1、地热温室养鳖水质改良的装置研究第 22 卷第 2 期2003 年 4 月华中农业大学JoumofHuazhongAgriculturalUniversityVOlJ22No.2Apr.2003,179182地热温室养鳖水质改良的装置研究肖新棉苏有源廖焕中(华中农业大学工程技术学院,武汉 430070)摘要根据地热温室养鳖的水质要求,研制了前置式和后置式 2 种型式的水质改良装置进行养殖水处理,使养殖水体经常保持在 3mg/L 以上的溶氧,氨,氮等有害物质的含量控制在允许范围之内,实现了除渣增氧,改良水质,促进鳖的快速生长.关键词养鳖;水质改良;溶氧中图法分类号 S215;TK523F直接利用地
2、热水与冷水混合增温养鳖,首先必须解决养殖水体的水质问题.地热水一般含氧量极低,同时富含一些盐类物质,从湖北省罗田三里畈2O 号地热井的水质情况表1可知,水中硫酸根离子含量为 552.2mg/,而溶氧量仅为 0.1mg/,显然达不到养殖水体允许的标准.在这种缺氧的情况下,硫酸根离子在各种厌氧细菌如硫酸还原菌作用下,转化成硫化氢,低浓度的硫化氢对甲鱼有直接的毒性.它容易与鳖的血红素中的铁化合,使血红素减少.同时硫化氢对鳖的皮肤有刺激作用,若成鳖在溶氧接近零的水体中饲养,不但生长缓慢,且易患腐皮病,烂盖病.水体中若有足够的溶氧时,既可抑制硫化物的产生,又可将原有的硫化氢还原成单质硫,从而改善水质.另
3、外,鳖的排泄物,残饵等腐烂分解产生氨和氮,溶氧充足时,在消化菌的作用下,可转化为无毒的硝酸氮,而缺氧条件下,在反消化菌作用下又会转化为毒性更强的氨,氮,加速水质恶化.常用的水质处理方法有 3 种:一是采用定期更换养殖水体;二是温室水池内曝气增氧.;三是臭氧水处理.第 1 种方法虽然可行,但能源消费大,不经济;第 2 种方法增氧效果好,但除氨能力极低;第 3 种方法虽然有效,但一次性成本很高,且效果与臭氧浓度,水温及 pH 等有关,管理上难以把握.笔者在常用的水处理方法基础上,根据双膜理论,基于增加气液界面的接触面积和时间,提高氧的迁移速度这一点,研究设计了前置式和后置式的水质改良装置进行水质处
4、理,增氧效果明显,除氨能力较好.1 装置的组成和工作原理水质改良装置,针对温室养殖池而言,分为前置式和后置式 2 种形式(图 1).前置式是使冷水与热水混合的温控水在未进入加温池之前的水质得到改良,它是由调节阀,水一空气引射器和中间调节池等组成水质改良装置.调节阀的作用是使冷水与热水按预定的温度进行混合,水一空气引射器主要是向养殖水体增氧,来自调节阀按需要温度进行冷热水混合后的高压水流进入水一空气引射器中,通过高速运动抽吸空气,形成水一空气混合液,再由出水管进入中间调节池.中间调节池的作用是增加空气中的氧向水中转移,水一空气引射器能有效地将空气带入到缺氧的水中,形成水气混合液,但空气中的氧还不
5、能全部溶解于水中,因为氧向水中的扩散过程是缓慢进行的,要有足够的时间作保证,尽管引射器在打破双膜,减少氧向水中转移的阻力方面效果很好,但增加气液界面的接触面积和时间必须依靠中间调节池,使水一空气混合液在池中水下出流,以利在空气气泡上升过程中,水与气泡间产生相对运动,提到氧的迁移速度,从而增大氧气的输送量.收稿日期:2002 一 10 一 ll*湖北省科委重点资助项目肖新棉,女,1956 年生,硕士,副教授.工作单位:华中农业大学工程技术学院 ,武汉430070陈蕊可砸一华中农业大学第 22 卷8图 1 水质改良装置示意图Fig.1Waterqualityimprovingrequirement
6、sketch1.调节阀 Valveadjust;2.水一空气引射器 Water-airinjector;3.中间调节池Aeratepool;4.水质改良池 Waterqualityimprovingpool;5.水泵 Pump6.管路系统Pipelinesystem7,8.温室养殖池 Greenhousebreedingpool后置式水质改良装置是由水质改良池,水泵,中喷射出来,高速喷射的这股水流与接受室的水体水一空气引射器,控制阀和管路系统等组成.这套系不断发生质量,动量交换,使接受室人口形成真空,统平时是关闭的,当发现养殖池中的水体恶化,即外界空气在大气压的作用下进入接受室,并被射流氨,氮
