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硫自养反硝化对含盐水体脱氮及其动力学模型

农业工程学报 2009年第2期25卷 167-172页

作者：阮赟杰谭洪新罗国芝王晨尧车轩孙大川上海海洋大学水产与生命学院上海201306

以闭合循环养殖系统去除硝酸盐为目的,研究了填料床硫自养反硝化反应器对含盐水体的NO3--N去除效果及动力学特性。结果表明,反应器对NO3--N浓度为22.5～368 mg/L的含盐水体具有良好的反硝化性能。(29±1)℃条件下,进水NO3 - -N负荷0.052... 详细信息

以闭合循环养殖系统去除硝酸盐为目的,研究了填料床硫自养反硝化反应器对含盐水体的NO3--N去除效果及动力学特性。结果表明,反应器对NO3--N浓度为22.5～368 mg/L的含盐水体具有良好的反硝化性能。(29±1)℃条件下,进水NO3 - -N负荷0.052～1.088 kg/(m3·d)为最适进水负荷范围,NO 3--N去除率大于95%,出水NO2 --N浓度小于1 mg/L。进水NO3 - -N负荷2.171 kg/(m3·d)时,达到最大NO 3--N体积负荷去除率,为1.65 kg/(m3·d)。动力学研究结果表明反应器填料表面生物膜对污染物NO3 - -N的去除呈半级反应速率关系,反应器单位体积半级动力学常数K1/2v为7.84～ 8.5 mg1/2/(L1/2·h)。建立的动力学模型采用该值的计算结果可以预测出水NO 3--N的浓度,预测值与实际值采用统计软件 SAS 8.0做方差分析表明,Pr>F值分别为0.9732和0.8845,模型预测值与实际值无显著性差异。

关键词：硫自养反硝化反应器硝酸盐去除动力学模型

利用可生物降解聚合物为碳源和生物膜载体脱氮及其动力学特性研究

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环境科学 2010年第8期31卷 1839-1845页

作者：赖才胜谭洪新罗国芝阮赟杰周炜孙大川上海海洋大学水产与生命学院上海201306

以闭合循环养殖系统去除硝酸盐为目的,研究了以一种非水溶性可生物降解多聚物材料(BDPs)PBS颗粒作为反硝化碳源和生物膜载体的填料床反应器对于废水中硝酸盐的去除效果及动力学特征.结果表明,在温度为(29±1)℃,进水NO 3--N浓度为25～33... 详细信息

以闭合循环养殖系统去除硝酸盐为目的,研究了以一种非水溶性可生物降解多聚物材料(BDPs)PBS颗粒作为反硝化碳源和生物膜载体的填料床反应器对于废水中硝酸盐的去除效果及动力学特征.结果表明,在温度为(29±1)℃,进水NO 3--N浓度为25～334 mg/L的条件下,进水NO 3--N负荷0.107～1.098 kg/(m3.d)为最适进水负荷.当进水负荷为1.098 kg/(m3.d)时,可达到最大NO 3--N体积去除负荷0.577 kg/(m3.d).进一步增加进水NO 3--N负荷则NO 3--N体积去除负荷开始下降.动力学研究结果表明,以PBS作为碳源和生物膜载体的反硝化速率遵循一级反应动力学.用Eckenfelder模型拟合,并求出常数n值和K值,建立的动力学模型采用该参数可以预测出水NO 3--N浓度.对模型的预测值与实际值采用统计软件SPSS16.0做方差分析表明,p>0.05,分别为p=0.553>0.05和p=0.632>0.05,模型预测值与实际值无显著性差异.

