烏龜溫室養(yǎng)殖水中懸浮顆粒物的沉降特性

季明東，李海軍，李建平，葉章穎，朱松明

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烏龜溫室養(yǎng)殖水中懸浮顆粒物的沉降特性

季明東，李海軍，李建平，葉章穎，朱松明※

（浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，杭州 310058）

養(yǎng)殖水體中固體顆粒物的沉降特性對養(yǎng)殖池和沉淀池的優(yōu)化設(shè)計非常重要。在烏龜溫室養(yǎng)殖中期，取距池底 10 cm處的養(yǎng)殖水作為沉淀原樣進(jìn)行靜態(tài)沉淀試驗(yàn)，測得原樣的懸浮顆粒物質(zhì)量濃度為(763±15.3) mg/L，粒徑分布范圍是1～300m，其中粒徑>100m的顆粒物體積占20.4%，50～100m的占39.1%，<50m的占40.5%。結(jié)果表明：在一定的深度范圍內(nèi)顆粒物沉淀速率不受沉淀池深度影響，但若沉淀池太淺且顆粒物濃度較高時會發(fā)生擁擠和壓縮沉淀；對于烏龜養(yǎng)殖中期的水體，確定了沉淀池的溢流速率和顆粒物去除率之間的關(guān)系，當(dāng)溢流速率為0.0167 cm/s，懸浮顆粒物的去除率為24.9%，且溢流出的水體中總體積90%的顆粒物粒徑<98.4m，50%的顆粒物粒徑<41.9m；在龜鱉溫室養(yǎng)殖池中設(shè)置平流式沉淀池可有效地進(jìn)行懸浮顆粒物的管理和去除，且隨著養(yǎng)殖水體中細(xì)微顆粒物的增加，溢流速率可隨之減小。

顆粒物；沉淀；去除率；粒徑分布；烏龜養(yǎng)殖

0 引 言

2016年中國水產(chǎn)品養(yǎng)殖產(chǎn)量5 142萬t，水產(chǎn)品人均占有量達(dá)到49.9 kg[1]，已成為人們?nèi)粘Ｖ匾母笔持?。養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的殘餌和糞便等廢棄顆粒物的高效去除是養(yǎng)殖水處理首要的也是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對于穩(wěn)定水質(zhì)、提高養(yǎng)殖密度和效益具有重要意義[2-4]。養(yǎng)殖水體中的顆粒物粒徑分布（particle size distribution，PSD）和沉降特性對其高效管理和去除具有重要作用。

PSD在市政和工業(yè)污水等領(lǐng)域有較多的研究[5-6]，而在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究相對較少，且部分研究是通過不同孔徑的濾網(wǎng)進(jìn)行過濾處理得到的，其所得的結(jié)果受試驗(yàn)誤差的影響較大[3-4, 7-8]。Patterson等[9-10]發(fā)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖中顆粒物粒徑的數(shù)量分布符合冪定律，通過對數(shù)轉(zhuǎn)換和線性回歸后可得到一條斜率為的直線，值可表征顆粒物數(shù)量分布特性，該值越大表明細(xì)微顆粒物數(shù)量相對越多，并通過試驗(yàn)得出值的范圍是2.9～4.6，然而針對顆粒物粒徑體積分布的研究較少。顆粒物沉淀有4種類型：自由、絮凝、擁擠和壓縮沉淀。自由沉淀時顆粒物濃度較低，可適用斯托克斯定律；絮凝是部分顆粒物在沉淀過程中凝聚其他顆粒物而加速沉淀；擁擠沉淀時顆粒物濃度較高，沉淀速率較低；壓縮沉淀時顆粒物濃度極高，表現(xiàn)為顆粒群體被壓縮，一般發(fā)生在沉淀池底部，進(jìn)行非常緩慢。養(yǎng)殖水體中的顆粒物在靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，能夠得到沉淀速率分布曲線，其橫坐標(biāo)為沉淀速率，縱坐標(biāo)為小于或等于沉淀速率時的顆粒物質(zhì)量分?jǐn)?shù)[11-12]。另外，溢流速率是指流入沉淀池的水體流量和沉淀池溢流表面積之比，可作為沉淀速率，再根據(jù)沉淀速率曲線估算出沉淀池的理論顆粒物去除率[13-15]。顆粒物的沉淀速率可以通過PSD、顆粒物密度和形狀等計算得到，沉淀速率和PSD之間的關(guān)系可通過斯托克斯定律相互估算得到[16-17]。Magill等[18]通過圖像處理獲得了糞便顆粒物的粒徑及其體積，給出了糞便顆粒物粒徑和沉淀速率分布圖，該方法存在著測試誤差并且只能測得粒徑較大的顆粒物。也有研究者通過顆粒物沉淀的方法來獲得PSD，然而所需時間較長并且可靠性有待進(jìn)一步驗(yàn)證[19-21]。

本文針對龜鱉溫室大棚養(yǎng)殖中后期水體中懸浮顆粒物濃度高和水質(zhì)難控，取烏龜溫室養(yǎng)殖池中底層的水樣進(jìn)行靜態(tài)沉淀試驗(yàn)，通過采用米氏散射原理的激光粒度儀測得懸浮顆粒物粒徑的體積分布，并測定顆粒物質(zhì)量濃度，從而得到懸浮顆粒物的沉降特性。

