Procédé d'élimination des particules solides (III) : Conception des paramètres du procédé et études de cas pratiques

（1）Paramètres de conception pour le procédé d'élimination des particules en suspension dans le système d'eau de circulation

1. Conception des paramètres du bassin de décantation à écoulement vertical

Le système double de drainage Cornell est largement utilisé et offre de bons résultats pratiques. Dans l'étang d'aquaculture utilisant le système double drainage Cornell, 10 % à 25 % de l'eau s'écoule vers le bassin de décantation à écoulement vertical par le tuyau de drainage du fond, tandis que la majeure partie de l'eau restante s'évacue par le drain latéral de l'étang à poissons. L'utilisation d'un design double drainage accroît considérablement la capacité d'évacuation du fond et la collecte des polluants grâce à un écoulement vertical lent. À ce faible débit, la concentration de matières particulaires est augmentée de 10 fois par rapport à la méthode principale de mesure et d'évacuation du flux.

Le rapport entre le débit traversant le décanteur à flux vertical et le débit entrant dans la sortie latérale peut être calculé en fonction de la section transversale du tuyau d'égout au bas de la toilette à poissons. Généralement, le tuyau menant à la sortie latérale a un diamètre de 110, et celui qui entre dans le décanteur à flux vertical est de 50, donc leur rapport des sections transversales est de 5:1. Cela signifie qu'environ 17 % de l'eau s'écoule vers le décanteur à flux vertical. En tenant compte du fait que la concentration des particules en suspension pénétrant dans le décanteur à flux vertical est 10 fois supérieure à celle entrant dans la sortie latérale. Selon ce calcul, la proportion des particules en suspension traitées par le décanteur à flux vertical est d'environ 70 %. Dans l'utilisation pratique, le rapport entre le diamètre du tuyau menant à la sortie latérale et celui menant au décanteur à flux vertical peut être ajusté selon l'espèce aquatique spécifique et la densité d'élevage, afin de régler respectivement le rapport du flux entrant dans la microfiltration et le décanteur à flux vertical.

L'indicateur clé pour déterminer les décanteurs à écoulement vertical est le temps de rétention hydraulique. Le temps de rétention hydraulique désigne le temps moyen pendant lequel l'eau reste dans un décanteur à écoulement vertical. Un temps de rétention hydraulique suffisant est l'un des facteurs essentiels pour garantir que les particules en suspension se déposent complètement. Il est lié au volume du décanteur et à la quantité d'eau traitée. Dans l'aquaculture avec recirculation, il est recommandé que le temps de rétention hydraulique d'un décanteur à écoulement vertical soit d'au moins 30 secondes. Si ce temps est trop court, les particules en suspension risquent d'être entraînées avant d'avoir eu le temps de se déposer ; s'il est trop long, la taille et le coût de l'équipement augmentent.

En conception, nous concevons généralement selon l'expérience :

bac de décantation vertical : un bassin d'élevage de 6 mètres est équipé d'un bac de décantation vertical de 600 mm de diamètre, et un bassin d'élevage de 8 mètres est équipé d'un bac de décantation vertical de 800 mm de diamètre.

Hauteur du bassin de décantation à écoulement vertical : 1 mètre

Pente : 30 degrés

Comment transformer un bassin de décantation à écoulement vertical en un bassin de décantation à écoulement vertical intelligent ?

Les bassins de décantation à écoulement vertical traditionnels ne peuvent évacuer les eaux usées du bassin de décantation à écoulement vertical qu'en tirant sur le tuyau. Généralement, toute l'eau du bassin de décantation à écoulement vertical est évacuée une fois que le tuyau est retiré. Compte tenu du grand nombre d'étangs piscicoles avec recyclage d'eau, le travail manuel ne peut généralement être effectué que 1 à 2 fois par jour. Cependant, les restes d'aliments et les excréments présents dans le bassin de décantation à écoulement vertical se désintègrent lentement en une demi-heure, se transformant en particules en suspension solubles dans l'eau, puis remontent à la surface et débordent par la partie supérieure du bassin de décantation à écoulement vertical vers la micro-filtre, augmentant ainsi la charge sur la micro-filtre et le séparateur de protéines.

Par conséquent, une vanne d'égout intelligente peut être installée sur le tuyau d'égout du bassin de décantation à flux vertical, et l'égout est évacué pendant quelques secondes toutes les heures, adoptant une stratégie d'évacuation des eaux usées en petites quantités et en plusieurs fois. Ainsi, les appâts résiduels et les excréments peuvent être évacués à temps, réduisant la charge sur le filtre microscopique et le séparateur de protéines. En même temps, l'évacuation en petites quantités et répétée permet d'économiser beaucoup d'eau et réduit considérablement le taux de renouvellement de l'eau, ce qui permet non seulement d'économiser l'eau, mais aussi l'énergie.

Lors du choix d'une vanne d'égout, il faut choisir une vanne étanche d'indice IP68, sinon la vanne risque facilement de rouiller et de tomber en panne, entraînant des pertes inutiles. Si l'élevage concerne l'eau de mer, il est recommandé de choisir un matériau en UPVC afin de prévenir la corrosion due à l'eau de mer.

Bangbang a lancé sur le marché une vanne d'égout intelligente, spécialement conçue pour les bassins de décantation à flux vertical. Elle est fabriquée en matériau UPVC et possède une étanchéité IP68. Elle intègre également une conception IoT et dispose d'une fonction d'accès Internet. Elle peut être contrôlée à distance depuis un smartphone et permet l'émission de commandes planifiées par lots, concrétisant ainsi un fonctionnement véritablement sans surveillance. En cas de défaillance empêchant la fermeture de la vanne, une alerte téléphonique est émise. Cette mini-unité centrale de la vanne adopte une conception modulaire : une unité centrale commande jusqu'à quatre vannes, et le réseau cloud rend l'installation très pratique.

