海水工厂化养鱼水处理系统工程的研究_工艺流程_综合气 4页

第23卷第2期　　　　　　　　　　海　洋　水　产　研　究　Vol.23,No.22002年6月MARINEFISHERIESRESEARCHJun.,2002文章编号:100027075(2002)0220049204海水工厂化养鱼水处理系统工程的研究——工艺流程、综合气浮、接触氧化池1112宋德敬　薛正锐　陈庆生　王秉心(1中国水产科学研究院黄海水产研究所,青岛266071)(2山东寻山水产集团公司,荣成264316)摘要　　对海水工厂化养殖牙鲆、大菱鲆的循环水处理系统工程进行了研究。对循环水系统各环节的设备性能及水质指标进行了测试和研究,确定了工艺流程及系统设施设备。对水处理系统各单元分别进行了设计计算。为我国海水工厂化养鱼走向产业化打下了良好的基础。关键词　　海水　　工厂化养鱼　　水处理　　设施设备中图分类号:S954.1　　　文献识别码:AStudyonseawatertreatmentengineeringforindustrialfishfarming1112SONGDe2jingXUEZheng2ruiCHENQing2shengWANGBing2xin(1YellowSeaFisheriesResearchInstitute,Qingdao266071)(2ShandongXunshanAquaticGroup,Rongcheng264316)ABSTRACTStudyonthetreatmentsystemengineeringofcirculatingseawaterofindustrialfarmingofturbotsandhalibutswasconducted.Thepropertiesoftheequipmentsandindicesofwaterqualityinvariousunitsofcirculatingseawatertreatmentsystemweretestedandstud2ied.Thetechnicalprocess,facilitiesandequipmentsoftheseawatertreatmentsystemwerede2termined.Thevariousunitsoftheseawatertreatmentweredesignedandcalculated.KEYWORDSSeawaterIndustrialfishfarmingWatertreatmentFacilityandequipment1　材料与方法1.1　试验时间和地点2001年8月起,在山东省莱州明波水产有限公司进行了海水工厂化养殖牙鲆、大菱鲆水处理系统工程的国家“十五”科技攻关项目(2001BA505B01)资助收稿日期:2002204226;接受日期:2002205215\n50海　洋　水　产　研　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　第23卷试验及研究。1.2　试验仪器和设施设备自行研制的Á1800mm高效过滤器4台、W150×2000微滤机2台、Á1800mm溶氧罐1个;自行建造5m×15m×2m综合气浮池1个、5m×415m×2m生物净化池1个、6161m×6161m×1m水泥养鱼池43个;四平换热器厂产BRB01521321.02E热交换器6台;上海环保设备厂产XY276型臭氧发生器2台、Á600mm溶气罐1个;美国产YSI556MPS水质监测仪1台;德国产K100O3臭氧测控仪1台;安庆市无油压缩机厂产WW60ö10型空气压缩机2台;上海神风SF22000增氧机3台,舟山森森HG23800鼓风机2台。1.3　试验方法与内容将自然海水用水泵输送到室外水泥池中进行初步过滤与消毒处理,再输送到封闭式水处理系统中,按照初步设计的工艺流程经过不同的环节对养殖用水进行严格、精确的处理,确保各项水质指标(温度、盐度、溶氧、pH、氨氮、BOD5、COD、SS等)达到鱼类健康生长的要求,处理好的海水被输送到养鱼池,从鱼池中排出的混有鱼的排泄物、残饵及其他杂质的海水再流至封闭式水处理系统的始端进行下一个循环。在循环过程中,由于冲洗用水及管道和鱼池的损耗,需要定期补充循环水(循环量的20%)。通过试验,进行分析研究,确定水处理系统最终工艺流程。对各水处理单元分别进行设计、计算。对臭氧消毒进行全面系统的研究,确定对于不同养殖对象臭氧的最佳投入量及衰减周期。2　试验结果2.1　循环水量2养鱼水面共1700m,鱼池水深018m,每2h循环1次,每2小时循环水量为1700m×0183m×015h=680möh。2.2　工艺流程的确定根据海水工厂化循环水养殖牙鲆和大菱鲆的特点,经过反复试验与研究,确定了系统的工艺流程(见图1)。该系统目前已经进行牙鲆和大菱鲆成鱼的养殖,运转良好。图1　工艺流程2.3　综合气浮池的设计与计算Fig.1Technicalprocess气浮是以微小气泡作为载体,粘附水中的杂质颗粒,使其密度小于水,颗粒被气泡携带浮升至水面而被分离出去。根据设计生物承载量为3340kgöm,气浮池有效体积为180m,气浮池尺寸为长18m、宽5m、深215m(见图2)。由Á600mm溶气罐产生的气水混合物经27支TS2822Ë释放器产生Á30Lm的微细气泡进行增氧。设计时除考虑气浮池的一般用途外,还根据海水工厂化养殖循环水为低污染水这一特点,在气浮池中悬挂23了自行研制的起生物净化作用的高效净水板,其比表面积为2000möm,沿气浮池均布,间距50cm。3确定设计参数:循环水量680möh(Q);停留时间15min;溶气压力013MPa;回流比2%(R);水流上升速3度20mmös;试验条件下释气量10Löm(ac);水温校正系数取111(W);安全系数1.1(W′)。\n第2期　　　　　宋德敬等:海水工厂化养鱼水处理系统工程的研究——工艺流程、综合气浮、接触氧化池51气浮所需空气量:Qg=QRacW=680×2%×10×1.1=149.6Löh′空压机额定气量:Qg=W′Qg=149.63×1.1=165Löh=0.17möh由于净水板上接种的主要是硝化细菌和氨同化菌,还有自然挂膜的土著细菌,均属好氧菌类。