NO20191322A1 - Device for biological treatment of water for Aquaculture facilities - Google Patents
Device for biological treatment of water for Aquaculture facilities Download PDFInfo
- Publication number
- NO20191322A1 NO20191322A1 NO20191322A NO20191322A NO20191322A1 NO 20191322 A1 NO20191322 A1 NO 20191322A1 NO 20191322 A NO20191322 A NO 20191322A NO 20191322 A NO20191322 A NO 20191322A NO 20191322 A1 NO20191322 A1 NO 20191322A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- tank
- liquid
- inlet
- reactor
- outlet
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 17
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 title claims description 12
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 title claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 11
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 6
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 6
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 208000032544 Cicatrix Diseases 0.000 description 3
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N Nitrogen dioxide Chemical compound O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 3
- 230000037387 scars Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/08—Aerobic processes using moving contact bodies
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
- A01K63/04—Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
- B01J8/14—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moving in free vortex flow apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/74—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
Description
ANORDNING FOR BIOLOGISK BEHANDLING AV VANN FOR AQUAKULTURANLEGG DEVICE FOR BIOLOGICAL TREATMENT OF WATER FOR AQUACULTURE PLANTS
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en biologisk reaktor av typen MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) beregnet for renseprosesser innen akvakultur. The present invention relates to a biological reactor of the type MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) intended for cleaning processes in aquaculture.
BAKGRUNN BACKGROUND
I akvakulturanlegg er biologisk behandling av vannet i en MBBR en kritisk og svært viktig del av en renseprosess. En velfungerende MBBR reaktor er viktig for å rense vannet fra fiskekar/tanker etc. som inneholder uorganiske og organiske komponenter som en ønsker å redusere/fjerne. MBBR reaktoren er effektiv på omsetning av næringsstoffer (organiske/uorganiske (f.eks NH4, NO2)), men er også viktig for å unngå sykdommer i oppdrettsanlegget samt beholde en høy grad av fiskevelferd. In aquaculture facilities, biological treatment of the water in an MBBR is a critical and very important part of a cleaning process. A well-functioning MBBR reactor is important for cleaning the water from fish tanks/tanks etc. that contain inorganic and organic components that you want to reduce/remove. The MBBR reactor is efficient in the turnover of nutrients (organic/inorganic (e.g. NH4, NO2)), but is also important for avoiding diseases in the breeding facility and maintaining a high degree of fish welfare.
Biofilmreaktoren (MBBR) er dermed en kritisk enhet for anlegg som har RAS (Recirculating Aquacultere Systems) anlegg og/eller anlegg som renser vannet ut fra et gjennomstrømningsanlegg (til land/vann) til resipient og/eller under transport der biologisk rensing er en del av renseprosessen. The biofilm reactor (MBBR) is thus a critical unit for plants that have RAS (Recirculating Aquacultere Systems) plants and/or plants that purify the water from a flow-through plant (to land/water) to the recipient and/or during transport where biological purification is a part of the cleaning process.
Det er et sterkt behov for å tilveiebringe MBBR anlegg som er kompakte på areal og volum (redusere byggekostnader), energieffektive (holde driftskostnader nede), inneha en høy driftsstabilitet og sikkerhet mot feil (sikre stabilitet i produksjon), samt høy intern miksing i reaktoren med vann som kommer inn. There is a strong need to provide MBBR facilities that are compact in terms of area and volume (reduce construction costs), energy efficient (keep operating costs down), have high operational stability and safety against errors (ensure stability in production), as well as high internal mixing in the reactor with water coming in.
Denne MBBR reaktoren vil ha applikasjons muligheter for både gjennomstrømningsanlegg på land og/eller anlegg offshore, samt i RAS (recirculating aquaculture system) anlegg på land eller offshore. Denne vil også kunne benyttes i renseprosesser for all transport av fisk på vei, fly, tog og/eller båt. This MBBR reactor will have application possibilities for both flow-through plants on land and/or plants offshore, as well as in RAS (recirculating aquaculture system) plants on land or offshore. This will also be able to be used in cleaning processes for all transport of fish by road, plane, train and/or boat.
Den foreliggende oppfinnelsen har som formål å tilveiebringe en enhet for disse formål, som oppviser fordeler over kjent teknikk. The purpose of the present invention is to provide a device for these purposes, which exhibits advantages over known technology.
