Vast deeltjesverwijderingsproces (III): Procesparameterontwerp en praktijkcases

（1）Ontwerpparameters voor het verwijderen van zwevende deeltjes in het circulatiesysteem

1. Parameterontwerp van een sedimentatietank met verticale stroming

Het dubbele afvoersysteem van Cornell wordt al lang en met goed resultaat toegepast. In de visteeltvijver waarbij gebruik wordt gemaakt van het dubbele afvoersysteem van Cornell, stroomt 10%~25% van het water via de bodemafvoerpijp naar de verticale bezinktank, terwijl het grootste deel van het overige water via de zijafvoer van de vijver afloopt. Het gebruik van dit dubbele afvoerontwerp verhoogt aanzienlijk de afvoercapaciteit van de bodem en de mogelijkheid om vervuiling te verzamelen via de langzame verticale stroming. Bij deze lage stroomsnelheid is de concentratie van vastestof ten opzichte van de hoofdstroommeting en afvoermethode 10 keer hoger.

De verhouding tussen de debietstroom door de verticale bezinktank en de instroom naar de zijdelingse afvoer kan worden berekend op basis van het dwarsdoorsnede-oppervlak van de rioolbuis onderaan de viswc. Over het algemeen heeft de buis die naar de zijdelingse afvoer leidt een maat van 110, en de buis die naar de verticale bezinktank gaat is 50, dus hun verhouding van het dwarsdoorsnede-oppervlak is 5:1. Dit betekent dat ongeveer 17% van het water in de verticale bezinktank terechtkomt. Houdend rekening met het feit dat de concentratie zwevende deeltjes die de verticale bezinktank binnenkomen circa 10 keer zo hoog is als die welke de zijdelingse afvoer ingaat. Uit deze berekening volgt dat het aandeel aan zwevende deeltjes dat door de verticale bezinktank wordt behandeld ongeveer 70% is. In de praktijk kan de verhouding van de buisdiameters naar de zijdelingse afvoer en naar de verticale bezinktank worden aangepast, afhankelijk van de specifieke vissoort en de dichtheid van de aquacultuur, zodat daarmee het debietverhouding naar respectievelijk de microfiltratiemachine en de verticale bezinktank kan worden geregeld.

De belangrijkste indicator voor het bepalen van verticale bezinktanks is de hydraulische retentietijd. De hydraulische retentietijd verwijst naar de gemiddelde tijd die water in een verticale bezinktank blijft. Voldoende hydraulische retentietijd is één van de belangrijkste factoren om ervoor te zorgen dat zwevende deeltjes volledig bezinken. Het hangt samen met het volume van de bezinktank en de hoeveelheid water die wordt behandeld. In recirculerende aquacultuur wordt aanbevolen dat de hydraulische retentietijd van een verticale bezinktank minstens 30 seconden bedraagt. Als de hydraulische retentietijd te kort is, kunnen de zwevende deeltjes uit de tank worden afgevoerd voordat ze de tijd hebben gekregen om te bezinken; als deze te lang is, nemen de afmetingen en de kosten van de installatie toe.

Bij het ontwerp werken we meestal op basis van ervaring:

verticale bezinktank: Een kweekvijver van 6 meter is uitgerust met een verticale bezinktank met een diameter van 600 mm, en een kweekvijver van 8 meter is uitgerust met een verticale bezinktank met een diameter van 800 mm.

Hoogte van de verticale stroomslibtank: 1 meter

Vergroting: 30 graden

Hoe upgrade je een verticale stroomslibtank naar een intelligente verticale stroomslibtank?