关键词：硝酸盐碳源反硝化可生物降解聚合物动力学模型

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变速流操作调控循环水养殖系统水质效果研究

农业机械学报 2016年第7期47卷 309-314页

作者：沈加正史明明阮贇杰邓亚乐朱松明浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058

为了避免循环水养殖排氨高峰期氨氮和亚硝酸盐积累对养殖动物的毒害,提高生产效率,降低成本,提出了一种循环水养殖系统变速流调控技术。实验分别研究了罗非鱼群排氨规律、生物滤池硝化能力与流量关系以及循环率对循环系统水质的影响,设... 详细信息

为了避免循环水养殖排氨高峰期氨氮和亚硝酸盐积累对养殖动物的毒害,提高生产效率,降低成本,提出了一种循环水养殖系统变速流调控技术。实验分别研究了罗非鱼群排氨规律、生物滤池硝化能力与流量关系以及循环率对循环系统水质的影响,设计了变速流参数并进行验证。研究结果表明,罗非鱼群摄食后12 h内4～8 h达到最大排氨速率（0.21～0.23 g/h）,其他时间排氨速率为0.08～0.09 g/h;生物滤池的硝化速率基本不受流量的影响,但流量越高出水氨氮和亚硝酸盐质量浓度越低,并且最大氨氧化速率（7.72 g/（m3·h））高于最大亚硝酸盐氧化速率（7.21 g/（m3·h））;在实验循环水系统中,375 L/h循环流量下氨氮和亚硝酸盐质量浓度高于750 L/h循环流量下质量浓度,且12 h内峰值超过限制质量浓度。根据以上结果设计的4～8 h内增加循环流量的变速流操作将高峰期氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度分别降至2.03～2.24 mg/L和0.56～0.62 mg/L,低于罗非鱼限制质量浓度,并且变速流易于实现,在提高养殖水质的同时降低成本,为水质调控和低成本循环水养殖技术提供了参考。

关键词：变速流调控循环水养殖排氨硝化速率循环流量

基于PIV的循环式生物絮团系统涡旋分离器内流场研究

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农业机械学报 2019年第1期50卷 299-306页

作者：史明明孙先鹏朱松明刘晃龙丽娜阮贇杰浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 农业农村部渔业装备与工程技术重点实验室上海200092 江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

为分析循环式生物絮团系统涡旋分离器的内流场特性,基于非接触式流场测试PIV (Particle image velocimetry)技术对试验规模涡旋分离器内流场进行测量,分析了该涡旋分离器在不同水力停留时间工况下(248、83、49 s)涡旋分离器内部流场的... 详细信息

为分析循环式生物絮团系统涡旋分离器的内流场特性,基于非接触式流场测试PIV (Particle image velocimetry)技术对试验规模涡旋分离器内流场进行测量,分析了该涡旋分离器在不同水力停留时间工况下(248、83、49 s)涡旋分离器内部流场的合速度、分速度和涡量等分布情况。结果表明:不同水力停留时间条件下,涡旋分离器内套筒内部区域的左下角和上部区域均表现一定的涡旋,同时随着水力停留时间的加快,中间内套筒内的颗粒速度方向大致相同,仅在筒壁附近产生小的二次流,同时沉积仓内的颗粒速度方向趋于一致;虽然水力停留时间加快,但轴向和径向的合速度变化不大,且不同速度占据的比例基本相同;不同工况下顺时针和逆时针涡量基本相同,且水力停留时间越慢,流场的涡量相对越小,并随着水力停留时间加快涡量分布趋向均匀,即高涡量区域逐渐增加; PIV试验由于激光能量一定,其穿透能力有限,因此,对于复杂结构的PIV试验所获得的结果有待改进。

关键词：循环式生物絮团系统涡旋分离器流场 PIV测量

以聚丁二酸丁二醇酯为碳源去除含盐水体硝酸盐及其动力学模型

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农业工程学报 2010年第8期26卷 285-290页

作者：赖才胜谭洪新罗国芝阮赟杰李平周炜孙大川上海海洋大学水产与生命学院上海201306

以固体碳源反硝化工艺应用于闭合循环养殖废水的脱氮提供理论和技术参数为目的,研究了以一种非水溶性可生物降解多聚物材料(BDPs)聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为反硝化碳源和生物膜载体的填料床反应器对含盐水体硝酸盐的去除效果及动力学特... 详细信息

