การคำนวณขนาดวัสดุกรองชีวภาพ ในระบบบำบัดทางชีวภาพ

[Nicaonline]

การคำนวณขนาดวัสดุกรองชีวภาพ
Sizing a Biofilter


 ขนาดของวัสดุกรองชีวภาพ  ที่เริ่มใช้ในอุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ  เมื่อต้องเลือกวัสดุกรองชีวภาพ   จากหลายๆ เทคโนโลยี  ต้องพิจารณาถึงชนิดของวัสดุกรองชีวภาพ   เลือกที่จะตัดสินใจให้เหมาะสมแต่ละสภาพนั้นๆ.  เพราะว่าสภาวะความเหมาะสมที่ข้อมูลรายงาน มีอย่างกว้างขวาง   การออกแบบที่จะใช้ควรให้เกินขนาด หรือให้สามารถขยายต่อเติมได้   Tricking filter  นั้นเป็นวัสดุกรองค่อนข้างจะออกแบบได้ง่าย  ดังตัวอย่างของขั้นตอนต่างๆ  ที่จะช่วยในการออกแบบ. 
 
1.   ประเมินปริมาณอาหารสูงสุดที่ใช้ในการเลี้ยงปลา  ซึ่งเป็นการหาโหลดสูงสุด ที่วัสดุกรองสามารถรับได้
2.   ประเมินระดับ TAN(ไนโตรเจนแอมโมเนียทั้งหมด) ที่ปริมาณความเข้มข้นน้อยที่สุดจะปลาสามารถรองรับในการดำรงชีวิตได้   การคาดคะเน  hydrolic loading rate ที่ใช้ในระบบ   ดังแสดงในกราฟที่ 1.
3.    ประเมินปริมาตรรวมของน้ำที่จะไหลผ่านเครื่องกรองชีวภาพ (ไบโอฟิลเตอร์)  แนวทางอย่างหนึ่งเพื่อดูระยะเวลาไหลของน้ำจากถังเลี้ยงไปยังระบบบำบัด.   ระบบที่มีการไหลช้ามาก คือ ใช้เวลา 12  ชั่วโมงในการหมุนเวียนน้ำ  ระบบที่ไหลเร็วมาก 5 นาทีในการหมุนเวียนน้ำ  สำหรับจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับระบบคือน้ำไหลเวียนครบรอบในระบบทั้งหมดในเวลา 1 ชั่วโมง   ตัวอย่างเช่น  แท็งก์ขนาด  5,000  แกลลอน ควรจะต้องการใช้เวลาในการไหลเวียน  1  ชั่วโมง หรือ 83 แกลลอนต่อนาที
 ถ้ามีการเพิ่มออกซิเจนให้กับบ่อเลี้ยง  อัตราการไหลของระบบอาจหาโดยการวัดความต้องการออกซิเจนของปลา  ถ้ามีการเพิ่มออกซิเจนในบ่อเลี้ยงควรจะต้องมีการกำจัดของแข็งโดยการกรอง 
4.   คำนวณพื้นที่ผิวของวัสดุกรองชีวภาพ ที่ต้องใช้ โดยขึ้นอยู่กับปริมาณอาหารที่ใช้และอัตราการกำจัดแอมโมเนีย 
5.   ประเมินความหนาแน่น หรือ  พื้นที่ผิวจำเพาะ (SSA)  ของเครื่องกรองชีวภาพ (ไบโอฟิลเตอร์)  ซึ่งโดยทั่วไป นิยมจะใช้พื้นที่ผิวของวัสดุ ขนาด 119,  69 และ 48 ตารางฟุตต่อลูกบาศก์ฟุต (390, 226 และ 157 ตารางเมตรต่อลูกบาศก์เมตร
6.   นำจำนวนทั้งหมดของบริเวณพื้นที่ผิวที่ต้องการ  หารด้วยพื้นที่ผิวจำเพาะของวัสดุที่เป็นวัสดุกรอง(ฟิลเตอร์)  จะได้ปริมาตรของวัสดุกรองที่ต้องการ
7.   ออกแบบรูปร่างของวัสดุกรอง (ไบโอฟิลเตอร์) 
8.   หา hydrolic loading rate (hlr)   ถ้า hlr ต่ำเกินไปต้องเพิ่มอัตราการไหลน้ำ โดยทำให้  Trickling filter สูงและแคบ  hlr  มีผลต่อการกำจัดแอมโมเนีย  ดังแสดงในกราฟที่ 1  ขอแนะนำว่า  hlr  ที่ต่ำสุดขึ้นอยู่กับ พื้นที่ผิวจำเพาะของวัสดุกรอง , พื้นที่ผิวจำเพาะยิ่งมาก ยิ่งต้องการน้ำมาก เพื่อให้ผิวส่วนบนวัสดุกรองชุ่มไปด้วยน้ำ


