Διαδικασία Απομάκρυνσης Στερεών Σωματιδίων (III): Σχεδιασμός Παραμέτρων Διαδικασίας και Πρακτικές Μελέτες Περιστατικών

（1）Σχεδιασμός παραμέτρων για τη διαδικασία απομάκρυνσης αιωρούμενων σωματιδίων στο σύστημα κυκλοφορίας νερού

1. Σχεδιασμός παραμέτρων κάθετης ροής δεξαμενής καθίζησης

Το διπλό σύστημα αποχέτευσης του Cornell έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως και έχει καλά πρακτικά αποτελέσματα. Στη δεξαμενή υδατοκαλλιέργειας που χρησιμοποιεί το διπλό σύστημα αποχέτευσης Cornell, το 10%~25% του νερού ρέει στην κατακόρυφη δεξαμενή καθίζησης μέσω του σωλήνα αποχέτευσης στον πυθμένα και η πλειοψηφία του υπόλοιπου νερού εκρέει μέσω της πλευρικής αποχέτευσης της δεξαμενής των ψαριών. Η χρήση του σχεδιασμού διπλής αποχέτευσης αυξάνει σημαντικά τη δυνατότητα αποχέτευσης του πυθμένα και της συλλογής ρύπων μέσω της κατακόρυφης βραδείας ροής. Σε αυτή τη χαμηλή ταχύτητα ροής, η συγκέντρωση των στερεών σωματιδίων αυξάνεται 10 φορές σε σχέση με την κύρια μέθοδο μέτρησης και αποχέτευσης.

Ο λόγος της παροχής που διέρχεται από τον καθεδρικό σωλήνα και της παροχής που εισέρχεται στην πλευρική εκροή μπορεί να υπολογιστεί βάσει της εγκάρσιας διατομής του σωλήνα αποχέτευσης στο κάτω μέρος της τουαλέτας των ψαριών. Γενικά, η διάμετρος του σωλήνα που εισέρχεται στην πλευρική εκροή είναι 110, ενώ του σωλήνα που εισέρχεται στον καθεδρικό σωλήνα είναι 50, έτσι ο λόγος των εγκάρσιων διατομών τους είναι 5:1. Δηλαδή, περίπου το 17% του νερού ρέει προς τον καθεδρικό σωλήνα. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η συγκέντρωση των αιωρούμενων σωματιδίων που εισέρχονται στον καθεδρικό σωλήνα είναι 10 φορές μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση που εισέρχεται στην πλευρική εκροή. Με βάση αυτόν τον υπολογισμό, το ποσοστό των αιωρούμενων σωματιδίων που επεξεργάζονται ο καθεδρικός σωλήνας είναι περίπου 70%. Κατά την πραγματική χρήση, η διάμετρος του σωλήνα που εισέρχεται στην πλευρική εκροή και η διάμετρος του σωλήνα που εισέρχεται στον καθεδρικό σωλήνα μπορούν να ρυθμιστούν ανάλογα με το είδος του ψαριού που καλλιεργείται και την πυκνότητα της υδατοκαλλιέργειας, ώστε να ρυθμιστεί αντίστοιχα ο λόγος της παροχής που εισέρχεται στη μηχανή μικροδιήθησης και στον καθεδρικό σωλήνα.

Ο βασικός δείκτης για τον προσδιορισμό των καθίπτων ροής κατακόρυφα είναι ος χρόνος παραμονής του νερού. Ο χρόνος παραμονής του νερού αναφέρεται στον μέσο χρόνο που το νερό παραμένει σε έναν καθίπτοντα ροής κατακόρυφα. Ένας επαρκής χρόνος παραμονής του νερού αποτελεί έναν από τους βασικούς παράγοντες για να εξασφαλιστεί ότι τα αιωρούμενα σωματίδια θα καθίψουν πλήρως. Σχετίζεται με τον όγκο του καθίπτοντα και την ποσότητα του νερού που επεξεργάζεται. Στην επαναλαμβανόμενη ιχθυοκαλλιέργεια, προτείνεται ο χρόνος παραμονής του νερού σε καθίπτοντα ροής κατακόρυφα να είναι τουλάχιστον 30 δευτερόλεπτα. Εάν ο χρόνος παραμονής του νερού είναι πολύ μικρός, τα αιωρούμενα σωματίδια μπορεί να εξέλθουν από τον καθίπτοντα προτού προλάβουν να καθίψουν· εάν είναι πολύ μεγάλος, τότε το μέγεθος και το κόστος του εξοπλισμού θα αυξηθούν.