以固体碳源反硝化工艺应用于闭合循环养殖废水的脱氮提供理论和技术参数为目的,研究了以一种非水溶性可生物降解多聚物材料(BDPs)聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为反硝化碳源和生物膜载体的填料床反应器对含盐水体硝酸盐的去除效果及动力学特征。结果表明:水力停留时间对NO3--N去除效果影响较大,NO3--N去除率随水力停留时间延长而提高。在温度为(29±1)℃,进水NO3--N质量浓度为25～236mg/L的条件下,进水NO3--N负荷低于0.32kg/(m3·d)时,NO3--N体积去除负荷随进水NO3--N负荷的增加呈线性上升;进水NO3--N负荷为0.32kg/(m3·d)时达到最大NO3--N体积去除负荷为0.21kg/(m3·d);进一步提高进水NO3--N负荷则NO3--N体积去除负荷开始下降且出水中出现NO2--N积累。动力学研究结果表明以PBS为碳源和生物膜载体的反硝化速率遵循一级反应动力学。用Eckenfelder模型拟合,求出反应速度常数K值和常数n值且相关性良好。采用该动力学模型参数可以预测出水NO3--N浓度并用于实际闭合循环养殖系统的工程设计和优化运行。

关键词：含盐水体硝酸盐去除动力学模型 PBS 固体碳源

以可生物降解聚合物为碳源去除海水闭合循环养殖系统中的硝酸盐

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海洋科学 2010年第6期34卷 22-27页

作者：谭洪新赖才胜罗国芝孙大川阮赟杰周炜上海海洋大学水产与生命学院上海201306

针对海水闭合循环养殖系统废水脱氮过程中低C／N的问题，采用室内试验装置，研究了以可生物降解聚合物材料（BDPs）PBS为碳源和生物膜载体的填料床反应器对含盐水体中硝酸盐的去除效果及其影响因素。结果表明，反应器能有效去除含盐水... 详细信息

针对海水闭合循环养殖系统废水脱氮过程中低C／N的问题，采用室内试验装置，研究了以可生物降解聚合物材料（BDPs）PBS为碳源和生物膜载体的填料床反应器对含盐水体中硝酸盐的去除效果及其影响因素。结果表明，反应器能有效去除含盐水体中的硝酸盐，出水DOC浓度小，出水pH值随反硝化反应的进行有上升的趋势。温度和水力停留时间对反应器的脱氮效率影响较大，在温度为14～30℃范围内，温度为30℃时的反硝化速率比14℃时的2倍还要大，反硝化温度常数为0．039；水力停留时间对NO3--N去除率起重要作用，NO3--N去除率随水力停留时间的延长而提高。进水NO3--N浓度对反应器的处理效率有一定影响，浓度过高会导致NO3--N去除率下降。反应器对进水pH值和DO冲击负荷的适应能力很强，当进水pH值在5．0～9．0与进水DO在2．1-6．8mg／L范围内变化时，反应器的NO3--N去除率基本没有变化。

关键词：碳源硝酸盐含盐水体循环水养殖系统可生物降解多聚物

碳源供给策略对水产养殖废水生物絮团处理效果的影响

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农业机械学报 2016年第6期47卷 317-323页

作者：史明明刘晃龙丽娜阮贇杰郭希山朱松明浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所上海200092 康纳尔大学生物与环境工程系伊萨卡14850

为探究碳源供给策略对工厂化循环水养殖系统废水生物絮团处理的影响,以水产养殖模拟废水为研究对象,以蔗糖、乙酸钠和甘油为碳源,分别设置不同C/N比梯度(5、10和15)进行了相关研究。结果表明,各实验组均存在硝化作用和同化作用,在较低C/... 详细信息

为探究碳源供给策略对工厂化循环水养殖系统废水生物絮团处理的影响,以水产养殖模拟废水为研究对象,以蔗糖、乙酸钠和甘油为碳源,分别设置不同C/N比梯度(5、10和15)进行了相关研究。结果表明,各实验组均存在硝化作用和同化作用,在较低C/N比(C/N比为5)时,不同碳源硝化作用强度存在显著差异(P0.05)。在低C/N比时,不同碳源其EPS多糖含量差异不显著(P>0.05),而随着C/N比增加,不同碳源EPS多糖含量的多少及变化趋势不同。

