Budidaya perikanan komersial memerlukan transfer oksigen terus menerus karena ikan dan udang mengkonsumsi oksigen terlarut sementara filtrasi biologis, dekomposisi organik, dan proses lainnya juga mengkonsumsi oksigen. Permintaan oksigen berubah seiring dengan biomassa, kepadatan ternak, suhu air, aktivitas makan, dan kondisi malam hari. Asistem oksigen PSAmengatasi kebutuhan ini dengan memisahkan oksigen dari udara bertekanan dan memasok gas yang kaya oksigen ke kolam, tangki, kerucut oksigen, atau sistem resirkulasi akuakultur.
oksigen PSAgenerasi menggunakan bejana adsorpsi yang diisi dengan saringan molekuler. Kompresor menyuplai udara yang disaring dan dikeringkan ke lapisan adsorpsi, tempat saringan molekuler secara istimewa mengadsorpsi nitrogen. Gas kaya oksigen dialirkan ke penerima oksigen dan kemudian memasuki sistem oksigenasi sisi air. Lapisan adsorpsi bergantian antara tekanan dan regenerasi untuk mempertahankan produksi gas.
Pembuatan Oksigen di Tempat Mengubah Struktur Pasokan
Peternakan komersial yang menggunakan tabung oksigen atau oksigen cair bergantung pada rantai pasokan eksternal: produksi gas, transportasi, penyimpanan, dan pengiriman ke peternakan. Instalasi PSA memindahkan proses pembuatan oksigen ke peternakan.
Proses dasarnya adalah:
Udara sekitar → kompresor → pengolahan udara → adsorpsi PSA → penerima oksigen → distribusi oksigen → oksigenasi air
Oleh karena itu sistem ini memerlukan lebih dari satu unit adsorpsi. Kompresor harus menyediakan aliran udara umpan yang diperlukan, filter dan pengering harus menghilangkan kontaminan dan kelembapan, dan penerima oksigen harus menyangga gas sebelum mencapai jaringan distribusi.
Untuk peternakan yang beroperasi di daerah terpencil atau membutuhkan pasokan oksigen secara terus menerus, perhitungan pengadaannya harus mencakup konsumsi listrik, pemeliharaan, suku cadang, dan biaya pengangkutan oksigen yang dipasok dari luar.
Konsentrasi Oksigen yang Lebih Tinggi Mengurangi Volume Gas yang Dibutuhkan untuk Transfer Oksigen
Udara atmosfer mengandung sekitar 21% oksigen. Peralatan aerasi konvensional harus memindahkan sejumlah besar udara melalui air untuk mentransfer jumlah oksigen yang dibutuhkan.
Generator PSA memisahkan nitrogen dari udara terkompresi dan menghasilkan gas yang kaya oksigen. Konfigurasi akuakultur NEWTEK yang diterbitkan mencakup kisaran kemurnian oksigen dari sekitar 90% hingga 99,5%, tergantung pada konfigurasi, dengan standaroksigen PSAsistem umumnya ditentukan sekitar 93% ± 3%.
Konsentrasi oksigen yang lebih tinggi mengubah proses perpindahan sisi air. Alih-alih mentransfer oksigen dari udara atmosfer dalam jumlah besar, diffuser atau kerucut oksigen menerima aliran gas dengan konsentrasi oksigen lebih tinggi.
Transfer sebenarnya tergantung pada:
- Laju aliran gas
- Kedalaman air
- Diameter gelembung
- Suhu air
- Waktu kontak
- Tekanan operasi
- Struktur diffuser atau kerucut oksigen
Oleh karena itu, keluaran PSA harus dievaluasi bersama dengan peralatan transfer oksigen dan bukan sebagai spesifikasi gas yang terisolasi.
Oksigen PSA Dapat Memasok Sistem Akuakultur Kepadatan Tinggi
Ketika kepadatan penebaran meningkat, kebutuhan oksigen per unit volume air juga menjadi parameter desain yang penting. Ikan dan udang mengonsumsi oksigen secara terus menerus, sedangkan ketersediaan oksigen dapat menurun dengan cepat bila kapasitas aerasi tidak sesuai dengan kebutuhan biologis.
Sistem PSA dapat memasukkan oksigen ke dalam:
- Kolam ikan intensif
- Kolam udang
- Tangki penetasan
- Sistem resirkulasi budidaya perikanan
- Tangki budidaya dalam ruangan
- Tangki penampung ikan hidup
Dalam instalasi RAS, misalnya, air melewati penyaringan mekanis dan pengolahan biologis sebelum dikembalikan ke tangki budidaya. Oksigen dapat disuntikkan ke hilir melalui kerucut oksigen atau diffuser sebelum air yang diolah kembali ke tangki ikan.
Oleh karena itu, generator oksigen menjadi bagian dari rangkaian pengolahan air:
Tangki kultur → filtrasi → pengolahan biologis → oksigenasi → tangki kultur
Produksi Oksigen Dapat Disesuaikan dengan Permintaan Pertanian Sebenarnya
Kapasitas PSA harus dihitung dari kebutuhan oksigen, bukan dari luas kolam saja.
