طراحی و محاسبه MBBR برای RAS

الزامات طراحی برای فیلترهای زیستی در RAS

یک بیوفیلتر ایده‌آل برای RAS با چگالی بالا{0}}باید چندین معیار حیاتی را برای اطمینان از عملکرد کارآمد و پایدار برآورده کند. سیستم باید به طور کامل از سطح رسانه برای دستیابی استفاده کندحذف کامل آمونیاکدر حالی کهبه حداقل رساندن تجمع نیتریت. نرخ‌های انتقال اکسیژن بهینه باید با استفاده از رسانه‌های مقرون‌به‌صرفه که حداقل از دست دادن سر را ایجاد می‌کنند، در یک فضای فشرده حفظ شود. طراحی باید به تعمیر و نگهداری کمی نیاز داشته باشد و برای جلوگیری از مشکلات گرفتگی، از احتباس جامد جلوگیری شود.

یکی از چالش برانگیزترین جنبه های طراحی بیوفیلتر شاملمحاسبه دقیق نیاز اکسیژنبرای برآوردن نیازهای گونه های کشت شده و نیازهای عملیاتی بیوفیلتر. در حالی که محاسبات استوکیومتری نشان می دهدحداقل نظری 0.37 کیلوگرم اکسیژن محلول در هر کیلوگرم خوراک(با 0.25 گرم متابولیسم ماهی و 0.12 گرم برای نیتریفیکاسیون)،ملاحظات طراحی عملی توصیه می کند که 1.0 کیلوگرم O2 در هر کیلوگرم خوراک تهیه شودبرای اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم داده های میدانی از عملیات تجاری-در مقیاس نشان می دهدکارآمدترین استفاده از اکسیژن معمولاً در حدود 0.5 کیلوگرم O2 در هر کیلوگرم خوراک رخ می دهد، نشان دهنده تعادل بهینه بین عملکرد بیولوژیکی و بهره وری انرژی است.

ایناستراتژی تامین اکسیژنباید چندین عامل از جمله:

ظرفیت اکسیداسیون آمونیاک بیوفیلتر

نوسانات تراکم جوراب ساق بلند

حلالیت اکسیژن وابسته به دما-

الزامات افزونگی سیستم

فناوری MBBR و مزایای آن

سیستم راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) مزایای قابل توجهی را نسبت به فناوری‌های بیوفیلتراسیون سنتی مانند فیلترهای چکنده و کنتاکتورهای بیولوژیکی دوار، به ویژه از نظر نیازهای عملیاتی و نگهداری ارائه می‌کند.در حال حاضر، فناوری MBBR به طور گسترده در تصفیه خانه های فاضلاب اروپا و سیستم های تجاری آبزی پروری در مقیاس های مختلف اجرا شده است.

MBBR یک فرآیند درمان بیولوژیکی رشد پیوسته-را نشان می‌دهد که به‌طور مداوم به‌عنوان یک عمل می‌کندریزش سر کم-, راکتور بیوفیلم بدون گرفتگی-. ویژگی های این سیستمسطح ویژه بالابرای رشد بیوفیلم بدون نیاز به شستشوی معکوس. در سیستم‌های MBBR، کشت‌های باکتریایی روی محیط‌های حامل تخصصی توسعه می‌یابند که آزادانه در حجم راکتور حرکت می‌کنند. پیکربندی راکتور می‌تواند شرایط هوازی را برای نیتریفیکاسیون از طریق هوادهی منتشر یا شرایط بدون اکسیژن برای نیترات زدایی با استفاده از میکسرهای مکانیکی مستغرق حفظ کند.

رسانه حامل معمولا50-70 درصد از حجم راکتور را اشغال می کند، زیرا نسبت پر شدن بالاتر ممکن است اختلاط مناسب را مختل کند. صفحه‌های نگهدارنده - شامل قفسه‌های میله‌ای عمودی، صفحه‌های مشبک مستطیلی، یا چینش‌های غربال استوانه‌ای - از اتلاف رسانه جلوگیری می‌کنند و در عین حال اجازه جریان آب را می‌دهند. متداول‌ترین رسانه حامل (نوع MBBR04/K1) از پلی اتیلن با چگالی بالا (چگالی 0.95 گرم بر سانتی‌متر مربع) تشکیل شده است که به شکل استوانه‌های کوچک با ساختارهای متقاطع داخلی و برآمدگی‌های باله‌های خارجی-. در حالی که طرح‌های رسانه‌ای مختلف وجود دارد، همه ویژگی‌های اساسی ارائه مناطق سطح محافظت شده برای توسعه بیوفیلم را دارند. حرکت مداوم رسانه در راکتور یک اثر{11}خود تمیزکننده ایجاد می‌کند که از گرفتگی جلوگیری می‌کند و باعث کاهش کنترل‌شده بیوفیلم می‌شود. به عنوان یک فرآیند رشد پیوست شده،{13}}ظرفیت درمان MBBR به طور مستقیم با کل سطح رسانه موجود در ارتباط است.