Disse og andre formål oppnås ved en anordning som den angitt i krav 1. Ytterligere fordelaktige og alternative utførelser er angitt i de underordnede kravene. These and other purposes are achieved by a device as stated in claim 1. Further advantageous and alternative embodiments are stated in the subordinate claims.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Eksempler på utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med referanse til de vedlagte tegningene, hvor: Examples of embodiments of the invention will now be described with reference to the attached drawings, where:
Figur 1 viser et langsgående, gjennomskåret sideriss av en utførelse av foreliggende oppfinnelse, Figure 1 shows a longitudinal, cross-sectional side view of an embodiment of the present invention,
Figur 2 viser den enden av tanken der væskeinnløpet befinner seg, Figure 2 shows the end of the tank where the liquid inlet is located,
Figur 3 viser tanken fra oversiden, Figure 3 shows the tank from the top,
Figur 4 viser et perspektivriss av tanken, Figure 4 shows a perspective view of the tank,
Figur 5 viser et perspektivriss av tanken fra en annen vinkel, Figure 5 shows a perspective view of the tank from another angle,
Figur 6 viser samme perspektiv som figur 5, men med sideveggen 9 skåret bort, Figur 7 viser hvordan de hydrauliske strømningene kan bevege seg i tanken, og Figur 8 viser utsnitt av den bakre enden av tanken omfattende luftinnløp. Figure 6 shows the same perspective as Figure 5, but with the side wall 9 cut away, Figure 7 shows how the hydraulic flows can move in the tank, and Figure 8 shows a section of the rear end of the tank including air inlets.
DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION
I aquakulturanlegg med tilhørende renseprosess, må renseanlegget kunne behandle betydelig mengder med væske og forurensning. Det er en utfordring å designe kompakte behandlingsanlegg som evner å behandle store væskemengder, og som ikke tetter igjen siler og utløp. Renseanlegg med biofiltre type MBBR (Moving bed biofilm reactor) er ofte en normal del av renseprosessen i et rensesystem for Aquakultur, da enten som en enhet i en RAS (Recirculating Aquaculture Systems) prosess evt. i en prosess for gjennomstrømning. In aquaculture plants with an associated cleaning process, the treatment plant must be able to process significant amounts of liquid and pollution. It is a challenge to design compact treatment plants that are capable of treating large quantities of liquid, and that do not clog filters and outlets. Treatment plants with biofilters type MBBR (Moving bed biofilm reactor) are often a normal part of the cleaning process in a cleaning system for Aquaculture, either as a unit in a RAS (Recirculating Aquaculture Systems) process or in a flow-through process.
I det biologiske MBBR biofiltret, under forhold med O2 tilgjengelig, omsettes typisk ammonium til nitritt (NO2) og deretter til nitrat (NO3). Denne prosessen omtales som en «nitrifikasjon». Omsetning av organisk materiale vil også kunne foregå i denne prosessen hvis det er tilgang til organisk materiale og riktig bakteriell flora. In the biological MBBR biofilter, under conditions with O2 available, ammonium is typically converted to nitrite (NO2) and then to nitrate (NO3). This process is referred to as "nitrification". Turnover of organic material can also take place in this process if there is access to organic material and the right bacterial flora.
Oppfinnelsen er spesielt tilpasset en slik prosess. The invention is particularly adapted to such a process.
Oppfinnelsen vil også kunne tilpasses en denitrifikasjons-prosess, dvs. biologisk omsetning av nitrat (NO3) videre til N2. Denitrifikasjon foregår under O2-fattige forhold, dvs. uten tilsats av luft og eller O2. Tradisjonelt benyttes mekanisk omrøring under denitrifikasjon. Denne reaktoren har imidlertid ingen mekaniske bevegelige deler, men sikrer intern omrøring kun ved hjelp av væskestrømmen inn i biofilteret, da helt uten bruk av mekanisk omrøring og/eller tilsats av en gass. I og med at reaktoren mikser hele volumet selv uten tilsats av ekstern gass (luft/O2/ N2 etc) og/eller mekaniske omrørere, vil dermed det biologiske filteret få gode forhold for å utføre denitrifikasjon under O2-fattige forhold. Denne reaktoren bruker også en ekstern organisk karbon kilde hvis det er behov for det under denitrifikasjon. The invention will also be adaptable to a denitrification process, i.e. biological conversion of nitrate (NO3) to N2. Denitrification takes place under O2-poor conditions, i.e. without the addition of air and or O2. Traditionally, mechanical stirring is used during denitrification. However, this reactor has no mechanical moving parts, but ensures internal stirring only with the help of the liquid flow into the biofilter, then without the use of mechanical stirring and/or the addition of a gas. As the reactor mixes the entire volume even without the addition of external gas (air/O2/N2 etc) and/or mechanical stirrers, the biological filter will thus have good conditions for carrying out denitrification under O2-poor conditions. This reactor also uses an external organic carbon source if needed during denitrification.
