气提式增氧曝气装置在海水养殖池中的性能测定

第31卷第6期2016年12月大连海洋大学学报JOURNALOFDALIANOCEANUNIVERSITYVol.31No.6Dec.2016DOI：10.16535/j.cnki.dlhyxb.2016.06.015文章编号:2095-1388(2016)06-0673-05气提式增氧曝气装置在海水养殖池中的性能测定潘强\张俊新\刘明泰2,刘远\张蕾\连云\刘京华1(1.大连海洋大学海洋科技与环境学院，辽宁省高校近岸海洋环境科学与技术重点实验室，辽宁大连116023;2.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁大连116023)摘要摘要：为了考察气提式曝气增氧装置在海水养殖水池内的性能表现和溶氧扩散分布规律，自行设计了一种气提式曝气除沫装置，并安装于海水养殖生产车间水池内运行，通过定时定点取样测定池水中的溶解氧浓度，分析该装置运行时养殖池内溶解氧的分布状态，进而确定该装置增氧的性能指标。结果表明：安装自行设计的气提式曝气除沫装置后，通过实际测试，氧转移系数（Ku(2。)）为0.77h-1，氧转移效率（Ea)为5.20%，曝气动力效率（Ep，以。:计）最高可达4.33kg/(kW.h);经测定，在养殖水池内各个取样点溶解氧分布均匀，溶解氧浓度同步增加。研究表明，本研究中设计的曝气装置及其布置形式因省去动力循环能耗，曝气动力效率显著提高。关键词关键词：曝气装置；海水养殖池；溶解氧分布；氧总转移系数；动力效率中图分类号中图分类号：S969.32文献标志码文献标志码：A目前，用于工厂化水产养殖的曝气系统通常分为增氧泵曝气充氧和纯氧气水混合两种方式。增氧泵曝气充氧系统具有结构简单、建造及运行操作方便等优点，但在池底或水面设置曝气头、穿孔管曝气时，空气气泡从池底上升到水面，对池内水体产生扰动和噪音，不利于养殖生物生长。同时，气泡和水体形成的紊流状态把池内残饵、粪便等悬浮物搅碎，形成细小颗粒，易导致水质快速恶化。使用纯氧气水混合系统在池外把纯氧和水混合后再送人池内，可以避免上述不利情况。但是，纯氧增氧系统需要纯氧发生器和混合器等设备，增加了投资和生产成本。为了解决生产中存在的这些不利情况，本研究中利用气升泵的原理开发了一套曝气增氧装置，以实现无扰动曝气增氧，同时去除浮沫[1]。有关增氧曝气设备的检测许多学者对不同类型的增氧设备进行了研究，确定了一些性能参数，为实际应用奠定了基础。宋奔奔等[2]利用溶解氧测试对比了封闭循环水养殖系统中常见曝气器中的性能参数。梁远等[3]对新旧微孔曝气器曝气充氧性能的试验表明，经长期使用的曝气器充氧性能下降较大，氧总转移系数、氧利用效率和动力效率分别下降了57%、58%和59%，新刚玉微孔曝气器中氧的利用率在20%以上，曝气动力效率（以O2计，下同）在4kg/(kW-h)以上。张闯等[4]比较了微孔雾化软管曝气与射流曝气两种曝气设备的清水充氧性能，结果表明，微孔雾化软管的氧总转移系数为22.15h-1，氧的利用效率为24.71%，动力效率为2.45kg/(kW•h)，分别高于射流曝气。曹广斌等[5]根据气泡运动、气泡溶解和尺寸变化方程而设计的双层逆流反应塔为提高气液两相流的传质效率在水产养殖上的应用提供了理论参考。张斌等[6]对几种类型的微孔曝气器清水充氧性能进行对比，发现同一设备在相同水深条件下，随着标准通气量的增大，充氧能力增大，动力效率减小，氧利用率减小。Stochez等[7]的研究中也有类似的结论。本研究中，依据标准SC/T6009—1999《增氧机增氧能力试验方法》建立了气提式增氧曝气装置在海水养殖池中增氧能力的试验方法及试验数据的计算方法，从而确定该装置运行时养殖池内溶解氧的分布状态，并计算氧总转移系数、氧转移效率和动力效率，以期为实际生产提供技术参数。1曝气溶氧原理曝气溶氧原理评价曝气装置的性能参数包括氧总转移系数、收稿日期：2016-04-05基金项目：国家海洋公益项目（201305001);2015年大连海洋大学大学生创新创业计划项目作者简介：潘强（1992—)，男，本科生。E-mail:675592143@qq.com通信作者：张俊新（1975—)，男，副教授。E-mail:Junxiii_zhang@dlou.edu.cn674大连海洋大学学报第31卷氧转移效率、动力效率等。其中氧总转移系数为水温20益时氧的传递速率；氧转移效率指通过机械曝气装置的转动，在单位时间内转移到混合液中的氧量与供氧量的比值，反映了氧的利用率；动力效率是指每消耗1kW*h能量转移到混合液中的氧量，反映了曝气装置的能耗水平。曝气充氧试验采用Na2SO3(还原剂）和CoCl2(催化剂）消除海水中的氧，溶解氧为0之后进行曝气复氧，测定海水中随时间变化的氧质量浓度，从而求出氧总转移系数（KlJ。同时记录测定时的供气量，进一步计算