중국의 참게 양식업자들은 엄격한 방류 기준, 토지 및 수자원 감소, 일관된 고품질 수확에 대한 소비자 수요 사이에서 고민하고 있습니다.- 3차원 게 보호소와 MBBR 생물막 반응기, 80~100메시 마이크로스크린 드럼 필터, 미세다공성 통기 시스템을 결합한 2024년 순환 양식 시스템(RAS) 시험은 생산량을 늘리는 실용적인 답-을 제시합니다.뮤당 1,075kg암모니아를 0.3 mg/L 미만으로 유지하면서.
3개의-모듈 RAS 백본
양식업에 대한 국가 폐수 배출 기준이 점점 더 엄격해지고 토지 및 수자원에 대한 제약이 계속 강화됨에 따라 순환 양식 시스템(RAS)은 선택 사항에서 산업적 필요성으로 옮겨졌습니다. 효율적인 RAS의 기술적 핵심은 세 가지 장비 모듈로 축소될 수 있습니다.고액 분리, 생물막 반응기, 그리고고-효율 산소화. 이러한 모듈의 크기가 정확하고 통합되면 폐기물이 물리적으로 제거되고 용존 질소가 생물학적으로 변환되며 용존 산소가 정밀하게 공급되는 폐쇄 루프를 형성합니다.
디자인 철학은 "물리적 분리 + 생물학적 정화 + 정밀 산소화"입니다. 각 단계는 다음 단계를 보호합니다. 마이크로스크린 필터는 유기물 과부하로부터 바이오 필터를 보호하고, MBBR 반응기는 수질 화학을 안정화하며, 미세 다공성 통기는 작물과 질화 박테리아 모두의 산소 요구량을 유지합니다. 그 결과 일련의 처리 탱크라기보다는 관리되는 생태계처럼 작동하는 시스템이 탄생했습니다.
마이크로스크린 드럼 필터 - 고체-액체 분리 최전선
모든 재순환 시스템에서는 먹지 않은 사료와 배설물이 수질 오염의 주요 원인입니다. 큰 부유 입자가 생물학적 처리 단계에 도달하면 바이오 필터의 유기 부하가 급격히 증가하고 암모니아 제거를 위해 시스템이 의존하는 유기체인 질산화 박테리아({1}})의 성장과 대사 활동이 억제됩니다. 따라서 차단은 조기에 확실하게 이루어져야 합니다.
이 사례 연구에서는80-100 메쉬 마이크로스크린 드럼 필터핵심 고체-액체 분리 장치로. 80-메시 스크린은 180 μm 이상의 입자를 유지하는 반면, 100메시 스크린은 150 μm 이상의 입자를 유지하여 게 양식에서 발생하는 대량의 사료 폐기물과 배설물을 포집합니다. 여과 후, 큰 입자의 불순물이 분리되어 부유 물질이 제거됩니다.85%, 다운스트림 생물학적 처리에 전달되는 부하를 극적으로 줄입니다.
| 스크린 메쉬 | 보존 임계값 | 애플리케이션 포커스 |
| 80메쉬 | 180μm 이상 | 일반 RAS 고형물 제거 |
| 100메시 | 150μm 이상 | 미세한 고형물 제어 |
선택 지침:대규모-RAS 프로젝트의 경우 메쉬 선택은 사육 밀도, 먹이 공급 속도 및 물 교환 속도를 기준으로 해야 합니다. 수동 유지 관리 빈도를 줄이려면 자동 역세 기능이 있는 스테인레스 스틸 또는 나일론 스크린을 권장합니다. 메시가 미세할수록 보유력이 향상되지만 막히기 쉬우므로 실용적인 균형이 유지됩니다. 80-100 메시는 보유 효율성과 유압 용량 전반에 걸쳐 전반적으로 최고의 성능을 제공합니다.
MBBR 생물막 반응기 - 정화 심장
생물여과는 모든 재순환 양식 시스템의 핵심입니다. 그 임무는 용해된 암모니아성 질소(NH)를 제거하는 것입니다.3-N) 및 아질산염(NO2--N), 이는 고밀도 배양에서 빠르게 축적되어-종목에 독성을 갖게 됩니다. 이 시스템은 MBBR(이동층 생물막 반응기) 개념을 본질적으로 구현하는 3단계 생물여과 트레인 - 혐기성, 무산소, 호기성 -을 사용합니다. 호기성 탱크에서 부유형 또는 고정형 생물막 운반체는 질산화 박테리아와 종속 영양 박테리아의 부착 표면을 제공하여 밀도가 높고 활성이 높은 생물막을 형성합니다.
프로세스 원칙:
• 무산소 단계:탈질세균은 질산염을 질소가스(N2), 유기물의 일부를 분해하면서 질소 제거를 달성합니다.
• 무산소 단계:유산소 및 무산소 대사 능력을 결합하여 수질 변동을 유연하게 흡수하고 충격-부하 저항성을 강화합니다.
• 유산소 단계(MBBR 코어):폭기 상태에서 부착된 질산화 박테리아는 암모니아를 아질산염으로 산화시킨 다음 질산염으로 산화시키는 반면, 종속 영양 박테리아는 잔류 유기물을 분해합니다.