Reaktorens kompakte design oppnås med en optimalisering av interne strømninger. Dette gjøres ved hvordan utforming er arrangert, samt hvordan inn/utløp er plassert og hvor luft tilsettes. Biofilmbærer med en svært høy spesifikk overflate (2000-5000 m^2/m^3) gir nødvendig areal for biologien til å vokse i et svært kompakt miljø. The reactor's compact design is achieved with an optimization of internal flows. This is done by how the design is arranged, as well as how the inlet/outlet is placed and where air is added. Biofilm support with a very high specific surface area (2000-5000 m^2/m^3) provides the necessary area for the biology to grow in a very compact environment.
Normalt benyttes biobærere med spesifikk overflate i område 500-800 m^2/m^3. Det kan også benyttes biofilmbærer med lavere spesifikk overflate helt ned i 100 til 2000 m^2/m^3. Lavere spesifikk overflate gir imidlertid større reaktorvolum som i størrelse vil nærme seg konvensjonelle tilgjengelige løsninger. Luft injiseres i nærheten av bunnen av biofiltertanken og et område noe høyere oppe i reaktoren. Luft tilsetning gjøres på et avgrenset sted i motsatt ende i forhold til innløpet. Luft tilsettes via rør som fordeler luft ut til vannmassene. Område der luft tilsettes er med på å gi O2 til de biologiske prosessene (dvs tilføre O2 til vannmassene) samt sikre omrøring i reaktoren. Lufttilsetningen sikrer en driftsstabilitet og en ekstra sikring mot gjentetting av siler samt gir økt omrøring internt i biofilteret. Omrøring er viktig for hydraulisk strømning internt i reaktoren, å forhindre gjentetting av siler og for å sikre massetransport av næringsstoffer til de biologiske prosessene samt sikre en tilnærmet komplett mikset reaktor. Ifølge oppfinnelsen oppnås omrøringen uten bevegelige mekaniske omrøringsmidler, det er den geometriske utformingen av reaktoren og strømningsmønsteret som tilveiebringer omrøringen. Normally, biocarriers with a specific surface area of 500-800 m^2/m^3 are used. A biofilm carrier with a lower specific surface area of 100 to 2000 m^2/m^3 can also be used. However, a lower specific surface area results in a larger reactor volume, which in size will approach conventional available solutions. Air is injected near the bottom of the biofilter tank and an area somewhat higher up in the reactor. Air addition is done at a defined location at the opposite end in relation to the inlet. Air is added via pipes that distribute air to the water masses. The area where air is added helps to provide O2 to the biological processes (ie adding O2 to the water masses) as well as ensuring stirring in the reactor. The addition of air ensures operational stability and an additional safeguard against re-clogging of the strainers as well as increased stirring internally in the biofilter. Stirring is important for hydraulic flow inside the reactor, to prevent re-clogging of sieves and to ensure mass transport of nutrients to the biological processes as well as to ensure an almost completely mixed reactor. According to the invention, the stirring is achieved without moving mechanical stirring means, it is the geometric design of the reactor and the flow pattern that provides the stirring.
Den foreliggende oppfinnelsen kan betegnes som et ultrakompakt MBBR-rensetrinn for bruk i RAS akvakulturanlegg og/eller gjennomstrømningsanlegg. Denne ultrakompakte MBBR-reaktoren omsetter/renser vann med høyt innhold av nitrogen-forbindelser samt løste/faste partikulære komponenter fra fisk i RAS anlegg, oppdrettskar og/eller åpne/ lukkede merder, gjennomstrømningsanlegg og /eller all transport av levende fisk. The present invention can be described as an ultra-compact MBBR purification step for use in RAS aquaculture facilities and/or flow-through facilities. This ultra-compact MBBR reactor converts/purifies water with a high content of nitrogen compounds as well as dissolved/solid particulate components from fish in RAS facilities, breeding tanks and/or open/closed cages, flow-through facilities and/or all transport of live fish.