         บริเวณผิวที่จำเพาะ                                          อัตราการไหลของน้ำ
        (ตารางฟุต/ลูกบาศก์ฟุต)                            (แกลลอน/นาที พื้นที่ผิว 1 ตารางฟุต)
                30                                                                             3
                50                                                                             4
                70                                                                             5
              120                                                                          7


ในพื้นที่ 1 ตารางฟุต  ของ water loading   อ้างอิงถึงบริเวณของพื้นที่หน้าตัดของ  Trickling filter ในพื้นที่ 1 ตารางฟุต ของพื้นที่ผิวจำเพาะ อ้างอิงถึงพื้นที่ผิวจำเพาะอ้างอิงถึง พื้นที่ผิวในวัสดุกรอง   
 



กราฟที่ 1      เป็นการรายงานข้อมูล ของ  Kamstra, Van der Heul   และ Nijhof   “Performance and optimzation of trickling filters on eel farms” Aquaculture Engineering 1998  p. 175-192.   แสดงอัตราการกำจัดแอมโมเนียโดยคร่าวๆ ของ trickling filtersในน้ำจืด มีการกระจายของน้ำที่ดี และออกซิเจนละลายที่เพียงพอ. ส่วนระบบน้ำเค็มมีอัตราการกำจัดแอมโมเนียค่อนข้างต่ำ. ระบบน้ำเย็นและน้ำใหม่จะมีอัตราการกำจัดค่อนข้างต่ำเช่นกัน ระบบที่มีการเปลี่ยนแปลงของแอมโมเนียในช่วงกว้างจะมีอัตราการกำจัดต่ำ เชื้อไนตริไฟอิงแบคทีเรีย ถูกยับยั้งโดยแสง ดังนั้นฟิลเตอร์ที่ถูกแสงแดดก็จะมีอัตราการกำจัดต่ำ เช่นเดียวกันกับระบบที่ใช้ยาฆ่าเชื้อโรค พวกฟอร์มาลีน ความสามารถในการกำจัดลดลง จะเป็นการดีที่ระบบมีความยืดหยุ่นในการกำจัดของเสีย ดีกว่าระบบที่มีข้อจำกัดโดยวัสดุกรองชีวภาพ (ไบโอฟิลเตอร์)  ทำให้ความเข้มข้นของแอมโมเนียในบ่อมีน้อย  ปลาโตดีและปลอดภัย 




                                  ตัวอย่างของการคำนวณ

ผลผลิตของปลาในแต่ละรุ่น                  500  kg  (จำนวนปลา 1,100 ปอนด์)
อัตราการกินอาหาร                                 2   เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักตัว/วัน
ปริมาณอาหาร ที่ให้ต่อวัน                     10  kg ( 22 ปอนด์.) ที่ระดับโปรตีน 32 เปอร์เซ็นต์
ระดับแอมโมเนียรวมสูงสุด                   1.5  ppm
อัตราการไหลของน้ำ                              83 แกลลอน/นาที
ระดับแอมโมเนียที่เกิดขึ้น                      0.03 x 10 kg  = 300 กรัม/วัน
อัตราการกำจัดแอมโมเนีย                  0.6 กรัม/ตร.ม/วัน ที่อัตราการไหลของน้ำ 6 แกลลอน/นาที /ตร.ฟุต
พื้นที่ผิวจำเพาะที่ต้องการ                        (300กรัม/วัน) /(0.6 กรัม/ตร.ม/วัน ) = 500 ตร.ม
เปลี่ยนตารางเมตรเป็นตารางฟุต             500 ตร.ม  x 10.76 ตร.ฟุต/.ตร.ม  =  5380 ตร.ฟุต
ความหนาแน่นการบรรจุหรือSSA           69 ตร.ฟุต /ลบ.ฟุต  (226 ตร.ม./ลบ.ม.)
ปริมาตรของวัสดุกรอง                            =  (500 ตร.ม.)/ (226 ตรม./ลบ.ม.) =  2.21 ลบ.ม.
หรือ                                                   =  (4035 ตร.ฟุต) /( 69 ตร.ฟุต/ลบ.ฟุต)  = 78 ลบ.ฟุต
 
