臭氧在懸浮物處理裝置中的應(yīng)用研究.pdf

1、工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖是一種高技術(shù)、綠色環(huán)保的養(yǎng)殖方式，它集現(xiàn)代工業(yè)工程技術(shù)、水處理技術(shù)、生物技術(shù)于一體，主要特點是養(yǎng)殖密度大、對環(huán)境無危害、節(jié)約資源，是今后水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的方向。實現(xiàn)工廠化養(yǎng)殖的關(guān)鍵是水體循環(huán)處理系統(tǒng)的建立，包括固體懸浮物的過濾和分離、水體消毒以及其他水質(zhì)參數(shù)的控制，以達到水體凈化再循環(huán)的目的。其中懸浮物的處理是水處理中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，由養(yǎng)殖魚類排泄物、殘餌和生物絮團組成的固體懸浮物，對魚

2、類的健康成長產(chǎn)生很大的威脅。懸浮物的聚集會堵塞管道系統(tǒng)和生物濾器，增加水質(zhì)處理的負荷，產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物（如氨氮等）會消耗養(yǎng)殖水體中的溶解氧。工廠化養(yǎng)殖魚類排泄物形成的懸浮顆粒比重比水小，顆粒尺寸小、流動性好、帶有一定的黏附性，在水中呈懸浮狀，增加了懸浮物處理的難度。懸浮顆粒分布規(guī)律表明，絕大多數(shù)懸浮顆粒粒徑分布在100μm以下，尤其在高密度養(yǎng)殖系統(tǒng)中，小于30μm顆粒的比例（質(zhì)量比）更高，占水中TSS總懸浮顆粒物的80％-90％，除去

3、這部分顆粒常用的物理方法（如沉淀和篩濾）效果不佳。
　　目前，國內(nèi)外養(yǎng)殖廢水固體懸浮物的處理方法分為三種類型：即物理、生物和化學(xué)等處理方法。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)使用的主要是機械過濾器，利用顆粒在液體中呈現(xiàn)的粒度特性，以一定孔徑的濾網(wǎng)截留懸浮顆粒，廣泛用于顆粒直徑為60-200μm的懸浮顆粒的處理。常用的機械過濾器有固定篩、轉(zhuǎn)鼓式微濾機、弧形篩和浮式濾床等。這些機械過濾器的主要缺點是：需高壓水射流沖洗，耗能大；反沖洗過程造成大顆粒的二次破

4、碎,產(chǎn)生大量微小顆粒混合于反沖水中，增加了排污后的處理難度。
　　本文針對目前懸浮物處理設(shè)備中存在的反沖排污含水量多和動力消耗大的問題，開展了懸浮顆粒處理技術(shù)和設(shè)備研究，重點研究了鏈斗式無水排污過濾裝置的設(shè)計、添加臭氧對處理懸浮物過濾的影響、養(yǎng)殖水體臭氧殘余濃度的在線監(jiān)測等,并結(jié)合臭氧對該裝置處理性能的影響進行了試驗。
　　在充分分析國內(nèi)外懸浮顆粒處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計出新型懸浮物處理裝置—鏈斗式無水排污過濾裝置。該裝置通過

5、鏈斗在水中濾污、鏈斗上升過程脫水和加速慣性卸料，達到固體排污的要求。為了達到濾污平穩(wěn)、卸料加速振動目的，對三相異步電動機進行運轉(zhuǎn)過程的變速和調(diào)速控制，采用變頻器矢量控制方式，通過控制三相異步電動機的電源頻率，實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制電機輸出轉(zhuǎn)速的目的，最終把三相異步電動機的輸出轉(zhuǎn)速控制在6-280r/min范圍內(nèi)。矢量控制方式能夠使電動機在過濾斗上升到鏈輪的某一位置時實現(xiàn)突然加速、減速、勻速、停止等工作狀態(tài)。
　　鏈斗式過濾裝置中鏈輪是動力

6、傳動部分的關(guān)鍵部件，基于Pro/e Mec ha nica的鏈輪動力學(xué)分析結(jié)果，以質(zhì)量最小為目標函數(shù)對兩個重要參數(shù)在合理范圍內(nèi)進行優(yōu)化得到最佳設(shè)計：當齒頂圓弧直徑與凸緣直徑分別為14 mm、54.95 mm時，模型質(zhì)量最小為3.40kg，模型的質(zhì)量減少了4.48%。
　　臭氧是一種多功能的強氧化劑，具有絮凝懸浮物作用。為了提高懸浮物的處理效果，針對微小顆粒處理困難的問題，在養(yǎng)殖廢水中通入臭氧，利用臭氧的氧化與絮凝作用把懸浮顆粒凝聚

7、成大顆粒，再結(jié)合鏈斗式過濾裝置處理，從而提高懸浮物的處理效率。臭氧在水體中的濃度過高，會對養(yǎng)殖魚類產(chǎn)生毒害作用，必須控制臭氧處理過程中的臭氧濃度，確保其殘余濃度在魚類安全、健康生長的范圍內(nèi)。本研究設(shè)計了臭氧處理過程的水體臭氧殘余濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用臭氧傳感器持續(xù)采集循環(huán)水中臭氧的數(shù)據(jù)，由SC100控制器轉(zhuǎn)化為模擬信號傳給P LC，再由通信電纜傳給組態(tài)王，通過組態(tài)王實時監(jiān)控循環(huán)水中的臭氧殘留，達到控制臭氧濃度的要求。
　　通過鏈斗

8、式過濾裝置的懸浮顆粒處理效果實驗，可以得到如下結(jié)果。裝置的運轉(zhuǎn)檢測表明，鏈斗式過濾裝置可以實現(xiàn)濾污、脫水和固體排污的目的；分別加入臭氧濃度為0mg L-1、0.014 mg L-1、0.021mg L-1、0.033 mg L-1、0.05mg L-1與0.074mg L-1進行實驗，結(jié)果表明，沒加入臭氧時，裝置的處理效率為16%，加入臭氧的處理效率分別上升到18%、21%、31%、37%與53%；懸浮物顆粒粒徑也由6μm分別增大至17