Processo de Remoção de Partículas Sólidas (III): Projeto de Parâmetros do Processo e Estudos de Caso Práticos

（1）Projeto de parâmetros para o processo de remoção de partículas suspensas no sistema de água circulante

1. Projeto de parâmetros do tanque de sedimentação de fluxo vertical

O sistema duplo de drenagem Cornell tem sido amplamente utilizado e apresenta bons resultados práticos. No tanque de criação que utiliza o sistema duplo de drenagem Cornell, 10%~25% da água fluem para o tanque de sedimentação de fluxo vertical por meio do tubo de drenagem do fundo, e a maior parte da água restante escoa através do dreno lateral do tanque de peixes. O uso do design duplo de drenagem aumenta significativamente a capacidade de drenagem e coleta de poluentes pelo fluxo vertical lento no fundo. Nessa baixa taxa de fluxo, a concentração de material particulado é aumentada em dez vezes em comparação com o método tradicional de medição e descarga do fluxo principal.

A proporção entre a vazão que passa pelo decantador de fluxo vertical e a vazão que entra na descarga lateral pode ser calculada com base na área da seção transversal do tubo de esgoto localizado na parte inferior do vaso sanitário para peixes. Geralmente, o tubo que entra na descarga lateral possui diâmetro 110, enquanto o tubo que entra no decantador de fluxo vertical possui diâmetro 50, portanto, a proporção entre suas áreas de seção transversal é de 5:1. Ou seja, cerca de 17% da água flui para o decantador de fluxo vertical. Considerando que a concentração de partículas em suspensão que entra no decantador de fluxo vertical é 10 vezes maior do que a concentração que entra na descarga lateral. Segundo esse cálculo, a proporção de partículas em suspensão tratadas pelo decantador de fluxo vertical é de aproximadamente 70%. Na prática, a proporção entre os diâmetros dos tubos que entram na descarga lateral e no decantador de fluxo vertical pode ser ajustada conforme a espécie cultivada e a densidade de cultivo específica, permitindo regular respectivamente a proporção da vazão que entra na microfiltração e no decantador de fluxo vertical.

O indicador fundamental para determinar os decantadores de fluxo vertical é o tempo de retenção hidráulica. O tempo de retenção hidráulica refere-se ao tempo médio que a água permanece em um decantador de fluxo vertical. Um tempo de retenção hidráulica suficiente é um dos fatores essenciais para garantir que as partículas em suspensão sejam totalmente decantadas. Ele está relacionado ao volume do decantador e à quantidade de água tratada. Na aquicultura com recirculação, recomenda-se que o tempo de retenção hidráulica de um decantador de fluxo vertical seja de pelo menos 30 segundos. Se o tempo de retenção hidráulica for muito curto, as partículas em suspensão podem ser removidas antes que tenham tempo de sedimentar; se for muito longo, o tamanho e o custo do equipamento aumentarão.

No projeto, geralmente projetamos com base na experiência:

tanque de sedimentação de fluxo vertical: Um tanque de criação de 6 metros é equipado com um tanque de sedimentação de fluxo vertical com diâmetro de 600 mm, e um tanque de criação de 8 metros é equipado com um tanque de sedimentação de fluxo vertical com diâmetro de 800 mm.

Altura do tanque de sedimentação de fluxo vertical: 1 metro

Conicidade: 30 graus

Como atualizar um tanque de sedimentação de fluxo vertical para um tanque de sedimentação de fluxo vertical inteligente?

Os tanques de sedimentação de fluxo vertical tradicionais só podem descarregar o esgoto no tanque de sedimentação de fluxo vertical puxando o tubo. Geralmente, toda a água no tanque de sedimentação de fluxo vertical será descarregada uma vez que o tubo seja puxado. Devido ao grande número de viveiros de recirculação de água, o trabalho manual geralmente pode ser realizado apenas 1-2 vezes por dia. No entanto, a isca residual e as fezes no tanque de sedimentação de fluxo vertical irão se desintegrar lentamente em meia hora, transformando-se em partículas suspensas solúveis em água, e depois continuarão subindo, transbordando pela parte superior do tanque de sedimentação de fluxo vertical para dentro da microfiltração, aumentando a carga sobre a máquina de microfiltração e o separador de proteínas.

Portanto, uma válvula inteligente de esgoto pode ser instalada no tubo de esgoto do tanque de sedimentação de fluxo vertical, e o esgoto é descarregado por alguns segundos a cada hora, adotando uma estratégia de descarga de esgoto em pequenas quantidades e múltiplas descargas. Desta forma, a isca residual e as fezes podem ser descarregadas a tempo, reduzindo a carga no microfiltro e no separador de proteína. Ao mesmo tempo, as descargas em pequenas quantidades e múltiplas vezes são muito econômicas em água e reduzem significativamente a taxa de troca de água, o que não apenas economiza água, mas também reduz o consumo de energia.

Ao escolher uma válvula de esgoto, deve-se optar por uma válvula à prova d'água IP68, caso contrário a válvula poderá facilmente enferrujar e falhar, causando perdas desnecessárias. Se for aquicultura marinha, recomenda-se escolher material UPVC para prevenir a corrosão da água do mar.

