Processo di Rimozione delle Particelle Solide (III): Progettazione dei Parametri del Processo e Studi di Caso Pratici

（1）Progettazione dei parametri per il processo di rimozione delle particelle sospese nell'acqua di circolazione

1. Progettazione dei parametri del serbatoio di sedimentazione a flusso verticale

Il sistema doppio scarico Cornell è stato ampiamente utilizzato e ha dato buoni risultati pratici. Nel bacino per acquacoltura che utilizza il sistema doppio scarico Cornell, il 10%~25% dell'acqua defluisce nel serbatoio di sedimentazione a flusso verticale attraverso il tubo di scarico del fondo, mentre la maggior parte dell'acqua residua esce attraverso lo scarico laterale dello stagno per pesci. L'utilizzo del design a doppio scarico aumenta notevolmente la capacità di drenaggio del fondo e la raccolta dei inquinanti mediante un flusso lento verticale. A questa bassa velocità di flusso, la concentrazione delle particelle sospese risulta aumentata di 10 volte rispetto al metodo tradizionale di misurazione e scarico del flusso principale.

Il rapporto tra la portata che attraversa il decantatore a flusso verticale e la portata in ingresso allo scarico laterale può essere calcolato in base all'area della sezione trasversale del tubo di scarico sul fondo del water per pesci. Generalmente, il tubo in ingresso allo scarico laterale ha un diametro di 110, mentre il tubo in ingresso al decantatore a flusso verticale ha un diametro di 50; quindi, il loro rapporto tra le aree trasversali è di 5:1. Ciò significa che circa il 17% dell'acqua defluisce verso il decantatore a flusso verticale. Considerando che la concentrazione delle particelle sospese in ingresso al decantatore a flusso verticale è 10 volte superiore rispetto a quella in ingresso allo scarico laterale, sulla base di questo calcolo si stima che la proporzione delle particelle sospese trattate dal decantatore a flusso verticale sia circa il 70%. Nell'utilizzo specifico, il rapporto tra il diametro del tubo in ingresso allo scarico laterale e quello in ingresso al decantatore a flusso verticale può essere regolato in base alla specie ittica allevata e alla densità di allevamento, in modo da modificare proporzionalmente il rapporto della portata in ingresso alla microfiltrazione e al decantatore a flusso verticale.

L'indicatore chiave per determinare gli abbassatori a flusso verticale è il tempo di ritenzione idraulica. Il tempo di ritenzione idraulica si riferisce al tempo medio in cui l'acqua rimane all'interno dell'abbassatore a flusso verticale. Un tempo sufficiente di ritenzione idraulica è uno dei fattori principali per garantire che le particelle sospese si depositino completamente. È correlato al volume dell'abbassatore e alla quantità d'acqua trattata. Nell'acquacoltura a ricircolo, si consiglia che il tempo di ritenzione idraulica di un abbassatore a flusso verticale sia almeno di 30 secondi. Se il tempo di ritenzione idraulica è troppo breve, le particelle sospese potrebbero uscire dall'abbassatore prima di avere il tempo di depositarsi; se invece è troppo lungo, le dimensioni e i costi dell'attrezzatura aumenteranno.

Nella progettazione, solitamente ci si basa sull'esperienza:

vasca di sedimentazione a flusso verticale: una vasca di allevamento da 6 metri è dotata di una vasca di sedimentazione a flusso verticale con diametro di 600 mm, e una vasca di allevamento da 8 metri è dotata di una vasca di sedimentazione a flusso verticale con diametro di 800 mm.

Altezza del serbatoio di sedimentazione a flusso verticale: 1 metro

Conicità: 30 gradi

Come trasformare un serbatoio di sedimentazione a flusso verticale in un serbatoio di sedimentazione intelligente a flusso verticale?