Traditionele verticale stroomslibtanks kunnen het afvalwater uitsluitend via de pijp verwijderen. Over het algemeen wordt al het water in de verticale stroomslibtank in één keer afgevoerd zodra de pijp is getrokken. Vanwege het grote aantal circulatiewater visteeltvijvers kan handmatig werk meestal slechts 1-2 keer per dag worden gedaan. Echter, het resterende voer en de uitwerpselen in de verticale stroomslibtank zullen langzaam half oplossen binnen een half uur, veranderen in zwevende deeltjes die oplosbaar zijn in water, en vervolgens blijven opstijgen, via het bovenste deel van de verticale stroomslibtank overstroomen naar de microfiltratiemachine, waardoor het werk van de microfiltratiemachine en de eiwitafscheider zwaarder wordt belast.

Daarom kan een slim rioolklep worden geïnstalleerd op de rioolleiding van de verticale stroomslibafzuiger, waarbij het afvalwater enkele seconden per uur wordt afgevoerd, volgens een strategie van kleine hoeveelheden en meerdere afvoeren. Op deze manier kunnen restanten van voer en uitwerpselen tijdig worden afgevoerd, waardoor de belasting op de microfilter en eiwitafscheider wordt verminderd. Tegelijkertijd zijn de kleine hoeveelheden en meervoudige afvoeren zeer waterbesparend en verminderen zij aanzienlijk de verversingsgraad van het water, wat niet alleen water bespaart, maar ook energie.

Bij het kiezen van een rioolklep moet u een IP68-waterdichte klep selecteren, anders kan de klep gemakkelijk roesten en defect raken, wat onnodige verliezen veroorzaakt. Als het gaat om zeeviskweek, wordt aanbevolen om UPVC-materiaal te kiezen om corrosie door zeewater te voorkomen.

Bangbang heeft een slim rioolklep op de markt gebracht, speciaal ontworpen voor verticale bezinktanks. Deze is vervaardigd uit UPVC-materiaal en beschikt over IP68-waterdichte prestaties. Ook is het uitgerust met een IoT-ontwerp en heeft het internettoegang. Het kan op afstand worden bediend via een smartphone en er kunnen besturingsopdrachten voor meerdere apparaten tegelijk worden verzonden, waardoor echt onbemand bedrijf mogelijk wordt. Indien de klep niet goed sluit, gaat er een telefoonalarm af. Deze mini-klepcontroller heeft een modulair ontwerp; één controller bedient vier kleppen, en cloud-netwerken zijn zeer eenvoudig te installeren.

De traditionele verticale bezinktank wordt echt geüpgrade naar een slimme verticale bezinktank door de installatie van dit apparaat, waardoor intelligente en onbemande bediening werkelijkheid wordt. Dit verbetert niet alleen de waterkwaliteit, maar levert ook besparingen op water- en elektriciteitsverbruik.

2. Parametersontwerp van microfiltratieapparaat

Microfilters worden gebruikt om zwevende vaste deeltjes van 30-100 micron te verwijderen. De verwerkingscapaciteit van een microfilter slaat op de waterdoorlaatbaarheid van de installatie. De maaswijdte van het filter bepaalt het verwerkingsresultaat, en een maaswijdte van 200 is over het algemeen voldoende. Hoe moeten we dan de parameters van een microfilter ontwerpen?

Laten we eerst wat ervaringsgegevens van een ingenieur introduceren voor praktische toepassing:

Waterdoorlaatbaarheid = aquacultuurwaterinhoud / circulatiefrequentie * 1,2

1,2 is een veiligheidsmarge, en de circulatiefrequentie geeft aan hoeveel uur nodig zijn voor één volledige circulatie. De circulatiefrequentie wordt meestal bepaald op basis van verschillende aquacultuursoorten en biologische belastbaarheid. Neem als voorbeeld 1000 kubieke meter circulerend water voor de teelt van zeebarbeel. Dan is het best om de circulatiefrequentie in te stellen op één keer per 2 uur. Daarom is de waterdoorlaatsnelheid van het microfilter: 1000/2*1,2=600 ton

In de praktijk kunt u één microfilter van 600 ton of twee microfilters van 300 ton installeren. Het voordeel van het installeren van twee microfilters is dat als één microfilter buiten gebruik is, de andere nog steeds normaal kan werken. De prijs van twee kleine microfilters is echter hoger dan die van één microfilter.

