养殖水环境工程学-8章.ppt

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1、第八章生物过滤装置的设计水处理的生物过滤器主要分为两大类：有机物硝化菌类和氨氮转化菌类。按细菌生长的形式，生物过滤器又可分为：悬浮生长式与固定膜式两类。养殖系统中常用的是固定膜式氨氮转化菌类过滤器。特点:氨氮转化菌群依附在某种固体表面上生长，氨氮通过扩散的方式传递到固定生物膜内并被转化掉。与工业污水处理不同，工厂化养殖生物滤池的设计主要考虑的是氨氮去除，通过细菌的作用，将氨氮转化为毒性较小的硝态氮。当然生物过滤器也有分解有机物的作用。养殖污水的主要成分是鱼类鱼排泄的氨氮，它对鱼的毒性很大，一般要求总氨氮量不高于1mg/L或非离子态氨小于0.025mg／L。生物滤池的设计还没有非

2、常严格科学的方法，特别是在水产养殖系统的设计中，因为水体中的氨氮浓度常常低于1mg/L。合理运用生物、化学、物理的数据量化地去描述鱼类代谢物质在生物过滤装置中被除去的过程。简单讲，就是一定数量转氨细菌转化已知养殖对象排泄的含氮废料的能力。生物过滤装置设计考虑的因素基于生物过滤设计的数据，特别是养殖的数据非常的有限。废物中氨的含量随着鱼在不同的生长状态及生存环境中有差异，如果没有这些数据那么设计者就只能用其它种的相关数据去尽可能准确的估计和判断，准确性差。废物的产生率和净化率随着时间，投喂策略等变化。不同的过滤装置构造。生物过滤装置的设计数据是变化的，设计时应当充分考虑到细节问题

3、，以使该装置能满足不同环境的需要，特别是一些特殊条件，需要大量的改进以便能满足需要。保证装置经济、可靠、有效的工作能力。程序设计比较直接，只有很少的情况有充足的数据，而且，数据也许只适应某些阶段废物的排泄与鱼的大小、摄食情况、温度等因素有关。废物的去除受温度、流速、氨氮的负荷等因素影响。依据环境排污的最大值去设计过滤装置在一定水体中放养一定重量的鱼时，如果个体是小鱼就要充分考虑到鱼对毒性物质的耐受作用，其他情况下还应当计算鱼体最大时的废物量生物过滤装置的设计步骤Ⅰ.确定污染物的数量代谢测定和实际数据Ⅱ.确定鱼类的耐受水平氨、亚硝酸盐、硝酸盐、固体颗粒Ⅲ.计算鱼类的氧气消耗量静水

4、法和流水法Ⅳ.计算养殖系统的承载能力系统能养殖鱼类的最大数量Ⅴ.计算系统的流速整个系统的水流量生物过滤装置的设计步骤Ⅵ.计算水流一次通过后的氨氮浓度一次去除率Ⅶ.计算多次循环后的氨氮浓度每天的去除量Ⅷ.计算过滤装置的氨氮净化效率以百分比、单位体积或单位比表面积表示Ⅸ.确定过滤装置中总的氨氨负荷每天的氨氮负荷生物过滤装置的设计步骤Ⅹ.计算需要过滤装置工作的时间反冲洗、清理时间Ⅺ.确定过滤装置的容量，特别是它的表面积水力负荷率Ⅻ.确定装置的尺寸ⅩⅢ.确定装置的氧气供给量ⅩⅣ.修改装置以确保氧气供给生物过滤装置的设计步骤计算最大氨氮等负荷试验确定滤材的氨氮去除效率确定耗氧量确定生物滤

5、池构造生物过滤装置的简单设计步骤①鱼类代谢参数：代谢参数是水产养殖用生物滤器的设计的基础。Liao和Mayo（1974）得到的关于鲑鳟鱼新陈代谢过程方程。NA=0.0289FNN=0.024FP=0.0162FSS=0.52FBOD=0.60FCOD=1.89F生物过滤装置的设计方法式中：NA——氨的生成率（kgNH4-N/100kg鱼•天）NN——硝酸盐的生成率（kgNO3-N/100kg鱼•天）P——磷酸盐的生成率（kgPO-P/100kg鱼•天）SS——固体悬浮物生成率（kgSS/100kg鱼•天）BOD——BOD生成率（kgBOD/100kg鱼•天）COD——BOD生成

6、率（kgCOD/100kg鱼•天）F——投饵率（kg饵料/100kg鱼•天）以上方程是在水温10～15℃，放养密度为28.4kg/m3的养殖系统所得出来的结果。②鱼的耗氧量：耗氧量是生物滤器设计第二个必须了解的参数，Liao(1972)给出了鳟鱼耗氧率的计算方程如下：Oc=K2TaWb式中：Oc——耗氧率（lbO2/100lb鱼•天）K2——速度常数T——温度（℉）a、b——斜率W——每条鱼的体重（lb）鱼类T温度（℉）K2ab鲑鱼≤50>507.2×10-74.9×10-53.2002.120-0.194-0.194鳟鱼≤50>501.90×10-63.05×10-43.13

7、01.855-0.138-0.138表8.1耗氧率计算中常数注：表中的常数是按照公式8-7中重量单位为磅表示的(1lb=0.45359kg)③系统负载能力Lc（养殖容量）按下式进行估算（Liao等，1972）Lc=式中：Lc——系统负载（kg鱼/L•min）Ce——要求的溶解氧浓度（mg/L）Cm——养殖池中容许的最低溶解氧浓度（mg/L）Oc——耗氧率（kgO2/100kg鱼•天）④总水流量Q=式中：W——养殖系统鱼的总容纳量(kg)Lc——系统负载（kg鱼/L•min）⑤氨浓度系数C的计