Kako PTFE izmjenjivač topline sprječava biološko obraštanje algama u-grijanju vode u akvakulturi na otvorenom?
Ostavite poruku
Izazov obraštanja algama
Objekti za akvakulturu-mrijestilišta riba, uzgajališta račića, recirkulirajući sustavi akvakulture-grijaju vodu za održavanje optimalnih temperatura rasta. Voda je bogata-hranjivim tvarima, sadrži otopljenu organsku tvar, nitrate i fosfate iz ribljeg otpada i nepojedene hrane. U otvorenim-spremnicima za zrak i kanalima voda je izložena sunčevoj svjetlosti. Kombinacija tople vode, hranjivih tvari i svjetla stvara idealne uvjete za rast algi.
Izmjenjivači topline u ovom okruženju postaju kolonizirani algama i biofilmom u roku od nekoliko tjedana. Sloj algi izolira cijevi, smanjujući prijenos topline. Biofilm stvara ljepljivu površinu koja hvata dodatne organske ostatke. Zaprljanje napreduje sve dok se izmjenjivač ne mora očistiti ili dok kapacitet grijanja ne padne ispod potrebne razine.
Posebno su osjetljivi metalni izmjenjivači topline. Površina od metalnog oksida pruža izvrsnu podlogu za pričvršćivanje algi. Hrapavost površine nudi točke sidrenja. Metalni ioni oslobođeni korozijom osiguravaju mikronutrijente koji potiču rast algi.
PTFE se odupire pričvršćivanju algi zbog niske površinske energije i kemijske inertnosti. Alge se ne mogu čvrsto pričvrstiti za sklisku, ne-polarnu površinu. Biofilm koji se stvara slabo je prianjao i lako se uklanja.
Mehanizam pričvršćivanja algi
Kolonizacija algi počinje stvaranjem kondicionog filma-sloja otopljenih organskih molekula koje se apsorbiraju na bilo koju uronjenu površinu u roku od nekoliko minuta. Na metalnim površinama film za kondicioniranje stvara jaku vezu putem elektrostatskih i kemijskih interakcija s površinom metalnog oksida. Na PTFE-u, film za kondicioniranje se slabo apsorbira i može se ukloniti blagim curenjem ili nježnim brisanjem.
Nakon što se uspostavi kondicionirajući film, spore algi talože se na površini. Spore se pričvršćuju pomoću ljepljive sluzi-izlučevine polisaharida koja se veže za kondicioniranu površinu. Na metalima, sluz se snažno veže. Na PTFE, sluz se slabo širi preko hidrofobne površine. Prianjanje je slabo. Protok vode izbacuje spore prije nego što se mogu trajno pričvrstiti.
| Parametar bioobraštanja | Nehrđajući čelik | Titanij | PTFE |
|---|---|---|---|
| Prianjanje kondicionog filma | jaka | Umjereno | Vrlo slabo |
| Pričvršćivanje spora algi | Čvrsto u roku od nekoliko sati | Učvrstiti u roku od nekoliko dana | Slab; često izbačen protokom |
| Razvoj biofilma | Brzo (od dana do tjedana) | Umjereno | Sporo (mjeseci) |
| Otpornost na obraštanje (relativna) | 1.0 (osnovna linija) | 0.6-0.8 | 0.1-0.2 |
| Metoda čišćenja | Mehaničko čišćenje, biocid | Mehanički, biocidni | Ispiranje vodom, lagano brisanje |
| Učestalost čišćenja | Mjesečno | Dvo-mjesečno | 6-12 mjeseci |
Faktor izloženosti sunčevoj svjetlosti
Izmjenjivač topline izložen je izravnoj sunčevoj svjetlosti u-akvakulturnim spremnicima na otvorenom. Sunčeva svjetlost daje energiju za fotosintezu, koja ubrzava razvoj algi na svakoj površini koju alge mogu kolonizirati. Metalni izmjenjivač topline, otupljen svojim oksidnim slojem i produktima korozije, skuplja sunčevu svjetlost i osigurava toplu, jarko-osvijetljenu površinu za rast algi.
PTFE je bijele boje i reflektira. Površina apsorbira veliki dio dolazne sunčeve svjetlosti, što rezultira smanjenjem lokalnog zagrijavanja na površini cijevi. Sjajna površina također nudi manje prikladne uvjete za fotosintetske organizme nego tamna metalna površina.
Ekonomska i operativna korist
Smanjena stopa bioobraštaja produljuje razdoblje čišćenja s mjesečnog na jednom godišnje ili više. Rad na održavanju ručnog čišćenja je smanjen. Kemijski biocidi, koji moraju biti kompatibilni sa zakonima o kvaliteti riba i vode, mogu se smanjiti ili ukinuti. Prijenos topline je stabilan, održavajući temperaturu vode u optimalnom rasponu za rast riba.
Uklanjanje korozije s metala također uklanja izvor kontaminacije metalnim ionima u vodi akvakulture. Neki metali, poput bakra i cinka, opasni su za ribe u malim količinama. Ovaj rizik je izbjegnut PTFE izmjenjivačem topline koji-ne korodira.
Sažetak:
PTFE izmjenjivači topline otporni su na obraštanje algama u primjenama grijanja vode u akvakulturi zbog svoje niske površinske energije koja onemogućuje algama da se čvrsto pričvrste, kemijske inertnosti koja ne potiče razvoj algi iz metalnih iona i reflektirajuće bijele površine koja minimalizira solarno zagrijavanje. Intervali čišćenja mogu se postaviti od mjesečnih do godišnjih. Time se sprječava onečišćenje vode metalnim ionima. Ravnomjerni prijenos topline održava stabilne temperature vode potrebne za optimalno zdravlje i rast riba.
Inženjerska pomoć za specifikacije PTFE izmjenjivača topline za akvakulturu bit će pružena nakon podnošenja podataka o kemiji vode, utovaru gnojiva, izloženosti suncu, potrebnoj temperaturi vode i trenutnoj povijesti onečišćenja.