ถ้าเราเริ่มที่วัสดุขนาดกว้าง 4 ฟุต ยาว 4 ฟุต สูง 5 ฟุต  จะมีพื้นที่ 80 ลูกบาศก์ฟุต ที่ปริมาณการไหลเวียน 83 แกลลอน/นาที  ใช้ปริมาณอัตราการไหลเวียน ประมาณ 5.2 แกลลอน/นาที/ ตารางฟุต 
อัตราการไหลของน้ำ      83   แกลลอน/นาที (4 ฟุต  x  4 ฟุต)  =  5.2  แกลลอน/นาที/ตร.ฟุต
นี่คืออัตราการไหลของน้ำที่น้อยสุดเพื่อวัสดุนี้ แต่ที่ต่ำกว่านี้ 6 แกลลอน/นาที/ตร.ฟุต จากกราฟที่ 1 ที่คาดคะเน  ที่ง่ายคือเพิ่มอัตราการไหลของน้ำที่  96 แกลลอน/นาที (4 ฟุต x 4 ฟุต x  6 แกลลอน/ตร.ฟุต ).
ขั้นตอนข้างต้น คือ คำแนะนำทั่วไป เพื่อการประเมินการออกแบบของ  Trickling filter  การคาดคะเนจำนวนรวมของบรรจุวัสดุกรอง ที่ต้องการสำหรับงานนี้ ซึ่งไม่เป็นวิทยาศาสตร์มากนัก  ถ้าวัสดุกรองมีขนาดเล็กมาประยุกต์ใช้ทำที่ระดับแอมโมเนียสูงกว่าได้ตามต้องการ   ซึ่งปกติแล้วต้องการเครื่องกรองขนาดใหญ่กว่า  เพื่อประสิทธิภาพการทำงานดีกว่า ขนาดเล็กและปลาก็ปลอดภัย



 
ที่มา : http://www.biofilters.com
ชื่อผู้แปล : นางอรัญญา   อัศวอารีย์      สถาบันวิจัยการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่ง
Published by L. S. Enterprises
P.O. Box 51033
Fort Myers, FL 33994 USA
Author: Matt Smith    Tel  239-543-1258, 239-543-7308
Email: mattsmith@biofilters.com

[yala]

รบกวน ช่วยออกแบบ  Tricking filter สำหรับระบบบำบัดน้ำเสีย สำหรับ เลี้ยงกุ้งกุลาดำ 100,000 ตัว
เพื่อเป็นตัวอย่างสำหรับ ก่อสร้างจริง โดยเคร่าๆ

[yala]

