Návrh a výpočet MBBR pre RAS

Požiadavky na dizajn pre biofiltry v RAS

Ideálny biofilter pre RAS s vysokou{0}}hustotou musí spĺňať viacero kritických kritérií, aby sa zabezpečila efektívna a stabilná prevádzka. Systém by mal plne využiť povrchovú plochu médiaúplné odstránenie amoniakuzatiaľ čominimalizácia akumulácie dusitanov. Optimálne rýchlosti prenosu kyslíka sa musia udržiavať v rámci kompaktných rozmerov pomocou nákladovo{1}}efektívnych médií, ktoré spôsobujú minimálnu stratu hlavy. Konštrukcia by mala vyžadovať minimálnu údržbu a vyhnúť sa pevnému zadržiavaniu, aby sa predišlo problémom s upchávaním.

Jeden z najnáročnejších aspektov návrhu biofiltra zahŕňapresný výpočet spotreby kyslíkana splnenie požiadaviek pestovaných druhov a prevádzkových potrieb biofiltra. Zatiaľ čo stechiometrické výpočty naznačujúteoretické minimum 0,37 kg rozpusteného kyslíka na kg krmiva(s 0,25 g na podporu metabolizmu rýb a 0,12 g na nitrifikáciu),praktické konštrukčné úvahy odporúčajú zásobovanie 1,0 kg O₂ na kg krmivana zabezpečenie spoľahlivosti systému. Údaje z terénu z operácií v komerčnom-rozsahu naznačujúnajefektívnejšie využitie kyslíka sa typicky vyskytuje pri približne 0,5 kg O2 na kg krmiva, čo predstavuje optimálnu rovnováhu medzi biologickým výkonom a energetickou účinnosťou.

Totostratégia zásobovania kyslíkommusí brať do úvahy niekoľko faktorov vrátane:

Schopnosť biofiltra oxidovať amoniak

Kolísanie hustoty zástavu

Rozpustnosť kyslíka-závislá od teploty

Požiadavky na redundanciu systému

Technológia MBBR a jej výhody

Systém biofilmového reaktora s pohyblivým lôžkom (MBBR) ponúka významné výhody oproti tradičným biofiltračným technológiám, ako sú skvapkávacie filtre a rotačné biologické kontaktory, najmä pokiaľ ide o požiadavky na prevádzku a údržbu.V súčasnosti je technológia MBBR široko implementovaná v európskych čističkách odpadových vôd a komerčných akvakultúrnych systémoch rôzneho rozsahu.

MBBR predstavuje pripojený-rastový biologický proces čistenia, ktorý funguje nepretržite ako anízka-strata hlavy, neupchávajúci sa biofilmový reaktor. Funkcie tohto systémuvysoký špecifický povrchpre rast biofilmu bez potreby spätného preplachovania. V systémoch MBBR sa bakteriálne kultúry vyvíjajú na špecializovaných nosných médiách, ktoré sa voľne pohybujú v objeme reaktora. Konfigurácia reaktora môže udržiavať buď aeróbne podmienky pre nitrifikáciu prostredníctvom difúzneho prevzdušňovania alebo anoxické podmienky pre denitrifikáciu pomocou ponorených mechanických mixérov.

Typicky nosné médiumzaberá 50-70% objemu reaktora, pretože vyššie plniace pomery môžu brániť správnemu miešaniu. Retenčné sitá - vrátane vertikálnych tyčových stojanov, pravouhlých sitiek alebo usporiadania valcových sitiek - zabraňujú strate média a zároveň umožňujú prietok vody. Najbežnejšie používané nosné médiá (typ MBBR04/K1) pozostávajú z polyetylénu s vysokou -hustotou (hustota 0,95 g/cm³) tvarovaného do malých valcov s vnútornými krížovými štruktúrami a vonkajšími výstupkami podobnými rebrám. Hoci existujú rôzne dizajny médií, všetky zdieľajú základnú charakteristiku poskytovania chránených povrchových plôch pre vývoj biofilmu. Nepretržitý pohyb média v reaktore vytvára samočistiaci{11} efekt, ktorý zabraňuje upchávaniu a podporuje kontrolované odlupovanie biofilmu. Ako priložený-proces rastuKapacita spracovania MBBR priamo koreluje s celkovou dostupnou plochou povrchu média.

Kľúčové prevádzkové vlastnosti:

Návrh a výpočty prípadovej štúdie

Prehľad systému

Tento príklad dizajnu ilustruje veľkosť biofiltra MBBR pre 500-tonovú ročnú produkciu RAS. Kľúčové produkčné parametre pre každý kultivačný stupeň sú uvedené v tabuľkách 1-1 a 1-2.

Metodológia dizajnu

Návrh MBBR sa riadi zjednodušeným prístupom, keď je známa účinnosť odstraňovania TAN (celkový amoniakálny dusík) na základe:

• Pevný objem reaktora
• Charakteristika typu média
• Hydraulické zaťaženie
• Rýchlosť odstraňovania TAN
• Prevádzková teplota

Požadovaná celková plocha biofilmu (A_médiá, m²) sa vypočíta z:

1. Miera zaťaženia MBBR TAN (P_TANkg/deň)
2. Odhadovaná rýchlosť nitrifikácie (r_TAN,g/(m²·deň))

Objem bioreaktora (V_médiá, m³) je potom určený:

V_médiá = A_médiá/ SSA

kde SSA=špecifický povrch média (m²/m³)

Geometria reaktora je optimalizovaná na základe pomerov výšky-k{1}}priemeru (H/D).

Postup návrhu

Krok 1: Vypočítajte spotrebu kyslíka (R_DO)

kde:

• a_DO= 0.25 kg O₂/kg krmiva
• r_krmivo= 0.0173 kg krmiva/kg rýb/deň
• ρ=hustota zástavu (137 kg/m³)
• V_nádrž= objem nádrže (72,8 m³)

Krok 2: Určite prietok vody (Q_nádrž)

Za predpokladu, že:

DO_vtok= 14.2 mg/l (50 % saturácia O₂)

DO_nádrž= 5 mg/l (28 stupňov)

Kde

• Q_nádrž= 3, 250 l/min

Overte, či hodinový výmenný kurz nádrže spĺňa požiadavky na efektívne odstraňovanie pevných látok:

V prípade potreby sa môže znížiť (napr. na 2 výmeny za hodinu), v závislosti od hydrauliky nádrže a účinnosti odstraňovania pevných látok.

Krok 3: Výpočet produkcie TAN (P_TAN)

Kde

• R_krmivo= 170 kg krmiva/deň
• a_TAN= 0.032 kg TAN/kg krmiva
• P_TAN= 5.44 kg TAN/deň

Krok 4: Určenie hlasitosti média

Použitie objemovej rýchlosti odstraňovania TAN (VTR):

• Teplá voda (25-30 stupňov): 605 g/m³/deň
• Studená voda (12-15 stupňov): 468 g/m³/deň (pri 1-2 mg/l TAN)

Krok 5: Veľkosť bioreaktora

Kľúčové parametre:

• H/D pomer: 1,0-1,2 (optimalizované pre miešanie/prevzdušňovanie)
• Maximálny priemer: menší alebo rovný 2 m
• Pomer výplne média: 60 – 70 %

Pre tento prípad:

• Požadovaný objem: 5,0 m³ pri 60% naplnení
• Rozmery:

- Výška: 1,83 m

- Priemer: 1,83 m

- Celková výška: 2,1 m (vrátane voľného boku)

Získajte návrh a výpočet MBBR pre váš RAS

Pošlite dopyt