Giới thiệu
Để giữ cho nước sạch trong các thủy cung lớn và công viên biển luôn sạch sẽ, không chỉ cần đến hiệu quả của bộ lọc. Điều quan trọng là bộ lọc và hệ thống dòng chảy phải hoạt động hài hòa với nhau. Nếu chúng phối hợp tốt, nước sẽ sạch, ít hạt lơ lửng hơn và đời sống sinh vật trong nước sẽ khỏe mạnh.
Trong các bể cá lớn, không có gì là tầm thường cả, đặc biệt là lưu lượng nước vì nó giúp lọc các tạp chất. Nếu lưu lượng nước không đủ, tạp chất có thể tích tụ ở đâu đó và bộ lọc quá lớn sẽ tiêu tốn rất nhiều điện năng nếu không tính đến lưu lượng nước. Đó là lý do tại sao bộ lọc cát phải được thiết kế sao cho phù hợp với lưu lượng nước.
Mối quan hệ giữa hệ thống lọc và sự tuần hoàn nước
Các bể cá lớn luôn có chất lượng nước cao vì nước luôn được chuyển động liên tục. Nói một cách đơn giản: nước trước tiên đi vào bộ lọc, sau đó chất thải và bụi bẩn mới được đưa trở lại bể để giữ lại nước sạch. Nếu nước chuyển động chậm, phân cá, thức ăn thừa cùng các chất bẩn khác sẽ đọng lại lâu. Nhưng nếu nước không được lưu thông nhanh thì sẽ khác! Tốc độ chuyển động cao đòi hỏi nhiều năng lượng, đó là lý do tại sao cá có thể bị căng thẳng.
Hệ thống phải đảm bảo sự cân bằng giữa tốc độ tuần hoàn nước, khả năng xử lý lưu lượng nước của bộ lọc và dung tích lọc trong bể. Do đó, cần thiết phải đảm bảo lưu lượng nước trong các đường ống từ bể đến bộ lọc, v.v., bằng hệ thống tuần hoàn nước , đồng thời bộ lọc phải xử lý được lưu lượng nước và độ giảm áp mà không làm giảm áp suất đáng kể.
Xác định tốc độ tuần hoàn thích hợp
Một bước quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống là xác định tốc độ cần thiết để toàn bộ lượng nước chảy qua hệ thống lọc . Khái niệm này được gọi là tốc độ tuần hoàn, và đó là khoảng thời gian cần thiết để toàn bộ nước trong bể chảy qua hệ thống lọc một lần. Thời gian tuần hoàn đối với nhiều bể lớn thường dao động từ một đến bốn giờ, tùy thuộc vào loại sinh vật thủy sinh. Các bể nuôi sinh vật biển, đặc biệt là các loài nhạy cảm, có thể cần tốc độ tuần hoàn nước nhanh hơn để giữ cho nước trong sạch và giàu oxy. | Loại bể cá | Thời gian hoàn thành công việc điển hình | Đặc điểm tuần hoàn |
| Bể trưng bày nước ngọt | 2–4 giờ | Tải lượng sinh học vừa phải |
| Triển lãm thủy cung công cộng | 1–2 giờ | Nhu cầu lọc cao hơn |
| xe tăng săn mồi biển | 1–1,5 giờ | Chất thải hữu cơ nặng |
| Hệ thống rạn san hô | 1 giờ hoặc ít hơn | Yêu cầu độ rõ nét cao |
Khi tốc độ dòng chảy của nước tương đương với tốc độ lọc, các chất gây ô nhiễm sẽ được nhanh chóng đưa đến hệ thống lọc và sau đó được loại bỏ mà không tích tụ trong bể chứa.
Sự phân bố dòng chảy của nước bên trong bể cá
Tốc độ dòng chảy của nước bên trong bể có thể là một vấn đề ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống ngay cả khi hệ thống lọc phù hợp. Đá, san hô, và thậm chí cả môi trường sống nhân tạo thường được sử dụng để trang trí các bể lớn, điều này có thể làm chậm dòng chảy của nước bên trong bể.
Lắp đặt các cửa thoát nước tuần hoàn đảm bảo nước đến được mọi khu vực trong bể là một cách để giải quyết vấn đề này. Các đường ống dẫn nước vào và ra nên được bố trí sao cho khuyến khích sự tuần hoàn nước nhẹ nhàng, êm dịu thay vì tuần hoàn mạnh mẽ, một chiều. Mục tiêu là tạo ra sự tuần hoàn xoay nhẹ nhàng giúp các hạt cặn dễ dàng di chuyển đến hệ thống lọc . Phân bổ dòng chảy nước tối ưu giúp giảm thiểu các vùng nước tù đọng bên trong bể cá.