ช่วยตรวจสอบด้วยครับ

      การคำนวณขนาดวัสดุกรองชีวภาพ ในระบบบำบัดทางชีวภาพ            
1.ผลผลิตของกุ้งกุลาดำในแต่ละรุ่น (ที่ size 30 ตัว/กก.)ที่อัตรารอดตาย 100%      3,333.00   กิโลกรัม
2.อัตราการกินอาหาร                                                      2.00% เปอร์เซ็นต์
3.ปริมาณอาหาร ที่ให้ต่อวัน                                          66.66 กิโลกรัม
4.ระดับแอมโมเนียรวมสูงสุด                                             1.50   ppm
5.อัตราการไหลของน้ำ ที่ 314.20 ลิตร/นาที หรือ 18.852 ลบ.ม./ชม. หรือ              83   แกลลอน/นาที
6.ระดับแอมโมเนียที่เกิดขึ้น                                                               3.0%   1,999.80   กรัม
7.อัตราการกำจัดแอมโมเนีย(ที่อัตราการไหลของน้ำ 6 แกลลอน/นาที /ตร.ฟุต)                0.6   กรัม/ตร.ม/วัน
8.พื้นที่ผิวจำเพาะที่ต้องการ                                         3,333.00    ตร.ม.
9.เปลี่ยนตารางเมตรเป็นตารางฟุต                               10.76   35,863.08ตร.ฟุต
10.ความหนาแน่นการบรรจุหรือSSA (เลือกใช้ อวน แบบที่1พื้นที่ผิว 282 ตรม./ลบ.ม.)   282.00   ตรม./ลบ.ม.
 อ้างจาก อวนเก่า...สุดยอดวัสดุกรองจากเรือประมงสู่ระบบบำบัดน้ำเลี้ยงปลา       86.00   ตร.ฟุต/ลบ.ฟุต
11.ปริมาตรของวัสดุกรอง                                                       11.82   ลบ.ม.
                                                            417.01   ลบ.ฟุต
ออกแบบบ่อบำบัด (กว้างxยาวxสูง)  ขนาด(5x30x3)ฟุต     มีปริมาตร      450.00   ลบ.ฟุต  ใช้ได้ > 417  ลบ.ฟุต
พื้นที่หน้าตัดบ่อบำบัดที่น้ำไหลผ่าน  (กว้างXสูง) ขนาด ( 5x3 )ฟุต         15.00   ตร.ฟุต
   อัตราการไหลของน้ำ               =83/30    5.53   แกลลอน/นาที /ตร.ฟุต
                  
   สรุป  -ใช้บ่อบำบัดขนาด(5x30x3)ฟุต                
         -ใช้ อวน แบบที่ 1  พื้นที่ผิว 282 ตรม./ลบ.ม. )               
             -ใช้อัตราการไหลของน้ำที่ 314.20 ลิตร/นาที หรือ 18.852 ลบ.ม./ชม.               

[Nicaonline]

ขอบคุณที่ให้ความสนใจ

ดูการคำนวนแล้วไม่น่ามีอะไรผิดพลาด แต่จุดหนึ่งที่ต้องใส่ข้อมูลให้แม่นยำคือ
1 ระดับแอมโมเนียที่เกิดขึ้นเนื่องจากอาหารกุ้งโปรตีนสูงมาก ดังนั้นแอมโมเนียน่าจะสูงตามไปด้วย ทำให้การคาดคะเนต่ำกว่าที่จะเป็น
2 อัตราการกำจัดแอมโมเนีย ในการใช้งานจริงก็ต้อง หาตัวเลขกันก่อนเนื่องจากมีปัจจัยควบคุมหลายตัวเหมือนกัน ตัวเลขจากการทดลองในพื้นที่จริง  น่าจะดี
3 คงต้องมีการออกแบบบ่อตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดภาระของฟิลเตอร์

เคยมีการทดลองของโครงการแดนเซ็ตที่ศูนย์ประมงสงขลาที่ระโนดเกี่ยวกับเรื่องนี้  ผมจะไปค้นมาเล่าสู่กันฟังครับ

ท่านอื่นอ่านแล้วมีความเห็นอย่างไรช่วยกันแนะนำครับ

[Nicaonline]

การทดสอบระบบกรองน้ำหมุนเวียนในการเลี้ยงกุ้งกุลาดำแบบพัฒนา

ก่อเกียรติ  มึงลแก้ว
สถานีเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่งจังหวัดสงขลา
บทคัดย่อ