Reaktoren er typisk 1/3 i størrelse i forhold til konvensjonelle MBBR reaktorer for Aquakulturanlegg. Reaktoren har svært kort hydraulisk oppholdstid ned mot 1.5-5 minutter da denne benytter biofilmbærer med spesifikke arealer i området 2000-5000m^2/m^3. Dette gir et svært kompaktdesign med nødvendige bifilmarealer uten at dette går på bekostning av biofilmens forutsetninger for omsetning av organiske / uorganiske komponenter. I forhold til tradisjonelle MBBR løsninger er energitilførselen i form av luft tilsatt, redusert med 60-70 %. The reactor is typically 1/3 in size compared to conventional MBBR reactors for aquaculture facilities. The reactor has a very short hydraulic residence time of around 1.5-5 minutes as it uses a biofilm carrier with specific areas in the range of 2000-5000m^2/m^3. This provides a very compact design with the necessary bifilm areas without this being at the expense of the biofilm's prerequisites for turnover of organic / inorganic components. Compared to traditional MBBR solutions, the energy input in the form of added air is reduced by 60-70%.
I det følgende gis et ikke-begrensende eksempel: In the following, a non-limiting example is given:
Ved en væskesirkulasjon i RAS på 200 m^3/min, gir dette et MBBR volum krav på kun 500 m^3. I et slikt kompakt volum vil arealbehovet for nødvendig biofilm-vekst være i området 650000 m^2. Uten nok biofilm-areal tilgjengelig oppnås ikke nødvendig biologisk omsetning av organiske/uorganiske forbindelser (NH4, NO2, NH3). With a liquid circulation in the RAS of 200 m^3/min, this gives an MBBR volume requirement of only 500 m^3. In such a compact volume, the area required for necessary biofilm growth will be in the region of 650,000 m^2. Without enough biofilm area available, the necessary biological turnover of organic/inorganic compounds (NH4, NO2, NH3) is not achieved.
Konsekvensen av dette er høye NH4/NH3 og NO2 verdier i anlegget, dvs. en vannkvalitet som forringer kvalitet og øker tap av fisk på grunn av død og sykdom. Reaktoren kan driftes med en eller flere typer biofilmbærere evt kombinere flere typer biofilmbærer. I dette eksempelet kombineres «biofilmbærer type A» med en spesifikk overflate på 2000-5000 m^2/m^3 i kombinasjon med en «biofilmbærer type B» i området 300-1000 m^2/m^3. Det kan eksempelvis benyttes 70-90 % med «biofilmbærer type A» i kombinasjon med «Biofilmbærer type B». En kombinasjon gir dermed ulike egenskaper til reaktoren. Fyllingsgrad er maks opp til 60 % avhengig av organisk/uorganisk belastning. På grunn av den interne utformingen, arr av innløp og utløp samt kombinasjon av biofilmbærer, har den foreliggende MBBR ikke behov/svært begrenset behov for lufttilsetning for mekanisk omrøring, det er hovedsakelig kun nødvendig for biologisk omsetning. I tradisjonelle MBBR prosesser benyttes opp til 80% av all luft til mekanisk omrøring, mens resterende 20% går til de biologiske reaksjoner. Luftbehovet i denne reaktoren er typisk redusert med 60% -70 % i forhold til tradisjonelle MBBR prosesser. På grunn av utforming og plassering oppnås dermed interne væskestrømmer som ytterligere sikrer at biofilmbærer type A og/eller B (evt kombinasjoner av ytterligere flere typer biofilmbærere) ikke fester til siler, tetter igjen utløpene i reaktoren har høy intern selvrensing. Igjen-tetning av MBBR reaktoren er et svært stort problem i innen tradisjonelle MBBR reaktorer. Dette er løst i denne oppfinnelsen. Reaktoren er teoretisk sett ikke mulig å tette igjen. Årsaken er som nevnt at økt væskemengde inn, gir en økte interne væskestrømmer, som igjen økter den interne selvrensingen, dvs. en selvforsterkende effekt. Lufttilsetningene er i denne reaktoren med på å gi økt driftssikkerhet, og er med på å styrke den allerede interne væskesirkulasjon. Uten væske inn i reaktoren vil luft alene sette opp de samme interne væskestrømmene inne i reaktoren. Reaktoren har tilnærmet ingen dødsoner selv ikke når anlegget er i drift. Dødsoner, dvs. områder med dårlig omrøring, som gir stillestående vann og grunnlag for sedimentering, H2S dannelse etc. er dermed ikke sannsynlig et problem i denne reaktoren. The consequence of this is high NH4/NH3 and NO2 values in the facility, i.e. a water quality that degrades quality and increases the loss of fish due to death and disease. The