Masukan utamanya meliputi:
| Parameter Desain | Fungsi Rekayasa |
|---|---|
| Biomassa | Menentukan konsumsi oksigen biologis |
| Kepadatan tebar | Menentukan kebutuhan oksigen per satuan volume air |
| Suhu air | Mengubah kelarutan oksigen dan kebutuhan metabolik |
| Sasaran LAKUKAN | Menentukan kondisi oksigen terlarut yang dibutuhkan |
| Permintaan puncak | Menentukan kapasitas generator maksimum |
| Efisiensi transfer oksigen | Menentukan berapa banyak oksigen yang dihasilkan memasuki air |
| Jam operasional | Menentukan produksi oksigen harian |
| Biomassa masa depan | Menentukan persyaratan ekspansi |
Misalnya, jika sebuah peternakan memerlukan 30 Nm³/jam oksigen yang masuk ke dalam air namun sistem transfer oksigen hanya mentransfer 75% oksigen yang disuplai, maka generator harus menyediakan lebih dari 30 Nm³/jam.
Hubungan desain yang disederhanakan adalah:
Produksi oksigen yang diperlukan=diperlukan transfer oksigen ÷ efisiensi transfer
Perhitungannya harus menggunakan kinerja transfer yang diukur atau ditentukan oleh pemasok daripada mengasumsikan bahwa semua oksigen yang meninggalkan generator PSA memasuki air.
Sensor Oksigen Terlarut Dapat Mengontrol Pasokan Oksigen
oksigen PSAproduksi menjadi lebih berguna bila dihubungkan dengan pemantauan oksigen terlarut.
Sensor oksigen terlarut mengukur tingkat DO aktual dalam air budidaya. Sinyal dapat masuk ke PLC, yang mengontrol katup oksigen, laju aliran oksigen, atau kapasitas PSA tambahan sesuai dengan batas pengoperasian yang telah ditentukan.
Loop kontrol dapat disusun sebagai:
Sensor DO → PLC → kontrol aliran oksigen → diffuser/kerucut oksigen → air kultur
Ketika DO menurun di bawah rentang yang dikonfigurasi, sistem kontrol dapat meningkatkan pengiriman oksigen. Ketika DO kembali ke kisaran yang dibutuhkan, sistem dapat mengurangi aliran oksigen.
Sistem PSA NEWTEK mencakup sensor oksigen, sensor tekanan, kontrol otomatis, dan antarmuka komunikasi industri seperti Modbus, Profibus, dan Ethernet.
Pengaturan ini memungkinkan sistem oksigen merespons kondisi air yang terukur alih-alih mengoperasikan generator pada output maksimum sepanjang siklus produksi.
Penyimpanan Buffer Oksigen Memisahkan Generasi Dari Fluktuasi Permintaan
Siklus adsorpsi PSA dan kebutuhan oksigen di peternakan tidak selalu berubah pada tingkat yang sama. Tangki penyangga dapat memisahkan kedua kondisi pengoperasian ini.
Generator PSA mengisi penerima oksigen, sedangkan sistem oksigenasi hilir mengambil gas sesuai dengan kebutuhan di sisi air. Oleh karena itu, penerima menyerap perbedaan jangka pendek antara produksi dan konsumsi oksigen.
Volume tangki yang dibutuhkan tergantung pada:
- produksi oksigen PSA
- Kebutuhan oksigen
- Tekanan operasi
- Aliran puncak
- Kisaran tekanan
- Waktu cadangan yang diperlukan
Penerima yang berukuran terlalu kecil dapat menyebabkan perubahan tekanan yang cepat ketika beberapa tangki budidaya memerlukan oksigen secara bersamaan. Penerima yang terlalu besar meningkatkan volume peralatan dan biaya modal tanpa meningkatkan kapasitas pembangkitan oksigen.
Oksigen PSA Dapat Beroperasi Bersamaan Dengan Aerasi Mekanis
Oksigen PSA tidak serta merta menggantikan aerator mekanis.
Aerator mekanis menggerakkan air dan udara atmosfer, sementara peralatan PSA memasok gas yang kaya oksigen. Kedua sistem tersebut dapat menjalankan fungsi berbeda dalam kolam atau tangki yang sama.
Pengaturan gabungan dapat menggunakan:
Aerator mekanis → sirkulasi air
Oksigen PSA → suplai oksigen terkonsentrasi
Sensor DO → sinyal kontrol
Konfigurasi ini memungkinkan peralatan mekanis untuk mempertahankan pergerakan air sementara sistem PSA memasok oksigen tambahan ketika kebutuhan biologis melebihi kontribusi oksigen dari aerasi normal.
Penataan yang tepat tergantung pada kedalaman kolam, pola sirkulasi air, biomassa, lokasi diffuser, dan DO yang dibutuhkan.
Oksigen PSA Mendukung Oksigenasi RAS
Fasilitas RAS terus menerus mensirkulasikan air melalui penyaringan dan pengolahan biologis. Bakteri nitrifikasi dalam biofilter mengonsumsi oksigen sekaligus mengubah amonia dan nitrit, sehingga kebutuhan oksigen ada di luar tangki ikan itu sendiri.
