水产养殖环境工程学第四章-养殖废水成分与性质课件.ppt

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1、第四章 养殖废水成分与性质,4.1 养殖废水的成分 养殖废水的成分较为复杂，概括起来主要包括：无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物、有机有毒物、病原微生物、寄生虫等。在水产养殖环境中，养殖废水中的主要污染物包括粪便、残饵、微生物聚合体等形成的有机固体颗粒，水体中溶解的氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐以及其它无机物等,其它包括重金属以及寄生虫和病原微生物等等。,无机无毒物：如砂、土等颗粒状的污染物，和有机颗粒性污染物混合在一起，统称为悬浮固体，使水变浑浊。还有酸、碱、无机盐类物质，特别是含有较为丰富的氮、磷等营养物质。无机有毒物：非金属无机毒性物质如氰化物（CN）、砷（As）;金属毒性物质如汞（Hg）、铅（

2、Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）、铜（Cu）、镍（Ni）等。有机无毒物：各种含有蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机物质。有机有毒物：多属人工合成的有机物质，如一些水产药品，有机含氯化合物、醛、酮和芳香族氨基化合物等。在水产养殖环境中，对养殖对象具有较大危害，同时也是对环境产生较大污染的养殖废水成分主要包括氨氮，亚硝酸盐，硝酸盐，固体颗粒和磷等。,4.1.1毒性参数半数致死剂量(median lethal dose，LD50)是指引起一群受试对象50%个体死亡所需的剂量。与LD50概念相同的剂量单位还有半致死浓度（LC50)和半数抑制浓度或半数失能浓度（IC50)。LC50 是指能引起一群受试对象50

3、%个体死亡所需的浓度。IC50是指一种毒物能将某种酶活力抑制50%所需的浓度。绝对致死剂量（absolute lethal dose，LD100）指某试验总体中引起一组受试动物全部死亡的最低剂量。最小致死剂量（minimal lethal dose，MLD或MLC或LD01）指某试验总体的一组受试动物中仅引起个别动物死亡的剂量，其低一档的剂量即不再引起动物死亡。,亚慢性毒性：指机体在相当于1/20左右生命期间，少量反复接触某种有害化学和生物因素所引起的损害作用。慢性毒性：指外源化学物质长时间少量反复作用于机体后所引起的损害作用。,4.1.2 影响毒物毒性的因素（1）温度 一般认为，水温升高，有

4、毒物质的毒性增强。当毒物的浓度一定时，温度每升高10，受害生物的存活时间减少一半。（2）溶解氧 温度及毒物浓度一定时，溶解氧减少，有毒物质的毒性往往增强。其原因是：溶氧不足时，生物为了获得足够氧气，呼吸及循环系统加速运行，流过鳃丝的水量增加，进入体内的毒物增多，并被血液迅速带至各敏感部位，产生毒害。,（3）pH值 pH值超出5-10的范围时，其本身就对水生生物不利。即使pH在适宜范围内变动，也会改变某些毒物的毒性。如pH升高，氨的毒性增强，而氰化物、硫化物的毒性降低，多数金属盐类也会由于析出氢氧化物或碳酸盐等的沉淀或络合物，导致金属离子浓度的降低，从而使毒性降低。（4）硬度 许多金属离子的毒性

5、，在软水中要比硬水中强得多。（5）联合作用 当一种或数种物质同时存在于养殖水体中时，其中的某些成分之间可能发生相加、拮抗、协同等联合作用，从而影响各自的毒性。,部分金属离子在软水与硬水中的毒性比,4.2 养殖废水的性质4.2.1氨氮的毒性 氨氮来源：外源；内源：尿液和粪便、残饵、动物尸体养殖对象氮的排泄途径：主要是通过鳃的渗透和离子交换作用等。影响养殖对象氨氮排泄率的主要因素：饲料的组成、投喂措施、养殖对象对饲料的消化吸收率、水温、溶解氧以及一些其它因素。养殖对象的氨氮排泄量可以表示为：Kg TAN=WTRFNDNMNE 其中：WT，鱼体重 RF，每日投喂量 ND，饲料中氮的含量 NM，蛋白质

