管道式微孔增氧装置的增氧性能研究

为了评价不同进气量和进气压力对管道式微孔增氧装置增氧性能的影响,参照SC/T 6051—2011《溶氧装置性能试验方法》中的标准测试方法,在3个进气压力条件下开展不同进气量的室内清水增氧试验。结果显示:在相同进气量条件下,降低进气压力可取得较好的增氧性能;在相同进气压力条件下,装置的氧质量转移系数和增氧能力随着进气量增大而增大,氧利用率和动力效率则呈下降趋势,但在进气压力为0.2 MPa时,其氧利用率和动力效率下降幅度较缓。综合考虑增氧能力和运行能耗等因素,装置的进气参数可设置为进气压力0.2 MPa、进气量0.064~0.081m^(3)/h,在该条件下增氧能力达到29.79~34.36 g/h,氧利用率达到29.83%~32.32%,动力效率达到7.67~8.31 kg/(kW·h)。研究表明,进气量对装置的增氧性能有较大的影响,合理控制进气量对于提高增氧性能、降低增氧装置能耗具有重要意义。

生物絮团养殖模式养殖密度对南美白对虾生长和水质的影响

为探索在生物絮团养殖模式下,不同养殖密度对南美白对虾生长和水质情况的影响,实验选用平均体重0.08 g,体长18 mm的南美白对虾,养殖密度分别为A组280尾/m^(2)、B组340尾/m^(2)、C组400尾/m^(2),每个密度进行使用2个平行对比实验,实验周期50 d。结果表明:A组为适宜密度,其养殖终末平均体重4.16 g、体长79.6 mm,成活率88.95%,饲料系数1.1,均优于B组和C组。试验期间养殖水体水质情况也优于较高密度的B组和C组。研究表明:可以将280尾/m^(2)的养殖密度作为养殖投放参考。

循环水养殖系统氧锥运行参数设计

以氧锥为气水混合装置的纯氧增氧系统溶氧效率高,但需产生一定气耗及能耗。本研究运用物质平衡等相关原理,对通入氧锥纯氧气体流量、养殖水体流量进行科学设计,分析其运行成本,并讨论设计关键问题。结果显示:采用一定锥体结构尺寸氧锥,当通入其纯氧气体流量为14.6 L/min、养殖水体流量为1 327.3 L/min(养殖系统水循环量79.6 m^(3)/h)时,能充分利用氧锥81.88%~89.07%高溶氧效率,提供1 026.8~1 116.9 g/h养殖系统需氧量,完全满足养殖水体300 m^(3)、养殖密度6 kg/m^(3)的凡纳滨对虾循环水养殖溶氧量需求。氧锥运行耗氧1 252.7 g/h,耗电2.9 kW·h。研究表明,本设计对提高纯氧增氧系统技术性能,推进纯氧增氧在高密度循环水养殖中广泛应用提供支持。

工厂化循环水养殖中臭氧/紫外线反应系统的水处理性能

为增强臭氧在水产应用的安全性,满足工厂化循环水养殖对有机物去除和水体消毒的需要,该文开发O3/UV反应系统。通过试验方法研究该系统臭氧投加溶解区适宜的臭氧投加流量和处理量的关系、紫外辐射剂量配比等工艺参数,及对水质净化效果和水体消毒灭菌效果的影响等。试验结果表明:1)在满足所需水中溶解臭氧浓度的条件下,采用较低臭氧进气流量和较高进水流量有利于提高系统的臭氧溶解率和利用率。该系统在水流量为5 m3/h,臭氧投加量为(8.78±0.60)g/h时可得到水中臭氧溶解质量浓度为1.53 mg/L的臭氧水,臭氧溶解率为82.7%,臭氧利用率为97.7%。2)增加紫外灯的功率和数量均可提高对臭氧的去除率,但增加紫外灯的数量对其性能提升效果更明显。该系统在紫外剂量为1 996 MJ/cm2,对残留臭氧的去除率为83.82%。3)该系统对紫外消光度、总有机碳、水色等指标的去除率相比单独使用臭氧分别提升109.95%、89.77%和51.44%,杀菌率可达97%以上,实现工厂化循环水养殖低臭氧残留条件下的有机物有效去除和消毒杀菌。