reactor can be operated with one or more types of biofilm carrier or combine several types of biofilm carrier. In this example, "biofilm carrier type A" with a specific surface of 2000-5000 m^2/m^3 is combined with a "biofilm carrier type B" in the range of 300-1000 m^2/m^3. For example, 70-90% of "biofilm carrier type A" can be used in combination with "Biofilm carrier type B". A combination thus gives different properties to the reactor. Degree of filling is max. up to 60% depending on organic/inorganic load. Due to the internal design, scar of inlet and outlet as well as combination of biofilm carrier, the present MBBR has no need/very limited need for air addition for mechanical stirring, it is mainly only necessary for biological turnover. In traditional MBBR processes, up to 80% of all air is used for mechanical stirring, while the remaining 20% goes to the biological reactions. The air requirement in this reactor is typically reduced by 60% -70% compared to traditional MBBR processes. Due to the design and placement, internal liquid flows are thus achieved which further ensure that biofilm carrier type A and/or B (or combinations of further types of biofilm carrier) do not stick to strainers, clog the outlets in the reactor and have high internal self-cleaning. Clogging of the MBBR reactor is a very big problem in traditional MBBR reactors. This is solved in this invention. The reactor is theoretically not possible to seal. The reason, as mentioned, is that an increased amount of fluid enters increases internal fluid flows, which in turn increases the internal self-cleansing, i.e. a self-reinforcing effect. In this reactor, the air additions help to provide increased operational reliability, and help to strengthen the already internal liquid circulation. Without liquid into the reactor, air alone will set up the same internal liquid flows inside the reactor. The reactor has virtually no dead zones, even when the plant is in operation. Dead zones, i.e. areas with poor stirring, which provide stagnant water and a basis for sedimentation, H2S formation etc. are therefore not likely to be a problem in this reactor.
På grunn av væskestrømmer i topp av reaktoren, to strømmer som møtes inne i topp området ved innløpet, har en avgjørende egenskap for å sørge for at biofilmbærere som måtte flyte på væskeoverflaten vil trekkes ned i reaktoren igjen. Dette er et særskilt problem i en oppstartsfase. Denne oppfinnelsen har løst dette problemet. I tradisjonelle løsninger må en inn med mekanisk omrøring og eller pumper der biofilmbærere som flyter på toppen eksponeres for vanntilførsel via pumper. Due to liquid flows at the top of the reactor, two flows that meet inside the top area at the inlet have a crucial property to ensure that biofilm carriers that may float on the liquid surface will be drawn back down into the reactor. This is a particular problem in a start-up phase. This invention has solved this problem. In traditional solutions, you have to use mechanical stirring and or pumps where biofilm carriers floating on top are exposed to water supply via pumps.
Utformingen sammen med plassering av inn/utløpsarr er kritisk for å oppnå og for å forsterke de interne væskestrømmer i reaktoren, som igjen gir nok intern selvrensing for å hindre at biofilmbærer (Type A, B evt kombinasjon av disse evt kombinasjon av flere typer) legger seg på utløpssilene og tetter igjen reaktoren. The design together with the placement of inlet/outlet scars is critical in order to achieve and to reinforce the internal fluid flows in the reactor, which in turn provides enough internal self-cleaning to prevent the biofilm carrier (Type A, B possibly a combination of these or a combination of several types) onto the outlet strainers and clogs the reactor.
Figur 1 viser en anordning ved biofilmreaktor for rensing av vann innen aquakultur, omfattende en tank 1 for en væske med gitt geometrisk utforming, et innløp 2 for væske til tanken, et utløp 3 for væske fra tanken, og et luftinnløp 4 anordnet i tanken. Figure 1 shows an arrangement at a biofilm reactor for purifying water in aquaculture, comprising a tank 1 for a liquid with a given geometric design, an inlet 2 for liquid to the tank, an outlet 3 for liquid from the tank, and an air inlet 4 arranged in the tank.