6、的代谢率 NE，代谢的氮中氨氮的比例,摄食后鱼类的氨氮代谢变化规律,鱼类一般在摄食4小时后，氨氮代谢达到高峰，大概在8个小时后，代谢量逐步下降。不同的鱼类氨氮的排泄率相差很大，约为鱼类摄食量的30%左右。,鱼类的氨氮排泄率,关于氨氮对鱼类的慢性和急性毒性浓度问题，迄今为止还存在着很多争议，特别是各种毒性试验数据报道，即使是对同种鱼类，也可能相差几倍。但是不管怎样，较高浓度的氨氮会对养殖对象产生一定的毒性，还是一个共识。氨氮的毒性表现主要包括：引起渗透压失衡；肾脏坏死；内源性氨氮代谢困难引起的生理和神经问题；鳃丝损伤；生长缓慢和引起死亡。氨氮的96h-LC50致死浓度报道范围为：0.32-3.1

7、0 mg/L NH3-N。,影响氨氮毒性的因素：1、pH的影响 通常认为NH3的毒性大，所以pH越高，NH3的比例越高，TAN的毒性越大。2、溶解氧的影响 氨氮的毒性与溶解氧的浓度成反比。3、温度 一般认为，温度越高氨氮的毒性越强。4、二氧化碳 二氧化碳浓度越高，引起窒息的概率越大。5、盐度、钙，钠粒子等（海水、硬水毒性小）6、鱼类自身的影响 幼鱼对氨氮浓度更加敏感，大鱼对氨氮的抵抗力更强。,水生环境中氨氮的安全标准欧洲内陆渔业咨询委员会：在0.021mgL；美国环境保护署：0.016mgL。我国渔业水质标准0.02mg/L,不同氨氮浓度的影响和安全浓度,4.2.2亚硝酸盐的毒性 亚硝酸盐通常

8、被养殖对象以NO2-形式透过鳃吸收到血液中，血液中亚硝酸盐的浓度可以达到周围环境的10倍以上，或者直接以HNO2的形式，溶解于脂类中进入鱼体。亚硝酸毒性原理：亚硝酸从血浆进入血红细胞，氧化铁到三价铁，形成氧化血红素，氧化血红素不能运输氧，从而引起缺氧和机理损伤等一系列反应。亚硝酸毒性表现：引起组织机理的改变，肝功能损伤；增加血液中氧化血红素含量，引起氧运输困难；使鱼类生长速度减慢和引起窒息死亡等。,亚硝酸盐的96h-LC50致死浓度,影响亚硝酸毒性的因素1）氯离子：氯离子的浓度越高，亚硝酸的毒性越低。1 mg/L的氯离子可以补偿0.37 mg/L的NO2-N.2）其它阴离子：溴粒子，碳酸氢根离

9、子，硝酸根离子等两价和三价离子的影响较小。3）阳离子：钙、钾、钠和镁离子等可以降低毒性，它们 可以阻止氯离子的流失，从而阻止吸收亚硝酸。4）酸度：在正常pH 范围，酸度对亚硝酸毒性的影响很小。5）溶解氧：低溶解氧浓度可以增加毒性。6）温度：一般来讲，低温可以降低毒性。7）鱼的规格：鱼的规格越小，抵抗力越强，但是差异不明显。8）鱼种差异：不同鱼种对亚硝酸的抵抗力差异很大。,4.2.3 硝酸盐的毒性 硝酸盐的主要来源：硝化反应的产物；其它水生生物的代谢产物。主要毒性表现：降低免疫功能、引起生化和病理反应以及可能引起死亡等。对硝酸盐毒性方面的研究比较少。有报道称，鲈鱼在低于38 mg/L的养殖水中的

10、生长速度大于在高硝酸盐的水体中的生长速度，也有报道称硝酸盐的影响浓度为200 mg/L。一般认为，几百个PPM浓度硝酸盐的影响甚微。4.2.4 固体颗粒的危害直接损害鱼鳃；对生物过滤器的堵塞；腐化产生氨、腐烂而增加氧的需求；限制循环水系统的容量等等。,第五章 养殖污水处理的基本原则和方法,5.1 养殖污水处理的基本原则(1)系统适用性：满足养殖对象的生物学要求，包括池体、水质、光照、增氧等。最大限度地满足养殖生物的最佳生长条件；工艺要求简单，操作方便；立足国情，适应从业者的管理水平和知识结构；适应多品种及养殖品种不同生产阶段的要求；易损设备和器件更换方便、容易购置。,(2)系统的可靠性：系统应

