Công nghệ loại bỏ hạt rắn (Phần 3): Thiết kế tham số quy trình và các nghiên cứu trường hợp

• Thông số thiết kế cho quá trình loại bỏ hạt lơ lửng trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn
  • Thông số thiết kế cho bộ lắng dòng chảy dọc

Hệ thống hai hàng Cornell đã được sử dụng rộng rãi và đạt được những kết quả thực tiễn tốt. Trong ao nuôi thủy sản sử dụng hệ thống hai hàng Cornell, 10% đến 25% dòng nước chảy vào bể lắng dòng dọc thông qua ống dẫn đáy và được thải ra, trong khi phần lớn còn lại của dòng nước chảy được thải ra qua bên ao cá. Việc sử dụng thiết kế hai đường thoát nước làm tăng đáng kể khả năng thu gom chất ô nhiễm từ đáy thông qua dòng chảy chậm theo chiều dọc. Ở tốc độ dòng chảy thấp này, nồng độ vật chất dạng hạt tăng lên gấp 10 lần so với phương pháp đo dòng chính.

Tỷ lệ giữa lưu lượng qua thiết bị lắng dòng thẳng đứng và lưu lượng vào đường xả bên có thể được tính toán dựa trên diện tích mặt cắt ngang của ống nước thải đáy của bồn cầu cá. Thông thường, đường ống vào hàng bên là 110, và đường ống vào bộ lắng dòng thẳng đứng là 50, vì vậy tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang của chúng là 5:1. Nghĩa là khoảng 17% lượng nước chảy vào bộ lắng dòng thẳng đứng. Xét đến nồng độ các hạt lơ lửng chảy vào bộ lắng dòng thẳng đứng cao gấp 10 lần so với lượng chảy vào đường xả bên. Dựa trên phép tính này, tỷ lệ các hạt lơ lửng được xử lý bởi bộ lắng dòng thẳng đứng chiếm khoảng 70%. Trong quá trình sử dụng cụ thể, tỷ lệ giữa đường kính ống vào hàng bên và đường kính ống vào bộ lắng dòng thẳng đứng có thể được điều chỉnh theo từng loại nuôi cụ thể và mật độ nuôi để đạt được việc điều chỉnh tỷ lệ lưu lượng vào micro-lọc và bộ lắng dòng thẳng đứng tương ứng.

Chỉ số quyết định chính của bộ lắng dòng dọc là thời gian giữ thủy lực. Thời gian giữ thủy lực đề cập đến thời gian trung bình mà nước ở lại trong bộ lắng dòng dọc. Thời gian giữ thủy lực đủ là một trong những yếu tố quan trọng để đảm bảo lắng đọng đầy đủ các hạt lơ lửng. Nó liên quan đến thể tích của bộ lắng và lượng nước được xử lý. Trong nuôi trồng thủy sản tuần hoàn, người ta khuyến nghị rằng thời gian giữ thủy lực của bộ lắng dòng dọc nên ít nhất là 30 giây hoặc hơn. Nếu thời gian giữ thủy lực quá ngắn, các hạt lơ lửng có thể không kịp lắng và có thể bị đưa ra khỏi bể lắng; nếu quá dài, nó sẽ làm tăng kích thước và chi phí của thiết bị.

Trong thiết kế, thường dựa trên kinh nghiệm:

Đường kính của thiết bị lắng dòng chảy dọc: một thiết bị lắng dòng chảy dọc có đường kính 600mm được lắp đặt trong hồ nuôi có kích thước 6 mét, và một thiết bị lắng dòng chảy dọc có đường kính 800mm được lắp đặt trong hồ nuôi có kích thước 8 mét.

Chiều cao của thiết bị lắng dòng chảy dọc: 1 mét

Góc hình nón: 30 độ

Cách biến thiết bị lắng dòng chảy dọc thành thiết bị lắng dòng chảy dọc thông minh?