I serbatoi di sedimentazione tradizionali a flusso verticale possono scaricare le acque reflue solo estraendo il tubo dal serbatoio di sedimentazione a flusso verticale. Generalmente, una volta estratto il tubo, tutta l'acqua presente nel serbatoio di sedimentazione a flusso verticale viene scaricata. A causa del gran numero di vasche per acquacoltura con ricircolo d'acqua, il lavoro manuale può essere svolto generalmente solo 1-2 volte al giorno. Tuttavia, gli avanzi di mangime e le feci presenti nel serbatoio di sedimentazione a flusso verticale si disintegrano lentamente dopo circa mezz'ora, trasformandosi in particelle sospese solubili in acqua, che successivamente continuano a galleggiare verso l'alto, fuoriuscendo dalla parte superiore del serbatoio di sedimentazione a flusso verticale e finendo nella microfiltrazione, aumentando il carico sulla macchina a microfiltri e sul separatore di proteine.

Pertanto, è possibile installare una valvola fognaria intelligente al tubo di scarico del serbatoio di sedimentazione a flusso verticale, e scaricare le acque reflue per pochi secondi ogni ora, adottando una strategia di scarico con piccole quantità e multiple emissioni. In questo modo, gli avanzi di mangime e le feci possono essere scaricati tempestivamente, riducendo il carico sul microfiltro e sul separatore di proteine. Allo stesso tempo, lo scarico con piccole quantità e multiple volte è molto efficiente nell'uso dell'acqua e riduce notevolmente la frequenza di sostituzione dell'acqua, risparmiando sia acqua che consumo energetico.

Nella scelta della valvola fognaria, è necessario selezionare una valvola impermeabile IP68, altrimenti la valvola potrebbe arrugginire facilmente causando guasti, provocando perdite inutili. Nel caso di acquacoltura in acqua marina, si consiglia di scegliere materiali in UPVC per prevenire la corrosione da parte dell'acqua marina.

Bangbang ha lanciato sul mercato una valvola intelligente per fognature, appositamente progettata per vasche di sedimentazione a flusso verticale. È realizzata in materiale UPVC e presenta una protezione impermeabile IP68. Adotta inoltre un design Internet of Things ed è dotata della funzione di accesso alla rete, consentendo il controllo remoto tramite smartphone e l'emissione di comandi di pianificazione multipla, realizzando davvero un'operazione senza personale. Qualora la valvola non riesca a chiudersi, viene emesso un allarme telefonico. Questa unità principale mini-valvola ha un design modulare: un'unità centrale gestisce quattro valvole ed è molto semplice da installare grazie alla connessione cloud.

La tradizionale vasca di sedimentazione a flusso verticale viene realmente aggiornata a una vasca di sedimentazione intelligente installando questo dispositivo, permettendo operazioni intelligenti e senza personale, migliorando non solo la qualità dell'acqua ma anche risparmiando energia elettrica ed idrica.

2. Progettazione dei parametri della macchina microfiltrante

I microfiltri vengono utilizzati per rimuovere le particelle solide sospese di dimensioni comprese tra 30 e 100 micron. La capacità di trattamento di un microfiltro si riferisce alla portata d'acqua dell'apparecchiatura. La dimensione della maglia del filtro determina l'efficacia del trattamento, e generalmente una maglia da 200 è sufficiente. Quindi, come dovremmo progettare i parametri di un microfiltro?

Innanzitutto, permettetemi di presentare alcuni dati basati sull'esperienza di un ingegnere, per facilitare l'operazione pratica:

Portata d'acqua = volume d'acqua per acquacoltura / frequenza di circolazione * 1,2

il valore 1,2 rappresenta un margine di sicurezza; la frequenza di circolazione indica in quante ore avviene un ciclo completo. La frequenza di circolazione viene generalmente stabilita in base alla specie acquacolturale e alla capacità biologica di carico. Ad esempio, prendendo in considerazione 1000 metri cubi di acqua circolante per l'allevamento di spigole, è preferibile impostare una frequenza di circolazione pari a un ciclo ogni 2 ore. Pertanto, la portata d'acqua del microfiltro sarà: 1000/2*1,2=600 tonnellate

In pratica, è possibile installare un microfiltro da 600 tonnellate o due microfiltri da 300 tonnellate ciascuno. Il vantaggio dell'installazione di due microfiltri è che quando uno è fuori servizio, l'altro può comunque funzionare normalmente. Tuttavia, il prezzo di due piccoli microfiltri è maggiore rispetto a quello di un singolo microfiltro.

