Способ контроля и управления концентрацией вещества в проточной среде с гидробионтами

Способ контроля и управления концентрацией вещества в проточной среде с гидробионтами

Реферат

Изобретение относится к области рыбоводства и может быть использовано при проведении лечебно-профилактической обработки гидробионтов, а также в медицине и коммунальном хозяйстве при необходимости ввода раствора вещества в объем проточной водной среды для лечения, дезинфекции и т.п.

При промышленном воспроизводстве рыб, например осетровых, икру на определенных стадиях развития обрабатывают химическими веществами в определенной дозировке для предотвращения развития сапролегнии. Известен способ сравнения по эталону [1]. Сущность его в том, что предварительно готовят раствор фунгицида (Ф) заданной концентрации (эталон). Выключают водоподачу, в ванне инкубатора разводят Ф до получения необходимой концентрации и выдерживают 30 мин. В процессе обработки берут пробу (0,5 л) рабочего раствора для контроля содержания кислорода. При низких его значениях водоподачу возобновляют, а необходимую концентрацию Ф в инкубаторе поддерживают введением маточного раствора Ф в инкубатор, количество Ф при этом устанавливают визуальным сравнением окраски проб воды и эталона.

Способ трудоемкий, предполагает длительный контакт обслуживающего персонала с токсикантом и, соответственно, соблюдение техники безопасности. Кроме того, имеется опасность отрицательного воздействия гипоксии на развитие эмбрионов рыб.

По другому известному способу [2] обработку воды непосредственно в инкубаторе осуществляют без отключения водоподачи и применяют дозированное введение концентрированного раствора Ф в инкубатор вместе с проточной водой.

Необходимое количество Ф, например основного фиолетового "К" (ОФК), определяют по результатам опытов или по формулам, которые лишь приблизительно учитывают сложную гидродинамическую обстановку в проточной среде. Поэтому в каждом конкретном случае требуется уточнение массы Ф. Для осуществления способа применяют простейшие дозаторы, что не гарантирует точности. Трудности вызывает также переход с одного объекта обработки на другой. Таким образом, субъективизм при осуществлении способа ведет к нарушениям требований ихтиопатологии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту (прототип) является способ проведения лечебно-профилактической обработки [3], который предусматривает подачу концентрированного раствора в ванну с гидробионтами до стадии вращения эмбриона непрерывно дозами 60-96 капель/мин. Максимальная концентрация Ф определяется опытным путем при помощи фотоэлектроколориметра КФК-2 непосредственно в инкубаторе "Осетр" и составляет от 0,2 до 0,3 мг/л при средних значениях проточности в ваннах.

Недостатком описанного способа является сложность определения концентрации Ф в проточной среде и в результате этого снижение эффективности обработки особенно в условиях перепадов давления в водопроводе.

Целью настоящего изобретения является рациональное использование Ф в управляемом автоматическом режиме и повышение, таким образом, эффективности обработки.

Эта цель достигается тем, что перед подачей в проточную среду с гидробионтами контролируемого вещества устанавливают соотношение массы вещества, вводимой в среду, и массы его же, накапливаемой в среде, при согласовании соотношения с экспозицией и водообменом среды, после чего подают с необходимым расходом непосредственно в проточную емкость без отключения водоподачи контролируемое вещество, концентрацию которого определяют исходя из зависимости:

F=M_o/M_τ×Q/V×τ

где F - безразмерный критерий концентрации;

М_о - масса вещества, вводимая в среду;

М_τ - масса вещества, накапливаемая в среде;

Q - расход проточной воды в среде;

V - объем среды;

τ - экспозиция, при этом:

M_o=gτ, где g - расход вещества в единицу времени;

M_τ=W_τ×V, где W_τ - максимальная концентрация вещества в среде при экспозиции τ.

Положительный эффект изобретения достигается за счет обоснованного (точного) использования Ф для обработки и состоит в том, что

1) выход жизнестойкой личинки повышается на 15-30%;

2) упрощается процесс обработки гидробионтов;

3) экономится Ф.

Значения F определены методом численного решения задачи накопления вещества в проточном объеме при интенсивном перемешивании. Они находятся в интервале от 3 до 27 при экспозиции от 20 до 60 мин для зоны оптимальных режимов, используемых в рыбоводстве при лечебно-профилактической обработке (ЛПО) гидробионтов. Их можно получить из зависимости F=f(Q/V) для каждого значения Q/V и τ (график не приводится).

