Proces uklanjanja čvrstih čestica (III): Projektiranje procesnih parametara i praktični studijski slučajevi

（1）Parametri projektiranja procesa uklanjanja suspendiranih čestica u sustavu cirkulacijske vode

1. Projektiranje parametara taložnog spremnika s vertikalnim tokom

Cornellov sustav dvostrukog odvodnje je široko korišten i pokazao je dobre praktične rezultate. U ribnjaku za uzgoj ribe koji koristi Cornellov sustav dvostrukog odvodnje, 10%~25% vode ulazi u vertikalni taložni spremnik kroz cijev dna, dok većina preostale vode istječe kroz bočni odvod ribnjaka. Korištenjem dizajna s dvostrukim odvodnjem znatno se povećava sposobnost dna da ispušta vodu i prikuplja zagađivače kroz spor vertikalni protok. Kod ovog niskog protoka, koncentracija čestica povećana je deset puta u usporedbi s glavnom metodom mjerenja i ispuštanja protoka.

Omjer protoka kroz vertikalni taložnik i protoka koji ulazi u bočni ispušni otvor može se izračunati na temelju poprečnog presjeka kanalizacijske cijevi na dnu ribljeg WC-a. Uobičajeno je da cijev koja ulazi u bočni ispušni otvor ima promjer 110, a cijev koja ulazi u vertikalni taložnik ima promjer 50, pa je omjer njihovih poprečnih presjeka 5:1. To znači da oko 17% vode ulazi u vertikalni taložnik. Imajući u vidu da je koncentracija suspendiranih čestica koje ulaze u vertikalni taložnik deset puta veća od koncentracije koje ulaze u bočni ispušni otvor. Prema ovom proračunu, udio suspendiranih čestica koje obrađuje vertikalni taložnik iznosi oko 70%. Kod stvarne uporabe, omjer promjera cijevi koja ulazi u bočni ispušni otvor i promjera cijevi koja ulazi u vertikalni taložnik može se prilagoditi ovisno o vrsti uzgajane ribe i gustoći uzgoja, kako bi se prilagodio omjer protoka koji ulazi u mikrofiltracionu mašinu i vertikalni taložnik.

Ključni pokazatelj za određivanje taložnika s vertikalnim tokom je hidrauličko vrijeme zadržavanja. Hidrauličko vrijeme zadržavanja odnosi se na prosječno vrijeme koje voda provede u taložniku s vertikalnim tokom. Dovoljno hidrauličko vrijeme zadržavanja jedan je od ključnih faktora koji osiguravaju da se suspendirane čestice potpuno istalože. Povezano je s volumenom taložnika i količinom tretirane vode. Kod recirkulacijskog uzgoja riba, preporučuje se da hidrauličko vrijeme zadržavanja taložnika s vertikalnim tokom bude najmanje 30 sekundi. Ako je hidrauličko vrijeme zadržavanja prekratko, suspendirane čestice mogu biti odnesene iz taložnika prije nego što se istalože; ako je previše dugo, povećat će se veličina i cijena opreme.

U fazi projektiranja, obično se projektira na temelju iskustva:

taložnik s vertikalnim tokom: Bazen za uzgoj duljine 6 metara opremljen je taložnikom s vertikalnim tokom promjera 600 mm, a bazen duljine 8 metara opremljen je taložnikom s vertikalnim tokom promjera 800 mm.

Visina taložnog spremnika s vertikalnim tokom: 1 metar

Konusnost: 30 stupnjeva

Kako nadograditi vertikalni taložni spremnik u pametni vertikalni taložni spremnik?

