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拉斯 系统中的单位过程述评

托马斯M. Losordo,Ph.D.

氨 - ,亚硝酸盐 - 氮担心;生物滤波

 流程
涓流过滤器是简单,可靠的过滤器,可在一个单元中提供稳定的硝化,水通气和二氧化碳脱气。在该示例中,用旋转臂上喷洒水超过两个滴流过滤器。照片由Aquaoptima提供礼貌,A.S.

在11月/ 12月的问题中,本栏中审查了重新审查水产养殖系统设计中的重要单元流程,并开始讨论用于从工艺水中去除废物固体的组件。本文说明了控制氨和亚硝酸盐 - 氮浓度的重要性,以及用于这样做的一些方法和组分。

氨 - ,亚硝酸盐 - 氮

总氨 - 氮(TAN),未电离氨和电离氨的组合是水产养殖饲料中蛋白质代谢的副产物。未离子化的氨氮形式对大多数唾液都非常有毒。未电离形式中的褐色的级分在很大程度上取决于水的pH和温度。在pH值为6.8至7.2时,大多数TAN处于电离形式,而在pH值为8.75,近30%的TAN是有毒的未电离形式。

已经建立了许多物种对许多物种的致死浓度,但致死作用并不明确。减少生长率可能是最重要的亚致死但无关的效果。良好的拇指是罐中未电离氨氮的浓度不应超过0.05mg / L.

生产系统中的硝化细菌使用氨 - 氮作为生长的能源,并产生亚硝酸盐 - 氮作为副产物。硝化细菌生长在生物过滤基板的表面上,尽管所有生产组分表面都有这些细菌在一定程度上存在。

虽然亚硝酸盐 - 氮通常不像氨氮,但它对某些培养物种非常有害,并且必须在培养箱内控制。亚硝酸盐 - 氮的毒性是物种特异性。例如,虽然罗非鱼在水中高度耐受亚硝酸盐 - 氮气,但杂交条纹低音具有非常低的耐受性。在淡水系统中,是一种常见的做法,增加培养水的氯化物浓度,有助于降低亚硝酸盐氮的毒性。

幸运的是,其他类型的硝化细菌(通常被称为 硝基杆菌 )也存在于使用亚硝酸盐氮作为能量源的生物过滤器中。完全硝化的最终产物是硝酸氮,一种相对无机氮形式的无机氮。

 流程
紧凑且强大的流化砂砂生物过滤器利用砂颗粒来提供硝化细菌的区域,以潜在毒性氨和亚硝酸盐 - 氮。这种环球生物过滤系统采用切向流动,以减少膨胀沙床所需的能量。礼貌照片。

生物滤光过程

控制培养槽中未电离氨 - 氮和亚硝酸盐 - 氮的浓度是循环水产养殖系统(Ras)设计的主要目标。必须以等于生产速率的速率从培养液中除去氨和亚硝酸盐 - 氮以保持安全浓度。

虽然许多技术可用于从水中除去氨和亚硝酸盐,但生物过滤是Ras中最广泛的。在生物滤光过程中,基材具有大的表面积,其中硝化细菌附着和生长。如前所述,通过硝化细菌将循环物流中的氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐 - 氮。

砾石,砂,塑料珠,塑料环,塑料管和塑料板通常用作生物滤光基材。基板的构造和与工艺水接触的方式限定了生物过滤单元的水处理特性和能力。许多生物过滤器组件和配置可用。

涓涓细流过滤器

其中一个主要配置是涓流过滤器。在RAS中使用,这些过滤器从国内污水处理中使用的过滤器演变。虽然它们提供最简单的生物滤光形式之一,但滴流过滤器已经提供了几十年来的单位过程。这种类型的过滤器包括填充有具有相对低的比表面积的介质的反应器顶部的水分配系统 - 过滤介质内的表面积居住在细菌中 - 通常小于330米2 /日/米 3 /日。

涓流过滤器以非漏频配置运行。低比表面积在过滤介质内产生大的空气空间。因此,滴流过滤器的尺寸比其他相似容量的其他生物过滤器更大。然而,除了可靠的硝化,滴流过滤器可以提供曝气和一体化的一些二氧化碳去除。

体积硝化速率约为90g tan / m3/天可以在使用这种类型的生物过滤器中预期生物过滤器介质/日。在为再循环系统设计这些过滤器时,假设3.5%的饲料变为TAN,则为2.6 kg饲料/日/米的设计标准3/日媒体应该使用。

流化床过滤器

流化床过滤器基本上是在扩展的反冲动模式下连续操作的砂型过滤器。水以足以抬起和膨胀或流化沙子的速率的速度流动,并将颗粒保持在运动中,因此它们不再彼此连续接触。流化床过滤器使用比颗粒固体去除应用中的较小直径的低成本砂。流化床过滤器是硝化细菌的生长的优异环境,其可以殖民化过滤介质的整个表面积。

用作流化床过滤器中的介质的沙子具有极高的比表面积超过5,000米2 / M. 3/日。因此,流化床技术的主要优点是相对紧凑的单元中的高硝化能力。与用于生物滤膜中使用的其他塑料介质相比,沙子介质也具有极低的成本。

流化(泵送)要求取决于所使用介质的尺寸和重量。请记住,媒体的浮力随它的生物生长量而变化。反过来,这取决于水温,营养加载速率和床流化程度。除非有水作为水留下过滤器的砂系统,否则需要更换砂介质。

虽然流化床过滤器需要能量以保持砂床流化,但它们的小​​“足迹”和相关的高容量可以是巨大的优势。然而,流化床过滤器可以在温水系统中变得不稳定,其中发生高浓度的溶解有机营养素。因此,虽然它们是强大的生物过滤器反应堆,但必须在操作中进行护理。

 流程
移动床反应堆提供可靠,节能且紧凑的生物过滤。通过反应器内的通气或水运动保持小塑料介质。照片由北卡罗来纳州立大学和La Paz Group,LLC提供。

移动床反应堆

移动床反应器(MBRS)是上流固定床珠子过滤器和流化床砂过滤器之间的一个有趣的交叉。这些过滤器使用塑料介质保持在连续的运动状态,通常具有通气。塑料介质的直径远大于沙子的直径,因此介质具有比450-850米的沙子更低的比表面积2 / M. <sup>3</sup>.

介质件通常是中性的浮力或比水略轻。对于细菌的涂层,培养基变得略微挥霍。将生物过滤器介质与空气或水混合在敞开的顶部反应器容器内。

移动床过滤器可以根据所需的系统配置设计为上流或下流滤波器。取决于营养浓度,水温和盐度,设计硝化速率应为350-500g tan / m 3/日。假设3.5%的饲料变为棕褐色,生物过滤器设计标准为10-14 kg饲料/日/米3/日过滤介质应该使用。鉴于MBR血管可以设计为深而不是长或宽,反应器可具有较小的占地面积的大容量。

这些过滤器可以通过反应器(通常为10到20cm)的极小头部损耗,因此需要非常小的泵送能量来运行。典型的安装通过重力向MBR引导从筛网过滤器组件的流出物。水通常从MBR的流出物侧或从泵送贮槽泵送到下一个过程,这通常是氧合和/或紫外线灭菌。 MBR设计的主要优点是其紧凑尺寸,低能量要求和相对稳定的硝化过程。

(编辑’S注意:本文最初发布于2014年1月/ 2月印刷版 全球水产养殖倡导者 。)