Для определения М_о выражение преобразовано следующим образом:

M_o/M_τ=F/τ(V/Q)

V/Q - значение водообмена среды (времени замены всего объема V "свежей" водой).

На чертеже представлена зависимость M_o/M_τ=f(V/Q) для различных τ.

Способ осуществляется следующим образом. В соответствии с действующими требованиями ихтиопатологии для данной партии икры, например, осетра, имеющей определенный % оплодотворения и характерные физиологические показатели, согласно Инструкции по проведению ЛПО определяют максимальное значение W_τ (от 3 до 10 мг/л и экспозицию τ (как правило, 30 мин). Далее устанавливают расход свежей воды Q в соответствии с требованиями биотехники. Исходя из конкретного объема ванны, бассейна, в котором осуществляется ЛПО - V=const, находят отношение V/Q.

Используя зависимости F=M_o/M_τ×Q/V×τ и F=f(Q/V) или по графику (см. чертеж), находят значение М_o/М_τ. Далее определяют значение массы Ф - М_о, г, и расход Ф - g=M_o/τ, г/мин. Выбирают режим дозирования маточного (концентрированного) раствора Ф с использованием дозатора в диапазоне его производительности Р, л/час.

Приготавливают маточный раствор концентрацией W_м=60×M_o/P×τ, г/л.

Пример 1. Икру осетра обрабатывали ОФК в ванне объемом 400 л в течение τ=30 мин до максимальной концентрации W_τ=5 мг/л при расходе воды Q=25 л/мин.

Время водообмена V/Q=400/25=16 мин.

По графику (см. чертеж) находили значение М_о/М_τ=2,19.

Массу ОФК определяли М_o=М_τ×2,19=5×10^-3×400×2,19=4,38 г.

Режим дозирования ОФК выбирали исходя из Р=4 л/час.

Концентрация маточного раствора ОФК составила:

W_м=60×М_о/Р×τ=60×4,38/4×30=2,19 г/л.

При проведении ЛПО в опытах применялась многопараметровая дозирующая система типа ДУ-6, а контроль за концентрацией ОФК в ваннах сводился к фиксации использованного объема маточного раствора за время Т=30 мин. Погрешность ДУ-6 по расходу g не превышала ±3% и зависела от точности регулировки привода мембраны дозирующей камеры, частоты его перемещений [4].

Диапазон значений производительности (или режима дозирования) прибора от 0,5 до 5,0 л/час. В течение рыбоводного сезона при обработке икры осетровых использовались 3 режима введения ОФК в ванны при 3-х значениях W_τ для партий икры различного качества.

Операция перехода с одного режима на другой по времени осуществляется в течение одной минуты.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Васильева Л.М., Ноякшева Т.А. Лечебные и профилактические мероприятия при выращивании осетровых // Астрахань. - 2000. - 15 с.

2. Патент РФ №2165696, 2001 г.

3. Бутузов А.И., Минаковский В.М. Обобщенные переменные теории переноса // Киев: "Вища школа". - 1970.

4. Автоматическая система дотирования для многопараметровой обработки водной среды при индустриальном разведении рыб // Инф. листок. Разработчики: ФГУП "АзНИИРХ", ООО "ИМЦ".

Способ контроля и управления концентрацией вещества в проточной среде с гидробионтами, включающий подачу контролируемого вещества в водную среду до достижения его максимально допустимой концентрации при заданной экспозиции и последующего снижения концентрации вещества в среде, отличающийся тем, что первоначально устанавливают соотношение массы вещества, вводимой в среду, и его же массы, накапливаемой в среде, при согласовании соотношения с экспозицией и водообменом среды, после чего подают контролируемое вещество с необходимым расходом непосредственно в проточную емкость без отключения водоподачи, а концентрацию вещества определяют исходя из зависимости:

F=M_o/M_τ·Q/V·τ,

где F - безразмерный критерий концентрации;

М_о - масса вещества, вводимая в среду;

М_τ - масса вещества, накапливаемая в среде;

Q - расход проточной воды в среде;

V - объем среды;

τ - экспозиция, при этом:

М_о=gt, где g - расход вещества в единицу времени;

M_τ=W_τ·V, где W_τ - максимальная концентрация вещества в среде при экспозиции τ.