjesen B, Summerfelt S (2020) Influence of inlet and outlet placement on the hydrodynamics of culture tanks for Atlantic salmon. Int J Mech Sci 188:105944
Gui F, Zhang X, Qu X, Zhang Q, Fang S, Feng D (2020) Hydraulic characteristics of waste convergence under paddle-wheel aerators for square aquaculture pond with round angle. Trans Chin Soc Agric Eng 36(20):275–282
Larmoyeux JD, Piper RG, Chenoweth HH (1973) Evaluation of circular tanks for salmonid production. Prog Fish-Cult 35(3):122–131
Lima A, Marinho B, Morais T (2020) Hydrodynamic analysis of flow in raceway ponds for algae cultivation under versatile conditions. Aquacult Int 29:19–35
Liu H, Zhou Y, Ren X, Liu S, Liu H, Li M (2023a) Numerical modeling and application of the effects of fish movement on flow field in recirculating aquaculture system. Ocean Eng 285:115432
Liu H, Xue B, Ren X, Ye Z, Yu L, Zhang Q (2023b) Influence of inlet placement on the hydrodynamics of the dual-drain arc angle tank for fish growth. Aquacult Eng 101:102327
Oca J, Masalo I (2007) Design criteria for rotating flow cells in rectangular aquaculture tanks. Aquac Eng: Int J 36(1):36–44
Qian Y, Wei X, Hua Y, Meng S (2022) Numerical investigation on the effect of cylindrical combustion chamber diameter-to-depth ratio on the performance of stoichiometric natural gas engine with EGR. J Eng Gas Turbines Power 144(8):081004
Ren X, Wang J, Zhang Q, Ye Z, Wan L, Wang G (2020) Influence of inlet structure on flow field in a rectangular arc angle tank in aquaculture. J Dalian Ocean Univ 35(05):726–732
Ren X-z, Xue B-r, Jiang H-z, Yu L-p, Xu T-j, Ma Z, Shi X-y (2021a) Numerical study on the influence of double-inlet pipes system for single-drain rectangular arc angle aquaculture tank on hydrodynamic characteristics. Mar Environ Sci 40(01):50–56
Ren X, Wang J, Xue B, Jiang H, Wan L, Che Z (2021b) Experimental study on the blowdown characteristics of square arc-angle maricultural tank. Mar Environ Sci 40(05):790–797
Ren X-z, Zhou Y-x, Che Z-l, Liu H-b, Hu W, Jiang H-z (2023) A review: the construction of flow field and its interaction with fish in high-density seawater aquaculture system. Mar Environ Sci 42(03):483–492
Shahrokhi M, Rostami F, Said MdAzlinMd, Yazdi SRS, Syafalni S (2013) Computational investigations of baffle configuration effects on the performance of primary sedimentation tanks. Water Environ J 27(4):484–494
Summerfelt ST, Sharrer M, Marshall C, Obaldo L (2006) Controlling water velocity within large Cornell-type dual-drain culture tanks. Proceedings of the 6th international recirculating aquaculture conference. Roanoke, Virginia, USA. pp 382–393
Timmons MB, Summerfelt ST, Vinci BJ (1998) Review of circular tank technology and management. Aquacult Eng 18(1):51–69
Venegas PA, Narváez AL, Arriagada AE, Llancaleo KA (2014) Hydrodynamic effects of use of eductors (Jet-Mixing Eductor) for water inlet on circular tank fish culture. Aquacult Eng 59:13–22
Wang L-l, Xu G-m, Chen J, Zjou Q, Wang G-h (2012) Numerical simulation of hydraulic performance of optimally designed super sedimentation tank with peripheral inflow and peripheral effluent. J Hohai Univ (Nat Sci) 40(02):168–172
Xiao R, Wei Y, An D, Li D, Ta X, Wu Y, Ren Q (2019) A review on the research status and development trend of equipment in water treatment processes of recirculating aquaculture systems. Rev Aquac 11(3):863–895
Xue B, Li Y, Hu Y, Ren X, Zhao Y, Bi C (2021) Numerical simulation on influence of inlet pipe location on the discharge rate of settling solid particles based on computation fluid dynamics. J Dalian Ocean Univ 36(04):620–628
Xue B, Zhao Y, Bi C, Cheng Y, Ren X, Liu Y (2022) Investigation of flow field and pollutant particle distribution in the aquaculture tank for fish farming based on computational fluid dynamics. Comput Electron Agric 200:107243
Xue B, Ren X, Shi X, Liu C, Yu L, Bi C, Zhang Q (2019) A study on the influence of bottom structure in recirculating aquaculture tank on velocity field. Paper presented at the The 29th International Ocean and Polar Engineering Conference. Honolulu, Hawaii, USA
Yu L, Xue B, Ren X, Liu Y, Xu T, Shi X, Hu Y, Zhang Q (2020) Influence of single inlet pipe structure on hydrodynamic characteristics in single-drain rectangular aquaculture tank with arc angles. J Dalian Ocean Univ 35(1):134–140
Zhang Q, Zhou Y, Ren X, Gui J, Bi C (2022) Numerical simulation of hydrodynamics in dual-drain aquaculture tanks with different tank structures. Ocean Eng 265:112662
Zhang Q, Ren X, Liu C, Shi X, Gui J, Bi C, Xue B (2019) The influence study of inlet system in recirculating aquaculture tank on velocity distribution. Paper presented at the The 29th International Ocean and Polar Engineering Conference. Honolulu, Hawaii, USA
Zhao YP, Xue B, Bi C, Ren X, Liu Y (2022) Influence mechanisms of macro-infrastructure on micro-environments in the recirculating aquaculture system and biofloc technology system. Rev Aquac 1–19. https://doi.org/10.1111/raq.12713