Disseny i càlcul MBBR per a RAS

Requisits de disseny per a biofiltres en RAS

Un biofiltre ideal per a RAS d'alta-densitat ha de complir diversos criteris crítics per garantir un funcionament eficient i estable. El sistema ha d'utilitzar plenament la superfície del suport per aconseguir-hoeliminació completa de l'amoníacmentreminimitzant l'acumulació de nitrits. Les taxes de transferència d'oxigen òptimes s'han de mantenir dins d'una empremta compacta, utilitzant mitjans rendibles-que creïn una pèrdua de cap mínima mínima. El disseny hauria de requerir poc manteniment i evitar una retenció sòlida per evitar problemes d'obstrucció.

Un dels aspectes més difícils del disseny de biofiltres implicacalcular amb precisió la demanda d'oxigenper satisfer tant els requisits de les espècies cultivades com les necessitats operatives del biofiltre. Mentre que els càlculs estequiomètrics suggereixenun mínim teòric de 0,37 kg d'oxigen dissolt per kg d'alimentació(amb 0,25 g de suport al metabolisme dels peixos i 0,12 g per a la nitrificació),Les consideracions pràctiques de disseny recomanen subministrar 1,0 kg d'O₂ per kg d'alimentacióper garantir la fiabilitat del sistema. Les dades de camp d'operacions a-escala comercial indiquen elLa utilització més eficient d'oxigen es produeix normalment a aproximadament 0,5 kg O₂ per kg d'alimentació, que representa un equilibri òptim entre el rendiment biològic i l'eficiència energètica.

Aixòestratègia de subministrament d'oxigenha de tenir en compte diversos factors, com ara:

Capacitat d'oxidació d'amoníac del biofiltre

Fluctuacions de la densitat de població

Solubilitat de l'oxigen-depenent de la temperatura

Requisits de redundància del sistema

Tecnologia MBBR i els seus avantatges

El sistema Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) ofereix avantatges importants respecte a les tecnologies tradicionals de biofiltració, com ara filtres de goteig i contactors biològics rotatius, especialment pel que fa als requisits operatius i de manteniment.Actualment, la tecnologia MBBR s'ha implementat àmpliament a les plantes de tractament d'aigües residuals europees i als sistemes comercials d'aqüicultura de diverses escales.

MBBR representa un procés de tractament biològic de creixement-adjunt que funciona contínuament com abaixa{0}}pèrdua de cap, reactor de biofilm que no -obstrueix. Característiques d'aquest sistemaalta superfície específicaper al creixement del biofilm sense necessitat de rentat a contracor. En els sistemes MBBR, els cultius bacterians es desenvolupen en medis portadors especialitzats que es mouen lliurement dins del volum del reactor. La configuració del reactor pot mantenir condicions aeròbiques per a la nitrificació mitjançant aireació difusa o condicions anòxiques per a la desnitrificació mitjançant mescladors mecànics submergits.

Els mitjans de comunicació normalmentocupa el 50-70% del volum del reactor, ja que proporcions d'ompliment més altes poden impedir la barreja adequada. Les pantalles de retenció - que inclouen bastidors de barres verticals, pantalles de malla rectangular o tamisos cilíndrics - eviten la pèrdua de material alhora que permeten el flux d'aigua. Els suports més utilitzats (tipus MBBR04/K1) consisteixen en polietilè d'alta -densitat (densitat 0,95 g/cm³) format en petits cilindres amb estructures transversals internes i sortints-com aletes externes. Tot i que existeixen diversos dissenys de suports, tots comparteixen la característica essencial de proporcionar àrees de superfície protegides per al desenvolupament de biofilm. El moviment continu del medi dins del reactor crea un efecte-autonetejador que evita l'obstrucció i afavoreix l'escombratge controlat del biofilm. Com a procés de creixement-adjunt,La capacitat de tractament de MBBR es correlaciona directament amb la superfície total de suport disponible.

Característiques operatives clau:

Disseny i càlculs de casos pràctics

Visió general del sistema

Aquest exemple de disseny il·lustra el dimensionament del biofiltre MBBR per a un RAS de producció anual de 500 tones. Els paràmetres clau de producció per a cada etapa de cultiu es proporcionen a les taules 1-1 i 1-2.

Metodologia de disseny

El disseny MBBR segueix un enfocament simplificat quan es coneix l'eficiència d'eliminació de TAN (Nitrogen d'amoníac total), basat en:

• Volum fix del reactor
• Característiques del tipus de suport
• Càrrega hidràulica
• Taxa d'eliminació de TAN
• Temperatura de funcionament

La superfície total requerida del biofilm (A_{mitjans de comunicació}, m²) es calcula a partir de:

1. Velocitat de càrrega MBBR TAN (Pàg_TANkg/dia)
2. Taxa de nitrificació estimada (r_TAN,g/(m²·dia))

El volum del bioreactor (V_{mitjans de comunicació}, m³) es determina llavors per:

V_{mitjans de comunicació} = A_{mitjans de comunicació}/ SSA

on SSA=superfície específica dels mitjans (m²/m³)

La geometria del reactor s'optimitza en funció de les relacions alçada-a-diàmetre (H/D).

Procediment de disseny

Pas 1: calculeu la demanda d'oxigen (R_FER)

On:

• a_FER= 0.25 kg d'O₂/kg de pinso
• r_alimentar= 0.0173 kg de pinso/kg de peix/dia
• ρ=densitat de població (137 kg/m³)
• V_tanc= volum del dipòsit (72,8 m³)

Pas 2: determineu el cabal d'aigua (Q_tanc)

Suposant:

FER_entrada= 14.2 mg/L (50% de saturació d'O₂)

FER_tanc= 5 mg/L (28 graus)

On

• Q_tanc= 3,250 l/min

Comproveu si el tipus de canvi horari del dipòsit compleix els requisits efectius d'eliminació de sòlids:

Si cal, es pot reduir (per exemple, a 2 canvis/hora), en funció de la hidràulica del dipòsit i de l'eficiència d'eliminació de sòlids.

Pas 3: calculeu la producció de TAN (pàg_TAN)

On

• R_alimentar= 170 kg de pinso/dia
• a_TAN= 0.032 kg de TAN/kg d'alimentació
• P_TAN= 5.44 kg TAN/dia

Pas 4: determineu el volum dels mitjans

Utilitzant la taxa d'eliminació de TAN volumètrica (VTR):

• Aigua tèbia (25-30 graus): 605 g/m³/dia
• Aigua freda (12-15 graus): 468 g/m³/dia (a 1-2 mg/L TAN)

Pas 5: Mida del bioreactor

Paràmetres clau:

• Relació H/D: 1,0-1,2 (optimitzat per a la barreja/aireació)
• Diàmetre màxim: Inferior o igual a 2 m
• Relació d'ompliment de suports: 60-70%

Per a aquest cas:

• Volum requerit: 5,0 m³ al 60% d'ompliment
• Dimensions:

- Alçada: 1,83 m

- Diàmetre: 1,83 m

- Alçada total: 2,1 m (inclòs el francbord)

Obteniu disseny i càlcul MBBR per al vostre RAS

Envieu la consulta ara