Tradicionalni vertikalni taložni spremnici mogu ispuštati otpadnu vodu iz spremnika s vertikalnim tokom samo povlačenjem cijevi. U pravilu, sav vodeni volumen u vertikalnom taložnom spremniku ispraznit će se odjednom kad se povuče cijev. Zbog velikog broja ribnjaka s cirkulacijskom vodom, ručni rad se obično može obaviti 1-2 puta dnevno. Međutim, preostali hranidbeni ostaci i izmet u vertikalnom taložnom spremniku polako će se razgraditi tijekom pola sata, pretvarajući se u suspendirane čestice topljive u vodi, koje zatim nastavljaju plutati prema gore, prelazeći preko gornjeg dijela vertikalnog taložnog spremnika u mikrofiltracionu mašinu, čime se povećava opterećenje mikrofiltracione mašine i separatora proteina.

Stoga se pametni kanalizacijski ventil može ugraditi na kanalizacijsku cijev vertikalnog taložnog spremnika, a zatim kanalizacija se ispusti nekoliko sekundi svakih sat vremena, primjenjujući strategiju ispuštanja otpadnih voda u malim količinama i više puta. Na taj način mogu se pravodobno isprazniti ostatci mamac i izmet, smanjujući opterećenje mikrofiltra i proteinskog separatora. Istovremeno, ispuštanje u malim količinama i više puta je vrlo uštedljivo u vodi i znatno smanjuje stopu izmjene vode, što štedi vodu, ali i energiju.

Kod odabira kanalizacijskog ventila nužno je odabrati IP68 vodootporni ventil, inače će ventil lako zarđati i otkazati rad, što će uzrokovati nepotrebne gubitke. Ako je riječ o akvakulturi slane vode, preporučuje se upotreba UPVC materijala za zaštitu od korozije morskom vodom.

Bangbang je lansirao pametni ventil za kanalizaciju koji je posebno dizajniran za vertikalne taložne bazene. Napravljen je od UPVC materijala i ima vodootpornost IP68. Također koristi IoT (Internet of Things) dizajn i posjeduje mogućnost pristupa internetu. Može se upravljati putem mobitela na daljinu, a moguće je izdavanje planova za skupinsko upravljanje, što stvarno omogućava rukovanje bez prisustva osoblja. Ako ventil ne uspije zatvoriti, aktivira se telefonski alarm. Ovaj mini glavni uređaj ventila ima modularni dizajn, jedan glavni uređaj upravlja s četiri ventila, a umrežavanje putem oblaka vrlo je praktično i jednostavno za instalaciju.

Tradicionalni vertikalni taložni bazen stvarno se nadograđuje u pametni vertikalni taložni bazen nakon ugradnje ovog uređaja, ostvarujući pametnu i automatiziranu obradu bez prisustva osoblja, što poboljšava kvalitetu vode, ali i štedi vodu i električnu energiju.

2. Parametarski dizajn mikrofiltracije

Mikrofilteri se koriste za uklanjanje suspendiranih čvrstih čestica veličine 30–100 mikrona. Kapacitet obrade mikrofiltra odnosi se na protok vode kroz opremu. Veličina filter mreškanja određuje učinak obrade, a mreškanje od 200 je generalno dovoljno. Dakle, kako bismo trebali dizajnirati parametre mikrofiltra?

Prije svega, dopustite da predstavim podatak iz inženjerskog iskustva kako bi olakšao praktičnu primjenu:

Protok vode = volumen akvakulture / frekvencija cirkulacije * 1,2

1,2 je sigurnosni faktor, a frekvencija cirkulacije označava broj sati potrebnih za jednu cirkulaciju. Frekvencija cirkulacije generalno se određuje prema različitim vrstama akvakulture i biološkom kapacitetu. Uzimajući za primjer uzgoj morske svinjetine u 1000 kubnih metara cirkulacijske vode, najbolje je postaviti frekvenciju cirkulacije na jednu cirkulaciju svaka 2 sata. Stoga, protok vode mikrofiltra iznosi: 1000/2*1,2=600 tona

U praksi možete instalirati jedan mikrofilter od 600 tona ili dva mikrofiltra od 300 tona. Prednost ugradnje dva mikrofiltra je da kada jedan mikrofilter nije u funkciji, drugi i dalje može normalno raditi. Međutim, cijena dva manja mikrofiltra je veća nego cijena jednog mikrofiltra.

