Proses Penghilangan Partikel Padat (III): Desain Parameter Proses dan Studi Kasus Praktis

（1）Desain parameter untuk proses penghilangan partikel tersuspensi dalam sistem air sirkulasi

1. Desain parameter tangki pengendapan aliran vertikal

Sistem drain ganda Cornell telah banyak digunakan dan memberikan hasil praktis yang baik. Pada tambak budidaya yang menggunakan sistem drain ganda Cornell, 10%~25% air mengalir ke tangki pengendapan aliran vertikal melalui pipa drainase bawah, dan sebagian besar sisa air mengalir keluar melalui saluran samping tambak ikan. Penggunaan desain drain ganda secara signifikan meningkatkan kemampuan drainase dan pengumpulan polutan melalui aliran vertikal lambat di bagian bawah. Pada laju aliran rendah ini, konsentrasi materi partikulat meningkat hingga 10 kali lipat dibandingkan dengan metode pengukuran dan pembuangan aliran utama.

Rasio antara laju aliran yang melewati vertical flow settler dan laju aliran yang masuk ke saluran samping dapat dihitung berdasarkan luas penampang pipa limbah di bagian bawah fish toilet. Umumnya, pipa yang masuk ke saluran samping berdiameter 110, sedangkan pipa yang masuk ke vertical flow settler berdiameter 50, sehingga rasio luas penampangnya adalah 5:1. Artinya, sekitar 17% dari air mengalir ke vertical flow settler. Mengingat bahwa konsentrasi partikel tersuspensi yang masuk ke vertical flow settler adalah 10 kali lebih tinggi dibandingkan konsentrasi yang masuk ke saluran samping. Berdasarkan perhitungan ini, proporsi partikel tersuspensi yang diproses oleh vertical flow settler sekitar 70%. Dalam penggunaan spesifik, rasio diameter pipa yang masuk ke saluran samping terhadap diameter pipa yang masuk ke vertical flow settler dapat disesuaikan sesuai dengan jenis ikan budidaya dan kepadatan budidayanya, sehingga masing-masing rasio aliran yang masuk ke mesin mikrofiltrasi dan vertical flow settler dapat diatur.

Indikator utama untuk menentukan pengendap aliran vertikal adalah waktu tinggal hidrolis. Waktu tinggal hidrolis mengacu pada rata-rata waktu air berada di dalam pengendap aliran vertikal. Waktu tinggal hidrolis yang cukup merupakan salah satu faktor kunci untuk memastikan partikel tersuspensi mengendap sepenuhnya. Hal ini terkait dengan volume pengendap dan jumlah air yang diolah. Dalam budidaya perikanan sirkulasi ulang, disarankan waktu tinggal hidrolis pengendap aliran vertikal minimal 30 detik. Jika waktu tinggal hidrolis terlalu singkat, partikel tersuspensi mungkin terbawa keluar dari pengendap sebelum sempat mengendap; jika terlalu lama, ukuran dan biaya peralatan akan meningkat.

Dalam perancangan, umumnya kita merancang berdasarkan pengalaman:

bak pengendap aliran vertikal: Kolam budidaya berdiameter 6 meter dilengkapi bak pengendap aliran vertikal berdiameter 600 mm, dan kolam budidaya berdiameter 8 meter dilengkapi bak pengendap aliran vertikal berdiameter 800 mm.

Tinggi tangki sedimentasi aliran vertikal: 1 meter

Kemiringan: 30 derajat

Cara mengubah tangki sedimentasi aliran vertikal menjadi tangki sedimentasi aliran vertikal cerdas?