Στο σχεδιασμό, συνήθως σχεδιάζουμε βάσει της εμπειρίας:

δεξαμενή καθίσεως ροής κατακόρυφα: Μία δεξαμενή υδατοκαλλιέργειας 6 μέτρων είναι εξοπλισμένη με δεξαμενή καθίσεως ροής κατακόρυφα διαμέτρου 600 mm, ενώ μία δεξαμενή υδατοκαλλιέργειας 8 μέτρων είναι εξοπλισμένη με δεξαμενή καθίσεως ροής κατακόρυφα διαμέτρου 800 mm.

Ύψος καθετόρροπης δεξαμενής καθίζησης: 1 μέτρο

Κωνικότητα: 30 μοίρες

Πώς να ενημερώσετε μια καθετόρροπη δεξαμενή καθίζησης σε μια έξυπνη καθετόρροπη δεξαμενή καθίζησης;

Οι παραδοσιακές καθετόρροπες δεξαμενές καθίζησης μπορούν να αποστραγγίζουν τα λύματα μόνο από την καθετόρροπη δεξαμενή καθίζησης, τραβώντας τον σωλήνα. Γενικά, όλο το νερό στην καθετόρροπη δεξαμενή καθίζησης αποστραγγίζεται με την αφαίρεση του σωλήνα. Ωστόσο, λόγω του μεγάλου αριθμού των δεξαμενών υδατοκαλλιεργειών με κυκλοφορία νερού, η χειροκίνητη εργασία μπορεί να γίνεται μόνο 1-2 φορές την ημέρα. Επιπλέον, το περισσευμένο φάρμα και τα κοπράνια στην καθετόρροπη δεξαμενή καθίζησης θα διασπαστούν σιγά-σιγά μέσα σε μισή ώρα, μετατρεπόμενα σε αιωρούμενα σωματίδια διαλυτά στο νερό, τα οποία στη συνέχεια θα συνεχίσουν να ανεβαίνουν, υπερχειλίζοντας από το πάνω μέρος της καθετόρροπης δεξαμενής καθίζησης στη μικροφίλτρα, αυξάνοντας το φορτίο στη μικροφίλτρα και τον διαχωριστή πρωτεϊνών.

Επομένως, μπορεί να εγκατασταθεί μια έξυπνη βαλβίδα αποχέτευσης στον κατακόρυφο αγωγό αποχέτευσης της δεξαμενής καθίζησης, ώστε τα λύματα να αποστραγγίζονται για μερικά δευτερόλεπτα κάθε ώρα, υιοθετώντας στρατηγική αποστράγγισης λυμάτων με μικρές ποσότητες και πολλαπλές εκροές. Με αυτόν τον τρόπο, το περιττό φάρμα και οι κοπριάνες μπορούν να αποστραγγιστούν εγκαίρως, μειώνοντας το φορτίο στο μικροφίλτρο και τον διαχωριστή πρωτεϊνών. Ταυτόχρονα, η αποστράγγιση με μικρές ποσότητες και πολλαπλές εκροές είναι εξαιρετικά εξοικονόμησης νερού και μειώνει σημαντικά τον ρυθμό αντικατάστασης του νερού, κάτι που δεν εξοικονομεί μόνο νερό, αλλά και ενέργεια.

Κατά την επιλογή βαλβίδας αποχέτευσης, πρέπει να επιλέγεται βαλβίδα με προστασία IP68 κατά της διείσδυσης νερού, διαφορετικά η βαλβίδα θα σκουριάσει εύκολα και θα προκαλέσει βλάβη, με αποτέλεσμα να προκληθούν ανεπιθύμητες ζημιές. Εάν πρόκειται για υδατοκαλλιέργεια θαλασσινού νερού, συνιστάται να επιλέγεται υλικό UPVC για να αποφεύγεται η διάβρωση από το θαλασσινό νερό.