硝化细菌将1mg氨氧化为硝酸盐时需耗氧4157mg,如果水体中的溶氧量低于4175mg,硝化过程将不能进行。因此,必须在生物滤池中配置曝气增氧装置,其作用不但是补充图2　综合气浮池硝化细菌在硝化过程中消耗的氧气,还Fig.2Combinedair2floatingpond可将硝化细菌在硝化过程中产生的氮气及其他有害气体驱除出去。由于本系统实际最大生物承载量为50000kg(成鱼),最高时每天产生的氨氮达100kg,平均每小时耗氧19kg,加上水体中其他耗氧物质的耗氧量,每小时至少需20kg氧。故配置3台神风SF22000型强力曝气增氧机均布在池中,为生物滤料增氧。2.4　生物接触氧化池的设计3平均日循环水量Q=680×24=16320m,进水BOD5浓度(L2)10mgöL,出水BOD5浓度(L1)5mgöL,容333积负荷(M)2000gBOD5ö(m·d),气水比D0=018möm。Q(L2-L1)16320(10-5)33生物床有效容积　V===4018m,取45m。M2000V452生物床总面积　S===2215mH233生物床需气量　D=D0×Q=018×680=544möh,取600möh。生物接触氧化池长5m、宽415m、高2m,总水体为5m×415m×2m=345m,顶部为滴流板,滤料采用SNP生23物滤料,比表面积1000möm,滤料投3放量为30m。每个滤料单元都存在着好氧、亏氧和厌氧3种不同的微环境,以适应不同类微生物的生长条件,可以使硝化、反硝化脱氮同时进行,提高了净化效果。该氧化池为全封闭结构,侧面设图3　生物接触氧化池3DN600通风口2个。用流量300möh、Fig.3Biologicaloxidationpond压力31KPa、功率3kW,HG23800鼓风机2台为氧化床充气增氧(见图3)。3　讨论3.1　综合气浮池的特点试验表明,该综合气浮池达到了设计要求,同时具有气浮除渣、生物净化和过滤3种功能。该综合气浮池与其他气浮池相比有以下优点:(1)充分利用分离区下部空间,容积效率高;(2)便于与后续处理工序在高程上的配合;(3)悬浮物去除率高;(4)具有降低氨氮的功能;(5)节省能源,便于维护管理。\n52海　洋　水　产　研　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　第23卷3.2　几种生物净化方法的比较生物接触氧化法具有运行费用低、节省能源、污染小、可持续发展性强等优点(见表1)。随着现代生物技术的发展,生物净化在水质处理中将占据重要位置。对生物净化滤料——净水板进行了研究,已研制出一种新型23高效净水板,以高分子材料制成,其比表面积大于2000möm。生物接触氧化床,以SNP生物滤料和自行研制3的高效净水板做为净化填料,其优点是:(1)积负荷高,3kgBODö(m·d);(2)处理时间短,015h;(3)占地面积2小,2215m;(4)生物活性高,耗氧速率是普通生物滤池的118倍;(5)微生物浓度高,20göL,约为普通生物滤池的8倍;(6)出水水质好且稳定,BOD5小于5mgöL;(7)动力消耗低,由于高效填料的存在,起到切割气泡、增加紊动作用,增大了氧的传递系数,省去污泥回流,可节省动力30%。其缺点是:(1)填料上生物膜的数量视BOD5负荷而异。BOD5负荷高,则生物膜数量多,反之亦然;(2)当采用蜂窝填料时,如果负荷过高,则生物膜较厚,易堵塞填料。所以,必须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施;(3)组合式接触填料有时会影响曝气效果。表1　几种生物处理方法比较Table1Comparesofsomebiologicalwatertreatments项　目生物接触氧化法生物转盘法普通活性污泥法ItemBiologicaloxidationBiologicalturnplateGeneralactivatedsludgeBOD3.d)LoadofBOD51.55～10gö(m2·d)0.65负荷kgö(m池自身占地面积Areaofthepond中Middle大Large大Large设备费用Equipmentcost较小Smaller较大Larger较大Larger运行成本Operatingcost稍小Less小Small大Large电耗Currentdrain稍大Larger小Small大Large培菌驯化Bacteriaculturing容易Easy容易Easy20～30天(days)污泥量Quantityofsludge最少Least少Little多Much维护管理Maintainingandmanaging容易Easy容易Easy难Difficult3.3　行业标准的制定近几年,我国工厂化养鱼发展迅速,且规模较大,但从工艺流程、鱼池规格、配套管路、水质指标等各方面都尚无有关行业标准,也没有相关的设计手册可供参考。目前,大多是参考国内外工业水处理指标和设施设备,再结合水产养殖的具体特点进行设计、施工。各养殖场都是自行设计建造,存在一定的盲目性和重复性劳动,不利于新技术的推广和总体水平的提高。因而,尽快组织有关专家和相关技术人员制定工厂化养鱼行业标准并编著相关设计手册,已是迫在眉睫。参　考　文　献北京水环境技术与设备研究中心,等.2000.三废处理工程技术手册.北京:化学工业出版社唐受印,等.2000.水处理工程师手册.北京:化学工业出版社杜守恩.1993.水产养殖工程技术.青岛:青岛海洋大学出版社佐野和生.2001.循环水工程的关键技术.日本:水产出版社Simonel,I.Sandu.etal..2002.Factorsinfluencingthenitrificationefficiencyoffluidizedbedfilterwithaplasticbeadmedium.AquaculturalEngi2neering,26:41～59