Tecnología de Remoción de Partículas Sólidas (Parte 3): Diseño de Parámetros de Proceso y Estudios de Caso

• Parámetros para el diseño de procesos de eliminación de partículas en suspensión en sistemas de acuicultura de recirculación
  • Parámetros de diseño para sedimentadores de flujo vertical

El sistema de doble fila de Cornell ha sido ampliamente utilizado y ha obtenido buenos resultados prácticos. En estanques de acuicultura que utilizan el sistema de doble fila de Cornell, entre el 10% y el 25% del flujo de agua entra en el tanque de sedimentación de flujo vertical a través de la tubería de drenaje inferior y se descarga, mientras que la mayoría del flujo de agua restante se descarga a través del lado del estanque de peces. El uso de un diseño de doble drenaje aumenta considerablemente la capacidad de recolección de contaminantes en el fondo mediante el drenaje lento de flujo vertical. A esta baja velocidad de flujo, la concentración de partículas se incrementa 10 veces en comparación con el método de medición del flujo principal.

La relación entre la velocidad de flujo a través del dispositivo de sedimentación de flujo vertical y la velocidad de flujo que entra en el desagüe lateral se puede calcular en función del área transversal del tubo de aguas residuales inferior del inodoro para peces. En general, el diámetro del tubo que entra en el desagüe lateral es de 110, y el diámetro del tubo que entra en el decantador de flujo vertical es de 50, por lo que su relación de áreas transversales es de 5:1. Es decir, aproximadamente el 17% del agua fluye hacia el decantador de flujo vertical. Considerando que la concentración de partículas en suspensión que entran en el decantador de flujo vertical es diez veces mayor que la que entra en el desagüe lateral. Según este cálculo, la proporción de partículas en suspensión procesadas por el decantador de flujo vertical es aproximadamente del 70%. En uso específico, la relación entre el diámetro del tubo que entra en el desagüe lateral y el diámetro del tubo que entra en el decantador de flujo vertical se puede ajustar según la especie específica de cría y la densidad de cría, con el fin de lograr el ajuste de la relación de velocidades de flujo que entran en el microfiltro y el decantador de flujo vertical respectivamente.

El indicador clave que determina el sedimentador de flujo vertical es el tiempo de retención hidráulica. El tiempo de retención hidráulica se refiere al tiempo promedio que el agua permanece en un sedimentador de flujo vertical. Un tiempo de retención hidráulica adecuado es uno de los factores clave para asegurar una sedimentación suficiente de la materia particulada en suspensión. Está relacionado con el volumen del sedimentador y la cantidad de agua procesada. En acuicultura de recirculación, se recomienda que el tiempo de retención hidráulica del sedimentador de flujo vertical sea de al menos 30 segundos o más. Si el tiempo de retención hidráulica es demasiado corto, las partículas en suspensión pueden no asentarse a tiempo y pueden ser extraídas del tanque de sedimentación; si es demasiado largo, aumentará el tamaño y el costo del equipo.

En el diseño, generalmente se basa en la experiencia:

El diámetro del dispositivo de sedimentación de flujo vertical: un dispositivo de sedimentación de flujo vertical de 600 mm de diámetro está instalado en una piscina de cría de 6 metros, y un dispositivo de sedimentación de flujo vertical de 800 mm de diámetro está instalado en una piscina de cría de 8 metros.

Altura del dispositivo de sedimentación de flujo vertical: 1 metro

Ángulo cónico: 30 grados

¿Cómo transformar un dispositivo de sedimentación de flujo vertical en un dispositivo de sedimentación de flujo vertical inteligente?

El sedimentador de flujo vertical tradicional solo puede descargar las aguas residuales dentro del sedimentador de flujo vertical extrayendo la tubería. Por lo general, extraer una vez drenará completamente el agua del tanque de sedimentación de flujo vertical. Debido a la gran cantidad de estanques de acuicultura de recirculación, la extracción manual generalmente solo es posible 1-2 veces al día. Sin embargo, el cebo residual y los excrementos en el sedimentador de flujo vertical se descompondrán lentamente en media hora, convirtiéndose en partículas en suspensión que son solubles en agua, y luego flotarán continuamente, desbordándose hacia el microfiltro a través de la parte superior del sedimentador de flujo vertical, aumentando la carga sobre el microfiltro y el separador de proteínas.

Por lo tanto, se puede instalar una válvula de descarga inteligente en la tubería de salida del dispositivo de sedimentación de flujo vertical, que descarga durante unos segundos cada hora y adopta una estrategia de descarga con múltiples pequeñas descargas. De esta manera, los residuos y las heces del cebo pueden ser eliminados a tiempo, reduciendo la carga en las microfiltraciones y los separadores de proteínas. Al mismo tiempo, múltiples pequeñas descargas son muy ahorradoras de agua, reduciendo considerablemente la tasa de cambio de agua, no solo ahorrando agua sino también consumo de energía.

Al elegir una válvula de drenaje, es importante optar por una válvula impermeable IP68, de lo contrario, la válvula es propensa a oxidarse y causar averías, lo que puede generar pérdidas innecesarias. Si se trata de acuicultura en agua salada, se recomienda elegir material UPVC para prevenir la corrosión por agua salada.

