水產養殖中多層式菠萝蜜视频网站入口地址混合裝置對菠萝蜜视频网站入口地址溶解效率影響的研究
2012年，我國水產品總量達到5906萬t，其中養殖產量4305萬t，已經連續24年居世界第1位[1]。工廠化循環水養殖模式作為工業化水平很高的養殖模式越來越得到重視和發展。該模式是以水產養殖用水淨化後循環利用為核心特征，菠萝蜜视频网站入口地址在工廠化循環水產養殖水處理係統[2-6]中已經被較為廣泛地應用。國外關於養殖水體菠萝蜜视频网站入口地址消毒的研究早已展開，其中Steven[7]曾提出了利用菠萝蜜视频网站入口地址對循環水養殖水體消毒的方法，主要是利用一種增氧的裝置要要Speece錐(國內稱溶氧錐或曝氣錐)來混合菠萝蜜视频网站入口地址和水，得到高濃度(大約0.1~0.2mg/L)的菠萝蜜视频网站入口地址水溶液；消毒使用後的高濃度菠萝蜜视频网站入口地址水對生物有毒性，研究人員又設計了紫外線裝置來消除水中的剩餘菠萝蜜视频网站入口地址，使濃度降低到0.01mg/L。關於混合裝置Speece-錐的尺寸與結構設計，Daniel等[8]為Speece-錐建立了動態模型，方便設計者進行初始尺寸設計和很優化選擇。
國內在養殖水體中使用菠萝蜜视频网站入口地址消毒的研究很少見，在實際生產中的菠萝蜜视频网站入口地址混合裝置大部分是鼓泡塔式接觸反應器[9]，這種鼓泡塔大部分高3m以上，不適於移動和日常的維護操作。國內也有關於菠萝蜜视频网站入口地址消毒的研究，其混合方式摒棄了這種笨重的反應器，取而代之的是輕巧的射流混合[10]或葉片泵攪動混合方式，取得了較好的效果，但設備都是購買自國外成熟的產品，沒有自己的設計方案。填料塔[11-14]是化工企業中很常用的氣、液傳質設備之一，在塔內設置填料使氣液兩相能夠達到良好傳質所需的接觸狀況。近年來，人們對填料塔作了大量的實質性研究，並取得了突破性進展，主要表現在一些新型高效塔內件和塔填料的問世，並取得了很好的經濟效。本研究主要通過按氣液混合理論設計的一種多層填料塔開展對菠萝蜜视频网站入口地址進行混合溶解的研究，根據在不同填料的種類及填料高度的條件下，調節氣液比進行試驗，得出菠萝蜜视频网站入口地址在水中溶解效率較高的條件，提高菠萝蜜视频网站入口地址的溶解效率，研究探索一種水產養殖用的新型菠萝蜜视频网站入口地址混合方法，以促進菠萝蜜视频网站入口地址能夠更有效和經濟地應用於工業化水產養殖產業。
1材料與方法
1.1試驗裝置與係統
圖1是本試驗裝置結構與係統示意圖。
如圖1所示，菠萝蜜视频网站入口地址混合裝置呈多層塔狀，塔端是進水層，底部為出水底座，中間為多層混合層，各層之間設有布水/導氣支撐板，混合裝置直徑為200mm，高度分別有200mm和300mm兩種規格。試驗係統主要由菠萝蜜视频网站入口地址混合裝置、純氧源
菠萝蜜视频网站入口地址發生器、轉子流量計、液體流量計、球閥、蓄水池和1台潛水泵組成。裝置工作方式：水由潛水泵到進水層，由上至下逐層下落，通過混合層中設置的填料使菠萝蜜视频网站入口地址與水充分混合，將菠萝蜜视频网站入口地址轉移到水體中，很後下落至出水底座，由出水口排出。為保證各層間水與菠萝蜜视频网站入口地址的充分混合，各層間均設有布水/導氣支撐板，其上有42個直徑為5mm的布水孔，開孔率為13%，其中部的通氣管直徑為20mm，高度為60mm。
1.2試驗材料
試驗用水是溫度為20℃的自來水，純氧作為氣源，填料分別為多麵空心球、鮑爾環和改性懸浮生化填料。3種填料的具體性能參數如表1所示。
1.3試驗設計
菠萝蜜视频网站入口地址混合係統中，混合層中分別選用鮑爾環、改性懸浮生化填料與多麵空心球3種典型的填料。為了減弱單層填料過高而產生的"壁流效應"和"放大效應"，第1組將試驗填料的高度分為3個層次：0.3m(1層)、0.5m(2層)、0.7m(3層)，調節水流量為4、5、6m3/h，氣流量為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5m3/h等5個梯度進行試驗。第2組，氣液比一定，即水流量為6m3/h、氣流量為0.1m3/h時，改變填料高度，研究鮑爾環作為填料時，對菠萝蜜视频网站入口地址混合溶解效率的影響。
1.4測定方法及數據處理
