Проектирование и расчет MBBR для УЗВ

Требования к проектированию биофильтров в УЗВ

Идеальный биофильтр для УЗВ высокой-плотности должен удовлетворять множеству важных критериев, чтобы обеспечить эффективную и стабильную работу. Система должна полностью использовать площадь поверхности носителя для достиженияполное удаление аммиакапокаминимизация накопления нитритов. Оптимальную скорость переноса кислорода необходимо поддерживать при компактных размерах, используя экономичную-среду, обеспечивающую минимальные потери напора. Конструкция должна требовать минимального обслуживания и избегать прочного удержания во избежание проблем с засорением.

Один из наиболее сложных аспектов проектирования биофильтров включает в себяточный расчет потребности в кислородедля удовлетворения как потребностей культивируемых видов, так и эксплуатационных потребностей биофильтра. Хотя стехиометрические расчеты предполагаюттеоретический минимум 0,37 кг растворенного кислорода на кг корма(0,25 г поддерживают метаболизм рыб и 0,12 г – нитрификацию),практические соображения проектирования рекомендуют обеспечивать 1,0 кг O₂ на кг корма.для обеспечения надежности системы. Полевые данные, полученные в результате операций коммерческого-масштаба, указывают нанаиболее эффективное использование кислорода обычно происходит при 0,5 кг O₂ на кг корма., что представляет собой оптимальный баланс между биологическими характеристиками и энергоэффективностью.

Этотстратегия снабжения кислородомнеобходимо учитывать несколько факторов, в том числе:

Способность биофильтра к окислению аммиака

Колебания плотности посадки

Растворимость кислорода-зависимая от температуры

Требования к резервированию системы

Технология MBBR и ее преимущества

Система биопленочного реактора с подвижным слоем (MBBR) предлагает значительные преимущества по сравнению с традиционными технологиями биофильтрации, такими как капельные фильтры и вращающиеся биологические контакторы, особенно с точки зрения требований к эксплуатации и техническому обслуживанию.В настоящее время технология MBBR широко внедрена на европейских очистных сооружениях и коммерческих системах аквакультуры различного масштаба.

MBBR представляет собой прикрепленный-процесс биологической очистки роста, который работает непрерывно какнизкие-потери напора, незасоряющийся биопленочный реактор. Особенности этой системывысокая удельная поверхностьдля роста биопленки без необходимости обратной промывки. В системах MBBR бактериальные культуры развиваются на специализированных средах-носителях, которые свободно перемещаются внутри объема реактора. Конфигурация реактора может поддерживать либо аэробные условия для нитрификации посредством диффузной аэрации, либо бескислородные условия для денитрификации с использованием погружных механических мешалок.

СМИ-носители обычнозанимает 50-70% объема реактора, поскольку более высокие коэффициенты наполнения могут препятствовать правильному смешиванию. Удерживающие экраны -, включая вертикальные решетчатые стойки, прямоугольные сетчатые экраны или цилиндрические сита -, предотвращают потерю среды, обеспечивая при этом поток воды. Наиболее часто используемый носитель (тип MBBR04/K1) состоит из полиэтилена высокой-плотности (плотность 0,95 г/см³), сформированного в небольшие цилиндры с внутренней поперечной структурой и внешними ребристыми-выступами. Несмотря на то, что существуют различные конструкции сред, все они имеют общую характеристику обеспечения защищенных поверхностей для развития биопленок. Непрерывное движение среды внутри реактора создает эффект самоочистки, который предотвращает засорение и способствует контролируемому отслаиванию биопленки. В качестве сопутствующего-процесса ростаПроизводительность обработки MBBR напрямую коррелирует с общей доступной площадью поверхности среды..

Ключевые эксплуатационные характеристики:

Разработка тематического исследования и расчеты

Обзор системы

Этот пример конструкции иллюстрирует выбор биофильтра MBBR для УЗВ производительностью 500 тонн в год. Ключевые производственные параметры для каждой стадии культивирования представлены в таблицах 1-1 и 1-2.

Методология проектирования

В конструкции MBBR используется упрощенный подход, когда известна эффективность удаления TAN (общего аммиачного азота), основанная на:

• Фиксированный объем реактора
• Характеристики типа носителя
• Гидравлическая загрузка
• Скорость удаления TAN
• Рабочая температура

Требуемая общая площадь поверхности биопленки (A_СМИ, м²) рассчитывается по формуле:

1. Скорость загрузки MBBR TAN (P_ТАНкг/день)
2. Расчетная скорость нитрификации (r_ТАН,г/(м²·сут))

Объем биореактора (V_СМИ, м³) затем определяется по формуле:

V_СМИ = A_СМИ/ ССА

где SSA=удельная площадь поверхности носителя (м²/м³)

Геометрия реактора оптимизирована на основе соотношения высоты-к-диаметру (H/D).

Процедура проектирования

Шаг 1. Рассчитайте потребность в кислороде (R_ДЕЛАТЬ)

Где:

• a_ДЕЛАТЬ= 0.25 кг O₂/кг корма
• r_{кормить}= 0.0173 кг корма/кг рыбы/день
• ρ=плотность посадки (137 кг/м³)
• V_танк= объем резервуара (72,8 м³)

Шаг 2. Определите расход воды (Q_танк)

Предполагая:

ДЕЛАТЬ_{входное отверстие}= 14.2 мг/л (50% насыщение O₂)

ДЕЛАТЬ_танк= 5 мг/л (28 градусов)

Где

• Q_танк= 3,250 л/мин

Убедитесь, что почасовая скорость замены резервуара соответствует требованиям по эффективному удалению твердых частиц:

При необходимости ее можно уменьшить (например, до 2 замен в час) в зависимости от гидравлики резервуара и эффективности удаления твердых частиц.

Шаг 3: Рассчитайте производство TAN (P_ТАН)

Где

• R_{кормить}= 170 кг корма/день
• a_ТАН= 0.032 кг TAN/кг корма
• P_ТАН= 5.44 кг TAN/день

Шаг 4: Определите объем носителя

Использование объемной скорости удаления TAN (VTR):

• Теплая вода (25-30 градусов): 605 г/м³/день.
• Холодная вода (12-15 градусов): 468 г/м³/день (при тангентическом значении 1-2 мг/л)

Шаг 5: Размер биореактора

Ключевые параметры:

• Соотношение H/D: 1,0–1,2 (оптимизировано для смешивания/аэрации)
• Максимальный диаметр: Меньше или равен 2 м.
• Коэффициент заполнения носителя: 60-70%

Для этого случая:

• Требуемый объем: 5,0 м³ при заполнении 60 %.
• Размеры:

- Высота: 1,83 м.

- Диаметр: 1,83 м.

- Общая высота: 2,1 м (включая надводный борт)

Получите проектирование и расчет MBBR для вашей УЗВ

Отправить запрос сейчас