Modeling of a Recirculating Aquaculture System

Abstract

En teoretisk modell for a predikere resirkulasjonsanlegg, RAS for oppdrettsanlegg har blitt bygget ˚ og lagt fram i denne rapporten. Utgangpunktet for rapporten er interesse fra Norwegian Fishfarming technologies, Nofitech, som ønsker a bygge en modell for ˚ a tilegne seg mer kunnskap om og ˚ forbedre driften av anleggene idag. Modellen tar utgangspunkt i nøkkeltall Nofitech har anskaffet, og har som hovedmal˚ a predikere en full produksjonssyklus, med hovedfokus p ˚ a pH-relaterte ˚ mekanismer. Vannkvalitetsparametrene som ble undersøkt er de uorganiske karbon parameterene; H2CO3, HCO–3, CO2 –3, total ammoniakk nitrogen- og oksygen- konsentrasjon samt pH. Rapporten inneholder nødvendig teori for a forst ˚ a dynamikken i RAS og den matematiske modellen, detaljert ˚ beskrivelse av strukturen til modellen og til sist tilhørende resultater. Modellen konvergerer og predikerer svært troverdige verdier for de karbon uavhengige parameterene. De bergnede uorgansike karbon parameterene er urelistiske fordi modellen predikerer at den totale uorgansike karbon konsentrasjonen reduseres svært mye, som fører til en kritisk lav pH. Korrelasjonen mellom alle de uorganiske karbon parametrene er beskrevet svært bra av modellen. Med ytterlige forbedringer i modellens enheter er det mulig modellen kan berekne mer realistiske resultat.

Recirculating Aquaculture system is often used in aquaculture to maintain clean water and to ensure a suitable environment for the fish. To run a Recirculating Aquaculture system optimally it is necessary to have detailed knowledge on how the different parameters interact and counteract each other. In this thesis, a model was built based on empirical key values to deepen the understanding of the interactions occurring in the system. Water quality parameters as the inorganic carbonic components; H2CO3, HCO–3, CO2–3, total ammonia nitrate, oxygen concentration and pH was described and predicted. By solving a system of Differential Algebraic equations it was possible to calculate important interactions between the parameters as well as the change in water quality throughout the duration of the process. The predicted non carbon related parameters were found to be reasonable, unlike the resulting total carbon concentration, which were found to be infeasible. Interactions in the carbonate systems were found to be modeled in a very good manner and present the possibility, with further work, to build a model which predict the systems water quality.