ระบบกรองน้ำหมุนเวียนเทคโนโลยีจากประเทศเดนมาร์ก ถูกติดตั้งในบ่อดินเลี้ยงกุ้งกุลาดำ ขนาด 2 ไร่ จำนวน 2 บ่อ เพื่อศึกษาผลของการใช้ระบบต่อการเลี้ยง คุณภาพน้ำ ปริมาณธาตุอาหารในน้ำทิ้ง และข้อมูลด้านเศรษฐศาสตร์ของการเลี้ยงกุ้ง  เปรียบเทียบกับบ่อเลี้ยงกุ้งที่ไม่ใช้ระบบกรองน้ำหมุนเวียน ผลการศึกษา (ทดสอบ) การเลี้ยงกุ้งจำนวน 3 รุ่น ปรากฎว่าระบบกรองน้ำหมุนเวียนสามารถปรับปรุงด้านการเลี้ยงได้แก่ ผลผลิต อัตรารอด น้ำหนักกุ้งเฉลี่ย และอัตราการเจริญเติบโตต่อวันสูงขึ้นจากบ่อที่ไม่ใช้ระบบกรองน้ำเป็น 12.8, 12.55, 15.28 และ 10.66% ตามลำดับ สามารถรักษาคุณสมบัติน้ำในบ่อเลี้ยง ได้แก่ความเป็นกรดด่าง ความเค็ม ความเป็นด่าง และออกซิเจนในน้ำได้อยู่ในเกณฑ์มาตรฐานการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ อีกทั้งลดแอมโมเนียรวม ไนไตรท์ และไนเตรทลง 67.53, 25.77 และ 51.00% ตามลำดับ ระบบกรองน้ำหมุนเวียนสามารถลดธาตุอาหารในน้ำทิ้ง ได้แก่ สารละลายอนินทรีย์ไนโตรเจน, แอมโมเนีย, ไนเตรท ออร์โธฟอสเฟตและบีโอดี เป็น 4.46, 4.81, 11.07, 70.21 และ 61.97% ตามลำดับ ผลการศึกษาด้านเศรษฐศาสตร์พบว่าระบบกรองน้ำหมุนเวียนมีต้นทุนผันแปรรวม ต้นทุนผันแปร (เฉพาะไฟฟ้า) ต้นทุนคงที่ และต้นทุนรวมสูงเพิ่มขึ้นจากบ่อที่ไม่ใช้ระบบกรองน้ำถึง 15.12, 141.72, 308.32 และ 30.58% จากการทดลองยังพบว่าประสิทธิภาพของระบบกรองน้ำหมุนเวียนไม่คงที่เนื่องจากถูกวางอยู่ในสภาวะแวดล้อมกลางแจ้งซึ่งควรจะแก้ไขและพัฒนาต่อไป

คำสำคัญ :  กรองน้ำหมุนเวียน, การเลี้ยงกุ้งกุลาดำ

เอกสารวิชาการ  11/2544  ก่อเกียรติ  มึงลแก้ว 
สถานีเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่งจังหวัดสงขลา

[chanin]

 

ที่มา : http://www.biofilters.com
ชื่อผู้แปล : นางอรัญญา   อัศวอารีย์      สถาบันวิจัยการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่ง
Published by L. S. Enterprises
P.O. Box 51033
Fort Myers, FL 33994 USA
Author: Matt Smith    Tel  239-543-1258, 239-543-7308
Email: mattsmith@biofilters.com

เห็นคุณอรัญญาลงข้อมูลของบริษัทต่างประเทศ   ดังนั้นผมขอเพิ่มข้อมูลของบริษัทที่อยู่ในเมืองไทยด้วยนะครับ  จะได้ติดต่อง่ายหน่อย.....
อย่างไรลองที่  http://www.fischcare.com

[chanin]

ได้มีการเลี้ยงกุ้งแบบหนาแน่นในระบบการเลี้ยงแบบปิดในscale เชิงพานิชน์กันแล้วนะครับ   เลี้ยงกันเป็นร้อยๆไร่เลย  เห็นแล้วจะอึ้งไปเลย
ในส่วนของหัวใจในการกรองนั้น   เขาจะใช้ระบบกรองที่มีพื้นที่ผิวสูงมากๆ ประมาณ  800-900 m2/m3 และเนื่องจากต้องทำการกรองในอัตราที่สูง(อาจสูงถึง  20 รอบต่อวันหรือกว่านั้น) ดังนั้นการออกแบบระบบกรองจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรองรับกับอตราการไหลที่สูงมากได้  สิ่งหนึ่งที่เราๆท่านๆหลงลืมกันไปคือ  ในขณะที่กรองนั้นจะมีสิ่งสกปรกติดออกมาอย่างมาก  ซึ่งนั่นหมายความว่าเราจำเป็นต้องกรองเศษต่างๆเหล่านี้ก่อนที่จะผ่านเข้าไปในระบบ Biological Filter ถ้าไม่อย่างนั้นแล้ว Biological Filter จะตันได้เร็วอย่างไม่คาดคิด

