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弧形篩對水體中固體顆粒物的去除效果研究

　　以弧形篩為研究對象，分析不同篩縫規(guī)格、安裝角度以及水處理量條件下對固體顆粒物的去除效果，以獲得最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。將固體顆粒物去除率作為試驗(yàn)指標(biāo)，設(shè)計了0.10~0.25 mm的篩縫間隙、10~20 m3/h 的進(jìn)水流量及53°和37°的篩網(wǎng)安裝角度的多因素試驗(yàn)。結(jié)果顯示，隨著篩縫間隙的增大，固體顆粒物去除率呈逐漸下降趨勢，但篩縫間隙與顆粒物粒徑具有明顯的“匹配性”特征，篩縫間隙應(yīng)以等于或略小于水體中平均固體顆粒物粒徑為宜；進(jìn)水流量與固體顆粒物去除率呈反相關(guān)關(guān)系，單位面積篩面的水處理負(fù)荷宜控制在50 m3/(m2?h)左右；在合理的篩網(wǎng)安裝角度范圍內(nèi)，適當(dāng)增大安裝傾角有利于提高固體顆粒物去除率。總之，將弧形篩裝置應(yīng)用在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，是一種行之有效的方法。

    　循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(Recirculating aquaculturesystems, RAS)中的固體懸浮物嚴(yán)重影響到魚類生長、生物凈化效果、養(yǎng)殖效率及系統(tǒng)運(yùn)行成本等諸多重要因子，其去除方式是循環(huán)水養(yǎng)殖水處理系統(tǒng)中的核心設(shè)計環(huán)節(jié)之一，去除效果則直接決定了養(yǎng)殖水質(zhì)的好壞和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

　　篩縫間隙對固體顆粒物去除率的影響

　　篩縫間隙是影響弧形篩過濾性能的關(guān)鍵因素之一，可通過調(diào)整間隙大小來高效過濾不同粒徑的固體顆粒物。從理論上講，篩縫間隙越小，截流的固體顆粒物越多，其去除率也越高，但篩縫間隙小意味著過流面積小，相同的篩網(wǎng)面積可處理水體量也相應(yīng)變少，且篩網(wǎng)易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，故選擇合適的篩縫間隙是高效過濾的根本。作為初級過濾環(huán)節(jié)，弧形篩的篩縫間隙應(yīng)以選擇略小于水體中平均固體顆粒物粒徑為宜。

　　進(jìn)水流量對固體顆粒物去除率的影響

　　進(jìn)水流量關(guān)系到弧形篩裝置處理廢水的能力，合適的進(jìn)水流量可以保證高效的過濾效率，即利用有效的過濾面積來最大化的凈化廢水。進(jìn)水流量與固體顆粒物去除率呈反相關(guān)關(guān)系，即進(jìn)水流量越小，去除效率越高。但水處理量同樣是弧形篩裝置的重要評價指標(biāo)，小流量進(jìn)水可能無法在滿足高效的固體顆粒物去除效率的同時保證足夠的水處理量，進(jìn)而影響到整個水處理環(huán)節(jié)的合理運(yùn)轉(zhuǎn)。因此尋找進(jìn)水流量與去除效率的最優(yōu)契合點(diǎn)是關(guān)鍵。

　　篩網(wǎng)安裝角度對固體顆粒物去除率的影響

　　篩網(wǎng)安裝角度會影響?zhàn)B殖廢水流經(jīng)弧形篩篩面的流動狀態(tài)，過大或過小均會影響固體顆粒物的去除效率。同等水力條件，在合理的篩網(wǎng)安裝角度前提下，較大的安裝傾角對固體顆粒物去除效果較為明顯，但在實(shí)際使用當(dāng)中，仍需根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行取舍，以防弧形篩裝置水頭損失過大甚至失效的情況發(fā)生。

　　結(jié)論與討論

　　用于水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的弧形篩裝置作為初級過濾環(huán)節(jié)，可以顯著去除養(yǎng)殖水體中較大粒徑的固體顆粒物，有效減輕后續(xù)水處理設(shè)施設(shè)備的負(fù)擔(dān)。同時，因有結(jié)構(gòu)簡單、無能耗、故障率低及沖洗方便、免維護(hù)等特點(diǎn)，使其在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域具備良好的應(yīng)用推廣前景。作為粗過濾環(huán)節(jié)的弧形篩裝置，建議其篩縫間隙應(yīng)以選擇等于或略小于水體中平均固體顆粒物粒徑為宜。進(jìn)水流量作為銜接養(yǎng)殖系統(tǒng)循環(huán)效率與弧形篩裝置固體顆粒物去除效果的重要因素，如何取舍是影響結(jié)果的關(guān)鍵。在合理的篩網(wǎng)安裝角度范圍內(nèi)，適當(dāng)增大安裝傾角有利于提高固體顆粒物去除率。

　　綜上所述，將弧形篩裝置應(yīng)用在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，是一種行之有效的方法。但不可否認(rèn)的是，其仍存在篩網(wǎng)易破損，維修成本高等缺點(diǎn)。下一步，擬結(jié)合現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，并借助于目前廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)裝備優(yōu)化、水處理設(shè)備研發(fā)及流體機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的計算流體力(CFD)技術(shù)，以期在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面進(jìn)一步深入。