Proses oksigenasi RAS yang khas dapat mencakup:
- Air budidaya meninggalkan tangki.
- Filtrasi mekanis menghilangkan padatan tersuspensi.
- Biofiltrasi mengubah senyawa nitrogen.
- Oksigen disuntikkan melalui diffuser atau kerucut oksigen.
- Air beroksigen kembali ke tangki budidaya.
Oleh karena itu, generator PSA harus menyediakan oksigen yang cukup untuk konsumsi oksigen biologis dan perairan.
Titik injeksi oksigen harus dipilih berdasarkan tekanan air, laju aliran, waktu kontak, dan peralatan transfer oksigen. Peningkatan keluaran gas PSA saja tidak menjamin peningkatan proporsional dalam oksigen terlarut jika perangkat transfer sisi air telah mencapai batas transfernya.
Pemantauan Otomatis Dapat Mengidentifikasi Kegagalan Sistem Oksigen
Sistem oksigen akuakultur komersial harus memantau kondisi sisi gas dan sisi air.
| Parameter | Apa yang Ditunjukkannya |
|---|---|
| Oksigen terlarut | Kondisi oksigen aktual dalam air budidaya |
| Kemurnian oksigen | Kondisi pemisahan PSA |
| Aliran oksigen | Pengiriman gas ke air |
| tekanan PSA | Kondisi pengoperasian sistem adsorpsi |
| Tekanan kompresor | Ketersediaan umpan-udara |
| Suhu air | Perubahan kelarutan oksigen dan kebutuhan biologis |
| Status alarm | Kelainan peralatan atau sensor |
Misalnya, penurunan kemurnian oksigen dapat mengindikasikan kontaminasi saringan molekuler, masalah pergantian katup, permintaan berlebihan, atau masalah umpan udara. Penurunan tekanan oksigen dapat mengindikasikan keterbatasan kapasitas kompresor, penyumbatan filter, masalah katup, atau aliran hilir yang berlebihan.
Sistem kendali harus menggunakan sinyal-sinyal ini untuk menghasilkan alarm dan mengisolasi peralatan abnormal daripada hanya mengandalkan inspeksi manual.
Oksigen PSA dan Aerasi Konvensional: Perbedaan Struktural
Aerasi konvensional memasukkan udara atmosfer langsung ke dalam air. Oleh karena itu, pasokan oksigen dibatasi oleh konsentrasi oksigen di udara atmosfer dan efisiensi transfer aerator.
Oksigen PSA memisahkan oksigen dari udara sebelum gas memasuki sistem sisi air.
| Faktor | Aerasi Konvensional | Sistem Oksigen PSA |
|---|---|---|
| Gas disediakan | Udara atmosfer | Gas yang diperkaya oksigen |
| Peralatan pemisahan utama | Tidak ada | Bejana adsorpsi saringan molekuler |
| Pasokan udara | Peniup/aerator | Kompresor udara |
| Kontrol oksigen | Pengoperasian aliran udara dan aerator | Aliran oksigen, kemurnian dan kontrol DO |
| Peralatan sisi air | Roda dayung, blower atau diffuser | Penyebar oksigen, kerucut oksigen atau peralatan serupa |
| Pemeliharaan utama | Aerator, motor, bantalan, diffuser | Kompresor, filter, katup, penganalisis, saringan molekuler |
| Integrasi sistem | Pencampuran udara-air secara langsung | PSA + penerima + distribusi oksigen + oksigenasi air |
Untuk budidaya perikanan dengan kepadatan tinggi, oksigen PSA dapat melengkapi aerasi mekanis ketika kebutuhan oksigen melebihi apa yang dapat ditransfer oleh aerasi udara atmosfer. Konfigurasi yang sesuai bergantung pada biomassa, volume air, suhu, target DO, efisiensi transfer oksigen, dan jadwal pengoperasian.
Tentang NEWTEK
BARUTEKberkembang di tempatoksigen PSAdan sistem pembangkitan nitrogen. Proses oksigen PSA-nya menggunakan adsorpsi saringan molekuler zeolit, dengan udara terkompresi dan murni memasuki bejana adsorpsi, nitrogen lebih disukai teradsorpsi, dan gas kaya oksigen meninggalkan lapisan adsorpsi.
Konfigurasi sistem meliputi pemurnian udara, bejana adsorpsi, sensor tekanan, sensor oksigen, kontrol otomatis, pipa gas, dan antarmuka komunikasi. Spesifikasi oksigen PSA NEWTEK yang diterbitkan mencakup kapasitas produksi 1–300 Nm³/jam, kemurnian oksigen 93% ± 3%, dan tekanan saluran keluar oksigen 0,01–0,5 MPa, bergantung pada konfigurasi.
Untuk budidaya perikanan komersial, sistem PSA dapat dihubungkan ke penerima oksigen, kerucut oksigen, diffuser, sensor oksigen terlarut, dan peralatan pengolahan air. Kapasitas akhir harus dihitung dari biomassa, suhu air, target DO, kebutuhan oksigen puncak, efisiensi transfer oksigen, dan rencana perluasan produksi, bukan hanya dari luas kolam saja.