MBBR 미디어는 일반적으로 높은 비표면적 -을 제공합니다.500–1,200 m²/m³- 기존 활성 슬러지 공정보다 훨씬 높은 부피 로딩 속도를 지원합니다. 주요 선택 매개변수는 아래에 요약되어 있습니다.
| 매개변수 | 권장값 |
| 재료 | HDPE 또는 PP |
| 모양 | 원통형 또는 플레이크 |
| 밀도 | 0.95–0.98 g/cm3 (유동화를 위한 물 밀도에 가깝습니다) |
| 유효 비표면적 | 500–1,200 m²/m³ |
| 채우기 비율 | 원자로 유효체적의 30~60% |
기술적인 하이라이트:MBBR 공정은 역세척이 필요하지 않고 작동이 간단하며 낮은 슬러지 생산량으로 균형 잡힌 생물막 박리를 유지합니다. 이 게- 양식 실험에서 3단계- 생물여과 시스템은 암모니아 질소가 일관되게 이하인 상태에서 안정적으로 작동했습니다.0.3mg/L그리고 아래는 아질산염0.8mg/L, 양식 수질 정화 과정을 완전히 검증합니다. 폭기 그리드는 생물막 활동이 붕괴되는 데드 존을 방지하기 위해 전체 탱크에 걸쳐 매체를 균일하게 유동화해야 합니다.
미세다공성 통기 - 정밀 산소화
용존산소(DO)는 순환 양식업에서 가장 민감하고 중요한 수질 매개변수입니다. 고밀도 조건에서는 -산소 요구량이 동시에 세 방향(-, 사육 동물의 호흡, 유기물의 분해, 질화 박테리아의 대사)에서 발생합니다. 현장 경험에 따르면 DO가 위에서 일관되게 유지될 때5mg/L, 사료 공급률, 사료 전환 효율 및 성장률이 모두 눈에 띄게 향상됩니다.
이 시스템은 "액체 산소 탱크 + 미세 다공성 폭기 디스크"결합 솔루션을 사용합니다. 1kg-용량의 액체 산소 탱크는 각 배양 탱크에 설치된 미세 다공성 폭기 파이프 네트워크에 고압 산소 라인을 공급합니다.
핵심 기술 매개변수:
• 2-단계 압력 감소: 1차 0.8~1.0MPa, 2차 0.1~0.2MPa로 안정적이고 제어 가능한 산소 공급 압력을 제공합니다.
• 미세 다공성 통기 디스크는 균일하고 작은 기포(일반적으로 3mm 이하)를 생성하여 기액 접촉 면적을 최대화하고 기존 통기에 비해 산소 질량 전달 효율(KLa)을 크게 높입니다.
• 통합된 산소 유량계와 압력 센서를 사용하면{0}}실시간 모니터링과 산소 공급 자동 조절이 가능합니다.
• 배양 영역의 DO는 5mg/L 이상으로 지속적으로 유지되며, 코어 영역에서는 측정값이 5.2mg/L 이상입니다.
미세 다공성 통풍기의 주요 장점:미세한 기포가 체류 시간이 길어지면서 물기둥을 통해 천천히 상승하여 산소 용해 효율을 달성합니다.30–50%- 대 기존 천공 파이프 폭기의 경우 5~10%에 불과합니다.
| 매개변수 | 미세 다공성 통기 | 기존의 천공 파이프 |
| 기포 직경 | 3mm 이하 | 거친 거품 |
| 산소 용해 효율 | 30–50% | 5–10% |
| 기액 접촉 면적 | 높은 | 제한된 |
| 기포 체류 시간 | 롱(느린 상승) | 단기(빠른 상승) |
선택 지침:주요 요소에는 기공 크기(20~50μm 권장), 재질(노화 및 내화학성을 위한 EPDM 고무 또는 실리콘), 서비스 영역 및 압력 손실이 포함됩니다. 들어올릴 수 있는 장착 프레임은 유지 관리 및 교체를 단순화합니다. 대규모-RAS의 경우 폐쇄형-루프 DO 컨트롤러는 설정된 범위 내에서 산소화를 유지하여 에너지 효율성과 안전성의 균형을 맞출 수 있습니다.
순환 배관 및 유체 역학 설계
배관 설계는 에너지 소비와 물 교환 효율을 직접적으로 제어합니다. 이 사례에서는 직경이 50~80cm(60cm 선호)인 PVC 파이프에 연결된 가변-주파수 구동(VFD) 펌프를 사용하여 배양 구역과 정화 구역 사이에 효율적인 순환 채널을 만듭니다.
• 시간당 물 재생률: 10-15%, VFD 펌프에 의해 정확하게 조절됩니다.
• 파이프 설치: 흐름 저항을 줄이기 위해 45도 기울어짐;
• 실시간 순환 제어를 위한 주요 노드의 흐름 모니터링 장치;
• 효율적인 폐기물 수집 및 배출을 위해 중력 흐름을 사용하는 환형 수집 통이 있는 배양 탱크 바닥이 12도 경사져 있습니다.