7、浓度较高时启动该系统.系统工作时,鳖的排一同卷吸而进入混合室,在混合室中进行充分搅拌泄物和残饵等杂质随着水流一起从加温养殖池的底混合,形成水气混合液,而后在扩散室中,水,空气混部流入水质改良池,水流进入水质改良池后,由于流合液的动能转换为压能,其速度下降,压力升高,进速降低,其杂质等沉淀到池底部,池的中上层液体则一步促进空气向水中溶解.在整个过程中,被吸入被水泵抽送到水一空气引射器,通过水一空气引射器的空气不断被高速水流冲击,碰撞,剪切而形成无数所形成的水气混合液再经管路系统重新输入加温养小气泡,溶解或悬浮于水流中,气泡越小,水和空气殖池,这样不断地反复循环,一直到养殖池中的水体接触表面积越大
8、,加速了向水中溶解氧的过程.溶氧量达到 3mg/I 以上及氨,氮等有害物质的含 2_2 水.空气引射器特性方程式的推导量在允许的范围为止,从而实现了除渣增氧,定期改笔者根据水一水引射器即水喷射泵的计算原良水质的目的.理4, 运用动量方程,导出水喷射泵的特性方程式2 装置的设计与计算:.,2.1 水.空气引射器的工作原理一一 2+2 一 1Ys 一如图 2 所示,水一空气引射器主要由喷嘴,接受室,混合室和扩散室 4 个部分组成,当压力为 P.的冷热混合水经过收缩喷嘴时,以很大的速度从喷嘴图 2 引射器结构简图Fig.2Injectorstructuralsketch1.喷嘴 Nozzle;2.接
9、受室 ReceivingrOOm;3.混合室 MixingrOOm;4.扩散室 Spreadingroom(2 一)(1+u)式中为喷嘴的速度系数;为混合室的速度系数;为扩散室出 15I 的速度系数;为混合室入 15I 段的速度系数;厂 p 为喷嘴出口截面积(m);f2 为被引射流体在混合室入口截面上所占的面积(m.);为圆筒形混合室截面积(m2);厂 4 为扩散室截面积(m.);lip 为工作流体的比容(m./kg);为被引射流体的比容(m./kg);为混合水流的比容(m./kg);U为质量喷射系数(U/Go);Ap 一P 为水喷射泵的扬程(Pa);P 为扩散室出口混合水的压力(Pa);P
10、为被引射水在引水室的压力(Pa);PP P 为工作水流经喷嘴时的压降(Pa).第 2 期肖新棉等:地热温室养鳖水质改良的装置研究 181在水一空气引射器的混合室中,由于水和空气之水管)的出口采用沿池壁切线注流的方法,便池水产间的接触面积大而使空气充满着水蒸汽,因为与引生旋转,这样既可以使水体搅动,又可使空气泡沿旋射空气质量流量可比量的蒸气水量比工作水的质量转切向和垂直方向的合运动方向上升,以加长空气小得多,乳状液中蒸汽的温度实际上等于工作水的泡的上升距离,从而达到延长气泡在水中逗留时间温度.而乳状液的气相是饱和的蒸汽空气混合物.以增大水体的溶氧量.昆合物的全压就 3 讨论等于在接受室中引射空气
11、的压力 Pw.另外,由于乳状液中有气,液二相,可以认为被本研究的试验基地在湖北省罗 m-里畈地热开引射空气所占的面积很大,从而相应地可得厂 p/,2 发公司养殖场 ,在没安装水质改良装置之前,采用地一 0,则可得水一空气引射器的特性方程式为:热水加温养鳖 ,由于地热水溶氧量仅为 0.1mg/I,APg.一铆 z 一每(2 一(2 一 z)每(1+u.)z在鳖的生长期中,常出现鳖患腐皮病,红脖子病,严/-lr.J3J3 重时导致鳖死亡.安装了水质改良装置和水温控制耷上式中,用容积喷射系 uo 代替质量喷射系数装置全套设备后,通过几年的运行和检测,达到设计U,即 Uo 一/,为引射介质的容积流量,
12、要求,即加温养殖池的水温能自动控制在(30为工作介质的容积流量.1),水质改良装置使养殖水体的溶氧量经常保持通过在 Po1 大气压的条件下做实验,水一空在 3mg/i 以上,且氨,氮等有害物质的含量控制在气引射器的容积喷射系数可用下列经验公式求得:允许范围之内 .该研究课题鉴定时,专家随机检测,一一 o.s揠一凳要 8SJmGg2 鎏式中PpPpPw 为工作水的可用压降(Pa);P 质改良的水体溶氧量仅为 0.1mg/i.经测定,鳖的为喷嘴前工作流体的压力(Pa);P“为引射空气的压整体成活率达到 88Z94%,而自然条件下鳖的成JJ(Pa);zlPcPcPw 为引射器所造成的压降活率只有 2
