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          排污、凈水怎么辦?一文就讀懂!

          2019-7-30 17:19| 發布者: 御城雪| 查看: 9881| 評論: 0|來自: 山東遠圖環境技術有限公司

          摘要: 中國水產頻道報道,循環水養殖中的固體懸浮物的主要來源于飼料、魚糞和生物細菌團。
            中國水產頻道報道,

            循環水養殖中的固體懸浮物的主要來源于飼料、魚糞和生物細菌團。飼料的投喂量決定了水質固體懸浮物的數量,正常投喂狀態下,不同特性的飼料產生的固體懸浮物也有所差別。此外,循環水體中往往含有大量菌落,游離于水體中細菌和脫落的生物膜同樣是水中固體懸浮物的重要來源之一。在高密度養殖系統中,30μm以下的懸浮物顆粒占比很高,占到水中顆粒物總質量的80%~90%,用常規的沉淀和篩濾等過濾工藝是很難徹底去除的。

            養殖水體中的懸浮物過多會產生什么影響?

            懸浮物增多會造成水體渾濁,使水體濁度增大,且有機懸浮物長時間不處理,會沉積在魚池底部,厭氧細菌開始繁殖,惡化水質,對魚類造成身體損傷,造成魚類呼吸困難,嚴重時導致窒息死亡。同時,水體渾濁度過高會影響魚的食欲,使魚蝦的適應性變差。

            工業化水產養殖系統中的機械過濾系統的主要功能就是通過不斷的循環,將水中魚類的糞便及多投的飼料等固體顆粒及膠體狀物質過濾分離出去,以避免它們留在養殖水體中繼續分解成對水生生物有毒的氨氮等物質。

            粗過濾:

            該工序目的是利用常規介質過濾工藝,去除粒徑小于30~100μm的固體懸浮物,常用設備包括微濾網過濾器、顆粒過濾器等。滾筒式微濾機是目前使用最為廣泛的粗過濾裝置,具有實用性強、能耗低、占地少、使用維護方便等優點。其處理效果與水力負荷率、濾網孔徑、顆粒含量、反沖強度等參數密切相關,孔徑越小,固體物含量越高,則水力負荷率越低。

            精過濾:

            精處理主要用于去除30μm以下微小懸浮顆粒和一些可溶性有機物,主要方式有泡沫分離等。泡沫分離是一種適合有效去除海水體中微小懸浮顆粒、可溶性有機物,減少水體細菌數量精處理的凈化工藝,還具有一定的增氧和脫二氧化碳功能。

            機械過濾系統設備分很多種,常見的有微濾機、蛋白質分離器、過濾沙缸、精密過濾器等。過濾沙缸則是一種需要人工手動清洗的設備,因此逐漸在水產養殖中被淘汰,也有人用于原水處理上。

            固液分離器(殘餌糞便分離器)

            在RAS中,養殖池排出的廢水中含有大量的殘餌糞便等大顆粒物質,需要在前期水處理單元中將其盡可能去除,從而減小后續水處理單元的有機負荷。固液分離器作為整個系統的首個水處理單元,不僅可以利用離心作用、重力作用去除殘餌糞便大顆粒物質,以免造成后續處理單元管道的堵塞以及設備的腐蝕,而且還可降低管道局部水頭損失,節約系統能耗。


            魚池的分路排污工藝:工廠化養魚的密度很高,產生的固體廢棄物量很大,是養殖水體污染的主要來源,水中有機物和氨氮的去除首先要依靠及時清走大量的糞便和殘餌(從源頭切除),其次才靠生物凈化。

            魚類排泄物及餌料殘渣能使養殖水體的有機物含量增高,過多的有機物會引發有機物消化菌的繁殖,并與氨氮轉化菌在生物膜中競爭生長空間、溶解氧及營養物。有機物消化菌的繁殖率比氨氮轉化菌要快得多,硝化細菌(自養細菌)很難和異養細菌競爭,造成硝化細菌生長得比較慢,使得養殖系統生物過濾器氨氮去除率低。當生化需氧量(COD)與氨態氮之比大于2.7時,氨氮去除率將下降70%左右。假如一個生物過濾器其有機承載量為2.5gBOD/m/day,其硝化硝率僅為30 %。如5gBOD/m/day效率理論上為零。