試驗主要測量菠萝蜜视频网站入口地址發生器產生菠萝蜜视频网站入口地址的濃度和水中溶解的菠萝蜜视频网站入口地址濃度。菠萝蜜视频网站入口地址發生器產生菠萝蜜视频网站入口地址化氣體中菠萝蜜视频网站入口地址濃度的測量使用碘量法[15-16]，測量時一般采用碘化鉀(KI)溶液(20%)，水中溶解的菠萝蜜视频网站入口地址與碘化鉀反應遊離出碘，等該反應結束時應首先對該溶液酸化，靜置5min；然後用已經標定好的硫代硫酸鈉(Na2S2O3)標準溶液滴定，該滴定采用電位滴定儀對遊離碘進行滴定，滴定結束後，在電腦上讀出所用硫代硫酸鈉(Na2S2O3)標準溶液體積，很後根據硫代硫酸鈉標準溶液的消耗量計算出菠萝蜜视频网站入口地址濃度。
菠萝蜜视频网站入口地址濃度按如下公式計算：
φ(O3)=(VNa×C×24000)/V
式中，φ(O3)為菠萝蜜视频网站入口地址濃度(mg/L)；VNa為硫代硫酸鈉標準溶液用量(mL)；C為硫代硫酸鈉標準溶液中硫代硫酸鈉的物質的量濃度(mol/L)；V為菠萝蜜视频网站入口地址化氣體取樣體積(mL)。
水中溶解的菠萝蜜视频网站入口地址濃度采用美國HACH哈希菠萝蜜视频网站入口地址試劑，並且使用DR2700分光光度計進行檢測。溶解氧和溫度等參數由YSI(美國賽維儀器
公司)數水質分析儀測定。根據以上測定出的菠萝蜜视频网站入口地址發生器所產生的菠萝蜜视频网站入口地址化氣體中菠萝蜜视频网站入口地址濃度和水中溶解菠萝蜜视频网站入口地址的濃度，再根據氣體流量和水流量，進一步計算出菠萝蜜视频网站入口地址發生器每分鍾所產菠萝蜜视频网站入口地址的質量以及每分鍾水中所溶解菠萝蜜视频网站入口地址的質量，從而計算出菠萝蜜视频网站入口地址的溶解效率。試驗數據采用Excel進行處理。
結論與討論
本研究結果表明，本試驗裝置在一定範圍內增加填料高度、降低氣液比，有利於提高菠萝蜜视频网站入口地址的溶解效率，這與Farines等[22]采用反應罐進行菠萝蜜视频网站入口地址溶於水的研究結果相符，其研究結果表明，氣液比為0.167時，水溶液菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度達到5mg/L，菠萝蜜视频网站入口地址的溶解效率僅達到30%；氣液比為1時，水溶液菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度達到19mg/L，菠萝蜜视频网站入口地址的溶解效率僅達到19%。Michel等[23]對菠萝蜜视频网站入口地址溶解效率研究結果也認為，采用射流器與噴嘴相結合，在水流量為0.9m/s時，傳質效率達到了93%左右，在菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度為128g/m3、氣液比為0.038時，水溶液菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度達到4.8mg/L，其溶解效率到達75%。
使用該新型填料塔選用鮑爾環作為填料，菠萝蜜视频网站入口地址的混合效果很佳。本試驗采用直徑為25mm的鮑爾環作為填料，當填料高度為700mm、水流量為6m3/h、菠萝蜜视频网站入口地址化氣體流量為0.1m3/h時，即氣液比為1/60、水處理量為190m3/h▪m2、水溶液中菠萝蜜视频网站入口地址的質量濃度為0.84mg/L時，菠萝蜜视频网站入口地址的溶解效率很高可以達到78%左右。該結果為以後研發經濟適用的菠萝蜜视频网站入口地址混合裝置具有重要的參考價值。
本試驗所設計的新型多層菠萝蜜视频网站入口地址混合裝置將填料通過支撐板進行分層，減弱了填料塔中普遍存在的"壁流效應"和"放大效應"。與鼓泡塔式接觸反應器、氣液混合泵及射流器等菠萝蜜视频网站入口地址混合與溶解設備相比，該裝置具有結構簡單、體積小、易於安裝與維護、混合效率高和不易堵塞等特點，可為優化循環水養殖水處理工藝與係統，提高菠萝蜜视频网站入口地址混合效率和經濟性提出一種確實可行的良好方式。但由於條件限製，本試驗對係統排出的尾氣中殘餘菠萝蜜视频网站入口地址的含量與再利用未能進行研究與分析。在以後研究菠萝蜜视频网站入口地址溶解裝置時，還可以考慮將該裝置與其他菠萝蜜视频网站入口地址溶解設備組合在一起以進一步研究。
參考文獻：
[1]王峰,雷霽霖,高淳仁,等.國內外工廠化循環水養殖研究進展[J].中國水產科學,2013,20(5):1100-1111.