11、满足长期、稳定、不间断运行，少用易损部件并准备备用件，确保养殖物的正常生长；系统设备能够耐潮、耐腐蚀、耐低温；对生产有重要影响的装置应安装报警和自动控制装置。如紧急增氧装置、水泵报警装置、水质水位自动检测报警装置等。,(3)系统的经济性：设备造价低、投资小，适应不同养殖生产者的需要；系统运行费用低；尽量一水多用，采用重复用水和循环用水系统。,(4)养殖废水的后处理:养殖废水中的污染物质，都是在生产过程中进入水中的残饵以及粪便等固体有机物和氮磷等。如果能将这些物质加以回收，便可变废为宝，化害为利，既防止了污染危害，又创造了财富，同样有广阔的前景。如利用养殖废水灌溉农田，可以降低肥料的用量，目前发

12、展起来的鱼、藻（菜）、贝共生系统等，都可以降低成本，减少污染。(5)处理后的水质符合渔业水质标准。(6)采用新技术。,5.2 处理程度的确定 废水排放之前需要处理到何种程度，是选择废水处理方法的重要依据。在确定处理程度时，首先应考虑如何防止水体受到污染，保障水环境质量，同时也要适当考虑水体的自净能力。循环水养殖水处理程度直接关系到成本投入和经济效益。通常采用有害物质、悬浮固体、溶解氧和生化需氧量这几个水质指标来确定水体的容许负荷，或废水排入水体时的容许浓度，然后再确定废水排放前所需要处理的程度，并选择必要的处理方法。,(1)按水体的水质要求：根据水环境质量标准或其他用水标准对水体水质目标的要求

13、，将废水处理到出水符合要求的程度。(2)按处理厂所能达到的处理程度：对于城市污水来说，目前发达国家多普及以沉淀和生物处理为主的二级处理。我国要求各地城镇污水处理厂出水悬浮固体和BOD，均不超过30 mg/L(即所谓“双30“标准)、甚至20 mg/L(双“20”标准)，以此来确定应有的处理程度。对于工厂化养殖污水的处理要求达到二类水质指标。(3)考虑水体的稀释和自净能力：当水体的环境容量潜力很大时，利用水体的稀释和自净能力，能减少处理程度，取得一定的经济利益，但需慎重考虑。,养殖水处理的最基本过程 循环水养殖最关注的是氮循环。在多种微生物作用下，经过一系列的反应，氮元素从有机到无机，以氨氮的形

14、式存在，然后氧化成为NO2-N，进一步氧化成为NO3-N。其中氨氮和NO2-N对鱼类的毒性很大，我国渔业水质标准中对此有严格的规定。水产养殖的日常水质控制也主要是针对溶解氧、温度、pH、氨氮和NO2-N等指标。在自然界中，一旦局部水域氨氮和NO2-N浓度偏高，鱼类就会逃离该水域，降低局部的生物密度，保持生物链的结构合理。但对工厂化高密度水产养殖，由于水体的限制必须通过人为调控措施来控制水体中氨氮和NO2-N的浓度。完整的脱氮过程如下：含氮有机物质NH4+-NNO2-NNO3-N氮气,氮的转化过程1.含氮有机物质NH4+-N）转化 氨化过程微生物特别多，不需要人为控制就可以完成。2.（NH4+-

15、NNO2-NNO3-N）的转化 亚硝化细菌、硝化细菌。养殖水体中亚硝化细菌的最大浓度为2.50106个/L,硝化细菌为2.00106个/L。理论，能够完全转化的NH4+-N浓度在0.2mg/L以内。以目前的养殖密度和投饲量，如果不进行水处理，NH4+-N浓度很快会上升到1.0mg/L，单依靠水体中自有微生物，不能完全将NH4+-N、NO2-N转化为NO3-N。3.NO3-N氮气的转化 需要严格的厌氧环境，循环水养殖条件下，很难在水体中形成厌氧环境，如果不换水，NO3-N浓度会持续增高。NO3-N对于鱼类的毒性作用不是特别大，但长期积累，达到6070mg/L以上时，也会对于鱼类造成危害。,在从N

