氣浮技術在水產養殖中的應用

2019-06-21 09:57:48 青州譚福環保設備有限公司 169

氣浮技術作為一種分離水體中微型固體顆粒的有效方法,已較廣泛地應用于化工、造紙、食品等工業污水處理和生活污水處理等方面。近年來,隨著國內工廠化水產養殖的發展,氣浮技術在閉合循環水處理中逐步得到應用,并在技術研究上取得一定進展。本文就該項技術的原理、發展、應用情況以及在水產養殖水體凈化的研究現狀、進展和應用前景等作一綜述,以期為閉合循環養殖用水的處理技術更趨完善提供一些參考建議和理論依據。

一、 氣浮技術的基本原理

氣浮技術,是向水體中通入空氣,使水中的表面活性物質被微小的氣泡吸附,并借氣泡的浮力上升到水面形成泡沫,從而去除水中溶解物和懸浮物。Rulin(1963)將泡沫分離的機理概括為:①溶解的表面活性有機物吸附在氣——液界面,富集于泡沫;②溶解的非表面活性有機物與表面活性溶質結合,亦富集于泡沬。Shulin(1994)認為,泡沫分離是表面活性物質在氣-液兩相間的相互滲透。

二、 影響氣浮凈化效率的因素

氣浮去除水中表面活性物質的作用與氣泡大小、氣泡與廢水接觸的時間、氣流速率等因素有關:泡沫上浮后,其可排性和穩定性又是分離處理效果的關鍵。泡沫的可排性指泡沫進入收集室的能力,它決定于泡沬的氣泡大小、水的粘滯度以及表面張力、泡沬的穩定性與廢水粘滯度、表面活性物質的濃度,PH、濁度、氣泡大小等有關。
氣泡的比表面積大,吸附分離作用效果好,形成的泡沫穩定強。Spotte(1979)認為氣泡直徑以0,8mm最佳。影響氣泡大小的因素有:氣流速度、分散器孔徑大小、水的表面張力、粘滯度、密度等。含大量表面活性物質的海水產生的氣泡較小,這是氣泡周圍表面張力較大的緣故,水的粘滯度或密度上升,產生的氣泡較小。氣流速率和溢流高度是決定濃縮物濃縮度的重要操作參數。

三、 氣浮技術的發展及應用

早在公元2000年前,古希臘人就應用浮選過程從脈石(一種廢料)中分離出所需的礦物,1860年Hanyne發明利用油從脈石中分離礦物的過程,并取得專利。Elmore于1904年曾建議利用電解法產生氣泡進行浮選,并最終發展成為電解浮選過程,同時他還發明了真空溶氣氣浮過程。1905年,Salman、Picard和Ballot發明了浮沫選礦法(FrothFHatation),其中加人少量油使含硫化物的礦物微粒獲得較好的上浮性能。1910年,T,Hoover發明第1臺泡沫選礦機,此后,1914年,Callow利用水下多孔分散器將空氣泡導人水中,泡沫選礦法(FaomFlatation)得以實現。
由于微細氣泡產生技術的提高,氣浮法凈水技術在上個世紀70年代以來得以迅速發展,出現許多不同類型的氣浮系統,工業生產中主要的氣浮系統有以下幾種類型:
溶氣氣浮系統:中國科學院生態環境研究中心的王毅力、湯鴻霄等不僅就氣浮氣泡性質,絮粒性質及氣泡絮粒粘附機理進行詳細的闡述,還研究溶氣氣浮池的設計。溶氣氣浮能產生較好的水質,同時微氣泡直徑小,氣浮效果好;占地面積大,能耗較高,適合于處理低濁度、具有色、臭以及有機雜質的受污水體。
噴射氣浮系統:噴射氣浮系統要求在適當的壓力條件下,其吸氣能力大,并能將吸入的空氣均勻的破碎成小氣泡。噴射氣浮裝置為標準常壓容器,可密閉隔氧運行,結構緊湊,污水處理量大,停留時間短,體積小重量輕;能耗低,為其他類型氣浮裝置的!AM/3,密閉流程氣介質可?使用,耗氣量少;設備維修方便,液流中無轉動易損件,無自控儀表,成本低,性能可靠,操作安全簡便;適用范圍廣,出水水質穩定??勺鳛樗|凈化的重要環節,滿足水處理的需要。
KROFTA氣浮系統:KROFTA是該種設備的發明人Krofta博士的名字,70年代依據淺層氣浮理論發明了這種產品,先后在美國成立Krofta公司,產品的完美和暢銷,使Krofta成了該產品的代名詞。KROFTA氣浮設備的微氣泡與絮粒的粘附發生在整個氣浮分離過程中,沒有氣浮死區。同時該裝置應用“浼層氣浮理論”進行設計,進、出水的巧妙隔離,使懸浮物的分離不受V上、V下的限制,氣浮分離時間只有3分鐘~5分鐘,使設備占用空間大幅減少,固,液分離徹底,浮渣瞬間清除,隔離排出,對水體幾乎沒有擾動,溶氣管的特殊結構,使其沒有堵塞問題,也無控制罐內液位高低問題,空氣在溶解之前已微細化;池底設置泥斗和排出管,中央回轉部分設置池側和池底的刮泥機構,以保證沉積物定期清除,對出水不會產生任何影響。但是該裝置造價昂貴、維修保養不便9
其它氣浮系統由于自身的種種缺陷,應用并不廣泛。例如電解氣浮由于能耗高,一般只應甩于污泥濃縮和產水量較小的處理廠,真空氣浮僅用于造紙工業中纖維的回收方面,并且正在被壓力溶氣氣浮所取代,微氣浮迄今只用于一些具有少量的污水和廢水的處理中。
氣浮技術已廣泛應用于煉油,化工、造紙、制革、紡織、印染、鋼鐵、橡膠、食品、制藥、輕工等工業廢水和城市生活污水,工業用水、生活飲用水的處理上。有許多關于這方面的報道,如初偉、朱春生等研究了牡丹江石化廠污水處理系統的“老三套”流程,介紹了加壓氣浮系統改造技術,取得良好的運行效果。胡鋒平、劉建斌等報道了釆用水解酸化一一生物接觸氧化一一氣浮工藝處理肉類加工廢水,處理效果良好,無污泥膨脹現象,占地面積省。許達生介紹了引進奧地利Andritz公司氣浮裝置處理脫墨廢水的工作原理、工藝流程和工藝參數,表明該裝置應用于生產能取得可喜的環境效應和經濟效應。

