Proces til fjernelse af faste partikler (III): Procesparameterdesign og praktiske casestudier

（1）Designparametre for fjernelse af suspenderede partikler i cirkulationsvandsystemet

1. Parametrisk design af lodretstrømningsbassin

Cornell dobbeludløbssystem er blevet bredt anvendt og har gode praktiske resultater. I en fiskefarm, der bruger Cornell dobbeludløbssystem, strømmer 10-25 % af vandet ind i sedimenteringstanken med lodret gennemstrømning via bundudløbsrøret, og den største del af resten af vandet løber ud gennem sidesugeren i fiskebassinet. Anvendelsen af et dobbeludløbsdesign øger markant evnen til at tømme bunden og opsamle forureninger gennem den lodrette langsomme vandstrømning. Ved denne lave strømningshastighed er koncentrationen af partikulært materiale øget 10 gange sammenlignet med hovedstrømningsmåling og afløbsmetode.

Forholdet mellem vandmængden gennem den lodrette bundfælder og vandmængden, der tilstrømmer til siden afløb, kan beregnes ud fra tværsnitsarealet af spildevandsrøret i bunden af fiske WC'et. Generelt er rørdiameteren til siden afløb 110, og rørdiameteren til den lodrette bundfælder er 50, så forholdet mellem deres tværsnitsarealer er 5:1. Det vil sige, at cirka 17 % af vandet strømmer ind i den lodrette bundfælder. Tag i betragtning, at koncentrationen af opløste partikler, der kommer ind i den lodrette bundfælder, er 10 gange højere end koncentrationen, der kommer ind til siden afløbet. Ifølge denne beregning er andelen af opløste partikler, som behandles i den lodrette bundfælder, cirka 70 %. I praksis kan forholdet mellem rørdiametrene til siden afløb og den lodrette bundfælder justeres i henhold til de specifikke akvakulturarter og tæthed, så man kan regulere mængdeforholdet af vand, der ledes til mikrofiltreringsmaskinen og den lodrette bundfælder.

Den vigtigste indikator for at bestemme lodrette flowudskillere er det hydrauliske opholdstid. Det hydrauliske opholdstid refererer til den gennemsnitlige tid, som vandet forbliver i en lodret flowudskiller. Tilstrækkelig hydraulisk opholdstid er en af de vigtigste faktorer for at sikre, at de suspendede partikler bliver fuldt ud sædimenterede. Det er relateret til udskillervolumenet og mængden af vand, der behandles. I recirkulerende akvakultur anbefales det hydrauliske opholdstid for en lodret flowudskiller at være mindst 30 sekunder. Hvis det hydrauliske opholdstid er for kort, kan de suspendede partikler føres ud af udskilleren, før de har tid til at sætte sig; hvis det er for længe, vil udstyrets størrelse og omkostninger stige.

Ved design arbejder vi almindeligvis ud fra erfaring:

lodret sedimenteringstank: En avlsdam på 6 meter er udstyret med en lodret sedimenteringstank med en diameter på 600 mm, og en avlsdam på 8 meter er udstyret med en lodret sedimenteringstank med en diameter på 800 mm.

Højde på vertikalstrømningsbassin: 1 meter

Taper: 30 grader

Sådan opgraderes en vertikalstrømningsbassin til en intelligent vertikalstrømningsbassin?

Traditionelle vertikalstrømningsbassiner kan kun afløbe spildevand i bassinet ved at trække røret ud. Al vandet i vertikalstrømningsbassinet vil som udgangspunkt afløbes, når røret trækkes ud. På grund af det store antal cirkulationsvandsdamme udføres manuelt arbejde almindeligvis kun 1-2 gange dagligt. Men rester af foder og afføring i vertikalstrømningsbassinet vil langsomt opløses efter cirka en halv time og hermed omdannes til opløste partikler, som fortsat svæver opad og oversvømmer den øvre del af vertikalstrømningsbassinet ind i mikrofiltreringsmaskinen. Dette øger belastningen på mikrofiltreringsmaskinen og proteinseparator.

Derfor kan en smart spildevandsventil installeres på spildevandsrøret til sedimentationstanken med lodret gennemstrømning, og spildevandet ledes ud i nogle få sekunder hver time, idet der anvendes en afløbsstrategi med små mængder og flere afløb. På denne måde kan rester af foder og afføring fjernes hurtigt, hvilket reducerer belastningen på mikrofilteret og proteinseparatorn. Samtidig er de små mængder og multiple afløb meget vandbesparende og reducerer markant vandudskiftningshastigheden, hvilket både sparer vand og energi.

Ved valg af spildevandsventil skal man nødvendigvis vælge en IP68 vandtæt ventil, ellers vil ventilen let ruste og fejle, hvilket medfører unødige tab. Hvis det drejer sig om akvakultur i saltvand, anbefales det at vælge UPVC-materiale for at forhindre korrosion fra saltvandet.

Bangbang har lanceret en smart spildevandsventil på markedet, som er specielt designet til vertikale sedimenteringstanke. Den er fremstillet af UPVC-materiale og har IP68 vandtæt ydeevne. Den anvender også IoT-design og har internetadgangs-funktion. Den kan fjernstyres via mobiltelefon, og der kan udstedes batch-planlægningskontrol, hvilket virkelig gør det muligt at drifte anlægget uden personale. Hvis ventilen ikke kan lukke korrekt, udsendes der en telefonalarm. Denne ventil-minihost har et modulært design, hvor én hoster styrer fire ventiler, og cloud-netværk er meget nem at installere.