16、H4+-N转化为NO2-N，再转化为NO3-N的过程，需要消耗氧气，pH也相应产生变化。因此养殖水处理实际上是利用生物滤池聚集亚硝化细菌、硝化细菌，促进水体中NH4+-N转化为NO2-N，再转化为NO3-N的过程。在这个过程中，需要调节pH和溶解氧，使之同时适合养殖需要和氮的转化。,工业污水处理过程中，污水中的COD，常高出溶解氧饱和值的几倍、十几倍。所以污水处理的整个流程，始终伴随厌氧环境，可以实现完全的脱氮。,5.3.2养殖水处理的方法,养殖水处理和工业污水处理、泳池水处理之间的差别：1.污水成分不同养殖水污物种类少，污物含量变化小，生化过程耗氧量低。工业污水氨-氮、亚硝酸氮含量3070m

17、gL；泳池污水氨-氮、亚硝酸-氮含量均在1020mgL；养殖污水，氨-氮、亚硝酸氮含量约在0.010.20mgL。2.处理水质的要求不同 养殖处理的污水属微污染水，水质范围、标准，要细致、狭窄的多。,3.处理目的不同 工业污水处理是把工业、农业等各个行业的废水，经过处理，变成可排放水的过程；泳池水处理最重要的是对人体不产生危害，主要是水体的消毒、清洁，强调物理过滤、消毒作用；养殖水处理中更重视生化过滤，必须通过微生物作用将氨氮、NO2-N转化。工业污水水质处理目标氨-氮含量15mg/L；泳池污水处理目标氨-氮含量2mg/；养殖污水氨-氮含量0.02mg/L，亚硝酸-氮0.02mg/L。,循环水

18、养殖的特殊性 伴随着微生物对于氨氮、NO2-N的降解转化，出现循环水养殖与大水面养殖完全不同的变化规律，导致鱼类生长出现一些不适状况：1.pH降低 采用循环水养殖后，pH会下降，并且不稳定。这对于海水鱼类来说，十分有害。天然海水稳定性极强，导致牙鲆、大菱鲆、石斑鱼等海洋鱼类对于pH变化的适应力很低。2.鱼病治疗时，施药量不同 循环水养殖由于使用滤床，水体中导入大量亚硝化细菌和硝化细菌以及其它各种微生物，产生新的用药禁忌、用药量也和以往不同。3.长期使用循环水养鱼，NO3-N积累，鱼类出现罕见的情况。,设计适合我国情况的，造价低、运行成本低的养殖水处理模式 1、养殖动物的代谢规律、生物膜的附着规

19、律研究；2、对养殖水处理的原理进行有针对性的深入研究;3、突破技术，而不是照搬技术，因地制宜地采用养殖单 位能够承受的设备、材料，土洋结合;4、重视后期的水质管理 认识到循环水养鱼不是装备设备就可以睡觉了，许多规律需要所有的生产、科研人员一起共同探索和完善。,第六章 养殖环境中固体颗粒的控制,6.1 综述 固体颗粒对循环水养殖系统的影响：（1）直接损害鱼鳃（2）对生物过滤器的堵塞（3）腐化产生氨（4）腐烂而增加氧的需求等。（5）固体颗粒的累积会限制循环水系统的容量。在鳟鱼循环水养殖系统中发现，限制容量和生产的一个主要因素是悬浮颗粒。即便在一个放养密度适度的循环系统中，固体颗粒的浓度也经常超过推

20、荐的上限15mg/L。,6.1.1循环水系统中的固体颗粒主要来源：残饵，粪便和微生物聚合体。6.1.2水体中的固体颗粒的分类：总悬浮固体颗粒（TSS）和总溶解固体颗粒（TDS）。总悬浮固体颗粒浓度是指在一定容积水中直径超过1微米以上的固体颗粒数量。从化学角度分：有机和无机成分。有机成分：即挥发性悬浮固体颗粒，可导致耗氧增加和生物污染。无机成分：可以形成沉积的淤泥，对生存环境有不利影响。从物理角度分：沉淀的固体颗粒（100m）不沉淀固体颗粒（100m）。TSS在养殖系统中的有害影响研究很少，但是悬浮固体颗粒在养殖循环系统中对鱼的死亡有影响。有研究发现5-10m的微小固体颗粒在养殖系统中的累积对鱼