涌浪机在对虾养殖中的增氧作用

溶解氧是对虾正常代谢和生长中所必需的,为了探索对虾养殖增氧方式的新途径,该文进行了涌浪机在高位池凡纳滨对虾高密度养殖条件下增氧情况的研究,并进行了不同天气状况下与水车增氧机增氧效果的对比。试验表明:涌浪机在晴好天气下增氧能力远超同功率水车增氧机。在试验养殖密度约为10000kg/hm2时,0.75kW涌浪机在晴好天气白天时与同功率水车增氧机相比,使池中溶解氧质量浓度平均提高1.24mg/L,但在阴雨天和夜间涌浪机的增氧效果较差,增氧能力与同功率水车增氧机相近。因此,涌浪机在实际应用中需与其他增氧模式相结合使用,将会取得较好的增氧效果。

臭氧对循环水养殖水体水质的净化效果及机理研究

为了探讨臭氧对循环水系统养殖水体水质的净化效果及作用机理,开展3种不同臭氧投加量对水体中有机污染物和氨氮、亚硝酸盐等作用影响的试验,并在此基础上对净化机理进行分析。结果显示:臭氧优先与有机污染物发生反应,其次为亚硝酸盐,然后才是氧化氨氮;臭氧对有机物的去除是选择性的,优先降低UV_(254)和水色,对于COD和DOC处理效果不明显,但能显著提高养殖水的可生化性; 15 mg/L的臭氧投加量可取得较经济适宜的净化效果,对于UV_(254)、亚硝酸盐、水色、COD分别可降低73. 86%、92. 35%、37. 52%和16. 43%,并将DOC/UV_(254)比值升高到448. 86 (cm·mg)/L,显著提高养殖水的可生化性。研究表明:臭氧氧化技术在养殖水体净化处理中发挥了良好作用,针对不同情况选择适宜的臭氧投加量对于提高净化处理效率有重要意义。

循环水养殖系统中膜法SBR水处理工艺运行模式的研究

研究循环水养殖系统中采用膜法SBR水处理工艺在不同运行模式下的处理效果,以TAN及TN的去除速率作为考察指标,确定了膜法SBR水处理工艺在循环水养殖系统中最佳的运行模式为瞬时进水,1.5h搅拌,2.5h曝气,0.5h沉淀、滗排水,然后循环进行处理。

不同养殖模式下俄罗斯鲟肌肉营养成分的比较与分析

为了了解循环水养殖系统养殖条件下鱼类肌肉的营养成分,开展鱼类品质调控研究。本研究比较了循环水养殖系统养殖条件下与池塘拟野生条件下俄罗斯鲟肌肉的常规营养成分、氨基酸和脂肪酸组成,并进行对比评价。结果表明,两种条件下俄罗斯鲟肌肉中一般营养成分不存在显著差异,均检出17种氨基酸,氨酸酸各组成成分含量方面两者无显著差异。氨基酸评分(AAS)和化学评分(CS)结果显示:循环水系统养殖条件下第一限制性氨基酸均为蛋-胱氨酸,赖氨酸在必需氨基酸中评分最高,必需氨酸基指数(EAAI)循环水组高于池塘组。循环水组检出20种脂肪酸,池塘组检出14种脂肪酸,两者脂肪酸总量无明显差异,脂肪酸各组成成份有较大差异,其中二十二碳六烯酸(DHA)循环水组显著高于池塘组。综上所述,循环水养殖系统养殖条件下俄罗斯鲟肌肉的营养价值不低于池塘拟野生条件下的俄罗斯鲟。

凡纳滨对虾工厂化循环水养殖试验研究

为了探索健康、高效的对虾养殖模式,利用移动床生物滤器水处理技术和藻类净化技术,构建凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)工厂化循环水养殖系统,并进行养殖试验研究。结果表明:在养殖期间DO为(5.85±1.09)mg/L;pH为8.11±0.40,TAN为(0.39±0.12)mg/L,水质指标符合养殖要求;对虾生长情况良好,经过92 d的养殖,收成时养殖密度4.96 kg/m2,成活率80.9%,饲料系数1.34,取得了健康、经济、高产、高效的养殖结果。