Den traditionelle vertikale sedimenteringstank er virkelig blevet opgraderet til en smart vertikal sedimenteringstank ved installation af denne enhed, hvilket gør det muligt at drifte den intelligent og uden personale, hvilket ikke kun forbedrer vandkvaliteten, men også sparer vand og elektricitet.

2. Parametredesign af mikrofiltrationsmaskine

Mikrofilter bruges til at fjerne ophængte faste partikler på 30-100 mikron. Mikrofiltrets behandlingskapacitet henviser til udstyrets vandstrømningskapacitet. Størrelsen på filtermasken bestemmer behandelingsresultatet, og 200 mesh er generelt tilstrækkeligt. Hvordan skal vi så designe parametrene for et mikrofilter?

Lad mig først introducere nogle erfaringdata fra en ingeniør for at lette den praktiske anvendelse:

Vandstrøm = akvakulturvolumen / cirkulationsfrekvens * 1,2

1,2 er en sikkerhedsmarginal, og cirkulationsfrekvensen angiver hvor mange timer der kræves pr. cirkulation. Cirkulationsfrekvensen bestemmes almindeligvis ud fra forskellige akvakulturarter og den biologiske bærekapacitet. Tag som eksempel 1000 kubikmeter cirkulerende vand til opfattelse af laks, her er det bedste at indstille cirkulationsfrekvensen til én gang hvert 2. time. Derfor bliver vandstrømningshastigheden for mikrofilteret: 1000/2*1,2=600 tons

I praksis kan du installere én 600 tons mikrofilter eller to 300 tons mikrofiltre. Fordelen ved at installere to mikrofiltre er, at mens ét mikrofilter er ude af drift, kan det andet stadig fungere normalt. Prisen på to små mikrofiltre er dog højere end prisen på ét mikrofilter.

3. Parametertilpasning af proteinskimmer

Proteinskimmere bruges til at behandle ophængte partikler større end 30 mikron. Behandlingskapaciteten for en proteinskimmer angiver mængden af vand, der løber gennem den pr. time. Udstyr fra hver producent af proteinprocessorer vil angive den vandmængde, der løber gennem den pr. time. Hvis en cirkulationsvandskrop på 1.000 kubikmeter f.eks. anvendes til opfattelse af laks, er systemets cirkulationskapacitet 600 ton pr. time. Derefter kan du vælge en proteinskimmer med en behandlingskapacitet på 600 ton pr. time.

（2）、Beregn cirkulationsvolumen af cirkulierende vandsystemet

Overfor nævnte vi en tommelfingerregel for cirkulationsmængden. Næste gang vil vi give en stringent udlednings- og beregningsmetode.

Først skal vi bestemme mængden af opløste faste stoffer (TSS), der genereres i systemet. Dette kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

RTSS = 0,25 × maksimalt dagligt foderindtag

Derefter beregnede vi systemets recirkulation baseret på den totale mængde opløste partikler ved brug af følgende formel:

QTSS =

Hvor: QTSS er den beregnede værdi for systemets cirkulation baseret på TSS, i m³/t;

TSSin er målet for cirkulationsvandets TSS-kontrol;

TSSout er målkoncentrationen af TSS i udløbet fra fiskefarmens bassin, i mg/l;

ETSS er fjernelseseffektiviteten af TSS i den fysiske filtreringsproces, angivet i %;

1000 er en masseomregningsfaktor, som omregner mg til g.

3, Faktiske cases

Et projekt med 1.000 kubikmeter cirkulerende vand til opvækst af laks er under konstruktion. Projektdesignets tekniske specifikationer er som følger:

Avlægningsdensitet: 50kg/kubikmeter

Daglig foderrate: 2%

Målsætningen for fjernelsesraten af det suspenderede partikelsystem er: 70 %

TSS-styringsmålet for cirkulerende vand er: 10 mg/L

Ud fra de ovenstående indikatorer beregner vi cirkulationsvolumenet for det cirkulerende vandsystem:

Lad os først beregne vægten af de dagsproducerede partikler i suspension:

RTSS = 0,25 x maksimalt dagligt fodermængde = 50 x 1000 x 2 % x 0,25 = 250 kg/dag.

Ifølge den ovenstående analyse vil 70 % af de faste partikler (hovedsageligt restfoder og afføring) blive udledt via sedimenteringsanordningen med lodret gennemstrømning, og kun 30 % af de suspenderede partikler vil komme ind i cirkulationssystemet.

Basalt herpå, beregnes cirkulationsvolumet af cirkulerende vandsystemet:

QTSS == 600,96 m³/t

Dette beregningsresultat viser, at for at opretholde TSS-koncentrationen i avlsdammen under 10 mg/L, ved en fjernelsesrate på 52 % for suspenderede partikler, skal vi designe et cirkulationsvolumen på ca. 600 m³/t.

I den faktiske drift kan vi justere vandcirkulationen i recirkuleringsakvakultursystemet i henhold til disse parametre for at sikre, at vandkvaliteten opfylder akvakulturbehovene. For eksempel, hvis vores TSS-koncentration overskrider standarden, er der to muligheder.

Mikrofiltrerings- og proteinskimmereudstyr bearbejdningsevne er mindre end 52%

Behandlingsevne for vertikalstrømnedsættere er mindre end 70%