Projektowanie i obliczenia MBBR dla RAS

Wymagania projektowe dotyczące biofiltrów w RAS

Idealny biofiltr do RAS-o dużej gęstości musi spełniać wiele krytycznych kryteriów, aby zapewnić wydajną i stabilną pracę. System powinien w pełni wykorzystywać do osiągnięcia powierzchnię nośnikacałkowite usunięcie amoniakuchwilaminimalizując gromadzenie się azotynów. Należy zachować optymalne szybkości przesyłu tlenu na niewielkiej powierzchni, stosując-ekonomiczne media, które powodują minimalną utratę ciśnienia. Konstrukcja powinna wymagać niewielkiej konserwacji i unikać stałego mocowania, aby zapobiec problemom z zatykaniem.

Jednym z najtrudniejszych aspektów projektowania biofiltra jestdokładne obliczenie zapotrzebowania na tlenaby spełnić zarówno wymagania hodowanych gatunków, jak i potrzeby operacyjne biofiltra. Chociaż obliczenia stechiometryczne sugerująteoretyczne minimum 0,37 kg rozpuszczonego tlenu na kg paszy(z czego 0,25 g wspomaga metabolizm ryb i 0,12 g wspomaga nitryfikację),praktyczne względy projektowe zalecają podawanie 1,0 kg O₂ na kg paszyaby zapewnić niezawodność systemu. Dane terenowe z operacji na skalę-komercyjną wskazująnajbardziej efektywne wykorzystanie tlenu zwykle występuje przy około 0,5 kg O₂ na kg paszy, reprezentujący optymalną równowagę między wydajnością biologiczną a efektywnością energetyczną.

Tenstrategia dostarczania tlenumusi uwzględniać kilka czynników, m.in.:

Zdolność utleniania amoniaku biofiltra

Wahania gęstości obsady

Rozpuszczalność tlenu-zależna od temperatury

Wymagania dotyczące redundancji systemu

Technologia MBBR i jej zalety

System reaktora biofilmu z ruchomym złożem (MBBR) oferuje znaczące zalety w porównaniu z tradycyjnymi technologiami biofiltracji, takimi jak filtry zraszające i obrotowe kontaktory biologiczne, szczególnie pod względem wymagań operacyjnych i konserwacyjnych.Obecnie technologia MBBR została szeroko wdrożona w europejskich oczyszczalniach ścieków i komercyjnych systemach akwakultury o różnej skali.

MBBR reprezentuje proces biologicznego oczyszczania-wzrostu, który działa w sposób ciągły jako:niska-strata głowy, niezatykający-reaktor z biofilmem. Funkcje tego systemuduża powierzchnia właściwado wzrostu biofilmu bez konieczności płukania wstecznego. W systemach MBBR hodowle bakteryjne rozwijają się na wyspecjalizowanych podłożach nośnych, które swobodnie przemieszczają się w objętości reaktora. Konfiguracja reaktora może utrzymywać warunki tlenowe do nitryfikacji poprzez rozproszone napowietrzanie lub warunki beztlenowe do denitryfikacji przy użyciu zanurzonych mieszadeł mechanicznych.

Zwykle nośnik nośnikazajmuje 50-70% objętości reaktora, ponieważ wyższe współczynniki wypełnienia mogą utrudniać prawidłowe mieszanie. Sita retencyjne -, w tym pionowe stojaki prętowe, prostokątne sita lub cylindryczne układy sitowe - zapobiegają utracie mediów, jednocześnie umożliwiając przepływ wody. Najczęściej stosowane nośniki (typ MBBR04/K1) składają się z polietylenu-o dużej gęstości (gęstość 0,95 g/cm3) uformowanego w małe cylindry o wewnętrznej strukturze krzyżowej i zewnętrznych-występach przypominających żebra. Chociaż istnieją różne projekty nośników, wszystkie mają wspólną cechę, jaką jest zapewnienie chronionych obszarów powierzchni dla rozwoju biofilmu. Ciągły ruch mediów w reaktorze powoduje-efekt samooczyszczania, który zapobiega zatykaniu i sprzyja kontrolowanemu złuszczaniu się biofilmu. Jako powiązany-proces wzrostu,Wydajność oczyszczania MBBR jest bezpośrednio powiązana z całkowitą dostępną powierzchnią nośnika.