Le bassin de décantation vertical traditionnel est véritablement transformé en bassin de décantation vertical intelligent grâce à l'installation de cet appareil, permettant un fonctionnement automatisé et non surveillé, ce qui améliore non seulement la qualité de l'eau, mais économise également l'eau et l'électricité.

2. Conception des paramètres de la machine à microfiltration

Les microfiltres sont utilisés pour éliminer les particules solides en suspension de 30 à 100 microns. La capacité de traitement d'un microfiltre fait référence au débit d'eau de l'équipement. La taille du maillage du filtre détermine l'efficacité du traitement, et un maillage de 200 est généralement suffisant. Comment devons-nous concevoir les paramètres d'un microfiltre ?

Tout d'abord, permettez-moi de présenter des données basées sur l'expérience d'un ingénieur afin de faciliter la mise en œuvre pratique :

Débit d'eau = volume d'eau d'aquaculture / fréquence de circulation * 1,2

le facteur 1,2 représente une marge de sécurité, et la fréquence de circulation indique en combien d'heures l'eau est recyclée une fois. La fréquence de circulation est généralement déterminée selon différentes espèces aquatiques élevées et la capacité biologique de charge. Prenons comme exemple l'élevage de bars de mer avec un système de 1000 mètres cubes d'eau recyclée ; il est préférable de régler la fréquence de circulation à une fois toutes les 2 heures. Ainsi, le débit du microfiltre est : 1000/2*1,2=600 tonnes

En pratique, vous pouvez installer un microfiltre de 600 tonnes ou deux microfiltres de 300 tonnes. L'avantage d'installer deux microfiltres est que lorsque l'un d'eux est hors service, l'autre peut continuer à fonctionner normalement. Cependant, le prix de deux petits microfiltres est supérieur à celui d'un seul microfiltre.

3. Conception paramétrique du séparateur de protéines

Le séparateur de protéines est utilisé pour traiter les particules en suspension supérieures à 30 microns. La capacité de traitement du séparateur de protéines indique la quantité d'eau qui traverse l'appareil par heure. Chaque fabricant d'équipements pour séparateurs de protéines indique la quantité d'eau traitée par heure. Par exemple, si un volume d'eau de circulation de 1 000 mètres cubes est utilisé pour élever des bars de mer, le débit horaire du système est de 600 tonnes. Vous pouvez alors choisir un séparateur de protéines dont la capacité de traitement est de 600 tonnes par heure.

（2）、Calculer le volume de circulation du système d'eau circulante

Précédemment, nous avons donné une règle empirique concernant le débit de circulation. Nous allons maintenant présenter une méthode rigoureuse de dérivation et de calcul.

Tout d'abord, nous devons déterminer la quantité de matières en suspension (MES) générées dans le système. Cela peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

RMES = 0,25 × apport alimentaire quotidien maximum

Ensuite, nous avons calculé la recirculation du système en fonction de la matière particulaire totale en suspension en utilisant la formule suivante :

QMES =

Où : QMES est la valeur calculée de la circulation du système basée sur les MES, exprimée en m³/h ;

TSSin est l'objectif de contrôle du TSS dans l'eau de refroidissement en circulation ;

MESsortie est la concentration cible de contrôle des MES dans l'effluent du bassin aquatique, exprimée en mg/L ;

EMES est l'efficacité d'élimination des MES dans le processus de filtration physique, exprimée en % ;

1000 est le facteur de conversion de masse, convertissant les mg en g.

3, Cas pratiques

Un projet de 1 000 mètres cubes d'eau de circulation pour l'élevage du bar de mer est en cours de construction. Les indicateurs techniques de conception du projet sont les suivants :

Densité d'élevage : 50kg/mètre cube

Taux d'alimentation quotidien : 2%

Le taux d'élimination cible du système de particules en suspension est de : 70 %

L'objectif de contrôle TSS de l'eau de circulation est : 10 mg/L

D'après les indicateurs ci-dessus, nous calculons le volume de circulation du système d'eau de circulation :

Commençons par calculer le poids des matières particulaires en suspension produites quotidiennement :

RTSS = 0,25 X la quantité maximale quotidienne d'alimentation = 50 X 1000 X 2 % X 0,25 = 250 kg/jour.

D'après l'analyse ci-dessus, 70 % des particules solides (principalement restes d'appâts et excréments) seront évacués par le dispositif de décantation à flux vertical, et seulement 30 % des particules en suspension pénétreront dans le système de circulation.

Sur cette base, calculons le débit du système de circulation d'eau :

QTSS = = 600,96 m³/h

Ce résultat de calcul indique que pour maintenir la concentration en TSS dans l'étang d'aquaculture en dessous de 10 mg/L, avec un taux d'élimination des particules en suspension de 52 %, il convient de prévoir un volume de circulation d'environ 600 m³/h.

Dans la pratique, nous pouvons ajuster la circulation de l'eau dans le système aquacole recyclé en fonction de ces paramètres afin de garantir que la qualité de l'eau réponde aux besoins de l'aquaculture. Par exemple, si notre concentration en SST dépasse la norme, cela peut indiquer deux possibilités.

La capacité de traitement des équipements de microfiltration et d'écumoire est inférieure à 52 %

La capacité de traitement du décanteur à écoulement vertical est inférieure à 70 %