Tanken har en bunn 5, to motstående endevegger 6, 7 og to motstående sidevegger 8, 9 med en lengde, en bredde og en dybde. Innløpet 2 for væske strekker seg fortrinnsvis langs bunnen 5 og fortrinnsvis hovedsakelig langs hele bredden av den ene av endeveggene 6. Det forstås at innløpet kan utformes på forskjellige måter. Det kan utformes som en eller flere slisser som vist på figurene, eller ha andre utforminger, f.eks. et antall rørinnløp. Fortrinnsvis bør innløpet være utformet slik at det gir en hensiktsmessig og jevn strømning av væske i tanken. Et antall luftinnløp 4, minst ett, er anordnet langs bunnen og hovedsakelig hele bredden av den andre av endeveggene 7. The tank has a bottom 5, two opposite end walls 6, 7 and two opposite side walls 8, 9 with a length, a width and a depth. The inlet 2 for liquid preferably extends along the bottom 5 and preferably mainly along the entire width of one of the end walls 6. It is understood that the inlet can be designed in different ways. It can be designed as one or more slots as shown in the figures, or have other designs, e.g. a number of pipe inlets. Preferably, the inlet should be designed so that it provides an appropriate and even flow of liquid in the tank. A number of air inlets 4, at least one, are arranged along the bottom and essentially the entire width of the second of the end walls 7.
Utløpet 3 for væske er rørformet og anordnet mellom sideveggene 8, 9 av tanken. The outlet 3 for liquid is tubular and arranged between the side walls 8, 9 of the tank.
Figurene viser to utløp 3. Utløpene omfatter utløpsarr, dvs en kombinasjon av perforerte og tette rør er markert med skraveringer figurene 1 og 3. The figures show two outlets 3. The outlets include outlet scars, i.e. a combination of perforated and sealed pipes is marked with hatching in figures 1 and 3.
Utløpsarrene er plassert slik på utløpsrørene at det blir hensiktsmessig i forhold til virvelstrømningene man ønsker å oppnå, eksempelvis den vist på figur 7. The outlet scars are placed on the outlet pipes in such a way that it is appropriate in relation to the eddy currents you want to achieve, for example the one shown in figure 7.
Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse er innrettet slik at det dannes en virvelstrømning i tanken som forløper inn fra innløpet 2, langsetter bunnen 5, oppover langs den endeveggen 7 som er motstående for innløpet, tilbake langsetter bassengets veskeoverflate, nedover langs innløpsendeveggen 6, og så inn en ny eller flere nye runder inntil virvelstrømningen ender i utløpet 3, der utløpet 3 er anordnet rett utenfor virvelstrømningens sentrale øye. Igjen med henvisning til figur 7, så vil nevnte «virvelstrømningens sentrale øye» av virvelstrømning befinne seg mellom de delene av utløpene (runde sirkler) som er markert med henvisningstallene 3. I dette sentrale øyet vil strømningen være for det meste rolig. Det er et poeng at utløpets 3 åpninger er plassert rett utenfor dette øyet, der strømningshastigheten er høy, noe som bidrar til å hindre avleiringer på utløpet. The device according to the present invention is arranged so that a vortex flow is formed in the tank which runs in from the inlet 2, runs along the bottom 5, upwards along the end wall 7 which is opposite the inlet, back along the basin surface, down along the inlet end wall 6, and then into a new or several new rounds until the vortex flow ends in the outlet 3, where the outlet 3 is arranged just outside the central eye of the vortex flow. Again with reference to figure 7, the said "central eye of the eddy flow" of the eddy flow will be between the parts of the outlets (round circles) which are marked with the reference numbers 3. In this central eye the flow will be mostly calm. It is a point that the outlet's 3 openings are located directly outside this eye, where the flow rate is high, which helps to prevent deposits on the outlet.