Tangki sedimentasi aliran vertikal konvensional hanya dapat membuang air limbah di dalam tangki sedimentasi aliran vertikal dengan cara menarik pipa keluar. Umumnya, seluruh air dalam tangki sedimentasi aliran vertikal akan terbuang sekaligus saat pipa ditarik keluar. Karena jumlah kolam budidaya air sirkulasi yang banyak, pekerjaan secara manual umumnya hanya bisa dilakukan 1-2 kali sehari. Namun, sisa pakan dan kotoran ikan di dalam tangki sedimentasi aliran vertikal akan perlahan terurai dalam waktu setengah jam, berubah menjadi partikel tersuspensi yang larut dalam air, lalu terus mengapung ke atas, meluap dari bagian atas tangki sedimentasi aliran vertikal menuju mesin mikrofiltrasi, sehingga meningkatkan beban kerja mesin mikrofiltrasi dan pemisah protein.

Oleh karena itu, katup limbah pintar dapat dipasang pada pipa limbah tangki pengendapan aliran vertikal, dan limbah dikeluarkan selama beberapa detik setiap jamnya, menggunakan strategi pembuangan limbah dengan jumlah sedikit namun frekuensi lebih sering. Dengan demikian, umpan sisa dan kotoran dapat segera dikeluarkan, sehingga mengurangi beban pada mikrofilter dan pemisah protein. Pada saat yang sama, pembuangan sedikit dan berulang kali sangat hemat air serta secara signifikan menurunkan tingkat pergantian air, sehingga tidak hanya menghemat air tetapi juga menghemat konsumsi energi.

Saat memilih katup limbah, Anda harus memilih katup tahan air IP68, jika tidak katup akan mudah berkarat dan menyebabkan kegagalan fungsi yang berimbas pada kerugian tak terduga. Jika digunakan untuk budidaya air laut, disarankan memilih bahan UPVC untuk mencegah korosi akibat air laut.

Bangbang telah meluncurkan sebuah katup limbah pintar di pasar, yang dirancang khusus untuk tangki pengendapan aliran vertikal. Katup ini terbuat dari bahan UPVC dan memiliki kemampuan tahan air IP68. Desainnya juga mengadopsi Internet of Things (IoT) serta dilengkapi fungsi akses internet. Katup ini dapat dikendalikan secara jarak jauh melalui ponsel dan memungkinkan pengaturan kontrol secara batch, sehingga benar-benar mewujudkan operasi tanpa awak. Jika katup gagal menutup, alarm telepon akan segera aktif. Host mini katup ini dirancang secara modular, satu host dapat mengendalikan empat katup sekaligus, dan sangat mudah dipasang dengan jaringan cloud.

Tangki pengendapan aliran vertikal tradisional benar-benar ditingkatkan menjadi tangki pengendapan aliran vertikal pintar dengan pemasangan perangkat ini, mewujudkan operasi cerdas dan tanpa awak, yang tidak hanya meningkatkan kualitas air tetapi juga menghemat konsumsi air dan listrik.

2. Desain parameter mesin mikrofiltrasi

Microfilter digunakan untuk menghilangkan partikel padat tersuspensi berukuran 30-100 mikron. Kapasitas pengolahan microfilter merujuk pada kapasitas aliran air peralatan tersebut. Ukuran mesh filter menentukan efek pengolahan, dan mesh 200 umumnya sudah mencukupi. Lalu bagaimana kita sebaiknya merancang parameter microfilter?

Pertama, izinkan saya memperkenalkan data pengalaman seorang insinyur agar memudahkan operasi praktis:

Aliran air = volume air budidaya / frekuensi sirkulasi * 1,2

angka 1,2 adalah cadangan keamanan, sedangkan frekuensi sirkulasi merujuk pada berapa jam waktu yang dibutuhkan untuk satu kali sirkulasi. Frekuensi sirkulasi umumnya ditentukan berdasarkan jenis ikan budidaya dan kapasitas daya dukung biologisnya. Mengambil contoh budidaya ikan kerapu dengan sistem air sirkulasi 1000 meter kubik, sebaiknya frekuensi sirkulasi diatur sekali setiap 2 jam. Dengan demikian, laju aliran air microfilter adalah: 1000/2*1,2=600 ton

Dalam praktiknya, Anda dapat memasang satu microfilter 600 ton atau dua microfilter 300 ton. Keuntungan memasang dua microfilter adalah ketika salah satu sedang tidak beroperasi, microfilter lainnya tetap bisa beroperasi secara normal. Namun, harga dua microfilter kecil lebih tinggi dibandingkan satu microfilter.