ویژگی های کلیدی عملیاتی:

طراحی موردی و محاسبات

نمای کلی سیستم

این مثال طراحی، اندازه بیوفیلتر MBBR را برای یک RAS تولید سالانه 500 تنی نشان می دهد. پارامترهای کلیدی تولید برای هر مرحله کشت در جداول 1-1 و 1-2 ارائه شده است.

روش شناسی طراحی

طراحی MBBR زمانی که بازده حذف TAN (نیتروژن کل آمونیاک) شناخته شده است، از یک رویکرد ساده پیروی می کند، بر اساس:

• حجم راکتور ثابت
• ویژگی های نوع رسانه
• بارگیری هیدرولیک
• نرخ حذف TAN
• دمای عملیاتی

سطح کل بیوفیلم مورد نیاز (A_{رسانه ها}, m²) از:

1. نرخ بارگذاری MBBR TAN (P_TANکیلوگرم در روز)
2. نرخ نیتریفیکاسیون تخمینی (r_{قهوهای مایل به زرد،}g/(m²·day))

حجم بیوراکتور (V_{رسانه ها}، m³) سپس توسط:

V_{رسانه ها} = A_{رسانه ها}/ SSA

جایی که SSA=سطح ویژه رسانه (m²/m³)

هندسه راکتور بر اساس نسبت ارتفاع{0}}به-قطر (H/D) بهینه شده است.

رویه طراحی

مرحله 1: محاسبه تقاضای اکسیژن (R_{انجام دهید})

کجا:

• a_{انجام دهید}= 0.25 کیلوگرم O₂/kg خوراک
• r_خوراک= 0.0173 کیلوگرم خوراک/کیلوگرم ماهی/روز
• ρ=تراکم جوراب (137 کیلوگرم بر متر مکعب)
• V_مخزنحجم مخزن=(72.8 m³)

مرحله 2: تعیین جریان آب (Q_مخزن)

با فرض:

انجام دهید_ورودی= 14.2 میلی گرم در لیتر (50% اشباع O2)

انجام دهید_مخزن= 5 میلی‌گرم در لیتر (۲۸ درجه)

کجا

• Q_مخزن= 3،۲۵۰ لیتر در دقیقه

بررسی کنید که آیا نرخ مبادله ساعتی مخزن با الزامات حذف موثر مواد جامد مطابقت دارد یا خیر:

در صورت لزوم، بسته به هیدرولیک مخزن و راندمان حذف مواد جامد، می توان آن را کاهش داد (به عنوان مثال، به 2 تعویض در ساعت).

مرحله 3: محاسبه تولید TAN (ص_TAN)

کجا

• R_خوراک= 170 کیلوگرم خوراک در روز
• a_TAN= 0.032 کیلوگرم TAN/kg خوراک
• P_TAN= 5.44 کیلوگرم TAN/روز

مرحله 4: حجم رسانه را تعیین کنید

استفاده از نرخ حذف حجمی TAN (VTR):

• آب گرم (25-30 درجه): 605 گرم در متر مکعب در روز
• آب سرد (12-15 درجه): 468 گرم در متر مکعب در روز (در 1-2 میلی گرم در لیتر TAN)

مرحله 5: اندازه بیوراکتور

پارامترهای کلیدی:

• نسبت H/D: 1.0-1.2 (بهینه شده برای مخلوط کردن/هوادهی)
• حداکثر قطر: کمتر یا مساوی 2 متر
• نسبت پر شدن رسانه: 60-70%

برای این مورد:

• حجم مورد نیاز: 5.0 m³ با 60% پر
• ابعاد:

- ارتفاع: 1.83 متر

- قطر: 1.83 متر

- ارتفاع کل: 2.1 متر (شامل تخته آزاد)

طراحی و محاسبه MBBR را برای RAS خود دریافت کنید

اکنون درخواست را ارسال کنید