关键词：工厂化循环水养殖系统生物絮团碳源碳氮比水质细胞胞外多聚物

基于CFD的循环生物絮团系统涡旋分离器结构参数优化

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农业机械学报 2017年第9期48卷 287-294,278页

作者：史明明朱松明叶章颖韩志英李建平阮贇杰浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 康奈尔大学生物与环境工程系伊萨卡ny14853

为提高循环生物絮团系统涡旋分离器分离效率,以欧拉-欧拉多相湍流模型为理论框架,运用计算流体力学技术,对3种不同筒径比α涡旋分离器内固液两相三维流动进行了数值模拟,并分析了相关速度云图、速度矢量云图、流体迹线云图、内部固相分... 详细信息

为提高循环生物絮团系统涡旋分离器分离效率,以欧拉-欧拉多相湍流模型为理论框架,运用计算流体力学技术,对3种不同筒径比α涡旋分离器内固液两相三维流动进行了数值模拟,并分析了相关速度云图、速度矢量云图、流体迹线云图、内部固相分布以及出口处固相体积分数变化等。模拟结果表明:在进水口进水速度为0.36 m/s时,随着筒径比α的增大,3种涡旋分离器套筒外侧以及进水口以下部分速度流场差别较小,但套筒内流场湍流逐渐加剧,同时,套筒外侧附近和套筒内部,涡旋逐渐加剧,增加能耗,且不利于固体颗粒的沉积,总体而言,涡旋分离器在α为1.5之后分离效率下降,并保持相对稳定,具体表现为,当涡旋分离器α为1.5时,内部固相体积分数相对较高,而出口处固相体积分数较低,随着α增大,其分离效率由α为1.5时的27%降至α为2.0时的17%,并随着α再次增至2.5时,分离效率保持基本不变。涡旋分离器流场速度的实测结果与模拟结果基本一致,而分离效率存在一定差异,但是变化规律相同,表明数值模拟在优化涡旋分离器结构方面是可行的。

关键词：循环生物絮团系统涡旋分离器计算流体力学多相流数值模拟

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微电流电解去除养殖海水中氨氮效果

农业工程学报 2016年第1期32卷 212-217页

作者：叶章颖裴洛伟林孝昶顾招兵王朔朱松明阮贇杰浙江大学生物系统工程与食品科学学院农业部设施农业装备与信息化重点实验室杭州310058 云南农业大学动物科学技术学院昆明650201

为了探究微电流电解技术去除养殖水体中氨氮的效果,试验以盐度为30‰(质量分数)人造海水为对象,设置了循环水温度、流速和电流密度3个参数以及对应参数的3个水平,探究其对氨氮去除率的影响。试验结果表明,在试验设置的温度(18、25、32℃... 详细信息

为了探究微电流电解技术去除养殖水体中氨氮的效果,试验以盐度为30‰(质量分数)人造海水为对象,设置了循环水温度、流速和电流密度3个参数以及对应参数的3个水平,探究其对氨氮去除率的影响。试验结果表明,在试验设置的温度(18、25、32℃)和流速(100、300、500 m L/min)条件下,循环水温度和流速的变化对氨氮去除率影响并不明显。试验设置的电流密度(20、40、60 A/m2)条件下,对氨氮去除率有明显作用,且电流密度越大,单位时间内氨氮去除速率越快。正交试验确定了最优去除条件为电流密度、水温和流速分别为40 A/m2、32℃、500 m L/min。通过能耗分析可知,在设定的参数范围内,不同温度条件下最低能耗条件为电流密度40 A/m2、流速300 m L/min,最低的能耗为21.26 Wh/kg。研究结果可以为微电流电解在海水循环水养殖中氨氮降解提供参考。

关键词：养殖电解温度养殖海水氨氮流速电流密度