디자인 고려사항:순환 유량을 선택한다는 것은 동물의 내성과 정화 요구 사이의 균형을 맞추는 것을 의미합니다. 이 시험 기간 동안 10~15%/h의 재생률이 잘 수행되었으며, VFD 펌프를 사용하면 운영자는{3}}배양 단계 및 계절별로 순환 강도를 미세 조정하여 정교한 운영 제어를 수행할 수 있습니다.
장비 통합 및 시스템 시너지
이 사례의 가장 큰 기술적 가치는 통합을 통해 달성되는 시스템{0}}수준의 시너지 효과입니다.
마이크로스크린 필터(물리적 분리) → MBBR 생물막 반응기(생물학적 분해) → 미세다공성 통기(정밀 산소화)
마이크로스크린 필터는 부유 물질을 제거하고 바이오필터의 유기물 부하를 낮추어 MBBR 매체의 질산화 박테리아가 낮은-유기물- 부하 조건에서 번성하고 높은 질산화 활동을 유지할 수 있도록 합니다. MBBR 유출수의 잔류 유기물과 암모니아는 더욱 분해되어 안정적인 배출 품질을 보장합니다. 미세 다공성 통기 시스템은 배양 구역과 호기성 바이오 필터를 동시에 제공하여 다목적 에너지 최적화를 달성합니다. 한편, 생태정화구역의 수생식물, 달팽이, 미생물은 물리-생물학적 처리열을 보완하는 생물{6}}장벽을 형성합니다.
운영 결과 및 주요 성과 데이터
2024년 3월부터 11월까지 전체 배양 주기를 거친 후 통합 시스템은 다음과 같은 결과를 산출했습니다.
| 성능 지표 | 시험 결과 |
| 시장-규모 수익률 | 1,075kg/무(16,125kg/ha) |
| 수용 밀도 대 평면 배양 | 2~3배 더 높음 |
| 전체생존율 | >60% |
| 대피소-구역 생존율 | 82% |
| 용존산소(DO) | >5 mg/L (core >5.2mg/L) |
| 암모니아성 질소 | <0.3 mg/L |
| 아질산염 | <0.8 mg/L |
| pH/투명도 | 8 / 45cm |
| 남성/여성 평균 체중 | 175 g / 125 g |
| 순이익 | 29,370위안/무(약 440,550위안/ha) |
경제성은 수질만큼이나 설득력이 있습니다. 45,880 RMB/mu의 비용 대비 75,250 RMB/mu의 수익은 29,370 RMB/mu - 헥타르당 약 440,550 RMB -의 순이익을 남깁니다. 이는 RAS 장비의 추가 자본 비용이 생산량과 생존 이득을 통해 회복된다는 것을 보여줍니다.
결론 및 전망
이 사례는 3개의 핵심 모듈 - 마이크로스크린 필터, MBBR 생물막 반응기 및 미세 다공성 폭기 -를 기반으로 구축된 RAS 기술 경로가 대규모 적용에 필요한 성숙도에 도달했음을 보여줍니다.- 장비 혁신(마이크로스크린 필터 + MBBR 미디어 + 미세 다공성 폭기 장치)과 프로세스 최적화(3-단계 생물 여과 + 정밀 산소화 + 생태학적 조절)를 결합함으로써 이 모델은 고밀도 양식업의 세 가지 주요 병목 현상인 수질 제어, 산소 보장 및 폐기물 배출 관리를 체계적으로 극복합니다.
RAS 시설을 구축하거나 업그레이드하려는 실무자의 경우 다음 장비 선택 및 시스템 설계 권장 사항이 적용됩니다.
• 고액 분리:효율적인 부유 물질 제거를 위한 자동 역세 기능을 갖춘 80-100 메쉬 마이크로스크린 드럼 필터;
• 생물학적 처리:효과적인 암모니아 및 아질산염 제거를 위한 혐기성-무산소-호기성 생물여과 트레인의 MBBR 매체(충전 비율 30-60%);
• 산소화:액체 산소 탱크 + 미세 다공성 통기 디스크/튜브 + 2-단계 압력 감소, 온라인 모니터링 및 자동 제어를 통해 DO를 5mg/L 이상 유지;
• 순환 배관:물 재생률이 10~15%/h인 VFD 펌프 + PVC 파이프(45도 경사 설치);
• 생태학적 연마:수생 식물과 달팽이와 같은 저서 생물을 처리하여 '물리-생물-생태' 3단계- 정화 시스템을 만듭니다.
앞으로 MBBR 미디어 기술이 발전하고 마이크로스크린 필터 자동화가 개선되고 미세 다공성 통기 에너지 효율성이 최적화됨에 따라 RAS는 더 많은 양식 종에 걸쳐 확장되고 업계를 더욱 집약적이고 지능적이며 환경적으로 지속 가능한 생산으로 추진할 것입니다.
전체 RAS에서 1,075kg/mu의 게 수확량
MBBR + 드럼 필터 + 미세다공성 통기량은 2-3배의 수용 밀도로 1,075kg/mu에 도달했습니다. Juntai는 고밀도 양식업을 위한 생물막 배지와 확산기를 공급합니다.