13、oo,430%.从实际观察来看,稚鳖体格(Pa),Pc 为扩散室后的背压(Pa),K 为试验所得系健壮,活动灵敏,增强了对疾病的抵抗力.商品鳖肤数,KO?85. 色光亮,体表纹理细密 .鳖的生长速度达 524g/a,2.3 水-空气引射器主要参数的确定而自然条件下的鳖生长到 500700g 需要45a经过设计计算,水一空气引射器主要参数为:引时间.当然,要对本研究所用的水质改良装置在养射空气的吸入压力 Pw 一 0?5(at),引射器所造成的殖指标上进行评价,理应进行养鳖对照试验,笔者在压力降 zlPcPcPwO?88(at);工作水可用压力以前的研究中只注重装置的性能测试和水体溶氧量降PPP
14、PPw 一 2?75(at),喷嘴直径 dp 的测定,而没有进行常规养鳖池的对照试验.这确-12.Omm;混合室直径 ds 一 21.2mm;容积喷射系实是本研究的不足之处,故难以全面评价该装置的数 U.一 O?47;最大容积喷射系数 U 一 0?5.优劣,在今后的研究中需进一步改进和完善.通过校核验算,其结论是:按上述参数设计的水一空气引射器结构满足稳定工作条件.2.4 设计中间调节池参考文献中间调节池的池型以圆柱形较优,一方面能合 l 肖新棉 .地热温室养鳖的主要设施与技术:硕士学位论文.武理地承受水压力的作用,便于保温和防渗;另一方汉 :华中农业大学工程技术学院,l998面,当水一空气引
15、射器和中间调节池联合运行时,以 2 汪炳炎.中华鳖温室水池水质净化技术的研究.信阳师范学院学切线方向进入中间调节池的水流不易形成死水区,报,1995,8(1):899l有利于清除水体中有害物质.3 钱荣华,李家乐,姚健萍等.臭氧水处理在甲鱼工厂化养殖中的应根据计算及实践经验,中间调节池的容水量为:B1.渔业现代化,2001,4:1618V17.3ITI.,其内径 D 一 2.5ITI,容水净高 Ho=4 哈尔滨建筑工程学院,天津大学,西安冶金建筑学院等编.供热工1.6ITI.中间调节池的入水管 (即水一空气引射器的出程.北京:中国建筑工,l 出版社,1985.236255;lIil 一182
16、华中农业大学第 22 卷StudyonImprovingApparatusofTurtlesinGeothermalGreenhouseXiaoXinmianSuYouyuanLiaoHuanzhong(HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)AbstractAccordingtothewaterqualityrequirementastobreedingturtlesinheatedenvironment,thedensityofoxygeniskeptto3mg/Lormorebyimprovingwaterqualityoffro
17、nt-installedandstep-installedinthebreedingwater.Byallthese,thecontentoftheharmfulsubstancescouldbekept,suchasammoniaandnitrogen,underthepermissibleextentinthebreedingwaterinordertoaccelerateturtiesgrowth.TheapparatuswasinstalledandoperatedbyGeothermalDevelopmentCorporationinIUOtianCounty,HubeiProvince.Bettereconomicandsocialeffectshavebeenobtainedduringthecourseofpractice.Keywordsbreedingturtle,waterqualityimproving,densityofoxygen(责任编辑: 陈红叶)