Anordningen ifølge oppfinnelsen er utformet slik at væskens oppholdstid (hydraulisk oppholdstid) i tanken vil kunne operere i et teoretisk intervall fra omtrent 30 sekunder og opp til 15 minutter. En hydraulisk oppholdstid i tanken sikrer kontakt mellom væske og biofilmbærer. Oppholdstiden, væskehastigheten og væskebevegelsen er parametere som sikrer at all væske gjennomgår ønsket biologisk omsetning, god omrøring og at det ikke dannes avleiringer i tanken som blokkerer utløpene eller krever uønsket rengjøringsstans. Ifølge en annen foretrukket utførelse (praktisk forventning) bør væskeoppholdstiden i tanken ligge innenfor intervallet 1,5 til 5 minutter. Trykkfallet i en slik konfigurasjon forventes å ligger i området fra 5-10 cm væskesøyle avhengig av væskebelastningen. Reaktoren ifølge foreliggende oppfinnelse har i og for seg ingen kjent teoretisk nedre grense for hvor lav hydraulisk oppholdstid en kan ha (lav hydraulisk oppholdstid betyr høy væskemengde inn i reaktoren), men på ett eller annet tidspunkt nærmer man seg en praktisk grense, da høye væskestrømmer gir vesentlig forøkt energibruk, stort trykkfall over reaktoren, slitasje på biofilmbærere evt. annen slitasje/brudd på utstyr/ kollaps på siler osv. som gir uønskede kostnader for drift. Man kan også tenke seg at oppholdstiden blir så kort at de biologiske prosessene man ønsker å fremme ikke får gode nok forhold for å utvikle nok biofilm-areal og/eller -tykkelse. Høy mekanisk belastning vil også kunne gi en slitasje på biofilmbærerne som over tid ikke er ønskelig av flere grunner, eksempelvis også mikroplast. Punktene over er med på å bestemme hvor grensene for systemet går. The device according to the invention is designed so that the liquid's residence time (hydraulic residence time) in the tank will be able to operate in a theoretical interval from approximately 30 seconds and up to 15 minutes. A hydraulic residence time in the tank ensures contact between liquid and biofilm carrier. The residence time, liquid velocity and liquid movement are parameters that ensure that all liquid undergoes the desired biological turnover, good agitation and that deposits do not form in the tank that block the outlets or require an unwanted cleaning stop. According to another preferred embodiment (practical expectation), the liquid residence time in the tank should lie within the interval 1.5 to 5 minutes. The pressure drop in such a configuration is expected to be in the range of 5-10 cm liquid column depending on the liquid load. The reactor according to the present invention in and of itself has no known theoretical lower limit for how low a hydraulic residence time can be (a low hydraulic residence time means a high amount of liquid entering the reactor), but at one point or another a practical limit is approached, as high liquid flows results in significantly increased energy use, large pressure drop across the reactor, wear and tear on biofilm carriers, possibly other wear/breakage of equipment/collapse of strainers, etc., which give unwanted costs for operation. One can also imagine that the residence time will be so short that the biological processes you want to promote do not get good enough conditions to develop enough biofilm area and/or thickness. High mechanical stress can also cause wear and tear on the biofilm carriers, which over time is not desirable for several reasons, for example also microplastics. The points above help to determine where the boundaries of the system go.
For å optimalisere den hydrauliske strømningen og «forme» virvelstrømningen/-effekten i tanken, så kan det i minst en av hjørnene mellom endevegg 6, 7 og bunn 5 anordnes en deflektor eller ledeplate/baffel 10, 11, innrettet for å avbøye vannstrømmen i ønsket retning. In order to optimize the hydraulic flow and "shape" the vortex flow/effect in the tank, a deflector or guide plate/baffle 10, 11 can be arranged in at least one of the corners between end wall 6, 7 and bottom 5, designed to deflect the water flow in desired direction.
Det kan også med fordel anordnes en deflektor 10 rett over innløpet 2, dette fordi dette er et område der det kan oppstå dødsoner eller andre uhensiktsmessige, lokale virvelstrømninger. A deflector 10 can also advantageously be arranged directly above the inlet 2, this because this is an area where dead zones or other inappropriate, local eddy currents can occur.
Figur 8 viser en mulig utforming av luftinnløp 4. Tilsetning av luft kan modifisere og/eller avhjelpe den biologiske omdanningen i tanken, dvs. gjøre omdanningen mer eller mindre aerob, avhengig av mengden tilsatt luft, samt fungere som gassløft av væskesøylen, slik at væskesirkulasjonen stimuleres/påvirkes. Dersom man ønsker en mer anaerob omdannelse, så forstås det at mindre eller ingen luft tilsettes. Det forstås også at utformingen vist i figur 8 bare er et eksempel. Luften kan også tilføres ved hjelp av en eller flere luftinjeksjonsdyser, en enkelt rør eller liknende. Annen gass enn luft eller O2 kan også tilsettes, f.eks. en inertgass eller eventuelt en eller annen form for væske. Tilsetning av slike andre fluider kan ha to funksjoner, enten støtte opp om interne væskestrømmer og/eller tilsetning av en karbonkilde (evt. andre tilsetningsstoffer). Figure 8 shows a possible design of air inlet 4. The addition of air can modify and/or remedy the biological transformation in the tank, i.e. make the transformation more or less aerobic, depending on the amount of added air, as well as act as gas lift of the liquid column, so that the liquid circulation are stimulated/influenced. If a more anaerobic conversion is desired, it is understood that less or no air is added. It is also understood that the design shown in figure 8 is only an example. The air can also be supplied by means of one or more air injection nozzles, a single pipe or the like. Gas other than air or O2 can also be added, e.g. an inert gas or possibly some form of liquid. The addition of such other fluids can have two functions, either supporting internal fluid flows and/or adding a carbon source (possibly other additives).