            傳統的單通道底排模式,養殖污水的排放口至微濾機有一定的距離,在養殖污水到達微濾機時,很多殘餌和魚體排泄物極易在管道的運動中和微濾機旋轉過濾的沖擊中分解成更小的顆粒或分解成了氨氮;如這些顆粒有機物通過微濾機,必將增加了后續工藝的處理負擔。


            因此,魚池的分路排污工藝在整個養殖系統中作為水處理系統的第一道工藝是十分重要,是實現系統凈化的前提,有四兩撥千斤的作用。對提高水處理的能力和減少系統設備的投資均有明顯的效果。

            分路排污工藝是將底排與表層溢流工藝相結合,有效及時的排出沉淀性顆粒物,避免顆粒物進入微濾機造成二次破碎,可以降低有機負荷,穩定水質。它減少了細菌等微生物的營養源,有效防止細菌大量繁殖,又防止造成水中溶解氧降低、 COD超標等后果。循環水處理取水系統由設置在魚池上方水體表面的水槽或多孔的水平溢流管構成, 能使使漂浮于水表面的油污和泡沫達到良好的收集去除效果, 同時還起到保持水位的作用。

            在生物過濾池中盡可能降低有機物負荷將有助于氨的硝化。減少生物過濾器的承載量,剔除一些固體物質(有機物主要來源)是基本的方法。采用魚池分路排污系統及時排出固體顆粒比額外的增加生物濾池容量更有效果和節省投資。否則生物濾池會因為達到相同硝化作用而不合時宜地增大生物濾池的容量。

            分路排污工藝大大的減輕工廠化循環水養殖系統水處理工藝的負荷和能耗。


            漩渦分離:養殖池采用漩渦分離設計,養殖池壁上的入水管提高池中水體的渦流旋轉速度,加快固體顆粒沉降的速度,縮短沉降時間。方便固體廢棄物的收集和排放;必須定時由人工打開裝置下部的開關來排出沉淀的養殖污物。不同的魚飼料產生的固體顆粒其沉降速度不同,細小和松散的微粒只能以0.01 cm/s的速度沉降,使得固體顆粒不能有效地集中在池底排污口位置。

            用池壁上的入水管提高池中水體的渦流旋轉,加快固體顆粒沉降的速度可達2—5 cm/s,縮短沉降時間,使粘稠的和未受擾動的糞便能很好地沉淀,以解決了養殖池中固體顆粒沉積的問題。90%的糞便和98%的未食飼料等固體顆粒,不通過循環水處理系統而是將其集中于底部排污口。


            微濾機(或弧形篩)

            其主要功能是利用微孔篩網的機械過濾作用,攔截去除固液分離器無法除去的小顆粒物質,從而進一步減小后續處理單元流動床生物濾池的有機負荷。

            弧形篩與微濾機:

            弧形篩:弧形篩源于礦砂篩分的分離裝置, 在養殖水處理上是要利用垂直于進水水流方向排列的圓弧形篩縫的固定篩面實現水體固液分離。

            弧形篩的處理能力:最常用的篩縫間隙為0.25 mm, 可有效去除約80%的粒徑大于70 μm的固體顆粒物質;


            弧形篩不可能取代轉鼓式微濾機:雖然弧形篩其號稱與轉鼓式微濾機相比,最大優點在于無需額外的機械動力的節能效果。其實不然,弧形篩是通過損失進水的勢能實現水體固液分離,并不能有效的減少能量消耗。但弧形篩不論在去除養殖水體中除固體懸浮物質的效率方面,還是能耗比方面,對于鼓式微濾機都不具有優勢。特別是使用弧形篩,在養殖負荷高時甚至需要每小時人工刷洗篩面一次。國內外目前尚不能有效解決弧形篩面的自動清洗難題。這個問題可以解決,但水產養殖戶無法承受造價高昂的弧形篩反沖洗系統。而且,國產不銹鋼篩面還有材質不耐海水腐蝕的問題。因此,目前以弧形篩取代轉鼓式微濾機很難取得滿意的養殖水處理效果,弧形篩優點有結構簡單、造價低廉等特點,但只能在低水平的水處理系統中勉強使用。


