池塘水深与通气量对微孔曝气增氧性能的影响
2020-08-26
来源:好走旅游网
第42卷第5期 渔业现代化 V01.42 NO.5 2015年10月 FISHERY MODERNIZATION Oct.2015 DOI:10.3969/j.issn.1007—9580.2015.05.006 池塘水深与通气量对微孑L曝气增氧性能的影响 顾海涛,王逸清 (农业部渔业装备与工程重点开放实验室,国家渔业机械仪器质量监督检验中心, 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所,上海200092) 摘要:为了解影响微孔曝气设备增氧效果的因素及实际使用效果,按照CJ/T 3015.2—1993《曝气器清水增氧 性能测定》标准要求在1 m×1 m×6 m方形水池中对长度lm、内径57.4 mm的曝气管进行试验。设定3个 不同池塘水深组(2 m、3 m和4 m),在每个水深工况下调节3组不同的通气量(1 m /h、2 m /h和3 m /h), 对微孔曝气增氧设备的增氧能力和动力效率进行试验、分析。结果显示,微孔曝气增氧时,增氧能力随曝气 管浸没水深的增大而提高;动力效率随着浸没深度的增加而提高;增氧能力随通气量的增加呈线性提高;动 力效率随着通气量的增加呈下降趋势。研究表明,曝气管浸没水深和通气量的大小是影响微孔曝气增氧性 能的重要因素。试验结果对微孔曝气增氧机的实际应用具有一定的指导作用。 关键词:微孔曝气;水深;通气量;增氧能力;动力效率 中图分类号:s969.32 l 文献标志码:A 文章编号:1007-9580(2015)05-029-04 微孔曝气设备是污水好氧生物处理系统中一 采样测试分析软件及计算机;DYM3型空盒气压 个重要的设备,在城市污水和工业废水处理厂广泛 表;LZB-25玻璃转子流量计;YB一150B(0~ 应用 J,具有节能高效、安全性好、操作方便等特 0.1 MPa)精密压力表。 点 。随着我国水产养殖逐渐向高密度、高产量的 1.2方法 集约化、工厂化发展,溶氧(DO)已成为影响水产养 溶氧仪探头的布放按标准要求布置在方形水 殖产量的重要因素之一 4。。近年来以微孔曝气为 池对角线交点的垂线上,深度分别为池内水面下 主要形式的底充式增氧逐渐成为池塘养殖中推广 0.5 m、1/2水深处和池底以上0.5 m处。试验按 使用的主要增氧方式之一_5 。然而,养殖池塘增 标准要求在进行曝气之前先调节水池水深,在水 氧与城市污水和工业废水处理的工况有较大的差 体中加入一定量的亚硫酸钠(Na:S0 ,)溶液和催 异,用户对其使用效果争议较多,褒贬不一。本文 化剂氯化钴(CoC1:),并充分搅拌使水体初始DO 通过对微孔曝气管在不同水深、不同通气量的条件 浓度接近为0,再进行增氧。3个试验组设定水深 下进行试验,分析微孔曝气的增氧性能,为用户正 分别为2、3和4 m,通气量相应调节为1、2和 确配置和使用微孔曝气增氧设备提供参考。 3 m /h。记录溶氧浓度随增氧时间的变化数据, 并根据获得的试验数据计算出各自的增氧能力 1材料与方法 q 和动力效率E。。 q。=KL a ・V・Csf20 1.1材料 式中:g。一增氧能力,kg/h;V一试验水体体积, 试验按照cJ/T 3015.2—1993《曝气器清水增 m ;C ∞、一标准状态(20℃)下的水中饱和溶氧 氧性能测定》 要求在1 m×1 m×6 m的方形水池 值,mg/L。 中进行。曝气管有效长度1 m,内径57.4 nlln,将曝 E =qc/N 气管固定在水池底部。试验用水均为自来水。 式中:E 一动力效率,kg/(kW・h);Ⅳ一实测输入 试验设备包括:YSI 58型溶氧仪(3台);自动 功率,kW。 收稿日期:2015-06—19修回日期:2015-09—1 1 基金项目:国家科技支撑项目“淡水养殖池塘生态工程化调控技术研究(2O12BAD25B01)” 作者简介:顾海涛(1967一),男,高级工程师,研究方向:渔业机械产品检测及标准。E—mail:guhaitai@fmiri.ac.cn 30 渔业现代化 2015焦 2.2动力效率 2结果与分析 2.1增氧能力 根据不同工作水深和不同通气量时的动力效 率曲线(图3、图4)可以发现,微孔曝气管的动力 效率随着浸没深度的增加而增加,动力效率随着 通气量的增加而降低。表2为不同通气量和工作 根据不同工作水深和不同通气量时的增氧能 力曲线(图1、图2)可以发现,微孔曝气管的增氧能 力随着曝气管浸没深度的增加而提高,增氧能力随 水深时微孑L曝气设备的动力效率。结果表明,通 气量和工作水深是影响微孔曝气增氧的动力效率 着通气量的增加而提高。表1为不同通气量和工作 水深时微孔曝气设备的增氧能力。结果表明,通气 量和工作水深影响微孔曝气增氧的增氧能力大小。 O25 +流量lm’ ・流量2m -A-流量3m O20 荸O15 要o10 蜜 O O5 O0O 2 3 水深/m 图1不同工作水深时的增氧能力 Fig.1 Aeratiob capacity in different operation water depth j一 1m 2m 3m 图2不同通气量时的增氧能力 Fig.2 Aeratiob capacity under diferent ventilation 表1不同通气量和水深时的增氧能力 Tab.1 Oxygen transfer performance in different ventilation and depth 的高低。 +流量l ・流量2m ★流量3m’ (q誊 堂一磷簌R需 6 5 5 4 4 3 3 2 2 O 5 0 5 0 5 0 5 0 图3不同工作水深时的动力效率 Fig.3 Power efficiency in different operation water depths +水深2m l-水深3m ★水深4m j—\ 。 1\ . j—、、、—~ . 1m3 2m3 3m3 图4不同通气量时的动力效率 Fig.4 Power efficiency under different ventilation 表2不同通气量和水深时的动力效率 Tab.2 Power efficiency in diferent ventilation and depth 通气量/(m /h)工作水深/m动力效率/(ks/kW・h) 第5期 顾海涛,等:池塘水深与通气量对微孔曝气增氧性能的影响 31 3.2.2动力效率随通气量的增加而降低 3讨论 微孔曝气系统由风机、输送管道及曝气管等 3.1 水深对增氧能力和动力效率的影响 组成。经净化的空气通过管道送入养殖池塘底 3.1.1 增氧能力随水深增加而呈线性递增 部,微孔曝气管将空气分散成气泡并扩散到养殖 水深对微孔曝气增氧能力的影响在水处理领 水体中,完成对养殖水体的增氧。由图4可知,通 域有很多研究。研究发现,水深对氧转移系数有 气量增加了,但动力效率反而有所降低。从试验 影响,从而对传氧速率有较大的影响[8 3;增氧能 结果可以认为,微孔曝气增氧时,通气量大小是否 力随曝气器浸没深度的增大而增大 。本试验 合理对动力效率影响很大。然而,与目前池塘养 结果表明,曝气管浸没深度对增氧性能的影响很 殖应用最多的叶轮式增氧机的1.50 kg/kW・h 明显并呈线性递增关系,增氧能力随浸没水深增 左右的动力效率相比较,本试验中测得的最低动 大而提高。分析认为这是因为水深增加增大了氧 力效率为2.30 kg/kW・h(浸没深度2 m,通气量 分压,进而增大了传质推动力。此外,水深增加使 3 m /h),说明微孔曝气增氧动力的效率仍有较大 得气泡在水中停留时间延长,有利于氧的传质。 的优势_1 。该结果与姚士运等_l 研究得出的微 与其它传统养殖池塘机械增氧设备比较,当养殖 孔式增氧比传统叶轮式、水车式机械增氧的动力 池塘水体深度越深,微孔曝气设备的增氧能力强 效率高很多的结论相吻合。 的优势越明显。 3.1.2动力效率随水深增加而提高 4结论 徐皓等 认为池塘养殖由于生产规模大,其 采用微孔曝气增氧:(1)曝气管浸没深度对 能耗要占养殖能耗总量的61.3%。增氧设备的 增氧性能的影响很明显并呈线性递增关系,增氧 能耗是池塘养殖能耗的主要来源,而动力效率是 能力随曝气管浸没水深的增大而提高。当通气量 衡量增氧设备能耗大小的一个指标。研究发现, 为3 m。/h时,浸没深度增加3 m,增氧能力则可 水深越深,比氧吸收率SOA(标准状态下单位浸 提高3.02倍。(2)动力效率随着浸没深度的增 没水深的体积氧转移速率)越大… ;增大曝气器 加而提高。当通气量为l m /h时,浸没深度增加 的浸没深度将有利于氧传质,提高氧转移效率, 1倍,动力效率则可提高1.95倍。(3)增氧能力随 增加增氧能力 J。从本试验结果可以看出,动 通气量的增加呈线性增加,动力效率随通气量的增 力效率随着曝气管浸没深度的增加而提高,浸 加呈下降趋势。当曝气管浸没深度为2 m、通气量 没深度增加1倍,动力效率可提高1.95倍。因 为1 rn3/h时,动力效率下降了24.6%。本试验中, 此,增加养殖池塘的深度可大幅减少增氧设备 微孔曝气增氧的最低动力效率为2.30 kg/kW・h, 的能耗;按照试验结果简单推算,采用微孔增氧 与目前池塘养殖使用最多的叶轮式增氧机的动力 设备对池塘增氧,在同等养殖产量的前提下,养 效率(1.50 kg/kW・h左右)相比,微孔曝气增氧 殖池塘深度增加1倍,可以减少约50%的养殖 的动力效率有较大的优势。 口 池塘面积。 3.2通气量对增氧能力和动力效率的影响 参考文献 3.2.1 增氧能力随通气量增加而提高 [1] 吴敏,姚念民.关于微孔曝气器比较与选择的探讨[J].环 微孔曝气增氧的原理是:将空气中的氧气经 境保护.2002(5):16—18. [2]蒋宏斌,孙国华.节能型水产养殖——水底雾化曝气增氧 微孔曝气管送人水体中,其产生的微孔气泡为氧 [J].中国水产,2007,34(2):79-80. 气从气相转移到液相提供了较大的接触面积。因 [3]BOYD C E,TUCKER C S.Pond aquaculture water quality 此,通气量的大小决定了产生气泡的数量,同时也 management[M].Holland:Kluwer academic publisher. 决定了增氧能力。 2005:113. 研究发现,增氧能力随通气量增大而提高,通 [4]王兴国,王悦蕾,赵水标,等.养殖水体增氧技术及方法讨 气量越大,增氧速度越快_l 。 。本试验结果表 论[J].浙江海洋学院学报:自然科学版,2004,23(4): l14-117. 明,增氧能力随着通气量的增加而提高。 [5]金中文,郑忠明,吴松杰,等.底充式增氧对改善池塘水质 32 渔业现代化 2015芷 效果的初步研究[J].南方水产,2010,6(6):20-25. and aeration efifciency—influence of diffuser submergence, [6]金忠文,华建权,戴海平,等.池塘底充式增氧设施的配置 dilfuser density,and blower type f J].Water Science and 与应用[j].