تكنولوجيا إزالة الجسيمات الصلبة (الجزء 3): تصميم معلمات العملية ودراسات الحالة

• معايير تصميم لإزالة الجسيمات المعلقة في أنظمة تربية الأحياء المائية الدائرية
  • معايير تصميم للمستقرات ذات التدفق الرأسي

لقد تم استخدام نظام الصف المزدوج من كورنيل على نطاق واسع وقد حقق نتائج عملية جيدة. في البرك السمكية التي تستخدم نظام كورنيل المزدوج، يدخل ما بين 10٪ إلى 25٪ من تدفق المياه إلى خزان الترسيب العمودي عبر أنابيب تصريف القاع ويتم تصريفه، بينما يتم تصريف الجزء الأكبر من تدفق المياه عبر جانب بركة الأسماك. استخدم تصميم التصريف المزدوج يزيد بشكل كبير من قدرة القاع على جمع الملوثات من خلال التصريف البطيء للتدفق العمودي. عند هذا معدل التدفق المنخفض، يتزايد تركيز المواد الصلبة بمقدار عشر مرات مقارنة بطريقة قياس التدفق الرئيسي.

يمكن حساب نسبة معدل التدفق عبر جهاز ترسيب التدفق الرأسي إلى معدل التدفق الذي يدخل المنفذ الجانبي بناءً على مساحة القسم العرضي لأنبوب الصرف السفلي لمرحاض السمك. بشكل عام، يكون الأنبوب الداخلي للصفوف الجانبية قطره 110، بينما يكون الأنبوب الداخل إلى جهاز الترسيب الرأسي قطره 50، وبالتالي تكون نسبة مساحات الأقسام العرضية 5:1. بمعنى آخر، حوالي 17% من المياه تتدفق إلى جهاز الترسيب الرأسي. مع الأخذ في الاعتبار أن تركيز الجزيئات المعلقة التي تدخل جهاز الترسيب الرأسي هو عشرة أضعاف تلك التي تدخل المنفذ الجانبي. بناءً على هذا الحساب، فإن نسبة الجزيئات المعلقة التي يتم معالجتها بواسطة جهاز الترسيب الرأسي تصل إلى حوالي 70%. عند الاستخدام الفعلي، يمكن تعديل نسبة قطر الأنبوب الداخل إلى الصفوف الجانبية مقابل قطر الأنبوب الداخل إلى جهاز الترسيب الرأسي وفقًا لنوع التربية المحددة وكثافة التربية، وذلك لتحقيق ضبط نسبة التدفق الداخل إلى المرشح الدقيق وجهاز الترسيب الرأسي على التوالي.

المؤشر الرئيسي الذي يحدد المستقر المتدفق رأسيًا هو وقت الاحتفاظ الهيدروليكي. يشير وقت الاحتفاظ الهيدروليكي إلى الوقت المتوسط الذي يبقى فيه الماء داخل المستقر المتدفق رأسيًا. يعتبر وقت الاحتفاظ الهيدروليكي الكافي أحد العوامل الرئيسية لضمان ترسيب كافٍ للمادة الجزيئية المعلقة. فهو مرتبط بحجم المستقر وكمية المياه المعالجة. في أنظمة تربية الأحياء المائية الدائرية، يُوصى بأن يكون وقت الاحتفاظ الهيدروليكي للمستقر المتدفق رأسيًا 30 ثانية على الأقل أو أكثر. إذا كان وقت الاحتفاظ الهيدروليكي قصيرًا جدًا، فقد لا تتراكم الجزيئات المعلقة في الوقت المناسب وقد تُسحب من خزان الترسيب؛ وإذا كان طويلًا جدًا، فإنه سيزيد من حجم ومصاريف المعدات.

في التصميم، يتم الاعتماد عادةً على الخبرة:

قطر جهاز الترسيب بالتدفق العمودي: تم تركيب جهاز ترسيب بالتدفق العمودي بقطر 600 مم في حوض تربية يبلغ طوله 6 أمتار، وتم تركيب جهاز ترسيب بالتدفق العمودي بقطر 800 مم في حوض تربية يبلغ طوله 8 أمتار.