Tích hợp các thiết bị lọc với hệ thống bơm
Hệ thống bơm cung cấp năng lượng cho sự tuần hoàn nước trong bể cá và kết nối nó với hệ thống lọc . Kích thước của máy bơm phải phù hợp với lực cản thủy lực của hệ thống lọc và tốc độ tuần hoàn nước cần thiết trong bể cá. Hiệu suất của hệ thống lọc sẽ giảm nếu máy bơm quá nhỏ, không đủ công suất để tuần hoàn lượng nước cần thiết. Tuy nhiên, nếu máy bơm quá lớn, chúng sẽ quá mạnh, làm tăng chi phí vận hành. Khi lựa chọn máy bơm, cần phải tính đến tổn thất cột áp trong hệ thống, chiều dài đường ống, điện trở van và áp suất trong bể lọc.
Các kỹ sư xác định lưu lượng cần thiết, sau đó chọn các máy bơm có thể đáp ứng lưu lượng đó một cách hiệu quả. Các máy bơm được sử dụng phổ biến nhất trong các cơ sở lớn là máy bơm biến tần vì chúng có ưu điểm về cả tiết kiệm năng lượng và tuần hoàn nước.
Tính toán kích thước bể lọc và cân bằng thủy lực
Tốc độ dòng chảy tuần hoàn và kích thước bể lọc phải phù hợp. Nếu bể quá nhỏ, nước sẽ chảy qua vật liệu lọc quá nhanh và các hạt cặn sẽ không được loại bỏ hiệu quả. Bể lớn tốn kém khi lắp đặt và có thể lọc nước quá chậm.
Tốc độ tải thủy lực đôi khi được sử dụng làm cơ sở để lựa chọn kích thước của các bể lọc. Tốc độ tải thủy lực là lượng nước chảy qua mỗi mét vuông bề mặt của bộ lọc mỗi giờ.
| Thông số lọc | Phạm vi thiết kế điển hình |
| Tốc độ lọc | 30–50 m³/m²/h |
| Độ sâu lớp vật liệu lọc | 800–1200 mm |
| Áp suất hoạt động | 0,5–1,2 bar |
| Sự mở rộng dòng chảy ngược | 20–30% |
Việc duy trì các phạm vi thiết kế này đảm bảo rằng vật liệu lọc có thể giữ lại các hạt lơ lửng một cách hiệu quả mà không gây ra sự sụt giảm áp suất quá mức.
Phối hợp quá trình lọc với các hệ thống xử lý sinh học
Trong các bể cá lớn, chỉ sử dụng bộ lọc cơ học thôi là chưa đủ để giữ cho nước sạch. Hệ thống lọc được tích hợp để kiểm soát các chất thải hòa tan như amoniac và nitrit. Đây là những sản phẩm phụ của cá và các sinh vật thủy sinh khác. Bộ lọc cơ học được sử dụng để làm sạch các hạt cặn bẩn trong nước trước khi nước đi vào bộ lọc sinh học. Điều này giúp ngăn ngừa tắc nghẽn bộ lọc sinh học và cho phép vi khuẩn có lợi hoạt động tốt nhất. Khi cả hai loại được sử dụng cùng nhau, nước trong bể cá sẽ ổn định và sự mất cân bằng hóa học được giảm thiểu. Thiết bị lọc cơ học thường được đặt trước bộ lọc sinh học.
Lợi ích vận hành của thiết kế hệ thống tích hợp
Khi thiết kế hệ thống thiết bị lọc và hệ thống tuần hoàn, các công trình thủy sinh có thể được cải thiện về hiệu quả và độ ổn định. Nước sẽ trong hơn vì nó sẽ được nhanh chóng đưa đến bộ lọc thay vì bị lơ lửng trong nước. Mức tiêu thụ năng lượng cũng sẽ giảm vì máy bơm sẽ hoạt động ở mức hiệu suất tối đa. Việc bảo trì cũng sẽ được giảm thiểu vì một hệ thống cân bằng tốt sẽ cần ít lần thay đổi áp suất, chu kỳ rửa ngược và thay thế vật liệu lọc hơn. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn duy trì môi trường sạch sẽ cho sinh vật thủy sinh.
Phần kết luận
Hiệu suất của các bộ lọc bể cá lớn phụ thuộc phần lớn vào việc thiết bị lọc có phù hợp với hệ thống dòng chảy của nước hay không. Nếu máy bơm, đầu ra và bể chứa được phối hợp tốt, thì các tạp chất trong nước sẽ được loại bỏ hiệu quả hơn.
Bằng cách điều chỉnh sự tuần hoàn của nước, sử dụng máy bơm có kích thước phù hợp và đảm bảo kích thước bể lọc nước thích hợp, các kỹ sư có thể xây dựng các công trình không chỉ giữ được nguồn nước sạch mà còn tiết kiệm năng lượng. Thiết kế kết hợp giữa thiết bị lọc và hệ thống tuần hoàn nước sẽ tạo ra các bể cá và công trình ổn định.
Giới thiệu về Poolking
Poolking chuyên cung cấp thiết bị lọc nước hiệu suất cao cho các cơ sở thể thao dưới nước quy mô lớn.