水色和透明度对循环水养殖凡纳滨对虾生长及生理指标的影响

通过研究不同水色及透明度对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的生长性状和生理应激指标的影响,为循环水对虾养殖系统适宜的水色和透明度调节提供参考。通过添加不同的色素将池水调节成绿、蓝、黄3种水色,设置20cm、40cm、60cm和80cm 4种不同梯度的透明度试验组,以过滤后透明度大于100cm的海水作为对照组。选取初始体质量为(1.86±0.02)g的凡纳滨对虾2 340尾,按每池60尾随机平分为13组,每组3个重复,进行为期2个月的养殖试验。结果显示:对虾在绿色水色透明度为60cm条件下增重率和特定生长率高于其他水色试验组和对照组,但存活率以对照组最高。绿色和蓝色水色在不同透明度条件下,对虾的肾上腺素(E)和皮质醇(COR)以及过氧化氢酶(CAT)活力和超氧化物歧化酶(SOD)活力均与对照组无显著差异,表明这两种水色不会引起对虾的应激反应和氧化损伤。在黄色水色条件下对虾的肾上腺素和皮质醇高于其他组,且随着透明度增加有升高的趋势,表明黄色水色会对对虾产生一定的应激反应;而且其SOD活力显著低于其他试验组和对照组,表明黄色水色对对虾的免疫性能造成影响,降低其抗氧化能力。研究表明:在循环水试验系统中不宜将水色调节为黄色,但清水及绿色和蓝色水色对凡纳滨对虾生长性能和生理应激反应不造成负面影响。

鲟鱼工厂化循环水养殖系统设计及运行效果

针对目前中国淡水工厂化循环水养殖系统建设和运行成本过高,推广应用受到一定程度制约的问题,在自主研发斜管重力滤沉淀装置、内循环流化床反应器、一体化臭氧接触反应器等水净化设备的基础上,通过应用物质平衡相关原理,精确设计、确立不同阶段系统关键运行参数,建立一种高效节能的鲟鱼工厂化循环水养殖系统。通过96 d养殖试验,结果显示,鲟鱼摄食和生长情况正常,养殖密度平均(41.2±2.3)kg/m^3,存活率95.8%,饲料系数1.17。日换水量在5%以下,水质情况良好,氨氮和亚硝酸盐氮后期稳定控制在(0.80±0.21)mg/L和(0.38±0.12)mg/L;系统平均日耗电量为33.3 kW·h,平均产出1kg鲟鱼耗电7.30 kW·h。系统运行具有低能耗、高效率的特点,可为鲟鱼循环水养殖提供技术支撑。

臭氧对循环水系统中悬浮颗粒物净化效果及机理研究

为了研究臭氧对水中悬浮颗粒物的处理效果及作用机理,探讨其在养殖水处理中的应用和工艺集成方法,笔者建立若干小型实验系统,通过对养殖水体投加不同量的臭氧,分析其对水中TSS、浊度等指标的影响,并对悬浮颗粒物进行粒度分析。其中:对照组不添加臭氧,3个实验组臭氧添加量分别为30.1、60.2、90.3 mg,被处理水体量均为4 L。结果表明:(1)投加臭氧能够显著降低水体浊度。当源水浊度为(5.22±0.55) NTU时,3个实验组的浊度降低分别为12.47%、25.31%和30.20%。(2)投加臭氧对于水体中的悬浮颗粒物具有显著的助凝效果。对照组悬浮颗粒物粒径大多分布在48~68μm范围,而投加量为90.3 mg实验组水中粒径64μm以上悬浮颗粒物占比达到99.22%,有利于后续物理过滤处理。本研究明确了臭氧对悬浮颗粒物的净化效果是通过氧化有机物产生络合沉淀和胶体絮凝物等改变颗粒物的粒径大小分布的途径来实现,为臭氧在循环水养殖系统中的应用提供理论支撑。

养殖水体中臭氧浓度检测方法的改进研究

近年来臭氧在水产养殖中得到更为广泛的应用,臭氧浓度是一项重要的控制指标,采用准确的测量方法及时测定养殖水体中臭氧的浓度含量具有重要的意义。目前水体中臭氧浓度分析方法尚无国家标准,通过采用光度法、添加屏蔽剂、调整吸收液等措施对传统碘量法进行改进,使之更适用于养殖水体中臭氧浓度的检测。结果表明,采用硼酸碘化钾比色法测定养殖水体中臭氧浓度,在350 nm波长处,臭氧浓度在0～2.5 mg/L范围内线性良好,检出限为0.009 mg/L,加标回收率在93.6%～102.6%之间。试验证明硼酸碘化钾比色法测定水样相对标准偏差为2.1%,低于传统碘量法的17.7%,表明该方法用于测定水中臭氧浓度操作简便、分析迅速、结果准确,适用于养殖水体臭氧溶液检测。