ارتفاع جهاز الترسيب بالتدفق العمودي: 1 متر

زاوية المخروط: 30 درجة

كيفية تحويل جهاز الترسيب بالتدفق العمودي إلى جهاز ترسيب ذكي بالتدفق العمودي؟

لا يمكن تصريف مياه الصرف الموجودة في المصفاة ذات التدفق العمودي التقليدية إلا عن طريق سحب الأنابيب. عادةً، يتم السحب مرة واحدة لتصريف المياه تمامًا من خزان الترسيب العمودي. بسبب وجود عدد كبير من أحواض تربية الأسماك الدائرية، فإن الاستخراج اليدوي يكون ممكنًا فقط 1-2 مرة يوميًا. ومع ذلك، فإن البواقي العلفية والبراز في المصفاة ذات التدفق العمودي ستبدأ في التحلل خلال نصف ساعة، لتتحول إلى جزيئات معلقة قابلة للذوبان في الماء، ثم تستمر في الصعود والفيضان عبر الجزء العلوي من المصفاة ذات التدفق العمودي إلى المرشح الدقيق، مما يزيد من العبء على المرشح الدقيق وفاصل البروتين.

لذلك، يمكن تركيب صمام تصريف ذكي في أنبوب التصريف الخاص بجهاز ترسيب التدفق الرأسي، والذي يقوم بالتصريف لبضع ثوانٍ كل ساعة ويستخدم استراتيجية تصريف متعددة بكميات صغيرة. بهذه الطريقة، يمكن تصريف بقايا فضلات الطعم في الوقت المناسب، مما يقلل من العبء على مرشحات الميكرو وفواصل البروتين. وفي الوقت نفسه، فإن التصريف المتعدد بكميات صغيرة يوفر المياه بشكل كبير، ويقلل بشكل كبير من معدل تغيير المياه، مما يوفر ليس فقط المياه ولكن أيضًا استهلاك الطاقة.

عند اختيار صمام الصرف، من المهم اختيار صمام مقاوم للماء بدرجة IP68، وإلا فإن الصمام يكون عرضة للصدأ والتعطل، مما قد يؤدي إلى خسائر غير ضرورية. وإذا كان الأمر يتعلق بتربية الأحياء المائية باستخدام مياه البحر، يُنصح باختيار مادة UPVC لمنع تآكل مياه البحر.

تركيب هذا الجهاز على الجهاز التقليدي لترسيب التدفق الرأسي يرقى به حقًا إلى جهاز ترسيب ذكي بالتدفق الرأسي، مما يحقق تشغيلًا ذكيًا بدون تدخل بشري، ليس فقط لتحسين جودة المياه ولكن أيضًا لتوفير الماء والكهرباء.

2. تصميم معلمات آلة الترشيح الدقيقة

تُستخدم أجهزة الترشيح الدقيقة لإزالة الجزيئات الصلبة المعلقة بحجم 30-100 ميكرون. تمثل قدرة جهاز الترشيح الدقيق قدرته على مرور المياه. حجم الشبكة المرشحة يحدد فعالية المعالجة، عادةً يتم اختيار شبكة بحجم 200. إذن كيف我们应该 تصميم معلمات جهاز الترشيح الدقيق؟

أولاً، نقدم بيانات خبرة المهندس للعمل العملي:

كمية المياه الزائدة = حجم مياه التربية المائية / تردد الدورة * 1.2

1.2 هو هامش الأمان، ويشير تردد الدورة إلى عدد الساعات التي تستغرقها الدورة للانتهاء مرة واحدة. عادةً ما يتم تحديد تردد الدورة بناءً على الأنواع المختلفة للتربية والقدرة الحيوية للحمل. على سبيل المثال، عند زراعة سمك الباس في جسم ماء دائري بحجم 1000 متر مكعب، من الأفضل ضبط تردد الدورة ليكون مرة كل ساعتين. وبالتالي، تكون قدرة مرور المياه للفلتر الصغير: 1000/2 * 1.2 = 600 طن

في الممارسة العملية، يمكن تركيب فلتر صغير بسعة 600 طن، أو تركيب فلترَين صغيرَين بسعة 300 طن لكل منهما. الميزة في تركيب فلترَين هي أن أحدهما يمكن أن يستمر في العمل بشكل طبيعي إذا تعطل الآخر أثناء الإصلاح. لكن سعر الفلترَين الصغيرَين يكون أعلى من سعر فلتر واحد.