            微濾機的選擇:循環水養殖系統中固體懸浮物的去除效果直接影響到魚類生長、生物凈化效果、系統配置和運行成本等諸多重要因子。循環水養殖系統中的總懸浮顆粒物(TSS)長時間停留在養殖系統中,會對魚產生不良的影響,包括:直接損壞魚鰓、阻塞生物過濾器、氨化產生氨氮、顆粒物的腐敗消耗水中的溶氧等。如何及時去除總懸浮顆粒物成為循環水養殖系統水處理工藝中的核心環節之一,其去除效果更直接決定了水質的好壞和系統運行的穩定性。微濾機是去除TSS的主要設備之一。



            濾網目數與TSS去除率的關系:濾網是微濾機的主要工作部件,其網目數(孔徑)直接影響微濾機的總懸浮顆粒物(TSS)去除效率、反沖洗頻率、耗水耗電等。

            濾網的目數越大,孔徑越小,截流的固體物越多,但是反沖洗頻率也就越高。濾網從150目增至200目時,去除率隨目數增加而迅速提高,當濾網目數達到200目后,去除率不會再出現明顯增加。根據去除效果與耗水、耗能三者的相互關系,微濾機選用200目的濾網技術經濟效果最佳。



            濾網目數與電耗及耗水量的關系:微濾機的電耗由兩部分組成,一是驅動轉鼓轉動,二是反沖洗水泵消耗的功率。轉鼓轉動的耗能在微濾機運行中基本上是穩定的,隨著濾網目數的增大,反沖洗的頻率也會提高,電耗也就會因反沖洗次數的增加而上升。耗水量也是評價微濾機性能的一個重要指標,其與反沖洗次數成正比。隨著濾網目數的增大,反沖洗的頻率也會提高,耗水量也隨之上升。當濾網目數大于200目時,耗水量、耗電量迅速增加。

            水驅動為首選:微濾機傳動功耗要占到設備運行功耗的8l%一96%。目前,國內外較多選用蝸輪蝸桿減速器作為主要減速手段,雖然具有減速比大、尺寸小等優點,但存在傳動效率低和使用壽命短的弊端,傳動裝置應應以水驅動為首選。



            中支軸支撐:作為工作部件的轉鼓支撐方式對能耗的影響也相當大。傳統的雙托輪支撐對加工和安裝精度要求高,在微濾機上很難達到滿意的使用要求。采用中軸支撐轉鼓,可以顯著降低制造和安裝精度,并使轉鼓運轉更為平穩。采用水驅動和中支軸支撐方式,可降低電耗40%,有良好的節能效果。

            轉速:微濾機的轉數為1-3r/min,過快的轉數可能使大顆粒破碎成微小顆粒而穿過濾網降低濾除效果。能夠調速的微濾機為優選。

            一字型反沖洗噴頭:反沖洗噴頭壓力等技術參數的優劣,對于降低能耗、水耗有著要的作用,采用一字型反沖洗噴頭比傳統的圓錐型反沖洗噴頭反沖洗強度高,節水節電20-30%。

            濾網的更換成本:微濾機在長期運行過程中,養殖水體中粘性物質會逐步附著到濾網上,導致濾網孔徑變小,影響過濾能力。因此,濾網的更換成本,以及濾網更換的便捷性是考核微濾機的綜合性能的重要方面。


            微濾機:選用微濾機濾除養殖水體中的固體懸浮物是目前最有效的并且被認為是僅有的理想選擇。(當然微濾機也同時具有攔截固體顆粒物的功能,但這只能作為微濾機的次要功能去選擇。)

            微濾濾除固體懸浮物是通過微濾機轉鼓上的濾網將固體懸浮物連續分離出來。微濾機上鑲的濾網網孔一般大于50μm。隨著鼓的旋轉,水流經網,固體物粘在網上,當旋轉出水后,用反沖洗噴嘴沖洗,沖洗的污泥收集在漏斗形容器中,然后運到污泥處理池中。這部分損失的水,由新水來補償,它大約占1%的量。

            運走的固體物和有關廢物如下所示:
            懸浮固體物 80-95%
            氮 15-25%
            磷 45-55%
            有機物(生物耗氧量) 55-65%

            上面數據中,氮之所以去除率很低是因為它大部分以可溶性氨的形式存在。


            微濾機的效率:

