MBBR-ontwerp en -berekening voor RAS

Ontwerpvereisten voor biofilters in RAS

Een ideaal biofilter voor RAS met hoge{0}}dichtheid moet aan meerdere kritische criteria voldoen om een ​​efficiënte en stabiele werking te garanderen. Om dit te bereiken moet het systeem het oppervlak van de media volledig benuttenvolledige verwijdering van ammoniakterwijlwaardoor de ophoping van nitriet wordt geminimaliseerd. Optimale zuurstofoverdrachtsnelheden moeten worden gehandhaafd binnen een compact formaat, met behulp van kosten-effectieve media die minimaal drukverlies veroorzaken. Het ontwerp vereist weinig onderhoud en vermijdt solide retentie om verstoppingsproblemen te voorkomen.

Een van de meest uitdagende aspecten van het ontwerp van biofilters is het ontwerpen ervanhet nauwkeurig berekenen van het zuurstofverbruikom zowel aan de eisen van de gekweekte soort als aan de operationele behoeften van het biofilter te voldoen. Terwijl stoichiometrische berekeningen suggerereneen theoretisch minimum van 0,37 kg opgeloste zuurstof per kg voer(met 0,25 g ter ondersteuning van het vismetabolisme en 0,12 g voor nitrificatie),Uit praktische ontwerpoverwegingen wordt aanbevolen om 1,0 kg O₂ per kg voer te verstrekkenom de betrouwbaarheid van het systeem te garanderen. Veldgegevens van operaties op commerciële-schaal geven deHet meest efficiënte zuurstofgebruik vindt doorgaans plaats bij ongeveer 0,5 kg O₂ per kg voer, wat neerkomt op een optimaal evenwicht tussen biologische prestaties en energie-efficiëntie.

Ditstrategie voor zuurstoftoevoermoet rekening houden met verschillende factoren, waaronder:

De ammoniakoxidatiecapaciteit van het biofilter

Fluctuaties in de bezettingsdichtheid

Temperatuur-afhankelijke zuurstofoplosbaarheid

Systeemredundantievereisten

MBBR-technologie en zijn voordelen

Het Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)-systeem biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele biofiltratietechnologieën zoals druppelfilters en roterende biologische contactors, vooral wat betreft operationele en onderhoudsvereisten.Momenteel wordt MBBR-technologie op grote schaal geïmplementeerd in Europese afvalwaterzuiveringsinstallaties en commerciële aquacultuursystemen van verschillende schaalgroottes.

MBBR vertegenwoordigt een gekoppeld-biologisch groeibehandelingsproces dat continu werkt als eenlaag-hoofdverlies, niet-verstopte biofilmreactor. Dit systeem beschikthoog specifiek oppervlakvoor biofilmgroei zonder dat terugspoelen nodig is. In MBBR-systemen ontwikkelen bacterieculturen zich op gespecialiseerde dragermedia die vrij bewegen binnen het reactorvolume. De reactorconfiguratie kan aërobe omstandigheden voor nitrificatie handhaven door middel van diffuse beluchting of anoxische omstandigheden voor denitrificatie met behulp van ondergedompelde mechanische mengers.

Meestal de dragermediabeslaat 50-70% van het reactorvolume, omdat hogere vulverhoudingen een goede menging kunnen belemmeren. Retentieschermen - inclusief verticale staafrekken, rechthoekige gaasschermen of cilindrische zeefopstellingen - voorkomen mediaverlies terwijl water doorstroomt. De meest gebruikte dragermedia (type MBBR04/K1) bestaan ​​uit polyethyleen met hoge-dichtheid (dichtheid 0,95 g/cm³), gevormd tot kleine cilinders met interne kruisstructuren en externe vin-uitsteeksels. Hoewel er verschillende mediaontwerpen bestaan, delen ze allemaal het essentiële kenmerk van het bieden van beschermde oppervlakken voor de ontwikkeling van biofilms. Voortdurende mediabewegingen binnen de reactor zorgen voor een zelfreinigend effect-dat verstoppingen voorkomt en de gecontroleerde vervelling van biofilm bevordert. Als een bijgevoegd-groeiproces,De MBBR-behandelingscapaciteit houdt rechtstreeks verband met het totale beschikbare mediaoppervlak.

Belangrijkste operationele kenmerken:

Casestudyontwerp en berekeningen

Systeemoverzicht

Dit ontwerpvoorbeeld illustreert de maatvoering van het MBBR-biofilter voor een RAS met een jaarlijkse productie van 500 ton. De belangrijkste productieparameters voor elke kweekfase worden gegeven in de tabellen 1-1 en 1-2.

Ontwerpmethodologie

Het MBBR-ontwerp volgt een vereenvoudigde aanpak wanneer de TAN-verwijderingsefficiëntie (Total Ammonia Nitrogen) bekend is, gebaseerd op:

• Vast reactorvolume
• Kenmerken van het mediatype
• Hydraulisch laden
• TAN-verwijderingspercentage
• Bedrijfstemperatuur

Het vereiste totale biofilmoppervlak (A_media, m²) wordt berekend uit:

1. MBBR TAN-laadsnelheid (P_BRUINENkg/dag)
2. Geschatte nitrificatiesnelheid (r_BRUINEN,g/(m²·dag))

Het bioreactorvolume (V_media, m³) wordt dan bepaald door:

V_media = A_media/ SSA

waarbij SSA=specifiek oppervlak van media (m²/m³)

De geometrie van de reactor is geoptimaliseerd op basis van de verhoudingen tussen hoogte- en- diameter (H/D).

Ontwerpprocedure

Stap 1: Bereken het zuurstofverbruik (R_DOEN)

Waar:

• a_DOEN= 0.25 kg O₂/kg voer
• r_voer= 0.0173 kg voer/kg vis/dag
• ρ=veedichtheid (137 kg/m³)
• V_tank= tankvolume (72,8 m³)

Stap 2: Bepaal de waterstroomsnelheid (Q_tank)

Ervan uitgaande:

DOEN_inlaat= 14.2 mg/l (50% O₂-verzadiging)

DOEN_tank= 5 mg/l (28 graden)

Waar

• Q_tank= 3,250 l/min

Controleer of de tankwisselkoers per uur voldoet aan de effectieve vereisten voor verwijdering van vaste stoffen:

Indien nodig kan dit worden teruggebracht (bijvoorbeeld tot 2 verversingen/uur), afhankelijk van de tankhydrauliek en de efficiëntie van de verwijdering van vaste stoffen.

Stap 3: Bereken de TAN-productie (pag_BRUINEN)

Waar

• R_voer= 170 kg voer/dag
• a_BRUINEN= 0.032 kg TAN/kg voer
• P_BRUINEN= 5.44 kg TAN/dag

Stap 4: Bepaal het mediavolume

Volumetrische TAN-verwijderingssnelheid (VTR) gebruiken:

• Warm water (25-30 graden): 605 g/m³/dag
• Koud water (12-15 graden): 468 g/m³/dag (bij 1-2 mg/L TAN)

Stap 5: Grootte bioreactor

Belangrijkste parameters:

• H/D-verhouding: 1,0-1,2 (geoptimaliseerd voor mengen/beluchten)
• Maximale diameter: kleiner dan of gelijk aan 2 m
• Mediavulpercentage: 60-70%

Voor dit geval:

• Benodigd volume: 5,0 m³ bij 60% vulling
• Afmetingen:

- Hoogte: 1,83 m

- Diameter: 1,83 m

- Totale hoogte: 2,1 m (inclusief vrijboord)

Ontvang MBBR-ontwerp en -berekening voor uw RAS

Stuur nu een aanvraag