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新本事淡水工场化轮回水养殖本事
时间:2019-09-21 21:10 来源:太阳城真人,太阳城真人app 点击:

  我国工厂养殖目前受水处理成本的压力,仍主要以流水养殖、半封闭循环水养殖为主,真正意义上的全封闭循环水养殖企业较少。流水养殖和半封闭养殖方式产量低(单位水体产量10—15千克/平方米·年)、耗能大、效率低,与先进国家技术密集型的循环水养殖系统相比,在设备、工艺、产量(先进技术的产量达100千克/平方米·年以上)和效益等方面都存在着相当大的差距。

  淡水工厂化循环水养殖设施技术领域已具有一定的应用水平,在系统的循环水率、系统辅助水体的比率等关键性能方面基本接近国际水平,但是在生物净化系统的构建、净化效率和稳定性、系统集成度、系统稳定性等方面还存在着的差距。

  目前已经在广东、新疆、重庆、湖北、上海等地建立了多个工厂化循环水养殖示范基地,示范面积达到6000多m2,并将研究得到的成果成功应用于循环水养殖系统的构建中,并取得了良好的收益。

  每套水处理系统服务300 m3养殖水体,年产达100kg/ m3以上,可年产30吨优质商品鱼,产值达180万元,毛利润达40万元,则100套系统可年产3000吨,年产值18000万,年利润4000万元,经济效益十分可观。

  本项目成果可以使得产出1公斤鱼的能耗降低20%以上,每公斤鱼的耗电小于2.5度,大幅度降低循环水工厂化养殖系统的运行管理成本,达到可广泛推广应用水平。同时,相同规模的工厂化循环水养殖设施系统与池塘养殖系统相比可以减少10~20的土地以及8~10倍的养殖用水,并不再对水域生态环境造成影响,可以实现很高的生态效益。

  传统的转鼓式微滤机存在筛网网目大小选择不合理的问题,颗粒物在接触细筛时,会长时间翻滚摩擦造成破碎,产生难去除的微小颗粒。同时存在传动效率低,反冲洗效果欠佳等问题。我研究室研发人员根据养殖水的特点,在对循环水养殖水体中颗粒物粒径分布规律研究的基础上,对滤网网目与去除效率、反冲洗频率、耗水耗电等关系进行了实验研究。研究表明,200目滤网处于目数与去除率、电耗关系曲线的拐点,是技术经济综合效果的最佳点。在结构优化方面,转鼓采用低阻力的中轴支撑结构,配置二级摆线针轮减速驱动。研究开发出能根据筛网阻塞程度智能判断的反冲去污装置。形成了WL型智能型转鼓式微滤机的系列产品。通过结构升级优化,显著提高了微滤机的节水节点性能,对60微米以上悬浮颗粒物的去除效率达80%以上,每处理100吨水耗电小于0.3kW•h。设备不仅提高了水处理能力、而且降低了运行能耗,与现有设备相比,去除率提高20%,耗电节省45%以上。生产应用中,该设备运行稳定、可靠。该设备已达国内先进技术水平,并实现了出口。

  移动床生物滤器是20世纪80年代后期,由挪威的KaldnesM.和SINTEF研究机构合作开发的技术。该技术采用生物膜接触法,通过滤料表面附着生长的硝化细菌和亚硝化细菌群来降解水体中的氨氮、亚氮等有害有毒物质,净化水质。由于使用的浮性颗粒滤料,在剧烈鼓风曝气作用下,能够与水呈完全混合状态,微生物生长的环境为气、液、固三相。养殖回水与载体上的生物膜广泛而频繁地接触,在提高系统传质效率的同时,加快生物膜微生物的更新,保持和提高生物膜的活性。与活性污泥法和固定填料生物膜法相比,移动床生物过滤器既具有活性污泥法的高效性和运转灵活性,又具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少的特点。

  根据移动床生物滤器结构及工作特点,并结合近年来的相关研究成果,对其进行结构优化和流态分析,使其充分满足循环水养殖的水处理使用要求。在结构优化方面,由于传统移动床生物滤器存在滤料运动不均匀、易出现较大运动死角等弊端,项目组在其腔体内引入了导流板,将反应器分隔成2个区:提升区和回落区,在提升区底部安装有曝气装置,从而引导滤器中水体更好的循环流动,以提升过滤效率。该新型导流式移动床生物滤器的具体尺寸为:长度为1 m,高度为1.4 m,宽度为0.5m,有效水深为1.2 m,升流区与降流区面积比为3/4,导流板底隙高度为0.25 m,导流板上方液面高度为0.35 m,反应器四角倒成斜面以方便水体循环。在结构确定以后,进一步对导流式移动床生物滤器的内部水流流态进行分析,采取的方式是利用计算流体力学软件FLUENT对其进行二维流态模拟,结合滤料挂膜最佳水流速度的相关知识,将模拟曝气速度优化为0.6 m/s,此时反应器中最高有效流速为0.3 m/s,最低有效流速为0.06 m/s,涡流区域的面积约占10 %,可最大化的保证反应器的生物处理效率。

  滤料选择带外脊的空心柱状PE材质生物滤料,比重为0.95,比表面积达到500 m2/m3。结果显示:在填充率为40 %,进水氨氮浓度为2 mg/L,水力停留时间为15 min,曝气速度为0.6 m/s的初始条件下,反应器运行30天后其滤料内表面的实际平均挂膜厚度为80 µm,氨氮去除率达到了25 %,水质净化效果良好,完全达到推广使用要求。

  沸腾式移动床生物滤器根据移动床生物过滤技术基本原理设计研发的另一种新型生物滤器。区别于导流式移动床生物滤器采用矩形反应器单侧曝气的结构形式,它创新地采用了圆形反应器。内部设计成为2个反应区,分别为沸腾区和降流区。沸腾区底部设置环形布气槽,在剧烈曝气条件下滤料上升移动,到达降流区后由于在水流的带动下逐步下沉到反应器底部,形成一种相对稳定的运动状态。此次选用的滤料为PE材质的空心柱状滤料,比重为0.95,比表面积500m2/m3,滤料填充率40%~50%。实验研究结果表明,在气水比(气体流量和水流量的比值)1:2条件下,沸腾式移动床生物滤器的氨氮处理效率能够达到30%以上。

  低压纯氧混合装置主要是根据气液传质的双模理论,通过连续、多次吸收来提高氧气的吸收效率。该装置的工作流程为:水流经过孔板布水并形成一定厚度的布水层,以滴流形式进入吸收腔。吸收腔被分割成了数个相互串联的小腔体,提供了用以进行气液混合的接触空间。整个装置半埋于水下,使吸收腔密闭,水流从各个吸收腔底部流出。气路方面,纯氧从侧面注入,并从最后一个吸收腔通过尾气管排出吸收腔。

  在基于上述理论研究的基础上,进行设备试制及性能研究。试验用的低压纯氧混合装置使用了7个小腔体作为吸收腔,装置尺寸为0.20 m×0.35 m×1.00 m,截面积0.07m2,布水板开孔率10 %。试验采用单因子试验方法分别研究气液体积比、布水孔径、吸收腔高度等对溶解氧增量、氧吸收效率、装置动力效率的影响。结果显示,在水温26~27 ℃,单位处理水流量18 m3/h,吸收腔高度38 cm条件。


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