3. تصميم المعلمات لفصل البروتين

يُستخدم فاصل البروتين لمعالجة الجزيئات المعلقة التي تزيد عن 30 ميكرون، وسعته المعالجة هي فقط كمية الماء الفائض بالساعة. سيشير معدات كل منتجي معالجات البروتين إلى معدل تدفق المياه بالساعة. على سبيل المثال، عند زراعة سمك الباس في جسم مائي دائري بحجم 1000 متر مكعب، يكون للنظام قدرة تدويرية تبلغ 600 طن في الساعة. لذلك يمكنك اختيار فاصل بروتين بسعة معالجة تبلغ 600 طن في الساعة.

2、 احسب حجم التدوير لنظام المياه الدائرة

في النص السابق، قدمنا قاعدة خبرة حول الكميات الدائرية. بعد ذلك، سنقدم طريقة اشتقاق وحساب صارمة.

أولاً، نحتاج إلى تحديد كمية المواد الصلبة المعلقة الإجمالية (TSS) المنتجة في النظام. يمكن حساب هذا باستخدام الصيغة التالية:

RTSS = 0.25 × كمية التغذية اليومية القصوى

بعد ذلك، سنستخدم الصيغة التالية لحساب تدوير النظام بناءً على المواد الصلبة المعلقة الإجمالية:

QTSS

من بينها، QTSS هو القيمة المحسبة لتدوير النظام بناءً على TSS، بوحدة m 3 /h;

TSSin هو هدف السيطرة على TSS في مياه الدورة;

TSSout هو تركيز التحكم المستهدف لـ TSS في المخلفات الناتجة عن برك تربية الأحياء المائية، ويُقاس بوحدة mg/L;

ETSS هي كفاءة إزالة TSS في عملية الترشيح الفيزيائي، وتُقاس بنسب مئوية %;

1000 هو عامل تحويل الجودة، الذي يحول mg إلى g.

3、 حالات عملية

إنشاء مشروع تربية أحياء مائية دائري سعته 1000 متر مكعب لتربية الباسا البحرية. تكون المؤشرات الفنية لتصميم المشروع على النحو التالي:

كثافة التكاثر: 50 كغ/متر مكعب

معدل التغذية اليومي: 2%

الهدف المطلوب لمعدل إزالة نظام الجسيمات المعلقة هو 70%

هدف السيطرة على TSS للماء الدائري هو 10 مجم/لتر

بناءً على هذه المؤشرات، سنقوم بحساب حجم التدفق في نظام المياه الدائرية:

أولاً، دعونا نحسب وزن المواد الصلبة المعلقة التي تُنتج يوميًا:

RTSS=0.25X الكمية القصوى اليومية للإطعام=60X1000X2% X0.25=12.5 كغ/يوم.

وفقًا للتحليل أعلاه، فإن 70٪ من الجسيمات الصلبة (وهي في الغالب علف متبقٍ وبراز) سيتم تصريفها بواسطة المستقر التدفقي الرأسي، وبالتالي فإن فقط 30٪ من الجسيمات المعلقة ستدخل النظام الدائري.

بناءً على ذلك، نحسب حجم التدوير في نظام المياه الدائرة:

QTSS =600.96 م 3 /h

تشير نتيجة هذا الحساب إلى أنه من أجل الحفاظ على تركيز TSS في بركة تربية الأحياء المائية بحيث لا يتجاوز 10 مجم/لتر، وتحت شرط معدل إزالة المواد الصلبة العالقة بنسبة 52٪، نحتاج إلى تصميم معدل دوران يبلغ حوالي 600 متر 3 /س.

في التشغيل الفعلي، يمكننا ضبط الدورة المائية في نظام تربية الأحياء المائية الدائري بناءً على هذه المعاملات لضمان أن جودة المياه تلبي احتياجات تربية الأحياء المائية. على سبيل المثال، إذا تجاوز تركيز TSS لدينا المعيار، فهذا يشير إلى احتمالين.

قدرة معالجة أجهزة الترشيح الدقيق والفاصل البروتيني أقل من 52٪

قدرة معالجة جهاز ترسيب التدفق العمودي أقل من 70٪