RAS를 위한 MBBR 설계 및 계산

RAS의 바이오필터에 대한 설계 요구 사항

고밀도 RAS에 이상적인 바이오필터는 효율적이고 안정적인 작동을 보장하기 위해 여러 가지 중요한 기준을 충족해야 합니다. 시스템은 미디어의 표면적을 최대한 활용하여 다음을 달성해야 합니다.완전한 암모니아 제거~하는 동안아질산염 축적 최소화. 머리 손실을 최소화하는 비용 효율적인 매체를 사용하여 최적의 산소 전달 속도를 작은 설치 공간 내에서 유지해야 합니다.{1}} 설계에는 유지 관리가 거의 필요하지 않으며 막힘 문제를 방지하기 위해 견고한 고정을 피해야 합니다.

바이오필터 설계의 가장 어려운 측면 중 하나는 다음과 같습니다.산소요구량을 정확하게 계산배양종의 요구사항과 바이오필터의 작동 요구사항을 모두 충족합니다. 화학양론적 계산에서는사료 kg당 이론적 최소 0.37kg의 용존 산소(어류 대사 보조 0.25g, 질산화 보조 0.12g 함유),실용적인 설계 고려 사항을 고려하여 사료 kg당 1.0kg O2를 프로비저닝하는 것이 좋습니다.시스템 신뢰성을 보장합니다. 상업용-규모 작업의 현장 데이터는가장 효율적인 산소 활용은 일반적으로 사료 kg당 약 0.5kg O2에서 발생합니다., 생물학적 성능과 에너지 효율성 사이의 최적의 균형을 나타냅니다.

이것산소 공급 전략다음을 포함한 여러 요소를 고려해야 합니다.

바이오필터의 암모니아 산화 능력

스타킹 밀도 변동

온도-의존 산소 용해도

시스템 중복 요구 사항

MBBR 기술 및 장점

이동층 생물막 반응기(MBBR) 시스템은 특히 운영 및 유지 관리 요구 사항 측면에서 살수여상 및 회전 생물학적 접촉기와 같은 기존 생물여과 기술에 비해 상당한 이점을 제공합니다.현재 MBBR 기술은 유럽의 폐수 처리장과 다양한 규모의 상업용 양식 시스템에 널리 구현되었습니다.

MBBR은 -지속적으로 작동하는 부착된 성장 생물학적 처리 과정을 나타냅니다.낮은-수두 손실, 막히지 않는-생물막 반응기. 이 시스템의 특징높은 비표면적역세척 없이 생물막 성장을 위한 것입니다. MBBR 시스템에서 박테리아 배양은 반응기 부피 내에서 자유롭게 이동하는 특수 캐리어 미디어에서 발생합니다. 반응기 구성은 확산 폭기를 통한 질산화를 위한 호기성 조건 또는 수중 기계식 혼합기를 사용하여 탈질을 위한 무산소 조건을 유지할 수 있습니다.

캐리어 미디어는 일반적으로반응기 부피의 50-70%를 차지합니다., 충전 비율이 높을수록 적절한 혼합이 방해될 수 있습니다. 수직 바 랙, 직사각형 메쉬 스크린 또는 원통형 체 배열을 포함한 보유 스크린-은 물 흐름을 허용하면서 미디어 손실을 방지합니다. 가장 일반적으로 사용되는 캐리어 미디어(MBBR04/K1 유형)는 내부 교차 구조와 외부 핀과 같은 돌출부가 있는 작은 원통형으로 형성된 -밀도 폴리에틸렌(밀도 0.95g/cm3)으로 구성됩니다.- 다양한 미디어 디자인이 존재하지만 모두 생물막 개발을 위한 보호된 표면 영역을 제공하는 필수 특성을 공유합니다. 반응기 내에서의 지속적인 매체 이동은 막힘을 방지하고 제어된 생물막 박리를 촉진하는 자가 세척 효과를 생성합니다. 첨부된-성장 과정으로서,MBBR 처리 용량은 사용 가능한 총 미디어 표면적과 직접적인 상관 관계가 있습니다..

주요 운영 특성:

사례 연구 설계 및 계산

시스템 개요

이 설계 예는 연간 500톤 생산 RAS에 대한 MBBR 바이오필터 크기를 보여줍니다. 각 배양 단계의 주요 생산 매개변수는 표 1-1 및 1-2에 제공됩니다.

설계 방법론

MBBR 설계는 다음을 기반으로 TAN(총 암모니아 질소) 제거 효율이 알려진 경우 단순화된 접근 방식을 따릅니다.

• 고정된 반응기 부피
• 미디어 유형 특성
• 유압 로딩
• TAN 제거율
• 작동 온도

필요한 총 생물막 표면적(A_메디아, m²)는 다음과 같이 계산됩니다.

1. MBBR TAN 로딩율(P_{탠 껍질}kg/일)
2. 예상 질화율(r_{탠 껍질,}g/(m²·일))

생물반응기 부피(V_메디아, m³)은 다음에 의해 결정됩니다.

V_메디아 = A_메디아/ SSA

여기서 SSA=매체의 특정 표면적(m²/m³)

원자로 형상은 높이{0}}대-직경(H/D) 비율을 기준으로 최적화됩니다.

설계 절차

1단계: 산소 요구량 계산(R_~하다)

어디:

• a_~하다= 0.25kg O₂/kg 사료
• r_{밥을 먹이다}= 0.0173kg 사료/kg 어류/일
• ρ=수용 밀도(137 kg/m³)
• V_탱크= 탱크 용량(72.8m³)

2단계: 물 유량 결정(Q_탱크)

가정:

~하다_입구= 14.2mg/L(50% O₂ 포화도)

~하다_탱크= 5mg/L(28도)

어디

• Q_탱크= 3,250L/분

시간당 탱크 환율이 효과적인 고형물 제거 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.

필요한 경우 탱크 유압 및 고형물 제거 효율성에 따라 이를 줄일 수 있습니다(예: 시간당 2회 교환).

3단계: TAN 생산량(P) 계산_{탠 껍질})

어디

• R_{밥을 먹이다}= 170kg 사료/일
• a_{탠 껍질}= 0.032kg TAN/kg 사료
• P_{탠 껍질}= 5.44kg TAN/일

4단계: 미디어 볼륨 결정

체적 TAN 제거율(VTR) 사용:

• 따뜻한 물(25~30도): 605g/m³/일
• 냉수(12~15도): 468g/m³/일(1~2mg/L TAN에서)

5단계: 생물반응기 크기 조정

주요 매개변수:

• H/D 비율: 1.0-1.2 (혼합/통기에 최적화됨)
• 최대 직경: 2m 이하
• 미디어 채우기 비율: 60-70%

이 경우:

• 필요한 부피: 60% 충전 시 5.0m³
• 치수:

- 높이: 1.83m

- 직경: 1.83m

- 총 높이: 2.1m(건현 포함)

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