Bể lắng dòng dọc truyền thống chỉ có thể thải nước thải trong bể lắng dòng dọc bằng cách rút ống ra. Thông thường, việc rút một lần sẽ làm cạn hoàn toàn nước từ bể lắng dòng dọc. Do số lượng lớn ao nuôi tuần hoàn, việc rút thủ công thường chỉ có thể thực hiện 1-2 lần mỗi ngày. Tuy nhiên, mồi thừa và phân trong bể lắng dòng dọc sẽ dần phân rã trong vòng nửa giờ, trở thành các hạt lơ lửng tan trong nước, sau đó liên tục nổi lên, tràn vào máy lọc vi sinh qua phần trên của bể lắng dòng dọc, làm tăng gánh nặng cho máy lọc vi sinh và bộ tách protein.

Do đó, có thể lắp đặt van xả thông minh tại ống xả của thiết bị lắng dòng thẳng đứng, xả trong vài giây mỗi giờ và áp dụng chiến lược xả nhiều lần với lượng nhỏ. Như vậy, chất thải còn lại có thể được xả kịp thời, giảm gánh nặng cho quá trình lọc vi sinh và tách protein. Đồng thời, việc xả nhiều lần với lượng nhỏ rất tiết kiệm nước, giảm đáng kể tỷ lệ thay nước, không chỉ tiết kiệm nước mà còn tiết kiệm năng lượng.

Khi chọn van thoát nước, điều quan trọng là chọn van chống thấm IP68, nếu không van dễ bị gỉ sét và gây ra sự cố, dẫn đến những tổn thất không cần thiết. Nếu là nuôi trồng thủy sản nước biển, nên chọn vật liệu UPVC để phòng chống ăn mòn bởi nước biển.

Việc lắp đặt thiết bị này trên thiết bị lắng dòng chảy dọc truyền thống thực sự nâng cấp nó thành thiết bị lắng dòng chảy dọc thông minh, đạt được vận hành thông minh và không người lái, không chỉ cải thiện chất lượng nước mà còn tiết kiệm nước và điện.

2. Thiết kế tham số của máy lọc vi sinh

Máy lọc vi sinh được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn lơ lửng có kích thước 30-100 micron. Khả năng xử lý của một máy lọc vi sinh đề cập đến khả năng cho nước đi qua của thiết bị. Kích thước của lưới lọc quyết định hiệu quả xử lý, thường chọn lưới 200 mesh. Vậy chúng ta nên thiết kế tham số của máy lọc vi sinh như thế nào?

Trước tiên, giới thiệu dữ liệu kinh nghiệm của kỹ sư cho hoạt động thực tế:

Lượng nước dư thừa = thể tích nước nuôi trồng thủy sản / tần suất tuần hoàn * 1.2

1.2 là độ dư an toàn, và tần suất chu kỳ đề cập đến số giờ để chu kỳ diễn ra một lần. Tần suất chu kỳ thường được xác định dựa trên các giống nuôi khác nhau và khả năng chịu tải sinh học. Ví dụ, khi nuôi cá biển trong khối nước tuần hoàn 1000 mét khối, tốt nhất nên đặt tần suất tuần hoàn một lần mỗi 2 giờ. Do đó, khả năng thông qua nước của máy lọc vi sinh là: 1000/2 * 1.2 = 600 tấn

Trong thực tế, có thể lắp một máy lọc vi sinh 600 tấn hoặc hai máy lọc vi sinh 300 tấn. Ưu điểm của việc lắp hai máy lọc vi sinh là khi một máy bị hỏng và đang sửa chữa, máy lọc vi sinh còn lại vẫn có thể hoạt động bình thường. Nhưng giá của hai máy lọc vi sinh nhỏ hơn cao hơn so với giá của một máy lọc vi sinh.