A Bangbang lançou no mercado uma válvula inteligente de esgoto, especialmente projetada para tanques de sedimentação de fluxo vertical. É fabricada em material UPVC e possui desempenho à prova d'água IP68. Também adota design de Internet das Coisas e tem função de acesso à Internet. Pode ser controlada remotamente pelo celular e permite emitir controle programado em lote, o que realmente viabiliza a operação não supervisionada. Se a válvula falhar ao fechar, será emitido um alarme telefônico. Este mini host da válvula possui design modular, um host controla quatro válvulas, e a conexão em nuvem é muito conveniente e fácil de instalar.

O tanque de sedimentação de fluxo vertical tradicional é verdadeiramente atualizado para um tanque de sedimentação de fluxo vertical inteligente com a instalação deste dispositivo, viabilizando operação inteligente e não supervisionada, o que não apenas melhora a qualidade da água, mas também economiza água e eletricidade.

2. Design de parâmetros da máquina de microfiltração

Microfiltros são utilizados para remover partículas sólidas em suspensão de 30-100 mícrons. A capacidade de processamento de um microfiltro refere-se à capacidade de vazão de água do equipamento. O tamanho da malha do filtro determina o efeito de processamento, e uma malha de 200 é geralmente suficiente. Então, como devemos projetar os parâmetros de um microfiltro?

Primeiramente, deixe-me apresentar dados baseados na experiência de um engenheiro, para facilitar a operação prática:

Vazão = volume de água da aquicultura / frequência de circulação * 1,2

1,2 é um fator de segurança redundante, e a frequência de circulação refere-se ao tempo em horas necessário para completar um ciclo completo. A frequência de circulação é geralmente determinada conforme a espécie cultivada e a capacidade biológica de suporte. Tomando como exemplo um sistema com 1000 metros cúbicos de água em circuito fechado para a criação de robalo, recomenda-se definir a frequência de circulação para completar um ciclo a cada 2 horas. Assim, a vazão do microfiltro será: 1000/2*1,2=600 toneladas

Na prática, você pode instalar um microfiltro de 600 toneladas ou dois microfiltros de 300 toneladas. A vantagem de instalar dois microfiltros é que, quando um está fora de serviço, o outro ainda pode operar normalmente. No entanto, o preço de dois microfiltros pequenos é maior do que o de um único microfiltro.

3. Projeto dos parâmetros do skimmer de proteína

O skimmer de proteína é utilizado para processar partículas em suspensão maiores que 30 mícrons. A capacidade de processamento do skimmer de proteína refere-se à quantidade de água que flui através dele por hora. O equipamento de cada fabricante de processadores de proteína indicará a quantidade de água que flui através dele por hora. Por exemplo, se um corpo de água circulante de 1.000 metros cúbicos for usado para cultivar robalo, o volume de circulação do sistema será de 600 toneladas por hora. Então, você poderá escolher um skimmer de proteína com capacidade de processamento de 600 toneladas por hora.

（2）、Calcule o volume de circulação do sistema de água circulante

Acima demos uma regra empírica para o volume de circulação. Em seguida, apresentaremos um método rigoroso de derivação e cálculo.

Primeiro, precisamos determinar a quantidade de sólidos suspensos (TSS) gerados no sistema. Isso pode ser calculado utilizando a seguinte fórmula:

RTSS = 0,25 X ingestão máxima diária de ração

Em seguida, calculamos a recirculação do sistema com base na matéria particulada total usando a seguinte fórmula:

QTS S=

Onde: QTSS é o valor calculado da circulação do sistema com base no TSS, em m³/h;

TSSin é o objetivo de controle de TSS na água circulante;

TSSout é a concentração alvo de controle do TSS no efluente da piscina de aquicultura, em mg/L;

ETSS é a eficiência de remoção do TSS no processo de filtração física, expressa em %;

1000 é o fator de conversão de massa, convertendo mg para g.

3, Casos práticos

Está em construção um projeto de 1.000 metros cúbicos de água recirculada para criação de robalo. Os indicadores técnicos de projeto são os seguintes:

Densidade de criação: 50kg/metro cúbico

Taxa diária de alimentação: 2%

A taxa alvo de remoção do sistema de partículas em suspensão é: 70%

O objetivo de controle de SST da água de circulação é: 10 mg/L

De acordo com os indicadores acima, calculamos o volume de circulação do sistema de água de circulação:

Primeiramente, vamos calcular o peso das partículas em suspensão produzidas diariamente:

RTSS = 0,25 X quantidade máxima diária de alimentação = 50 X 1000 X 2 % X 0,25 = 250 kg/dia.

De acordo com a análise acima, 70% das partículas sólidas (principalmente restos de ração e fezes) serão eliminados pelo dispositivo de sedimentação de fluxo vertical, e apenas 30% das partículas em suspensão entrarão no sistema de circulação.

Com base nisso, calcule o volume de circulação do sistema de água circulante:

QTSS == 600,96 m³/h

Este resultado de cálculo demonstra que, para manter a concentração de SST na piscina de aquicultura abaixo de 10 mg/L, sob a condição de uma taxa de remoção de partículas em suspensão de 52%, precisamos projetar um volume de circulação de aproximadamente 600 m³/h.

Na operação real, podemos ajustar a circulação de água no sistema de aquicultura recirculante de acordo com esses parâmetros, garantindo que a qualidade da água atenda às necessidades da aquicultura. Por exemplo, se nossa concentração de TSS exceder o padrão, existem duas possibilidades.

A capacidade de processamento do equipamento de microfiltração e skimmer de proteína é inferior a 52%

A capacidade de tratamento do precipitador de fluxo vertical é inferior a 70%