3. Parameters ontwerp van een proteïneschuimer

De proteïneschuimer wordt gebruikt om zwevende deeltjes groter dan 30 micron te verwerken. De verwerkingscapaciteit van de proteïneschuimer verwijst naar de hoeveelheid water die er per uur doorheen stroomt. Elk fabrikant van proteïneverwerkende apparatuur geeft aan welke hoeveelheid water per uur erdoorheen stroomt. Bijvoorbeeld: als een circulatiesysteem met 1.000 kubieke meter zeewater wordt gebruikt voor de teelt van zeebaarzen, bedraagt het circulatievolume van het systeem 600 ton per uur. Dan kunt u een proteïneschuimer kiezen met een verwerkingscapaciteit van 600 ton per uur.

（2）、Bereken het circulatievolume van het circulerende watersysteem

Hierboven gaven we een vuistregel voor het circulatievolume. Vervolgens geven we een strikte afleidings- en berekeningsmethode.

Eerst moeten we de hoeveelheid zwevende stoffen (TSS) bepalen die in het systeem wordt gegenereerd. Dit kan worden berekend met de volgende formule:

RTSS = 0,25X maximaal dagelijks voederinname

Vervolgens berekenden we de recirculatie van het systeem op basis van totaal zwevende stof met behulp van de volgende formule:

QTS S=

Waarbij: QTSS is de berekende waarde van de systeemcirculatie op basis van TSS, uitgedrukt in m³/u;

TSSin is het doel van TSS-beheer in de circulerende water;

TSSout is de doelcontroleconcentratie van TSS in het afvalwater van de visteeltvijver, uitgedrukt in mg/L;

ETSS is het verwijderingsefficiëntiepercentage van TSS in het fysische filtratieproces, uitgedrukt in %;

1000 is de massaconversiefactor voor het omzetten van mg naar g.

3, Actuele praktijkcases

Een project van 1.000 kubieke meter circulerend water voor de teelt van zeebaarzen is in aanbouw. De technische ontwerpaanduidingen van het project zijn als volgt:

Kweekdichtheid: 50kg per kubieke meter

Dagelijkse voedingsnelheid: 2%

De doelverwijderingssnelheid van het systeem voor zwevende deeltjes is: 70%

Het TSS-sturingsdoel van het circulerend water is: 10 mg/L

Volgens bovenstaande indicatoren berekenen wij het circulatievolume van het watersysteem:

Laten we eerst het gewicht van de zwevende deeltjes berekenen die dagelijks worden geproduceerd:

RTSS = 0,25X maximaal dagelijks voederbedrag = 50X1000X2 %X0,25= 250 kg/dag.

Uit de bovenstaande analyse blijkt dat 70% van de vaste deeltjes (voornamelijk overgebleven voer en uitwerpselen) via het verticale bezinkingsapparaat zal worden afgevoerd, slechts 30% van de zwevende deeltjes komt in het circulatiesysteem terecht.

Op basis hiervan berekenen we het circulatievolume van het circulerende watersysteem:

QTSS == 600,96 m³/u

Dit berekeningsresultaat toont aan dat om de TSS-concentratie in het aquacultuur bassin onder de 10 mg/L te houden, bij een verwijderingsefficiëntie van zwevende deeltjes van 52%, een circulatiecapaciteit van ongeveer 600 m³/u moet worden ontworpen.

In de praktijk kunnen we de watercirculatie in het recirculatiesysteem voor aquacultuur aanpassen op basis van deze parameters, om ervoor te zorgen dat de waterkwaliteit voldoet aan de eisen van de aquacultuur. Als de TSS-concentratie bijvoorbeeld boven de norm uitkomt, zijn er twee mogelijkheden.

De verwerkingscapaciteit van microfiltratie- en proteïneschuimerapparatuur is minder dan 52%

De behandelingcapaciteit van de verticale stromingsbezinktank is minder dan 70%