            給定水流,污物去除速率依賴于微濾機的大小、網眼大小以及進入微濾機的污物的完整性。

            養殖池的出口和微濾機之間應無污泥的積累或死角。否則,對養殖水的處理效果影響很大,無論何處積累的有機物都應盡快過濾出去,可溶性的則進入水中。

            轉鼓式微濾機不足之處:

            在于運行過程中易使顆粒物質造成二次破碎;
            過濾篩網受反沖洗水流的沖擊容易損耗,
            同時設備造價也較高。

            轉鼓式微濾機處理能力:

            轉鼓式微濾機用于去除60 μm以上的固體顆粒物質(TSS)。微濾機最大的特點是擁有自動清洗篩面的功能, 可滿足系統連續運行要求;

            國內微濾機可處理5-150 m3 /h;

            過濾網目一般為120-300目, 以200目為主, 但也有個別企業采用精度為500目的;


            轉鼓轉速一般為1-5 r /min(隨轉鼓直徑增大而減低);

            傳動方式以大速比減速器驅動轉鼓旋轉為主, 也有采用無機械動力水流推動方式;單位能耗一般可達每處理100m3耗電0. 3kWh的水平, 中心軸支撐轉鼓所需能耗要明顯低于一端由雙托滾輪支撐轉鼓的方式。


            泡沫分離器(蛋白分離器)

            又稱蛋白分離器,其通過射流器將空氣(或臭氧)射入水體底部,使處理單元底部產生大量微細小氣泡,微細小氣泡在上浮過程中依靠其強大的表面張力以及表面能,吸附聚集水中的生物絮體、纖維素、蛋白質等溶解態物質(或小顆粒態有機雜質),隨著氣泡的上升,污染物等雜質被帶到水面,產生大量泡沫,最后通過泡沫分離器頂端排污裝置將其去除。由于泡沫分離技術在去除微細小有機顆粒物等方面的優勢尤為突出,因此泡沫分離器在RAS中被廣泛應用。


            蛋白質分離器:(Protein skimmer)又稱為蛋分,蛋分器,化蛋,化氮器,蛋白質除沫器,蛋白質分餾器,泡沫分餾器。它是利用水中的氣泡表面可以吸附混雜在水中的各種顆粒狀的污垢以及可溶性的有機物的原理,采用充氧設備或旋渦泵產生大量的氣泡,將通過蛋白質分離器將海水凈化,這些氣泡全部集中在水面形成泡沫,將泡沫收集在水面上的容器中,它就會變為黃色的液體被排除。

            蛋白質分離器的工作原理很簡單,但能很有效的利用氣泡的表面張力來分離水中的蛋白質,蛋白質分離器有三種:逆流式、壓力式和氣舉式(已基本淘汰)。理論上蛋白質分離器能分離水中80%的蛋白質,但她的實際工作能力只能分離水中30——50%的蛋白質廢物,能達到50%已經是很不錯了。


            蛋白質分離器的接觸表面,類似于空氣和水之間的表面。舉例來說,水族箱的水表面所形成的接觸表面,有一定的表面張力,所以纖維素、蛋白素和食物殘渣必然會在此堆積。事實上,如果擴大表面區域,例如產生氣泡(制造泡沫),則會有更多的纖維素、蛋白素和食物殘渣在表面自然地形成。泡沫的粘度將隨著表面的增強和擴大,以及氣泡的逐漸消失而改變。因此,蛋白質分離器的有效性就在于擴大氣體和液體之間的表面區域以及其特定的表面張力。然而,所產生的泡沫與水族箱中水循環的排放是分離的,這也就是為何泡沫可直接由水族箱中清除廢物的方法。

            蛋白質分離器的優點:

            1、它不是過濾器,而是一臺簡單的機器;
            2、它能在有機物分解成有毒廢物前將她分離,減輕了生化系統的負擔;
            3、增加水中的溶氧量。


            蛋白質分離器的缺點:

            1、會氧化水中的微量元素,如鐵、鉬、錳等重要的微量元素;
            2、會造成鹽分的喪失;
            3、海水被霧化后會無孔不入,且腐蝕性很強;
            4、在增氧的同時會排出CO2——珊瑚必須的。