Η Bangbang έχει κυκλοφορήσει στην αγορά μια έξυπνη βαλβίδα αποχέτευσης, η οποία έχει σχεδιαστεί ειδικά για κάθετους διαυγαστήρες. Κατασκευάζεται από υλικό UPVC και διαθέτει προστασία IP68. Επίσης, υιοθετεί σχεδίαση Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT) και δυνατότητα πρόσβασης στο διαδίκτυο. Μπορεί να ελέγχεται εξ αποστάσεως μέσω κινητού τηλεφώνου, ενώ μπορούν να δοθούν εντολές για ταυτόχρονο έλεγχο πολλών βαλβίδων, πραγματοποιώντας έτσι άμεσα μη επανδρωμένη λειτουργία. Σε περίπτωση που η βαλβίδα δεν κλείνει σωστά, εκπέμπεται τηλεφωνική προειδοποίηση. Αυτή η μικρή βαλβίδα έχει επίσης μοντουλική σχεδίαση, με έναν πίνακα ελέγχου να χειρίζεται τέσσερις βαλβίδες, ενώ η σύνδεση στο cloud είναι πολύ εύκολη και η εγκατάσταση είναι πολύ βολική.

Οι παραδοσιακοί κάθετοι διαυγαστήρες αναβαθμίζονται πραγματικά σε έξυπνους κάθετους διαυγαστήρες με την εγκατάσταση αυτής της συσκευής, πραγματοποιώντας έτσι εξυπνότερη και μη επανδρωμένη λειτουργία, κάτι που βελτιώνει όχι μόνο την ποιότητα του νερού, αλλά και εξοικονομείται νερό και ηλεκτρική ενέργεια.

2. Σχεδιασμός παραμέτρων μικροφιλτρών

Οι μικροφίλτρες χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση αιωρούμενων στερεών σωματιδίων 30-100 μικρομέτρων. Η επεξεργαστική δυνατότητα μιας μικροφίλτρας αναφέρεται στην παροχή νερού της εγκατάστασης. Το μέγεθος του κόσκινου του φίλτρου καθορίζει το αποτέλεσμα επεξεργασίας, και τα 200 mesh είναι γενικά αρκετά. Πώς, λοιπόν, θα πρέπει να σχεδιάσουμε τις παραμέτρους μιας μικροφίλτρας;

Πρώτα, επιτρέψτε μου να παρουσιάσω δεδομένα εμπειρικά που προέρχονται από την εμπειρία ενός μηχανικού, για να διευκολυνθεί η πρακτική εφαρμογή:

Παροχή νερού = όγκος νερού υδατοκαλλιέργειας / συχνότητα κυκλοφορίας * 1,2

το 1,2 είναι ασφαλιστικό περιθώριο, και η συχνότητα κυκλοφορίας αναφέρεται στο πόσες ώρες χρειάζεται για να ολοκληρωθεί μία κυκλοφορία. Η συχνότητα κυκλοφορίας καθορίζεται συνήθως βάσει διαφορετικών ειδών υδατοκαλλιέργειας και βιολογικής φέρουσας ικανότητας. Για παράδειγμα, λαμβάνοντας υπόψη 1000 κυβικά μέτρα νερού που κυκλοφορεί για την εκτροφή τσιπούρας, είναι καλύτερο να οριστεί η συχνότητα κυκλοφορίας σε μία κυκλοφορία κάθε 2 ώρες. Επομένως, η παροχή νερού της μικροφίλτρας είναι: 1000/2*1,2=600 τόνοι

Στην πράξη, μπορείτε να εγκαταστήσετε έναν μικροφίλτρο των 600 τόνων ή δύο μικροφίλτρα των 300 τόνων. Το πλεονέκτημα της εγκατάστασης δύο μικροφίλτρων είναι ότι όταν ένας μικροφίλτρος είναι εκτός λειτουργίας, ο άλλος μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί κανονικά. Ωστόσο, η τιμή δύο μικρότερων μικροφίλτρων είναι μεγαλύτερη από αυτήν ενός μόνο μικροφίλτρου.

3. Σχεδιασμός παραμέτρων του protein skimmer

Το protein skimmer χρησιμοποιείται για την επεξεργασία αιωρούμενων σωματιδίων μεγαλύτερων των 30 μικρομέτρων. Η δυναμικότητα επεξεργασίας του protein skimmer αναφέρεται στην ποσότητα νερού που διέρχεται από αυτόν ανά ώρα. Κάθε εξοπλισμός του κατασκευαστή του επεξεργαστή πρωτεϊνών θα δείχνει την ποσότητα νερού που διέρχεται από αυτόν ανά ώρα. Για παράδειγμα, αν χρησιμοποιείται ένας κυκλοφορούντας όγκος νερού 1.000 κυβικών μέτρων για την εκτροφή λαβρακιού, τότε η κυκλοφορία του συστήματος είναι 600 τόνοι ανά ώρα. Έτσι μπορείτε να επιλέξετε ένα protein skimmer με δυναμικότητα επεξεργασίας 600 τόνων ανά ώρα.