3. Projektiranje parametara proteinskog skimer uređaja

Proteinski skimer se koristi za obradu suspenziranih čestica većih od 30 mikrona. Kapacitet obrade proteinskog skimer uređaja odnosi se na količinu vode koja prolazi kroz njega po satu. Svaka oprema proizvođača proteinskih uređaja označit će količinu vode koja prolazi kroz nju po satu. Na primjer, ako se koristi cirkulacijski vodeni volumen od 1.000 kubnih metara za uzgoj morskega kapetana, cirkulacijski kapacitet sustava iznosi 600 tona po satu. Tada možete odabrati proteinski skimer s kapacitetom obrade od 600 tona po satu.

（2）、Izračunajte cirkulacijski obim cirkulirajućeg vodnog sustava

Gore smo naveli empirijsko pravilo za količinu cirkulacije. U nastavku ćemo dati strogu derivaciju i metodu izračuna.

Prvo, potrebno je odrediti količinu suspendiranih tvari (TSS) koje nastaju u sustavu. To se može izračunati pomoću sljedeće formule:

RTSS = 0,25X maksimalnog dnevnog unosa hrane

Zatim smo izračunali recirkulaciju sustava temeljenu na ukupnim suspendiranim česticama koristeći sljedeću formulu:

QTS S=

Gdje: QTSS je izračunata vrijednost cirkulacije sustava temeljena na TSS-u, u m³/h;

TSSin je cilj kontrole TSS-a u cirkulacijskoj vodi;

TSSout je ciljana kontrolna koncentracija TSS-a u otpadnoj vodi ribnjaka, u mg/L;

ETSS je učinkovitost uklanjanja TSS-a u procesu fizičke filtracije, izražena u %;

1000 je faktor pretvorbe mase, iz miligrama u grame.

treći, Stvarni slučajevi primjene

Izvodi se projekt za uzgoj lubenara s recirkulacijom vode od 1000 kubnih metara. Projektne tehničke specifikacije su sljedeće:

Gustoća uzgoja: 50kg/kubični metar

Dnevna stopa davanja hrane: 2%

Ciljna stopa uklanjanja suspenziranog čestičnog sustava iznosi: 70%

Cilj kontrole TSS cirkulacijske vode je: 10 mg/L

Prema gore navedenim pokazateljima, izračunavamo cirkulacijski volumen sustava cirkulacijske vode:

Prvo ćemo izračunati težinu suspenziranih čestica koje se proizvode svakodnevno:

RTSS = 0,25 X maksimalna dnevna količina hranjenja = 50 X 1000 X 2 % X 0,25 = 250 kg/dan.

Prema gore navedenoj analizi, 70% čvrstih čestica (uglavnom višak mami i fekalije) bit će uklonjeno pomoću uređaja za taloženje s vertikalnim tokom, a samo 30% suspenziranih čestica ući će u cirkulacijski sustav.

Na temelju ovoga, izračunajmo obim cirkulacije cirkulacijskog vodnog sustava:

QTSS == 600,96 m³/h

Ovaj rezultat izračuna pokazuje da bismo održali koncentraciju TSS u ribnjaku ispod 10 mg/L uz uvjet da je stopa uklanjanja suspenziranih čestica 52%, potrebno je dizajnirati cirkulacijski volumen od oko 600 m³/h.

U stvarnom radu, mi možemo prilagoditi vodenu cirkulaciju u recirkulacijskom akvakulturnom sustavu prema ovim parametrima kako bismo osigurali da kvaliteta vode zadovoljava akvakulturne potrebe. Na primjer, ako naša koncentracija TSS-a premašuje standard, postoje dvije mogućnosti.

Sustav mikrofiltracije i kapacitet obrade opreme za uklanjanje bjelančevina je manji od 52%

Kapacitet obrade vertikalnog taložnog sustava je manji od 70%