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应用于冷水鱼养殖的臭氧-氨氮反应塔设计及试验_论文

第2 9卷 第 4期   2   0   1   4 年 8月  大 连 海 洋 大 学 学 报  Vo 1 . 2 9   No . 4   Au g.201   4   J OURN AL   0F   DAL I A N  OC E AN  UNI VE RS I TY   D OI : 1 0 . 3 9 6 9 / J . I S S N . 2 0 9 5 — 1 3 8 8 . 2 0 1 4 . 0 4 . 0 1 5   文章编号: 2 0 9 5 — 1 3 8 8 ( 2 0 1 4   1   4— 0 0 4 0 3 — 0 6   应 用 于 冷水 鱼 养 殖 的 臭 氧一 氨 氮 反 应 塔 设 计 及试 验  曹广斌  ,程 启云  2 ,韩世成  ,周煊亦  2 ,蒋树义  ,陈忠祥  ( 1 .中国水产科学研究院黑龙江水产研究所 ,黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 7 0 ;2 .上海海洋大学 5 1 2 程学 院 ,上海 2 0 1 3 0 6 )   摘要: 为了处理冷水鱼养殖过程中养殖水体内积累的氨氮,基于气泡流体力学原理,根据臭氧气泡在水体  中的运动 、溶解扩散和大小变化方程 ,设计 了一种 双层逆 流臭氧反应 塔 ,并在工 厂化养殖 试验系统 中进行  了臭氧氧化氨氮效果试验和养殖水体臭氧 残留浓度 监测试验 。结果表 明 ,利用该 反应塔进行 臭氧催 化氧化  氨氮 ,可 以去除养殖水体 中 5 4 % 的氨氮 ,处理效果较好 ;对养殖水体 臭氧浓度监测表 明 ,臭氧在水 中的残  留浓度低于 0 . O 1   m g / L ,符合养殖鱼类对水体臭 氧浓度 的安全要 求 。通过 设计 、研 制和试 验 ,证 明双层逆  流臭氧氧化反应塔结构合理 、氧化反应充 分 ,达 到了设计 高效臭氧氧化氨氮设备 的 目的。   关键 词 : 冷水鱼养殖;氨氮;臭氧氧化;反应塔  中图分 类号 :¥ 9 6 9 . 3 2   文献标 志码 : A   在冷 水 鱼工厂 化养 殖 中 ,氨氮是 养殖 鱼类 的 主  要 排泄 物之 一 ,鲑 鳟 鱼类 每增 长 1   k g就 会 产 生 3 3   g 氮¨  J ,如不及 时 进 行 处 理 ,水 中氨 氮 积 累到 一  定浓 度就 会对 养殖 鱼类 产生 毒 害作用 。工 厂化 养殖  水体 的氨 氮 总 量 一 般 不 应 超 过 l   m g / L,非 离 子 氨  不应 超 过 0 . 0 5   m g / L   J 。 由于冷水 鱼 养 殖水 温 较 低  ( 8~ 2 0   c C) ,常用 的生 物 处 理 效率 会 大大 降低 J ,   很难 满 足 处 理 氨 氮 的要 求 。臭 氧 氧化 具 有 氧 化 氨  体的气液两相流的传质与溶解 ,提高臭氧氧化氨氮  的效 率 ,降低 水体 中残 留的臭 氧 ,本 研究 中 ,根据  工厂化水产养殖水处理的实际情况 , 应用气泡流体  力学 的设 计方 法和鼓 泡 塔工 作原 理 ,设 计 了双层 逆  流 臭氧氧 化 反应塔 。   1 . 1 结构 原理  反应塔 结 构原理 如图 1 所 示 。工作 时 ,养殖 水  氮 、凝 聚悬 浮物 、消 毒杀菌 、脱 色 、除臭 等水 处 理  作 用 J ,是处 理养殖 水 体 中氨 氮 的 有效 方 法 之 一 。   用臭 氧 直 接 氧 化 氨 氮 其 去 除 效 率 约 为 2 5 . 8 %  ,   在 加入催 化 剂 的 条 件 下 ,氧 化 效 率 可 以大 幅 度 提  体在 循环 水泵 的作 用下 从进水 管 高速 流入 ,臭 氧发  生器 产生 的臭 氧通过 臭 氧人 口管 和微孔 扩 散器进 入  内筒 与水 体混 合 ,并 在 内筒 锥形 部分受 到水 流 冲击  而破 碎 ,变成 小气 泡 ,形成 气泡 流 。气 泡 在 内筒 体  高  。但是 ,臭 氧 在 水 中 超 过 一 定 浓 度 时 又 会 对  水生 生物 产生 毒 害 ,臭 养对 养殖 鱼类 的安 全浓 度 为  0 . 0 0 8~0 . 0 6 0   m g / L   。在 利 用 臭 氧 氧 化 过 程 中 ,   随水 流 向下流 动 ,并 随着压力 的增 大 ,溶解 度不 断  升 高 ,形成 混 合 、溶 解 和反 应过 程 。在 内简体底 部  设 置 4个对 称排 水槽 ,水 气混 合体 通过 排水槽 进 入  外部 环形 简体 内 ,在 外 筒 体 内 以同样 的速 度 上 升 ,   并进 行臭 氧 氧化 氨氮 的充分 反应 。反 应后 的水 体从  外筒 体上 部排 出管 排 出 ,再 用 于水 产养 殖 。未被 溶  解 和反应 的臭 氧从废 气 排 出管排 出 ,并 进 行无 害化  处理 。在 此过 程 中 ,养 殖水 体完 成 了臭氧 氧化氨 氮  的处 理过 程 ,达到 了去 除氨 氮 的 目的。   1 . 2 基 于气 泡流体 理论 的反 应塔 设计  必 须使 臭氧 在水 中能 充 分 混 合 、反 应 并 减少 残 留 ,   以确保应用过程的安全性。鼓泡塔能够使气液两相  或气 液 固三 相 均 匀 地 接 触 流 动 ,促 进 各 相 间 的传  质 、溶 解 和 反 应 ,被 广 泛 应 用 于 化 学 工 业 中 的 加  氢 、空气 氧 化和 费 一 托 反 应 等 J ,也 用 于对 水体 的  臭氧消毒¨ 。 。 。但是 ,鼓 泡塔体积庞 大,安装、搬  运 困难 ,不 适宜水 产 养殖 中使 用 。   1   反 应 塔 的 设计  为 减小设 备 高度 ,增加 易 用性 ,促 进臭 氧与 水  收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 1 1 - 0 6   设计计算反应塔的各


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