21、类有着致命的影响。,6.2 固体颗粒的特征 在水产养殖系统中，悬浮固体颗粒的组成主要是鱼的排泄粪便，残饵和微生物聚合体。粪便：粪便的产生又取决于摄食率。鲑鳟鱼的粪便排泄率大约为摄食的25%30%。鲶鱼粪便排泄率为摄食的18%43%。甲壳类的粪便排泄率相比较低一些。残饵：循环水系统中，残饵的成分决定了它可以直接导致固体悬浮物的产生。例如：在鲶鱼池中投放三种不同规格的配合饲料，在轻微搅拌的情况下，经过四个小时的分解，仅有15%25%的配合饲料被溶解，其它的仍以固体的形式存在。,研究表明：在鲑鳟鱼养殖环境下，干饲料、潮湿和鲜饵的残饵比例各分别为1%5%，5%10%，10%30%。微生物聚合体：由于残

22、饵和鱼类粪便中有大量的有机物和养料，使得一个系统中产生了不同种类的细菌群体，这些群体长在水体中、池壁上、水管中和过滤器中，微生物聚合体也是循环水系统中悬浮物的一个重要来源。,6.2.1 固体颗粒的物理特征,悬浮固体的两个最主要的物理特征：密度和颗粒大小组成。悬浮固体在水中的悬浮行为主要是由于它自身的密度比水稍高。而固体颗粒的大小组成比例主要取决于固体颗粒的来源、鱼的规格、温度和水流等。饵料是水环境中固体颗粒产生的主要来源，它的颗粒组成和水体中固体颗粒的大小区别很大。,一定量的饲料颗粒被置于蒸馏水中，轻微搅动4小时到饲料破碎。这些饲料悬浮物经过不同的过滤器，干燥并称重得到TSS。图中的数据显示，

23、大部分固体颗粒的直径大于1000m。,溶解饲料的固体颗粒重量分配图,6.2.2 水中固体颗粒的去除方法 小的固体颗粒，需几个小时才可能下降0.5 m，沉淀方法不可行。随着固体颗粒变小，需要使用更为细密的格栅或者筛网等物理过滤装置。又存在频繁的清洗和压头损失的问题。大于100m的固体颗粒采用沉淀法大于60m的固体颗粒采用机械筛网等过滤器大于20m小于60m的固体颗粒采用多孔介质物理过滤装置 研究结果表明，微细颗粒在水产养殖系统中占主导地位。在鲑鳟鱼养殖水体中，固形物颗粒的大小主要在6-20m之间。因为长时间的沉淀过程中除去了较大的固体颗粒，但对小的固体颗粒几乎没有什么效果。,不同水处理方法系统中

24、颗粒组成,系统1：圆形池+一系列筛网系统2：圆形池+生物转盘系统3：圆形池+过滤筛网+砂滤装置+臭氧 系统1：鲑鱼的平均重量是500 g，系统2：鲑鱼的平均重量是50 g，系统3：鲑鱼的平均重量是100 g。每天投喂量为体重的0.7%-0.8%，每天换水率低于养殖池容量的5%。测量的结果：1、三个系统中有相似的固体颗粒尺寸组成（550m）。2、微细固体颗粒占主导地位。3、固体颗粒的数量比例随着固体颗粒大小的增大而降低。4、系统2中的固体颗粒数量比例非常高，但固体颗粒直径要小于另两个。,直径小于10m的固体颗粒。系统1：85%，系统2：95%，系统3：60%。三个系统中95%的固体颗粒的直径小于