3. Progettazione dei parametri dello skimmer proteico

Lo skimmer proteico viene utilizzato per trattare particelle sospese di dimensioni superiori ai 30 micron. La capacità di elaborazione dello skimmer proteico si riferisce alla quantità d'acqua che lo attraversa ogni ora. Ogni apparecchiatura prodotta dai vari fabbricanti di processori proteici indica la quantità d'acqua che la attraversa ogni ora. Ad esempio, se si utilizza un corpo idrico circolante di 1.000 metri cubi per allevare spigole, il volume di circolazione del sistema è pari a 600 tonnellate all'ora. In tal caso, si può scegliere uno skimmer proteico con una capacità di elaborazione di 600 tonnellate all'ora.

（2）、Calcolare il volume di circolazione del sistema di acqua circolante

Sopra abbiamo fornito una regola empirica per determinare la quantità di circolazione. Successivamente presenteremo un metodo rigoroso di derivazione e calcolo.

Innanzitutto, dobbiamo determinare la quantità di solidi sospesi (TSS) generati nel sistema. Questo può essere calcolato utilizzando la seguente formula:

RTSS = 0,25 × apporto massimo giornaliero di mangime

Successivamente, abbiamo calcolato la ricircolazione del sistema in base alla materia particolata totale sospesa utilizzando la seguente formula:

QTSS=

Dove: QTSS è il valore calcolato della circolazione del sistema basato sui TSS, espresso in m³/h;

TSSin è l'obiettivo di controllo TSS dell'acqua circolante;

TSSout è la concentrazione di controllo target dei TSS nell'effluente della vasca per acquacoltura, espressa in mg/L;

ETSS è l'efficienza di rimozione dei TSS nel processo di filtrazione fisica, espressa in percentuale;

1000 è il fattore di conversione della massa, che converte i mg in g.

3, Casi pratici

Un progetto per allevare spigole con un volume di 1.000 metri cubi di acqua in circolazione è in fase di realizzazione. Gli indicatori tecnici previsti dal progetto sono i seguenti:

Densità di allevamento: 50kg/cubic meter

Tasso di alimentazione giornaliero: 2%

La percentuale di rimozione prevista del sistema per le particelle sospese è pari al 70%

L'obiettivo di controllo TSS dell'acqua circolante è: 10 mg/L

In base agli indicatori sopra riportati, calcoliamo il volume di circolazione del sistema idrico:

Per prima cosa calcoliamo il peso delle particelle sospese prodotte giornalmente:

RTSS = 0,25 X quantità massima giornaliera di alimentazione = 50 X 1000 X 2 % X 0,25 = 250 kg/giorno.

Dall'analisi sopra riportata, il 70% delle particelle solide (principalmente mangime residuo e feci) verrà scaricato attraverso il dispositivo di sedimentazione a flusso verticale, mentre solo il 30% delle particelle sospese entrerà nel sistema di circolazione.

Basandosi su questo, calcolare il volume di circolazione del sistema di acqua circolante:

QTSS = = 600,96 m³/h

Questo risultato indica che, per mantenere la concentrazione di TSS nella vasca di acquacoltura al di sotto dei 10 mg/L, con un tasso di rimozione delle particelle sospese pari al 52%, è necessario progettare un volume di circolazione di circa 600 m³/h.

Nel funzionamento reale, possiamo regolare la circolazione dell'acqua nel sistema di acquacoltura a ricircolo in base a questi parametri, per garantire che la qualità dell'acqua soddisfi le esigenze dell'allevamento. Ad esempio, se la nostra concentrazione di TSS supera lo standard, ci sono due possibilità.

La capacità di elaborazione dell'attrezzatura di microfiltrazione e del separatore proteico è inferiore al 52%

La capacità di trattamento del precipitatore a flusso verticale è inferiore al 70%