（2）、Υπολογισμός του όγκου κυκλοφορίας του συστήματος κυκλικού νερού

Παραπάνω παραθέσαμε έναν εμπειρικό κανόνα για τον υπολογισμό της κυκλοφορίας. Στη συνέχεια θα παραθέσουμε μια αυστηρή μέθοδο παραγωγής και υπολογισμού.

Πρώτον, πρέπει να προσδιορίσουμε την ποσότητα αιωρούμενων στερεών ουσιών (TSS) που παράγονται στο σύστημα. Αυτό μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

RTSS = 0,25 × μέγιστη ημερήσια πρόσληψη τροφής

Στη συνέχεια, υπολογίσαμε την επαναχρησιμοποίηση του συστήματος βάσει των συνολικών αιωρούμενων σωματιδίων χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

QTS S=

Όπου: QTSS είναι η υπολογισμένη τιμή της κυκλοφορίας του συστήματος βάσει TSS, σε m³/h·

TSSin είναι το στόχος ελέγχου TSS του κυκλοφορούμενου νερού;

TSSout είναι η στόχος ελεγχόμενη συγκέντρωση TSS στην έξοδο της δεξαμενής υδατοκαλλιέργειας, σε mg/L·

ETSS είναι η απόδοση απομάκρυνσης των TSS στη διαδικασία φυσικής διήθησης, εκφρασμένη σε %·

1000 είναι ο συντελεστής μετατροπής μάζας, που μετατρέπει mg σε g.

τρία, Πραγματικές περιπτώσεις εφαρμογής

Υλοποιείται ένα έργο 1.000 κυβικών μέτρων κυκλοφορούντος νερού για την εκτροφή τσιπούρας. Οι τεχνικοί δείκτες σχεδίασης του έργου είναι οι εξής:

Στοιχείο αναπαραγωγής: 50kg/κυβικό μέτρο

Ημερήσιο ρυθμός διατροφής: 2%

Ο στόχος απομάκρυνσης του συστήματος των αιωρούμενων σωματιδίων είναι: 70%

Ο στόχος ελέγχου TSS του κυκλοφορούντος νερού είναι: 10 mg/L

Σύμφωνα με τους παραπάνω δείκτες, υπολογίζουμε την κυκλοφορία του συστήματος κυκλοφορούντος νερού:

Αρχικά, ας υπολογίσουμε το βάρος των αιωρούμενων σωματιδίων που παράγονται κάθε ημέρα:

RTSS = 0,25 X τη μέγιστη ημερήσια ποσότητα τροφής = 50 X 1000 X 2 % X 0,25 = 250 kg/ημέρα.

Σύμφωνα με την παραπάνω ανάλυση, το 70% των στερεών σωματιδίων (κυρίως περισσεύσαντα και κόπρανα) θα απομακρυνθεί με τη συσκευή καθίζησης κατακόρυφης ροής, και μόνο το 30% των αιωρούμενων σωματιδίων θα εισέλθει στο σύστημα κυκλοφορίας.

Βάσει αυτού, να υπολογιστεί το όγκος κυκλοφορίας του συστήματος κυκλικού νερού:

QTSS == 600,96 m³/h

Το αποτέλεσμα αυτού του υπολογισμού δείχνει ότι για να διατηρηθεί η συγκέντρωση TSS στη δεξαμενή υδατοκαλλιέργειας κάτω από 10 mg/L, στις συνθήκες απομάκρυνσης αιωρούμενων σωματιδίων 52%, πρέπει να σχεδιαστεί όγκος κυκλοφορίας περίπου 600 m³/h.

Στην πραγματική λειτουργία, μπορούμε να ρυθμίσουμε την κυκλοφορία του νερού στο σύστημα υδατοκαλλιέργειας ανακύκλωσης σύμφωνα με αυτές τις παραμέτρους για να διασφαλίσουμε ότι η ποιότητα του νερού καλύπτει τις ανάγκες της υδατοκαλλιέργειας. Για παράδειγμα, αν η συγκέντρωση TSS υπερβαίνει το επιτρεπόμενο όριο, υπάρχουν δύο πιθανότητες.

Η επεξεργαστική ικανότητα των συσκευών μικροδιήθησης και πρωτεϊνικού αφριστή είναι μικρότερη από 52%

Η ικανότητα επεξεργασίας του εναποτίτη κατακόρυφης ροής είναι μικρότερη από 70%