渔业现代化,2009,36(5):27.31. Technology,1998,38(3):1-6. [7] cJ/T 3015.2—1993曝气器清水增氧性能测定[s]. [12]李小冬,齐鲁,刘国华,等.通气量对微孔曝气增氧性能影 [8] 汤利华,孟广耀.水深对曝气过程中氧总转移系数的影响 响的中试研究[J].中国给水排水,2014,50(5):81.84. [J].同济大学学报,2007,35(6):760-763. [13]张斌,郝玉萍,张东生,等.几种形式微孔曝气器清水充氧 [9]魏延苓,齐鲁,刘国华,等.微孔曝气器增氧性能影响的因 性能实验研究[J].工业安全与环保,2013,39(3):14.16. 素[J].水处理技术,2014,40(2):1-7. [14]王玮,陆庆刚,顾海涛,等.微孔增氧机的增氧能力试验 [1O]徐皓,张祝利,张建华,等.我国渔业节能减排和发展建议 [J].水产学报,2010,34(1):97—100. [J].水产学报,2011,35(3):472-479. [16]姚仕运,黄启锋,马志光,等.鱼塘增氧设备增氧能力和动 [1 1]WAGER MARTIN R,POPEL H JOHANNES.Oxygen transfer 力效率的比对[J].现代农业装备,2013(2):43-46. Effects of water depth and ventilation on microporous oxygen transfer performance GU Haitao,WANG Yiqing (Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering,Ministry of Agriculture,The National Supervision and Testing Center fo Fishery Machinery and Instrument,Fishery Machinery and Instrument Research Institute of Chinese Academy of Fishery Sciences shanghai 20092,China) Abstract:In view of the controversy about using effect on microporous oxygen transfer,based on the requirements of Standard on oxygen transfer measurement of aerators in clean water.the aeration tube with length of lm and inner diameter of 57.4 mm was tested in a 1 m×1 m×6 m square tank.three water depths of 2 m,3 m and 4 m,were set and under working condition of each depth,3 groups of adjusted ventilations (1 m /h,2 m /h and 3 m /h)were selected to study their effects on microporous oxygen transfer performance (aeration capacity and power efifciency).The test results showed:1)the aeration capacity increased with the increase of immersion depth of aeration tube;2)power efficiency increased with incease of the immersion depth of aeration tube;3)the aeration capacity showed a linear-increase with the increase of ventilation;4) power efifciency showed a downward trend with the increase of ventilation.The results could provide guidance for practical application of microporous aeration sets. Key words:water depth;ventilation;microporous aeration;aeration capacity;power efifciency ・文摘・ 富含碘、铜和锰的轮虫对大西洋鳕仔鱼的生长、矿物质状态等没有影响 目前,还不清楚轮虫是否含有足够的可满足仔鱼生长发育需求的矿物质。本研究中,轮虫使用商用 浓缩补充剂(对照),或额外添加碘,碘和铜,或碘、铜和锰,进行矿物质富集,并调研喂食这些轮虫对孵 化后3~18 d的大西洋鳕稚鱼的作用。轮虫富集矿物是成功的,而轮虫的锰富集处理还增加了轮虫的 含锌水平。没有观察到实验组之间在稚鱼生长或存活率,或者大多数氧化还原基因中mRNA表达水平 上的差异。作为喂食富含矿物质轮虫的结果,大西洋鳕稚鱼中只有锌含量增加了。除此以外,几乎没有 找到任何证据表明,大西洋鳕稚鱼需要在对照组轮虫的基本元素含量之上再增加含量浓度。 (《Aquaculture Research>>Vo1.46,Issue 8)