Kluczowa charakterystyka operacyjna:

Projekt studium przypadku i obliczenia

Przegląd systemu

Ten przykład projektu ilustruje dobór biofiltra MBBR dla RAS o rocznej produkcji 500 ton. Kluczowe parametry produkcyjne dla każdego etapu hodowli przedstawiono w tabelach 1-1 i 1-2.

Metodologia projektowania

Projekt MBBR opiera się na uproszczonym podejściu, gdy znana jest skuteczność usuwania TAN (całkowitego azotu amoniakalnego) w oparciu o:

• Stała objętość reaktora
• Charakterystyka typu nośnika
• Załadunek hydrauliczny
• Szybkość usuwania TAN
• Temperatura robocza

Wymagana całkowita powierzchnia biofilmu (A_{głoska bezdźwięczna}, m²) oblicza się ze wzoru:

1. Szybkość ładowania MBBR TAN (P_DĘBNIKkg/dzień)
2. Szacowany stopień nitryfikacji (r_DĘBNIK,g/(m²·dzień))

Objętość bioreaktora (V_{głoska bezdźwięczna}, m³) określa się następnie poprzez:

V_{głoska bezdźwięczna} = A_{głoska bezdźwięczna}/ SSA

gdzie SSA=powierzchnia właściwa mediów (m²/m³)

Geometria reaktora jest zoptymalizowana na podstawie stosunku wysokości-do-średnicy (H/D).

Procedura projektowa

Krok 1: Oblicz zapotrzebowanie na tlen (R_DO)

Gdzie:

• a_DO= 0.25 kg O₂/kg paszy
• r_karmić= 0.0173 kg paszy/kg ryb/dzień
• ρ=gęstość obsady (137 kg/m3)
• V_zbiornik= objętość zbiornika (72,8 m³)

Krok 2: Określ natężenie przepływu wody (Q_zbiornik)

Zarozumiały:

DO_wlot= 14.2 mg/L (50% nasycenia O₂)

DO_zbiornik= 5 mg/L (28 stopni)

Gdzie

• Q_zbiornik= 3,250 l/min

Sprawdź, czy godzinowy kurs wymiany zbiornika spełnia wymagania dotyczące efektywnego usuwania cząstek stałych:

W razie potrzeby można go zmniejszyć (np. do 2 wymian na godzinę), w zależności od hydrauliki zbiornika i wydajności usuwania cząstek stałych.

Krok 3: Oblicz produkcję TAN (str_DĘBNIK)

Gdzie

• R_karmić= 170 kg paszy/dzień
• a_DĘBNIK= 0.032 kg TAN/kg paszy
• P_DĘBNIK= 5.44 kg TAN/dzień

Krok 4: Określ głośność multimediów

Korzystanie z wolumetrycznego współczynnika usuwania TAN (VTR):

• Ciepła woda (25-30 stopni): 605 g/m3/dzień
• Zimna woda (12-15 stopni): 468 g/m3/dzień (przy 1-2 mg/L TAN)

Krok 5: Rozmiar bioreaktora

Kluczowe parametry:

• Stosunek H/D: 1,0-1,2 (zoptymalizowany pod kątem mieszania/napowietrzania)
• Maksymalna średnica: mniejsza lub równa 2 m
• Współczynnik wypełnienia mediami: 60-70%

W tym przypadku:

• Wymagana objętość: 5,0 m3 przy 60% napełnieniu
• Wymiary:

- Wysokość: 1,83 m

- Średnica: 1,83 m

- Wysokość całkowita: 2,1 m (łącznie z wolną burtą)

Uzyskaj projekt i obliczenia MBBR dla swojego RAS

Wyślij zapytanie teraz