砂滤罐处理工厂化养鱼循环水效果_周阳

第23卷第12期农业工程学报Vol.25No.122542009年12月TransactionsoftheCSAEDec.2009砂滤罐处理工厂化养鱼循环水效果周阳1,2，陈有光1※，段登选1，王妹2（1．山东省淡水水产研究所，济南250117；2．上海海洋大学水产与生命学院，上海200090）摘要：根据石英砂粒径与颗粒密度的关系，研究砂滤罐处理工厂化养鱼循环水效果，该试验采用了2组并联的3层滤料普通砂滤罐，根据几何、物理原理，以石英砂最大颗粒密度，粒径3mm作为中层，粒径2mm和5mm作为上下层，且颗粒密度均小于中层的设计。进行砂滤罐工厂化循环水处理效果和反冲洗再生效果的试验，结果表明：悬浮物去除效果极为显著（P＜0.01），去除率达99.83%，达到了去除悬浮物的要求。砂滤罐经过反冲洗后，能够再生使用。关键词：水处理，颗粒粒径，养鱼池，石英砂，工厂化养鱼，砂滤罐，养殖循环水doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2009.12.045中图分类号：S951.3文献标识码：A文章编号：1002-6819(2009)-12-0254-05周阳，陈有光，段登选，等.砂滤罐处理工厂化养鱼循环水效果[J].农业工程学报，2009，25(12)：254－258.ZhouYang,ChenYouguang,DuanDengxuan,etal.Qualityimprovementofindustrialaquaculturerecycledwaterbysandfilters[J].TransactionsoftheCSAE,2009,25(12):254－258.(inChinesewithEnglishabstract)0引言目前，砂滤罐在工厂化养鱼中应用十分普遍。养殖循环水预处理后，紧接着需要去除水中的悬浮物，通常采用最多的设备就是砂滤罐。砂滤罐中最常用的材料是石英砂和无烟煤，处理效果与颗粒粒度（粒径和不均匀系数）、机械强度、化学稳定性、颗粒的形状和滤层孔隙率有关。对于颗粒构成的滤层，还需要考虑过滤过程中的水头损失、滤层的清洗与配水系统[1-6]。在工厂化养鱼系统中，砂滤罐的使用往往认为滤料颗粒越细越好，其实不然。这是因为对于某一种固体滤料都存在着相对的质量密度，滤料具有固定的机械强度和化学成分；同一种加工制成的滤料颗粒，其不均匀系数是定值。因此，对于不同大小的颗粒，总存在着最大的颗粒密度或最小空隙率。本试验目的就是利用几何学原理，以最小空隙率对石英砂粒径进行选择，研究了颗粒粒径与空隙率的关系，根据滤层污物截留的机理，通过砂滤罐运行和反冲洗等进行水处理效果试验加以评估，为砂滤罐设计和使用的合理性提供参考依据。1材料与方法1.1试验水源山东省淡水水产研究所现有一座工厂化养鱼车间2150m2，养殖水体为1100m3，采用封闭式循环水养殖方式。水源主要来自于研究所院内温井水，井深700m，水温25℃，出水量为80～120m3/h作为补充水；养殖循收稿日期：2009-03-25修订日期：2009-07-24基金项目：山东省科技攻关计划项目（2004GG2209134）作者简介：周阳（1984－），男，从事生态渔业研究。上海上海水产大学水产与生命学院，200090。Email:yangzhou1984816@163.com※通信作者：陈有光（1961－），男，研究员，从事水产养殖与设施渔业专业研究。济南山东省淡水水产研究所，250117。Email:chenyouguang2000@yahoo.com.cn环水作为砂滤罐试验用水。1.2工厂化养鱼封闭循环水处理工艺流程在工厂化养鱼封闭循环水处理系统中，为了保证后续水处理装置的正常运行，沉淀预处理后还需对循环水做进一步的处理，而悬浮物对活性炭吸附器、生物接触氧化滤池、紫外线消毒作用很敏感（见图1）[7-9]。本试验着重分析砂滤罐水处理效果，其他设备设施另有相关研究报告。1.3砂滤罐过滤机理砂滤罐过滤机理涉及到2个过程：首先是水中悬浮颗粒向滤料颗粒表面输送的过程，其次是靠近滤料颗粒表面的悬浮颗粒由于某些力的作用而发生粘附的过程。水流通过滤层时，滤层孔隙中的水流一般处于层流状态，且存在一个速度梯度，即从滤料颗粒表面滤速接近于零到孔隙中心滤速达到最大值。随水流一起流动的悬浮颗粒，之所以能脱离水流流线向滤料颗粒表面靠近，是由于某些物理因素的作用。这些物理因素有拦截、惯性、扩散、沉降和流体动力作用等[10-11]。1.4石英砂的选择当水流通过滤层时，水流呈层流状态，能绕过滤料颗粒流动，接着又在颗粒后面汇合。在任何地方，当水流中的悬浮颗粒随水流绕过滤料颗粒时，如果悬浮颗粒粒径d1较大，且它的中心和滤料颗粒d2中心之间的距离小于它们的碰撞直径，即（d1+d2）/2，流线中的悬浮颗粒就会直接碰