25、20m。,系统2中的微细固体颗粒所占的容积比最高，小于10微米的固体颗粒系统2占了48%，系统1和3中，分别只占20%和10%。小于20m的固体颗粒：系统1，2和3中分别占总容积的48%，72%和58%。,三个养殖系统中固体颗粒数目、体积、平均直径和浓度,生物转盘对去除较大颗粒效果良好，去除微细颗粒效果较差筛网和砂滤池去除较小颗粒效果良好，去除较大颗粒效果较差,在生物转盘的鲈鱼循环水养殖系统中，利用105，70，30和1.5m的滤网过滤水样，同样发现大约67%的固体颗粒直径在1.5-30m之间。,6.3 固体颗粒清除原理和标准6.3.1 固体颗粒清除标准 在水产养殖系统中目前还没有最大固体悬浮

26、颗粒浓度的标准。通过对淡水鱼类的研究，固体悬浮物浓度小于25 mg/L对鱼类的危害不明显。大于这个浓度，不同的浓度有着不同的影响。在高密度养殖的情况下，建议TSS浓度小于15 mg/L作为循环水系统的安全标准。但是也有人建议限制在2040 mg/L之间。考虑到微细固体颗粒的影响，只用浓度作标准恐怕不妥。无论何时在可能的情况下都要考虑固体颗粒大小的浓度分布。同时，不同鱼的种类对固体颗粒浓度的承受水平也大不相同。,6.3.2 固体颗粒清除原理 对悬浮固体颗粒的移除是一个固/液分离的过程，主要包括：重力分离、过滤、气浮(flotation，也被认为是另一个重力分离装置)。重力分离：主要靠沉淀的原理，

27、包括沉淀池(sedimentation)和水力旋流器（hydrocyclone）等。过滤：主要包括筛网，粒子介质或多孔粒子介质过滤器。过滤过程是通过固体颗粒从悬浮状态转到过滤介质上完成固液分离。气浮：在气浮过程中，固体颗粒附着在气泡上与水分离开。沉淀池的底部，过滤介质粒子和气泡都可形成与水的接触界面。,6.4 固体颗粒的控制方法和设备 目前水产养殖系统中常用的物理过滤装置都是从污水过滤系统应用的装置演变过来的。在循环水养殖系统中，水要被循环利用，必然会导致循环水系统中固体颗粒的积累。这些微细颗粒只靠重力作用进行分离是不可行的，循环水养殖系统中的固体颗粒去除方式和污水处理不同。循环水养殖系统中悬

28、浮固体颗粒去除装置的要求：（1）水力负荷（2）去除微细颗粒的能力（3）水头（Head）损失（4）反冲过程中水的损耗（5）耐生物污泥污染的能力等。,水力负荷：单位体积滤料或单位面积滤池每天或每小时可以处理的废水水量（如果采用回流系统，则包括回流水量）。单位：立方米（废水）/立方米（滤料）日 或立方米（废水）/平方米（滤池）日。是沉淀池、生物滤池等设计和运行的重要参数。,水力停留时间（Hydraulic Retention Time）简写作HRT 水力停留时间是指待处理污水在反应器内的平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。因此，如果反应器的有效容积为V（立方米）。则：HR

29、T=V/Q(h),一、沉淀1、沉淀类型：自由沉淀、凝絮沉淀、区域沉淀和压缩沉淀,其中：沉淀速率(m/S)张力系数 固体颗粒的密度 g 重力加速度（m/S2）水的密度(kg/m3)颗粒的直径(m)公式表明：固体颗粒密度越大、直径越大，沉淀越快。,固体颗粒为球型，沉淀速率的计算公式：,沉淀池的四个功能区域划分,2、沉淀池功能分区：进水区，出水区，沉淀区和淤泥区。进水区的主要作用让水流均匀流过沉淀池的横截面。沉淀发生在沉淀区，随着水流移动，固体颗粒在淤泥区积累。清澈的水流在出口区被收集并被排放出去。,3、沉淀池的设计 理想的长方形沉淀池中，固体颗粒的沉降轨迹是一条直线，这条直线是水流的水平流速矢量(