3desain parameter protein skimmer

Protein skimmer digunakan untuk memproses partikel tersuspensi yang lebih besar dari 30 mikron. Kapasitas pemrosesan protein skimmer mengacu pada jumlah air yang mengalir melaluinya per jam. Setiap peralatan pabrikan protein processor akan menunjukkan jumlah air yang mengalir melaluinya per jam. Contohnya, jika sebuah badan air sirkulasi sebesar 1.000 meter kubik digunakan untuk membudidayakan ikan kerapu, maka volume sirkulasi sistem tersebut adalah 600 ton per jam. Dengan demikian, Anda dapat memilih protein skimmer dengan kapasitas pemrosesan 600 ton per jam.

（2）、Hitung volume sirkulasi dari sistem air terlarut

Di atas kami memberikan aturan perkiraan empiris untuk jumlah sirkulasi. Selanjutnya kami akan memberikan metode derivasi dan perhitungan yang lebih ketat.

Pertama, kita perlu menentukan jumlah padatan tersuspensi (TSS) yang dihasilkan dalam sistem. Hal ini dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

RTSS = 0,25X maksimum konsumsi pakan harian

Selanjutnya, kami menghitung sirkulasi ulang sistem berdasarkan partikel padat tersuspensi total menggunakan rumus berikut:

QTSS=

Dimana: QTSS adalah nilai sirkulasi sistem yang dihitung berdasarkan TSS, dalam m³/j;

TSSin adalah target pengendalian TSS air sirkulasi;

TSSout adalah konsentrasi kontrol target TSS dalam efluen kolam budidaya, dalam mg/L;

ETSS adalah efisiensi penghilangan TSS dalam proses filtrasi fisik, dinyatakan dalam %;

1000 adalah faktor konversi massa, mengubah mg menjadi g.

三、 Kasus praktis

Sebuah proyek air sirkulasi sebanyak 1.000 meter kubik untuk memelihara ikan kerapu sedang dalam tahap pembangunan. Indikator teknis rancangan proyek adalah sebagai berikut:

Kepadatan pembiakan: 50kg/meter kubik

Tingkat pemberian makan harian: 2%

Tingkat penghapusan partikel tersuspensi yang ditargetkan adalah: 70%

Target kontrol TSS (Total Suspended Solids) untuk air sirkulasi adalah: 10 mg/L

Berdasarkan indikator di atas, kami menghitung volume sirkulasi sistem air sirkulasi:

Pertama, mari kita hitung berat partikel tersuspensi yang dihasilkan setiap hari:

RTSS = 0,25 X jumlah pakan maksimum harian = 50 X 1000 X 2 % X 0,25 = 250 kg/hari.

Berdasarkan analisis di atas, 70% partikel padat (terutama sisa umpan dan kotoran) akan dibuang oleh perangkat pengendapan aliran vertikal, dan hanya 30% partikel tersuspensi yang akan masuk ke sistem sirkulasi.

Berdasarkan ini, hitung volume sirkulasi dari sistem air sirkulasi:

QTSS == 600,96 m³/jam

Hasil perhitungan ini menunjukkan bahwa untuk mempertahankan konsentrasi TSS dalam kolam budidaya di bawah 10 mg/L, dengan tingkat penghapusan partikel tersuspensi sebesar 52%, kami perlu merancang volume sirkulasi sekitar 600 m³/jam.

Dalam operasi aktual, kita dapat menyesuaikan sirkulasi air dalam sistem budidaya akuakultur terpadu berdasarkan parameter-parameter ini untuk memastikan kualitas air memenuhi kebutuhan budidaya. Contohnya, jika konsentrasi TSS kita melebihi standar, terdapat dua kemungkinan.

Kapasitas pemrosesan peralatan mikrofiltrasi dan protein skimmer kurang dari 52%

Kapasitas pengolahan presipitator aliran vertikal kurang dari 70%