四、氣浮技術在水產養殖閉合循環水的應用研究及展望

1,氣浮技術在水產養殖閉合循環水的應用研究進展

氣浮技術可使水產養殖閉臺循環水有效地去除溶解性有機物和懸浮物,這是一種簡便的水質凈化處理方法aWheaton{1992)研究指出,泡沫分離器可濃縮揮發性物質,降低水中的懸浮物和總氮。Rulin等人(1963)的實驗表明泡沫能去除酸性物質(處理前PH7.3,處理后平均值升至7,8,而泡沫的pH為7.1)。因此,泡沫分離法是穩定水體pH的有效方法。Dwivedy(1973)的實驗表明,水體經泡沫凈化后,細菌密度從原來22100個/mL減少到220個/mL,而濃縮的泡沫中細菌數達到1115772個/mL。杜守恩(1995、林天生(1993)亦證實泡沬分離法的除菌效果。方榮楠報道了種利用氣浮分離技術去除養殖水體中微型固體顆粒的系統,試驗結果表明,泡沬分離法不僅能去除殘餌、婁便等有機物還能在短期內去除過濾所不易去除的烏賊墨和蛋白質,可以抑制細菌的數童。并認為必須是生成泡沫的速度大于破泡的速度才能使泡沫不斷生成,所以必須有足夠的空氣量,分離槽的大小應根據氣泡供給機的大小進行設計,分離槽過大,氣泡無法到達各個角落,影響氣浮效率。于瑞海等利用泡沫分離技術凈化扇貝育苗用水,試驗結果表明氣浮分離可以去除有機物、膠體物及低價金屬離子,這些物質都會影響COD和氨氣含量,并且可以間接影響水體pH。鄭瑞東等人實驗證明:泡沫分離法具有工藝簡單,操作簡便,運行穩定,處理效果好等優點,在去除可懸浮顆粒物的同時還能不同程度去除COD等污染物,可懸浮顆粒物平均去除率達60%以上。
由于泡沫分離能將蛋白質等有機物在未被礦化成氨化物及其它毒物質前就已被去除,避免有毒物質在水族箱內積累,減少有機物分解所需的氧耗,這對養殖水體的良好水質維護是十分重要的。泡沬分離水處理技術使溶解性有機物及部分懸浮物退出水循環,降低BOD和COD,增加水中的溶氧,為生物濾器的功能發揮提供了有利條件,所以將兩者聯合使用可以取得更好的凈化效果。Lamax(1976)將生物過濾器分別與沉淀池、泡沫分離器、機械過濾器配合使用,其結果表明,生物濾器與泡沬分離器聯合使用,水質凈化效率最好。
泡沫分離法的不足之處是水中有益的痕量元素被一并去除,故在應用時必須注意水體中痕量元素的變化,并及時加以調整。此外,泡沬分離器不適用于淡水,淡水中缺乏電解質,有機物分子與水分子之間的極性作用小,氣泡形成的幾率低,氣泡的穩定性亦差。但Martin(1992>指出,用泡沬分離器去除水中蛋白質,在鹽度>5%〇的半咸水中亦有效。

2,氣浮技術在水產養殖閉合循環水的應用展望

氣浮分離技術在循環水養魚系統中研究與應用已有較多的報道。但主要停留在簡單的試驗對比和工藝試驗上,目前生產上往往靠經驗設計,缺乏實用的設計標準。隨著科技的不斷進步,在氣浮接觸裝置的結構和運轉工藝、去除效率等方面將會有明顯突破。
目前泡沬分離法的主要問題是對泡沫本身的研究結果少,泡沫的許多性質仍不清楚,實驗結果的適用范圍還局限在特定體系。由于構成泡沬的表面活性劑含量極低,通常的分析儀器無法直接測量,而泡沫又是非穩定體系,使測里的難度更大。但隨著分析技術的提高,泡沫分離技術水產養殖閉合循環水方面必將有更加廣泛的應用。

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