ดังนั้นการออกแบบการกรองแบบ Mechniacal Filterในส่วนหน้าจึงสำคัญมากตามไปด้วย  แต่จากที่ท่านadminได้กล่าวว่าเนื่องจากอาหารกุ้งมีโปรตีที่สูงดังนั้นสารอาหารและแอมโมนีที่ละลายในน้ำจึงมีสูงมากตามไปด้วย  สิ่งที่คุณกำลังจะพบต่อไปคืออัตราการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในช่วง Biological Filter จะ Boom อย่างมาก ถ้าใช้วัสดุกรองหรือระบบแบบการกรองที่ไม่เหมาะแล้ว  คุณจะปวดหัวมากกับการล้าง Filter ในชุดนี้  Biological เป็นอย่างยิ่ง ดังนั้นการเลือกวัสดุกรองที่ล้างง่าย ไม่เปลือเรงงานและเวลา จึงสำคัญมาก  ( จนกระทั่งต้องใช้ระบบการกรองแบบ Moving Bed system เพื่อง่ายแก่การล้างก็มี)

ผมขอแนะนำให้คุณดูระบบการกรองส่วนหน้า (  Mechanical Filter )และระบบกรองส่วนหลัง( Biological Filter)ให้ดีนะครับ   ถ้าถามว่าที่กล่าวมานี้มีคนเคยทำหรือเคยเจอกันทาหรือยัง  ตอบได้เลยครับว่าเขาเจอและทำกันแล้ว แต่ที่ไม่ค่อยได้รับรู้กันในวงกว้างเพราะว่าเขาเก็บกันเป็นความพิเศษ(ลับ)กัน

เดี๋ยวถ้าผมหาภาพเจอจะเอาลงมาpostให้ดูกัน   ถ้าอย่างไรก็ขอให้โชคดีนะครับ

[chanin]

เอารูปไปดูกันนะครับ  เดี๋ยวมาอธิบายให้ฟัง...............

[chanin]

ภาพที่แสดงให้ดูทางด้านบนนี้เป็นภาพที่ผมได้มาจากเพื่อนๆที่อยูในวงการเพาะเลี้ยงกุ้งนะครับ
สามารถสรุปคร่าวๆได้อย่างนี้คือ
1.) ผู้เลี้ยงเดิมได้ทำการเพาะเลี้ยงแบบพํฒนาให้เป็นการเลี้ยงแบบหนาแน่น  สามารถเพิ่มปริมาณผลผลิตได้อีก  7-8 เท่าตัว
2.) เดิมจากบ่อที่เป็นพื้นดินธรรมดา  ก็ปรับเปลี่ยนเป็นพื้นบ่อที่ปูด้วยพลาสติค ขนาดของบ่อประมาณ  22 m. x 45 m.
3.) เนื่องจากต้องการควบคุมสภาพแวดล้อมจากภายนอก รวมทั้งการควบคุมโรค  จึงต้องทำโรงเรือน ดังเห็นเป็นโครงดังภาพ
4.) การบำบัดน้ำถือเป็นส่วนที่สำคัญที่สุด  กล่าวคือมีการทำระบบบำบัดน้ำแบบหมุนเวียน  โดยนนำน้ำที่จะบำบัดเข้ามายังถังสีฟ้าทั้ง 2 ถึง จากนั้นจึงปล่อยน้ำที่บำบัดลงคืนบ่อไป  ขนาดของถังแต่ละถังประมาณ  5 m3  โดยภายในบรรจุ media ที่มีค่า specific surface สูงและสามารถล้างได้ง่ายในเวลาจำกัด