For å tilpasse kapasiteten til et anlegg, kan enten tankens dimensjoner endres, eventuelt kan man legge til eller trekke fra antall tanker. To adapt the capacity of a facility, either the dimensions of the tanks can be changed, or the number of tanks can be added or subtracted.
Et aspekt ved oppfinnelsen som skiller den fra tidligere kjente løsninger er at man oppretter en «stående» virvelstrømning. An aspect of the invention that distinguishes it from previously known solutions is that a "standing" vortex flow is created.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20191322A NO346709B1 (en) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | Device for biological treatment of water for aquaculture facilities |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20191322A NO346709B1 (en) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | Device for biological treatment of water for aquaculture facilities |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20191322A1 true NO20191322A1 (en) | 2021-05-07 |
NO346709B1 NO346709B1 (en) | 2022-11-28 |
Family
ID=76270131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20191322A NO346709B1 (en) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | Device for biological treatment of water for aquaculture facilities |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO346709B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2719669A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-16 | Nanjing University | Coupling bioreactor and method for purifying malodorous gases and wastewater |
CN108298775A (en) * | 2018-04-11 | 2018-07-20 | 苏州淡林环境科技有限公司 | A kind of biological moving bed precipitation integral denitrification reaction tower |
WO2018197744A1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-11-01 | Clewer Aquaculture Oy | Bioreactor with moving carriers |
CN208249994U (en) * | 2018-03-28 | 2018-12-18 | 天津城建大学 | A kind of novel MBBR reactor |
-
2019
- 2019-11-06 NO NO20191322A patent/NO346709B1/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2719669A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-16 | Nanjing University | Coupling bioreactor and method for purifying malodorous gases and wastewater |
WO2018197744A1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-11-01 | Clewer Aquaculture Oy | Bioreactor with moving carriers |
CN208249994U (en) * | 2018-03-28 | 2018-12-18 | 天津城建大学 | A kind of novel MBBR reactor |
CN108298775A (en) * | 2018-04-11 | 2018-07-20 | 苏州淡林环境科技有限公司 | A kind of biological moving bed precipitation integral denitrification reaction tower |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO346709B1 (en) | 2022-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5038985B2 (en) | Aeration-less water treatment system | |
EP2327298B1 (en) | Device for supplying gas into water | |
US9392775B2 (en) | Fish culturing system | |
US5811259A (en) | Biochemical reactor | |
US20050211644A1 (en) | Mixed bed trickling reactor using microbeads | |
BRPI0907095B1 (en) | REACTOR TANK, METHOD FOR BIOLOGICAL TREATMENT OF FEED WATER IN A REACTOR TANK AND USE OF A REACTOR | |
CN102161554B (en) | Anaerobic hydrolysis-acidification and anoxic-aerobic process-sequencing batch reactor (AO-SBR) integrated sewage treatment reaction tank | |
US9809791B1 (en) | Biochemical reactor with a lower divider support structure | |
EP2485985B1 (en) | Apparatus for cleaning wastewater | |
EP0478605B1 (en) | Device for organic neutralization and removal of phosphorus compounds present in water basins | |
NO20191322A1 (en) | Device for biological treatment of water for Aquaculture facilities | |
US9920291B1 (en) | Biochemical reactor with tank inlet disposed above lower divider | |
WO2016159870A1 (en) | Moving bed bioreactor and water treatment process | |
US9909091B1 (en) | Biochemical reactor with an unclogging pipe | |
WO2007065596A1 (en) | Loop reactor with blockage-resistant gas distribution | |
EP3615478B1 (en) | Bioreactor with moving carriers | |
AU2017363198A1 (en) | Biochemical reactor | |
CN101971784B (en) | Ammonia nitrogen suction device with quickly replaced filter material for live fish transportation | |
JP2018069183A (en) | Device for treating water and method for managing the same | |
CN106082440A (en) | A kind of biochemical sewage treatment device and multi-stage sewage processing system | |
US10906826B2 (en) | Methods and apparatuses for water, wastewater, and waste treatment | |
NO347066B1 (en) | Filter unit for aquaculture facilities | |
CN203999100U (en) | A kind of waste disposal plant that adopts continous way biomembrance process | |
CN208933092U (en) | Rotation for landfill leachate mixes aerator | |
CN113429070B (en) | Rural sewage treatment plant who possesses flexible design in adjustable region |