Проектиране и изчисление на MBBR за RAS

Проектни изисквания за биофилтри в RAS

Един идеален биофилтър за RAS с висока -плътност трябва да отговаря на множество критични критерии, за да осигури ефективна и стабилна работа. Системата трябва напълно да използва повърхността на носителя, за да постигнепълно отстраняване на амонякадокатоминимизиране на натрупването на нитрити. Оптималните скорости на пренос на кислород трябва да се поддържат в рамките на компактен отпечатък, като се използва-рентабилна среда, която създава минимална загуба на напор. Дизайнът трябва да изисква малко поддръжка и да избягва твърдо задържане, за да предотврати проблеми със запушване.

Един от най-предизвикателните аспекти на дизайна на биофилтър включваточно изчисляване на потребността от кислородза да отговори както на изискванията на култивираните видове, така и на оперативните нужди на биофилтъра. Докато стехиометричните изчисления предполагаттеоретичен минимум от 0,37 kg разтворен кислород на kg храна(с 0,25 g подпомага метаболизма на рибите и 0,12 g за нитрификация),практически съображения за проектиране препоръчват осигуряване на 1,0 kg O₂ на kg храназа да се гарантира надеждността на системата. Полевите данни от-операции в търговски мащаб показватнай-ефективното използване на кислород обикновено се случва при приблизително 0,5 kg O₂ на kg храна, представляващ оптимален баланс между биологични характеристики и енергийна ефективност.

товастратегия за доставка на кислородтрябва да вземе предвид няколко фактора, включително:

Капацитетът на биофилтъра за окисляване на амоняк

Колебания в плътността на отглеждането

Температурно{0}}зависима разтворимост на кислород

Изисквания за резервиране на системата

MBBR технология и нейните предимства

Системата Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) предлага значителни предимства пред традиционните технологии за биофилтрация, като филтри и въртящи се биологични контактори, особено по отношение на изискванията за експлоатация и поддръжка.Понастоящем технологията MBBR е широко внедрена в европейски пречиствателни станции за отпадъчни води и търговски системи за аквакултури от различни мащаби.

MBBR представлява прикрепен-процес за биологично третиране на растеж, който работи непрекъснато като aниски-загуби, не{0}}запушващ реактор с биофилм. Функциите на тази системависока специфична повърхностза растеж на биофилм без необходимост от обратно промиване. В системите MBBR бактериалните култури се развиват върху специализирани носители, които се движат свободно в обема на реактора. Конфигурацията на реактора може да поддържа или аеробни условия за нитрификация чрез дифузна аерация, или аноксични условия за денитрификация с помощта на потопени механични смесители.

Обикновено носителятзаема 50-70% от обема на реактора, тъй като по-високите съотношения на пълнене могат да попречат на правилното смесване. Сита за задържане -, включително вертикални решетки, правоъгълни мрежести сита или цилиндрични сита - предотвратяват загубата на среда, като същевременно позволяват водния поток. Най-често използваната носеща среда (тип MBBR04/K1) се състои от полиетилен с висока -плътност (плътност 0,95 g/cm³), оформен в малки цилиндри с вътрешни напречни структури и външни издатини, подобни на перки. Въпреки че съществуват различни дизайни на медии, всички споделят основната характеристика на осигуряване на защитени повърхностни зони за развитие на биофилм. Непрекъснатото движение на средата в реактора създава само{11}}ефект на самопочистване, който предотвратява запушването и насърчава контролираното отделяне на биофилма. Като приложен-процес на растеж,Капацитетът за третиране на MBBR директно корелира с общата налична площ на повърхността на носителя.

Основни оперативни характеристики:

Типично съотношение на запълване на средата: 50-70% от обема на реактора

Стандартна плътност на носителя: 0,95 g/cm³ (HDPE конструкция)

Хидравлично време на задържане: 1-4 часа в зависимост от натоварването

Скорост на натоварване на повърхността: 5-15 g NH₄⁺-N/m²·ден

Необходимост от кислород: 4,3 kg O₂/kg NH4⁺-N окислен

Проектиране и изчисления на казус

Общ преглед на системата

Този пример за проектиране илюстрира оразмеряването на биофилтър MBBR за 500-тона годишно производство на RAS. Ключовите производствени параметри за всеки етап на култура са дадени в таблици 1-1 и 1-2.

Таблица 1-1 Първоначално и крайно телесно тегло/дължина на култивирана риба на три етапа на растеж
	Първоначално тегло & размер	Крайно тегло & размер	Краен резервоар биомаса на единица	Дневен финал дажба за хранене
Производство на пържене	50 g	165 g	2195 кг	61,7 кг
	13,4 см	19,9 см
пръстенче	165 g	386 g	5134 кг	109 кг
	19,9 см	26,4 см
Риба с-пазарен размер	386 g	750 g	9827 кг	170 КГ
	26,4 см	32,9 см

Таблица 1-2 Крайна гъстота на отглеждане и спецификации на резервоара за три етапа на отглеждане
	Плътност на рибата (kg/m³)	Обем на резервоара (m³)	Дълбочина на резервоара (m)	Диаметър на резервоара (m)
Производство на пържене	82.9	26.5	1	5.8
пръстенче	110	46.6	1.2	7
Риба с-пазарен размер	137	72.8	1.5	7.9

Методология на проектиране

Дизайнът на MBBR следва опростен подход, когато е известна ефективността на отстраняване на TAN (общ амонячен азот), въз основа на:

Фиксиран обем на реактора
Характеристики на типа медия
Хидравлично натоварване
Скорост на отстраняване на TAN
Работна температура

Необходимата обща повърхност на биофилма (A_медии, m²) се изчислява от:

Скорост на зареждане на MBBR TAN (P_ТЕНкг/ден)
Очаквана скорост на нитрификация (r_ТАН,g/(m²·ден))

Обемът на биореактора (V_медии, m³) след това се определя от:

V_медии = A_медии/ SSA

където SSA=специфична повърхност на носителя (m²/m³)

Геометрията на реактора е оптимизирана въз основа на съотношенията височина-към-диаметър (H/D).

Процедура за проектиране

Стъпка 1: Изчислете необходимостта от кислород (R_{НАПРАВЕТЕ})

където:

a_{НАПРАВЕТЕ}= 0.25 kg O₂/kg фураж
r_фураж= 0.0173 kg фураж/kg риба/ден
ρ=плътност на отглеждане (137 kg/m³)
V_{резервоар}= обем на резервоара (72,8 m³)

Стъпка 2: Определете дебита на водата (Q_{резервоар})

Ако приемем:

НАПРАВЕТЕ_вход= 14.2 mg/L (50% насищане с O₂)

НАПРАВЕТЕ_{резервоар}= 5 mg/L (28 градуса)

info-186-62

Къде

Q_{резервоар}= 3,250 л/мин

Проверете дали почасовият обменен курс на резервоара отговаря на изискванията за ефективно отстраняване на твърди частици:

info-529-83

Ако е необходимо, може да се намали (напр. до 2 смени/час), в зависимост от хидравликата на резервоара и ефективността на отстраняване на твърди частици.

Стъпка 3: Изчислете производството на TAN (стр_ТЕН)