[2]周煊亦,房燕,曹廣斌,等.菠萝蜜视频网站入口地址處理技術在工廠化水產養殖中的應用研究[J].水產學雜誌,2012(3):49-57.
[3]RG賴斯,A涅澤爾.菠萝蜜视频网站入口地址技術及應用手冊[M].北京:中國建築工業出版社,1991.
[4]殷之奕,俞永正,康新畦.菠萝蜜视频网站入口地址在水產養殖中的應用[J].水產科技情報,2000,29(3):133-135援
[5]孫廣明,李寶華,李漢忠.菠萝蜜视频网站入口地址特性及對水質的淨化作用[J].漁業現代化,2000(4):23-26.
[6]TimmonsMB,EbelingJM.RecirculatingAquaculture[M].New York:CayugaAquaVenturea,Ithaca,2007.
[7]StevenTS.OzonationandUVirradiation-anintroductionand examplesofcurrentapplications[J].AquaculturalEngineering, 2003(28):21-36.
[8]DanielFM,JohnCL.Bubbledynamicsandoxygentransferin aspeececone[J].WaterScienceandTechnology,1998,37(2): 285-292.
[9]陳斌.鼓泡塔氧化反應器內構建的研究[D].杭州:浙江大學,2006.
[10]賈慧文.工廠化循環水養殖菠萝蜜视频网站入口地址消毒設備的研究[D].上海:上海海洋大學,2011.
[11]李紅海,王偉文,王立新,等.填料基礎理論新進展[J].化學工程,2007(8):74-78.
[12]QiuJH,ChenGB,JiJB.Integratedliquiddistributionmodel forthecorrugated-sheet-structuredpackedcolumns[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch,2003,42(14): 3426-3433.
[13]OlujicZ,AliAM,JansensPJ.Effectoftheinitialgasmaldistributiononthepressuredropofstructuredpackings[J]. ChemicalEngineeringandProcessing,2003,43(3):465-476.
[14]MakAna,Koning,CajHamersma,etal.Axialdispersionin single-phaseflowinapulsedpackedcolumncontaining structuredpacking[J].ChemicalEngineeringScience,1991,46(3):819-826.
[15]管崇武,宋紅橋.養殖水體中菠萝蜜视频网站入口地址濃度檢測方法的改進研究
[J].漁業現代化,2011,38(6):16-19.
[16]石曉榮,朱天宇,陳家財.水中菠萝蜜视频网站入口地址濃度的檢測方法[J].河海大學常州分校學報,2007,21(1):48-52援
[17]梁傳輝,孫廣明,王德興.高效菠萝蜜视频网站入口地址水處理裝置[J].漁業現代化,2005(5):16-18.
[18]張鵬,劉春江,唐忠利,等.加壓下規整填料塔內氣液兩相流返混的實驗研究:氣相返混係數[J].化工學報,2001,52(5):381-382.
[19]陳英,李豔莉,張浩,等.水中菠萝蜜视频网站入口地址的分解動力學研究[J].高校化學工程學報,2001,15(5):500-504.
[20]王進.菠萝蜜视频网站入口地址在水產養殖中應用[J].水產工程,2011(4):249.
[21]FarinesV,BaigS,AlebetJ,etal.Ozonetransferfromgasto waterinaco-currentupflowpackedbedreactorcontaining silicagel[J].ChemicalEngineeringJournal,2003,91:67-73.
[22]MichelM,PurnenduB.Determinationofozonemasstransfer coefficientinatallcontinuousflowcounter-currentbubble contactor[J].ChemicalEngineeringJournal,2007,132:215-225.