Instalar este dispositivo en el tradicional sistema de sedimentación de flujo vertical realmente lo actualiza a un sistema inteligente de sedimentación de flujo vertical, logrando operación inteligente y sin intervención humana, no solo mejorando la calidad del agua sino también ahorrando agua y electricidad.

2. Diseño de parámetros de la máquina de microfiltración

Las máquinas de microfiltración se utilizan para eliminar partículas suspendidas sólidas de 30-100 micras. La capacidad de procesamiento de un microfiltro se refiere a la capacidad del dispositivo para pasar agua. El tamaño de la malla de filtrado determina el efecto de tratamiento, generalmente se elige una malla de 200. Entonces, ¿cómo deberíamos diseñar los parámetros del microfiltro?

Primero, introduzca datos de experiencia de un ingeniero para la operación práctica:

Volumen excedente de agua = volumen de agua de acuicultura / frecuencia de ciclo * 1.2

1.2 es la redundancia de seguridad, y la frecuencia del ciclo se refiere a cuántas horas tarda en completar un ciclo. La frecuencia del ciclo generalmente se determina según las diferentes variedades de cría y la capacidad biológica de carga. Tomando como ejemplo la cría de lubina en un cuerpo de agua circulante de 1000 metros cúbicos, lo mejor es configurar la frecuencia de circulación para que sea una vez cada 2 horas. Por lo tanto, la capacidad de paso de agua del microfiltro es: 1000/2 * 1.2 = 600 toneladas

En la práctica, se puede instalar un microfiltro de 600 toneladas o dos microfiltros de 300 toneladas. La ventaja de instalar dos máquinas microfiltrantes es que si una máquina falla y está en reparación, la otra máquina microfiltrante aún puede funcionar normalmente. Pero el precio de dos pequeñas máquinas microfiltrantes es mayor que el precio de una sola máquina microfiltrante.

3. Diseño de parámetros del separador de proteínas

El separador de proteínas se utiliza para procesar partículas en suspensión mayores a 30 micras, y su capacidad de procesamiento es solo la cantidad de agua excedente por hora. Cada fabricante de separadores de proteínas indicará la tasa de flujo de agua por hora. Tomando como ejemplo la cría de lubina en un cuerpo de agua circulante de 1000 metros cúbicos, el sistema tiene una capacidad de circulación de 600 toneladas por hora. Por lo tanto, puedes elegir un separador de proteínas con una capacidad de procesamiento de 600 toneladas por hora.

2、 Calcular el volumen de circulación del sistema de agua circulante

En el texto anterior, proporcionamos una regla empírica para las cantidades cíclicas. A continuación, proporcionaremos un método de derivación y cálculo riguroso.

Primero, necesitamos determinar la cantidad de Sólidos En Suspensión Totales (TSS) producidos en el sistema. Esto se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

RTSS = 0.25 x cantidad máxima diaria de alimentación

A continuación, usaremos la siguiente fórmula para calcular la circulación del sistema basada en la materia particulada en suspensión total:

QTSS

Entre ellos, QTSS es el valor calculado de la circulación del sistema basado en TSS, con la unidad de m 3. /h;

TSSin es el objetivo de control de TSS en el agua de circulación;

TSSout es la concentración de control objetivo de TSS en el efluente de las piscinas de acuicultura, medida en mg/L;

ETSS es la eficiencia de eliminación de TSS en el proceso de filtrado físico, medida en %;

1000 es el factor de conversión de calidad, que convierte mg a g.

3、 Casos Prácticos

Construya un proyecto de acuicultura de agua circular de 1000 metros cúbicos para lubina. Los indicadores técnicos para el diseño del proyecto son los siguientes:

Densidad de cría: 50kg/metro cúbico

Tasa diaria de alimentación: 2%

La tasa objetivo de eliminación del sistema de partículas en suspensión es del 70%

El objetivo de control de TSS para el agua circulante es de 10mg/L

Basándonos en los indicadores anteriores, calcularemos el volumen de circulación del sistema de agua circulante:

Primero, calculemos el peso de la materia particulada en suspensión generada cada día:

RTSS=0.25X cantidad diaria máxima de alimentación=60X1000X2% X0.25=12.5kg/día.

De acuerdo con el análisis anterior, el 70% de las partículas sólidas (principalmente restos de cebo y heces) será descargado por el sedimentador de flujo vertical, por lo que solo el 30% de las partículas en suspensión entrará al sistema de circulación.

Basándonos en esto, calculemos el volumen de circulación del sistema de agua circulante:

QTSS =600.96 m 3. /h

Este resultado de cálculo indica que, para mantener la concentración de Sólidos en Suspensión (SS) en el estanque de acuicultura por debajo de 10 mg/L y bajo la condición de una tasa de eliminación de partículas en suspensión del 52%, necesitamos diseñar una tasa de circulación de aproximadamente 600m 3. /h.

En la operación real, podemos ajustar la circulación del agua en el sistema de acuicultura de recirculación basándonos en estos parámetros para asegurar que la calidad del agua cumpla con las necesidades de acuicultura. Por ejemplo, si nuestra concentración de SS excede el estándar, esto indica dos posibilidades.

La capacidad de procesamiento del equipo de microfiltración y separador de proteínas es inferior al 52%

La capacidad de procesamiento del dispositivo de sedimentación de flujo vertical es inferior al 70%