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定居者评估:径向流与切向流

约翰·戴维森 史蒂芬·T·萨默菲特(Steven T. Summerfelt)博士

在一项试验中,径向流沉降器可稳定去除悬浮固体

如果不能有效地从循环水产养殖系统中去除,新鲜的粪便和废物饲料会降低鱼类的健康状况和生物滤池性能,并增加系统的氧气需求。曝气塔,滤网和喷雾孔内堵塞的增加最终会导致系统故障。 

北美许多用于鲑鱼生产的较新的再循环系统都使用双排水培养池,将可沉降固体从池中快速分馏并冲洗到紧接下游的固体捕集单元。使用相对较小的沉降装置将固体从培养罐的底部排水流中除去。 

在许多此类冷水循环系统中,来自沉淀装置的上清液和从培养罐高架排水口流出的大部分水被合并,并通过微筛鼓式过滤器进行进一步的固体去除。 

定居研究

美国西弗吉尼亚州谢泼兹敦自然保护基金会淡水研究所的一项最新研究评估了两种沉降装置(旋流分离器和径向流沉降器)在去除底部圆形排水中浓缩的底部排水中的固体的性能。文化坦克。这项工作得到了美国农业部农业研究处的资助。

旋流分离器

直径为1至2米的旋流式分离器已经使用了十多年,以捕获集中在罐底排水流中的可沉降固体。在圆锥形水箱的外半径处切向注入旋流分离器的水使水围绕水箱的中心轴旋转。储罐内部的一次旋转会产生一个向圆锥形储罐中心的次生径向流,从而改善了固体捕获(图1)。但是,通过旋流分离器去除水产养殖固体主要是靠重力驱动的,并且取决于容器的表面装载速率和颗粒的沉降速度。

径向流
(左)图1:当水在旋流分离器内旋转时,固体去除主要由重力驱动。 (右)图2:在二次水处理过程中,经常使用放射流沉降器沉降微生物固体。

传统上,旋流分离器用于处理地表水径流或废水流,这些流水或废水流包含高比重的颗粒,尤其是沙和砂砾,这些颗粒具有相应的快速沉降速度。然而,废物进料和粪便的比重仅比水稍大,沉降速度相对较慢。 

径向流沉降装置

径向流沉降装置,也称为圆形中心进料沉淀池,是市政废水处理厂最常用的沉降池设计。它们通常用于沉降在二级废水处理过程中产生的相对较低的比重和沉降速度慢的微生物固体。

径向流沉降器仅与旋流分离器相似,因为它们都是圆柱形沉降池,在池的顶部周围都装有流出水槽。两种类型的沉降单元都可以结合锥形底部,以帮助浓缩通过锥形底部冲洗的捕获的生物固体。 

流量液压

径向流沉降器与旋流分离器的流体动力学完全不同。径向流沉降器将水引入“湍流阻尼”缸内的容器中心。注入的水沿容器的径向向外流动,流向围绕沉降器周边的溢流收集槽。 

当水接近围绕水箱周边的污水堰时,来自水箱中心的径向流会沿着沉降路径逐渐降低水速。另外,圆形容器的圆周产生相当大的出口堰长度,这提供了相对较低的堰加载速率。  

径向流动沉降器中心内的流体注入点设计对于抑制由流体注入产生的湍流至关重要。废水处理系统教科书建议,沉淀池中央的湍流阻尼缸的设计应至少为沉淀池直径的25%,且其位置应远高于污泥的最大深度,以最大程度地减少捕获的固体物的再悬浮。

研究结果

在西弗吉尼亚州的研究中,在生产北极焦炭和冰期间,在具有150立方米康奈尔型双排水罐的完全再循环系统中,评估了旋流分离器,径向流沉降器和微滤鼓式过滤器中的固体去除率。虹鳟鱼。 

循环水以每分钟4,500至4,800升的速度流经培养箱。大约7%至8%的循环水从培养罐的底部中心排水口通过外部立管排放到沉淀池中。其余的循环水通过侧壁排水口排出。表面负荷率为0.0031立方米 两种沉降槽设计均采用了每秒每平方米的沉降面积。 

TSS移除

在进料速率范围内对旋流分离器和径向流沉降器进行了评估,以评估入口总悬浮固体(TSS)浓度与TSS去除效率之间的关系。整个旋流分离器和径向流沉降器的平均TSS去除率存在显着差异:分别为37.1±3.3%和77.9±1.6%。而且,径向流沉降器可在较宽的入口浓度范围内提供更一致的TSS去除。 

旋流分离器从再循环系统中去除了约23%的TSS总质量。但是,径向流沉降器每天去除了大约48%的TSS质量。使用任一沉降装置时,微滤鼓式过滤器可去除每日TSS质量的40%至45%。 

在任何一种情况下,这些结果都表明,处理通过微孔筛鼓式过滤器的整个循环流对于从循环系统中除去TSS并防止TSS积累至关重要。在这项研究期间,鲑鱼再循环系统中的总悬浮固体浓度保持在每升约3至5毫克,即使持续的日进食速度高达每天123公斤。 

注意:本文是2005年由作者撰写的摘要,该文章发表在 水产养殖工程。

(编辑’注意:本文最初发表于2005年6月的 全球水产养殖倡导者


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