30、u)与重力产生的垂直向下速率矢量(Vs)的和。在由中央进水和沿圆周排水的圆形沉淀池中，水平流速矢量为进水口到圆周的水流速率。,溢流速率：单位沉淀池面积的水流量 Vo=Q/A，Q为流量，A为沉淀池的表面积。溢流速率直接与固体颗粒在水中的沉淀速度有关。当沉淀速度(Vs)高于溢流速率（Vo)时，固体颗粒将沉淀。如果VsVo，不能沉淀的概率是Vs/Vo，这取决于它们在容器入口处的垂直位置。这种部分去除率（Fx）可以用下面的方程定义：,固体颗粒的去除率与沉淀池的表面积有关，与沉淀池的深度无关。但是，太浅的沉淀池会由于水流的作用产生扰流，影响沉淀。,理想状态下，理论设计的沉淀池的效率往往高于实际应用的沉淀

31、池的效率，沉淀池的实际面积一般比理论设计要大。运用基于沉降理论的比率，通过调整计算公式中的溢流速率来补偿扰流的影响。这些参数可以帮助设计者选择适宜的溢流速率，确保沉淀池的效率。,表6.2 沉淀池理论设计和实际应用之间的补偿系数参照,补偿系数越小，说明沉淀池性能越好，补偿系数越大，去除率越高，滤池效果越好,沉淀池的入口和出口：在沉淀池的两个末端利用竖管作为进水口和出水口是最简单的设计，也是现在水产养殖中经常使用的。这样，水流会从进水口以相对较快的速度直接流到出水口。尽管沉淀池具有足够长的水力停留时间，大部分的水流只用了几分钟便穿过了沉淀池，沉淀效率降低。,沉淀池入口结构设计应考虑的因素：1.入水

32、水流应该均衡的流经沉淀区横断面。2.所有流经沉淀区的水流应该是均衡的水平流动。3.入流水流的流速应该足够慢，以防止扰流的发生。沉淀池的入、出水口都要使用堰，堰的表面粗糙，出口锯齿形或者V形表面更利于均衡出水。,城市污水处理系统中，设计要求水流速度不要超过 186-248 m3/天堰的长度。在水产养殖系统中，推荐的溢流速率设计标准为 370 m3/天堰的长度（Mudark.1981）。实际应用中，溢流速率应该控制在 400-600 m3/天堰的长度。,沉淀池的设计要点：1溢流速率（V0），应该是以在理论上可以100%去除最小固体颗粒的速率作为设计的基础。2水力停留时间虽然在一些工业设计上还是作为

33、设计基础，但并不是沉淀池的设计标准。3在保证冲刷作用不影响沉淀池效率的情况下，沉淀池的深度应该尽可能浅一些。4扰流和进出水的影响在设计时应考虑补偿。入口和出口结构应该根据沉淀池的尺寸和水流速度等专门加以设计。,二、微筛过滤装置,微筛过滤装置已经被应用在水产业中。特点：水头损失比较小。工作原理：纯粹的物理过滤，只有大于滤网空隙的固体颗粒可以被除去。当然，一些小的颗粒可以聚合在一起而被过滤掉，或者由于流速过快，一些大的固体颗粒被粉碎可以通过滤网。滤网的空隙大小决定了可被过滤掉的固体颗粒的尺寸。理论上，只要是比滤网空隙大的固体颗粒都可以被过滤掉。所以滤网的空隙越小，过滤的微细颗粒越多。但空隙率小的滤

34、网会产生更大的水头损失，且需要频繁的反冲洗。,1、微筛过滤装置的分类：静止微筛和转动微筛。静止微筛就是将微筛放置于水流的横断面上拦截固体颗粒的方式，所以需要人工方式的清洗。转动微筛即微滤机，可以实现自动反冲洗。,图 微滤机构造,2、微滤机的设计参数滤网孔径、水力负荷、转速和反冲压力。水产养殖中通常使用的滤网孔径大于60m。更小的滤网孔径可以增加悬浮固体颗粒的去除率，但是同时也增加了反冲频率和反冲压力，很可能是得不偿失的。水力负荷是由滤网孔径大小和水中固体颗粒的浓度决定的。滤网孔径越小，水中固体颗粒浓度越高，水力负荷就越小。水中固体颗粒浓度和水力负荷之间的关系需要进一步研究。在其他条件给定的情况