3. Thiết kế tham số của máy tách protein

Máy tách protein được sử dụng để xử lý các hạt lơ lửng có kích thước trên 30 micron, và khả năng xử lý của nó chỉ bằng lượng nước dư thừa mỗi giờ. Mỗi nhà sản xuất máy tách protein sẽ ghi rõ lưu lượng nước theo giờ. Ví dụ như trong việc nuôi cá biển trong một hệ thống nước tuần hoàn 1000 mét khối, hệ thống có khả năng tuần hoàn 600 tấn mỗi giờ. Vì vậy, bạn có thể chọn máy tách protein có khả năng xử lý 600 tấn mỗi giờ.

2、 Tính toán lưu lượng tuần hoàn của hệ thống nước tuần hoàn

Trong đoạn văn trước, chúng tôi đã cung cấp một quy tắc kinh nghiệm về lượng tuần hoàn. Tiếp theo, chúng tôi sẽ cung cấp phương pháp suy luận và tính toán nghiêm ngặt.

Trước hết, chúng ta cần xác định lượng chất rắn lơ lửng tổng số (TSS) được tạo ra trong hệ thống. Điều này có thể được tính bằng công thức sau:

RTSS = 0.25 x lượng cho ăn tối đa hàng ngày

Tiếp theo, chúng ta sẽ sử dụng công thức sau để tính lưu lượng tuần hoàn hệ thống dựa trên tổng lượng chất rắn lơ lửng:

QTSS

Trong đó, QTSS là giá trị tính được của lưu lượng tuần hoàn hệ thống dựa trên TSS, với đơn vị là m 3 /h;

TSSin là mục tiêu kiểm soát TSS trong nước tuần hoàn;

TSSout là nồng độ kiểm soát mục tiêu của TSS trong nước thải ao nuôi trồng thủy sản, được đo bằng mg/L;

ETSS là hiệu suất loại bỏ TSS trong quá trình lọc vật lý, được đo bằng %;

1000 là hệ số chuyển đổi chất lượng, chuyển đổi mg thành g.

3、 Các trường hợp thực tế

Xây dựng dự án nuôi trồng thủy sản nước mặn hình tròn với dung tích 1000 mét khối cho cá bass. Các chỉ tiêu kỹ thuật cho thiết kế dự án như sau:

Độ dày nuôi cấy: 50kg/thể tích mét khối

Tỷ lệ cho ăn hàng ngày: 2%

Mục tiêu loại bỏ của hệ thống hạt lơ lửng là 70%

Mục tiêu kiểm soát TSS cho nước tuần hoàn là 10mg/L

Dựa trên các chỉ số trên, chúng tôi sẽ tính toán lưu lượng tuần hoàn của hệ thống nước tuần hoàn:

Trước tiên, hãy tính toán trọng lượng của chất rắn lơ lửng được tạo ra mỗi ngày:

RTSS=0.25X lượng cho ăn tối đa hàng ngày=60X1000X2% X0.25=12.5kg/ngày.

Theo phân tích trên, 70% các hạt rắn (chủ yếu là mồi thừa và phân) sẽ được thải ra bởi bộ lắng dòng chảy thẳng đứng, vì vậy chỉ có 30% các hạt lơ lửng sẽ vào hệ thống tuần hoàn.

Dựa trên điều này, tính toán lưu lượng tuần hoàn của hệ thống nước tuần hoàn:

QTSS =600.96 m 3 /h

Kết quả tính toán này cho thấy rằng để duy trì nồng độ TSS trong ao nuôi trồng thủy sản không vượt quá 10 mg/L và dưới điều kiện tỷ lệ loại bỏ chất rắn lơ lửng là 52%, chúng ta cần thiết kế lưu lượng tuần hoàn khoảng 600m 3 /h.

Trong thực tế vận hành, chúng ta có thể điều chỉnh lưu thông nước trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn dựa trên các thông số này để đảm bảo chất lượng nước đáp ứng nhu cầu nuôi trồng. Ví dụ, nếu nồng độ TSS của chúng ta vượt quá tiêu chuẩn, điều này cho thấy hai khả năng.

Khả năng xử lý của thiết bị lọc vi sinh và tách protein nhỏ hơn 52%

Khả năng xử lý của thiết bị lắng dòng dọc nhỏ hơn 70%