            雖然蛋白質分離器有許多優點,但它最多只能清除水循環中80%的有機新陳代謝產物。為了達到更佳的效果,蛋白質分離器必須同時配合使用臭氧機。

            水中也含有一些蛋白質分離器所不能分解的物質,包括血漿蛋白之類的蛋白質,以及氨基酸中蛋白素的某些成分。通常蛋白質分離器只能清除30%到50%的物質。若要蛋白質分離器愈活躍,它所需要的動力就愈多。

            有了動力的輸入及表面的擴大,除了蛋白素的結合之外,還可產生其他的作用。首先,一個非常有利的因素,就是大量的氧氣會注入水中,這些氧氣可以促進細菌分解殘渣。但是,這項作用也會除去水族箱中的二氧化碳,也會因為碳酸鹽硬度下降,并使得pH值升高。由于不同氣體,也就是二氧化碳和氧氣的密集交換,使得反應接觸點部分的氧氣含量極高,因而導致鐵、鉬和錳之類的主要微量元素在水面之外被氧化掉。此外,對于單細胞蟲黃藻的影響也十分重大,其用來保存微量元素的凝膠,會因為這種反應而解體。而蛋白質分離器所排放的凈水充滿了豐富的氧氣,只含有少量的二氧化碳、微量元素和維生素,所以在使用蛋白質分離器,必須適當地添加這些物質。然而,這也可能會產生特殊的困難,尤其當蛋白質分離器必須額外地依靠臭氧來工作時,則上述反應都會更加增強。


            高度對蛋白分離器的影響:分離器的高度由停留時間的大小和液流速度確定。對給定的被處理水,液體流速的計算步驟是:

            ⑴、由最佳氣液比、水量計算所需的氣量;
            ⑵、由最佳氣流速和所得出的氣量計算出分離器的截面積;
            ⑶、由水量、分離器的面積計算出液體的流速;
            ⑷、校核液體在該流速條件下,水流是否處于紊動狀態,可相應增加氣液比重復上述計算。這樣就可以決定分離器的高度。

            在給定的氣、液流速的條件下,分離器越高,其停留的時間越長,有利于氣泡達到在給定條件下的最大吸附量和保證水的處理效果。

            分離器必須有一定的高度:

            分離器的高度影響著水中有機物與氣泡的接觸時間,接觸時間過小,水中的有機物還沒被吸附就被排出分離器,從而造成去除率下降,不能采取增加分離器的面積而不增加分離器高度的方法以增加接觸時間。必須具有一定的液柱高度,以保證氣泡上升到泡沫層能夠浸透。對于給定的被處理水,如果分離器的橫截面積很大,但高度很低,即使分離器在最佳的氣液比和氣流速度的條件下運行,也不可能得到很好的去除效果。因為雖然水體在分離器內也有足夠的停留時間,但對于給定的氣泡其在分離器內的停留時間很短,在吸附量很小的情況下就被排出分離器。

            氣泡在分離器內的停留時間主要由分離器的高度決定,液體在分離器內的停留時間應由分離器的體積決定。氣泡在水中的停留時間還隨著有機物濃度的不同而異。

            有機物的去除率與氣液比、氣流速、有機物濃度和分離氣的高度等因素有關。隨著高度的增加,氣泡和水體在分離器內的停留時間都相應增加,高度較高分離器去除率增大。


            分離器過高影響氣泡的穩定性:

            但當氣量氣流速及高度能夠滿足要求,分離器的高度過高,分離器去除效率并不是最大,而可能變低。這是因為分離器高度的增加有利于增加接觸時間,不利于氣泡的穩定性,氣泡的穩定性,如果分離器高度過大,雖然能有足夠的接觸時間,氣泡在上升過程中,氣泡內壓力變化較大,從而造成氣泡的破裂和合并,粒徑變大,降低去除效率,分離器的分離效果。

            分離效果與有機物的濃度有關,在一定有機物的濃度的情況下,存在一個最佳的泡沫分離器的高度應在90-120cm,但對分離不同的有機物所需高度是不一樣的。分離器最佳去除率的高度是隨著有機物的濃度而變化的要使被處理水的有機物濃度達到處理要求,對于含有機物濃度不同的水體,其在分離器內和氣泡接觸的時間就不同。(本文轉自【山東遠圖環境技術有限公司】。如有版權問題,敬請聯系wx@fishfirst.cn
            



            【關鍵字】:循環水養殖  排污  凈水  設備  水產養殖
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