底推流量对养殖工船分隔式舱养系统水质影响的初步研究

为探讨养殖鱼舱在海上摇摆晃荡条件下鱼舱内部水体流动特性,设计了一套底推流分隔式的模拟舱养系统。该系统主要由离池底1 m处铺设的隔离网和隔离网下方放置的4台推流泵等养殖系统设施和装备组成,通过分析不同底推流量对试验系统水中氨氮质量浓度和浊度等水质指标的影响,取得适宜底推流量,并以此参数开展验证试验,与高换水量的对照池进行对比分析。结果显示:试验池表层和底层水中氨氮质量浓度的去除效果与底推流量呈正相关关系,在底推流量达到160 m^(3)/h时达到最佳去除效果,分别达到68.02%和58.68%;进水流量为40 m^(3)/h并在每次投喂时开启1 h底推流量为160 m^(3)/h推流泵的试验池,与进水流量为120 m^(3)/h无底推流的对照池在为期1个多月的养殖期间,两者在氨氮质量浓度、浊度和水色等水质指标方面均无显著差异,表明该底推流分隔式模拟舱养系统在进水流量降低70%左右也能达到较好水质调控效果。该舱养模拟系统可为后续探索优化适合海上复杂工况的养殖鱼舱工艺设计及为海上大型工船养殖模式构建提供参考。

超高密度全封闭循环水养殖系统设计及运行效果分析

为进一步研究循环水养殖系统在高密度养殖生产过程中的水质变化情况、鱼类生长情况及应用推广价值,该文构建了一套超高密度全封闭循环水养殖系统,设计3条水处理环路,集成了鱼池双排水、竖流沉淀、转鼓式微滤机、移动床生物过滤、多腔喷淋式纯氧混合装置、二氧化碳脱气等高效水处理技术和装备。提出一种基于投饲量的循环水养殖系统设计计算方法,重点考虑氨氮、溶解氧和总悬浮颗粒物3个水质指标。使用该系统养殖吉富罗非鱼6个月,试验研究结果显示:鱼类生长情况良好,最高养殖密度104.2kg/m3。饵料系数1.4,成活率92.2%。水质检测结果显示:氨氮浓度维持在平均(1.09±0.55)mg/L;溶解氧维持在4～9mg/L范围内;pH值6.45～7.41。经济性分析研究结果表明,系统养殖运行成本约为25元/kg,略高于市场价格。但是,从环境成本考虑,系统的节水效果显著,日耗水仅为0.3～0.5m3。通过适当的精简并挑选合适的养殖品种,完全可以实现规模化的生产。

气提式砂滤器在水产养殖系统中的水质净化效果

为解决传统压力式砂滤罐长时间工作后截留大量固体颗粒物而导致的难以反冲洗的问题，该研究在原有设备基础上进行技术改进；研制出了1种可以边工作边反冲洗的气提式砂滤器；气提式砂滤器集过滤、分离、气浮、自动清洗等功能于一体，可以替代传统用于养殖车间的砂滤罐、无阀滤池、微滤机、机械式气浮等物理过滤装置；试验用1～2 mm石英砂作为过滤介质，过滤水以向上流方向从气提式砂滤器底部慢慢上升，污物被石英砂截留，同时，从底部流入定流量气体，使得污物和砂粒同时被提起，最终在顶端的洗砂装置中石英砂被清洗干净并由于重力作用而落回系统，污物和废水从排污口流出；试验表明，气提式砂滤器设备简单、操作简便，不需停机反冲洗，系统运行连续平稳，能耗小并且易于日常维护和检修；数据表明，这种气提式砂滤器对海水循环水养殖系统中的颗粒悬浮物（suspended solids，SS）和化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）平均去除率分别为（41.31%＆#177;7.72%）、34.04%，同时也降低了氨氮、亚硝酸盐含量，过滤后养殖水颗粒悬浮物质量浓度≤67.33 mg/L。气提式砂滤器在海水循环水养殖系统中进行物理过滤，是1种行之有效的方法，满足了养殖车间的水处理要求。