35、下，转动速度是由允许的水头损失决定的，一般使用范围在4.6-46 m/min。根据EPA(1975)数据，反冲压力从103KPa升高到345KPa，流量增加了30%，反冲回流水中固体颗粒的浓度增加了63%，反冲水的耗水量减少了60%。,在循环水养殖系统中，微筛最好应用在砂滤池之前。应用65m三角形微筛可以降低70%-80%的总磷。可以通过改变滤网孔径使过滤水满足不同的要求。考虑到循环水养殖系统中水是不断循环利用的特性，微筛的尺寸大小的设计和污水处理中应用的微筛设计有区别。尽管微筛应用于水产养殖中已经很久了，仍然没有设计标准。城市污水处理的标准。在最好的工作条件下，微筛能够把固体颗粒浓度降低到5

36、mg/L。尽管悬浮固体颗粒的移动通常是不规则的，但是在低水力负荷下处理效果更好。微筛比较适宜固体颗粒凝絮性好和浓度低的污水。,固体颗粒去除的过程包括沉淀、滤出、拦截和扩散过程。但水流不能通畅地流过滤层时，需要反冲。效率主要取决于固体颗粒的大小、介质的大小及水流速度等。大于40 m的固体颗粒，滤出是主要的作用机理；小于20 m的固体颗粒，扩散是主要的作用机理；介于这两者之间时，拦截和沉淀是主要的作用机理,2.1拦截(Interception)拦截是过滤过程中的一个重要手段。也是筛网过滤的主要方式。拦截的效率可用下面的公式估算:其中：拦截效率 Ds接触面的直径。Dp 固体颗粒的直径 从公式可以看出

37、，界面越小和固体颗粒的直径越大，拦截效率也越高。,2.2 扩散 扩散也是过滤过程中一个重要的传输机理。如果固体颗粒小于几微米，这个过程就显得尤为重要。扩散效率可用下面的公式估算出：,其中：d扩散效率 K玻耳兹曼常数（1.3810-23JK-1）T绝对温度公式显示在特定温度下，扩散效率和固体颗粒以及界面的尺寸成反比。在扩散过程中，最终的分离效率与固体颗粒和界面之间的吸附能力有很大的关系.吸附过程十分复杂，它受固体颗粒大小、密度、雷诺数、表面特性等影响。,三、水力旋流器,旋流器利用的是离心沉降原理。它的工作方式为水流沿切向进入旋流器，在圆柱内产生高速旋转流场，混合物中密度大的成分在旋转流场的作用下

38、同时沿轴向向下运动、沿径向向外运动，在到达锥体段沿器壁向下运动，并由底流口排出，这就形成了外旋涡流场，密度小的组分向中心轴线调和运动，并在轴线中心形成一向上运动的内旋涡，然后由溢流口排出，这就达到了两相分离的目的。它的优点是：1结构简单，成本低廉，易于安装和操作；2.体积小，占地面积小，处理能力大，运行费用低；3.工艺简单，运行参数确定后可长期稳定运行，管理便利；4.用途广泛，适应性好；5.旋流中存在较高的剪切力，有利于固体颗粒的分级。,水力旋流器构造和工作原理图,四、粒状介质过滤器,滤料为颗粒状水产养殖中常用的粒状介质过滤器。下流压力砂滤罐；上流式砂滤罐；念珠状滤器。有报道称，利用砂子作为过

39、滤介质时，粒状介质过滤器可以去除水体中70-90%的固体颗粒。同时，粒状介质过滤器还可以有效地去除水体中的微小颗粒。,五、多孔介质滤器,多孔介质滤器通常具有比微孔筛网更厚的过滤层和比粒状介质滤器更细小的空隙，对固体颗粒的去除机理主要是滤出。种类：包括硅藻土滤器和过滤棒等。特点：通常水力负荷比较低，压头损失比较大，但是可以滤掉微小的颗粒。鉴于这种滤器的特点，通常是用来处理小流量，需要过滤非常干净的水流。,表6.4 各种物理过滤装置的效率比较,表6.5 各种生物过滤装置及其各种组合的缺点以及实际应用,中华人民共和国渔业水质标准,凯氏氮是指以基耶达（Kjeldahl)法测得的含氮量。它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐 而被测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素 以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物，但不包括叠氮化合物，硝基化合物等。在水处理领域，一般认为:总氮=总凯氏氮+硝氮+亚硝氮。凯氏氮=有机氮+氨氮,