基于物质平衡的对虾高位池循环水养殖系统设计与试验

为建立一种高效、低成本的高位池循环水养殖系统构建技术,采用物质平衡相关原理,结合水净化设施构建技术,精准设计确立水处理系统物理过滤设施体积、生物过滤设施体积、循环量及供氧量等关键参数,并优化系统结构,建立融斜管沉淀设施、流化床生物过滤设施、增氧于一体的设施型高位池循环水养殖系统。应用该系统开展凡纳滨对虾运行试验,结果表明:p H值7.43~8.03,溶解氧5.32~7.82 mg/L,氨氮值0.06~0.54 mg/L,水质调控良好;系统养殖负荷2.26 kg/m3,饲料系数1.17,成活率81.3%,取得高效养殖生长结果;单茬利润3.34万元,亩均年利润2.67万元(按1年3茬计),获得良好经济效益。该研究系统主要参数设定值(预期值)与实测值吻合较好,可为高位池养殖模式可持续发展提供借鉴。

水培植物对循环水养鱼系统的水质净化研究

为研究循环水养殖系统水培植物对水质的改善效果,利用水蕹菜在温室大棚中进行为期15 d的养殖水体水质净化试验。试验系统以罗非鱼为养殖对象,循环率20次/d,养殖密度5 kg/m3,植物栽培区水力负荷10 m3/(m2·d)。试验结果表明:栽培区水蕹菜对氨氮(NH4+-N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)、硝酸盐氮(NO3--N)、总氮(TN)、化学耗氧量(COD)、总磷(TP)等的去除率分别7.3%、19.6%、14.5%、12.5%、13.5%、1.7%。试验结束后,罗非鱼总增重630 g,水蕹菜的生长速率58.3 mg/(m2·d)。总体来看,养殖水体中的营养盐可以满足水蕹菜正常生长,水蕹菜对养殖水体表现出较好的净化能力,水体中NH4+-N、NO2--N、COD、TP的浓度基本维持平衡不累积上升,NO3--N和TN虽略有累积,但可通过增大栽培区面积、降低系统水力负荷,达到净化水质的目的。研究表明水培植物是循环水养殖系统净水技术的选择方向之一。

导流式移动床生物膜反应器流速选择及流态分析

水力条件对反应器内生物膜的生长及流态形式起着决定性作用。实验分别用0.15,0.25,0.35 m/s的水流流速对内径为44 mm的管状生物膜反应器进行水力冲击,观察不同生物滤料的挂膜情况,并利用计算流体力学软件对导流式移动床生物膜反应器流态进行数值模拟。结果显示,在低流速的水力冲击下,生物滤料的挂膜效果最好,平均厚度约为70μm,且不同结构生物滤料的挂膜情况无明显差异;反应器的模拟曝气速度为0.6 m/s时,其内部的综合流动及挂膜效果最佳。因此可知,生物膜的生长情况与同种材质生物滤料的结构形状无关,但与滤料所处的水力情况有关,膜厚度随着水流速度的增大而减小;移动床生物膜反应器的曝气量大小及结构形状是影响其流态的重要因素。本研究可以为此类反应器的设计与高效运行提供基础数据。

基于CFD的养殖污水净化内循环流化床反应器结构优化

针对水产养殖污水净化对内循环流化床反应器的相关要求及流化状态下反应器结构、操作参数与相流体力学行为的密切关系，该文利用构建的描述不同结构、操作参数反应器气液两相流动的计算流体力学数学模型，分析了不同结构、操作参数下反应器液体流场、液体循环流量、气含率的变化规律，得到了对于内径200 mm、底部采用均孔布气盘的反应器，在表观气速为0.5～2.5 cm/s时，导流筒与反应器的内径比0.5，导流筒高度与反应器内径比6，导流筒下端到反应器底部距离50 mm，导流筒上端到液面距离100 mm为最优值；针对液体循环流量，使用相关数学模型求解理论值并与试验值进行比对，通过偏差分析探究了数学模型应用的局限性；使用MATLAB最小二乘法拟合了反应器在最优结构参数下表观气速与液体循环流量、气含率的关系，验证了拟合公式的精确性。该研究为内循环流化床反应器在水产养殖污水处理中的设计应用提供理论和技术参考。