1 龜鱉溫室大棚養(yǎng)殖情況

龜鱉養(yǎng)殖業(yè)是中國長三角地區(qū)村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)。龜鱉溫室大棚養(yǎng)殖，因效益高、成長快和易控制等優(yōu)勢是當(dāng)前普遍采用的養(yǎng)殖方式。在養(yǎng)殖過程中，由于廢棄顆粒物去除率低造成的換水量大和養(yǎng)殖廢水排放多等問題，嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。溫室龜鱉的養(yǎng)殖密度一般為每平方25～30只，養(yǎng)殖池水深為1.0 m，養(yǎng)殖水溫為25～28 ℃，養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的糞便殘餌等顆粒物受龜鱉頻繁活動影響會迅速破碎分解，由此惡化了養(yǎng)殖池生態(tài)環(huán)境，造成氨氮濃度增加、曝氣溶氧困難[22]。目前在養(yǎng)殖池中頻繁的添加硝化細(xì)菌以及時去除氨氮和亞硝酸鹽，造成養(yǎng)殖成本增加，并且仍需定期換水，由此也引起了養(yǎng)殖能耗增加。溫室龜鱉養(yǎng)殖池顆粒物排出原理如圖1所示，養(yǎng)殖池底部為斜坡結(jié)構(gòu)，高于位置，養(yǎng)殖產(chǎn)生的顆粒物會在處的集污槽內(nèi)聚集，通過定期打開管道閥門以排出廢棄顆粒物。該方法在顆粒物從向聚集時由于龜鱉行為活動和曝氣等原因，使得大粒徑顆粒物極易破碎成懸浮顆粒物，只有部分大粒徑顆粒物能夠在集污槽內(nèi)聚集；在養(yǎng)殖中后期，養(yǎng)殖池中懸浮顆粒物濃度極高，造成顆粒物排出困難，換水量大且養(yǎng)殖廢水排放多。另外，研究認(rèn)為養(yǎng)殖水體中的細(xì)微懸浮顆粒物也是制約養(yǎng)殖密度增加的主要因素[23-24]。

圖1 溫室龜鱉養(yǎng)殖池顆粒物排出原理

龜鱉溫室大棚養(yǎng)殖產(chǎn)生的顆粒物及時高效去除對提高養(yǎng)殖密度和節(jié)約養(yǎng)殖成本具有重要作用，尤其是在龜鱉頻繁活動下產(chǎn)生的懸浮顆粒物。在當(dāng)前大粒徑顆粒物通過集污槽去除的基礎(chǔ)上，添加平流式沉淀池來去除懸浮顆粒物以期綜合管理養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的固體顆粒物，降低養(yǎng)殖中后期的懸浮顆粒物濃度，從而改善水質(zhì)和提高養(yǎng)殖效益。另外，受龜鱉活動產(chǎn)生的懸浮顆粒物的沉降特性對沉淀池設(shè)計有重要的參考價值。

2 材料與方法

2.1 靜態(tài)沉淀試驗(yàn)裝置

沉淀裝置和采樣器如圖2所示。靜態(tài)沉淀試驗(yàn)裝置為圓柱形，總高為100 cm，直徑為20 cm，通過采樣器取烏龜溫室養(yǎng)殖中期時距養(yǎng)殖池底部10 cm處的養(yǎng)殖水體（沉淀原樣）放入該沉淀裝置內(nèi)使得水深為80 cm，取樣點(diǎn)設(shè)A和B兩點(diǎn)（A點(diǎn)靠近沉淀裝置的中心，B點(diǎn)靠近沉淀裝置的底部，取樣點(diǎn)A和B可表征出懸浮顆粒物在沉淀過程中不同深度上的差異），通過打開球閥可取得A和B層的水樣，OA和AB的距離為30 cm。

圖2 沉淀裝置和采樣器

沉淀開始前，輕輕攪動水體使得顆粒物在整個沉淀裝置內(nèi)均勻分布。采樣器的原理是當(dāng)其放入養(yǎng)殖池水體中時，底部的進(jìn)水擋板（向上滑動）打開進(jìn)水，在下沉過程中頂部的出水擋板（繞中心旋轉(zhuǎn)）打開此時底部進(jìn)水、頂部出水，當(dāng)采樣器停在養(yǎng)殖池的某深度時可取得對應(yīng)深度的水體。設(shè)A層以上30 cm高度內(nèi)的沉降區(qū)域?yàn)閆A，B層以上30 cm高度內(nèi)的沉降區(qū)域?yàn)閆B。

2.2 取樣和測試方法

設(shè)置靜態(tài)沉淀時間：5、10、15、20、30、40、50和60 min共8組。取養(yǎng)殖池底層的水體放入沉淀試驗(yàn)裝置，經(jīng)時沉淀后取A和B層水樣（采樣器所取的沉淀原樣應(yīng)盡量均勻一致；每個沉淀時間重復(fù)3次）。水樣通過Bettersize3000plus激光粒度儀（丹東百特儀器有限公司）測定其顆粒物粒徑的體積分布。固體懸浮顆粒物質(zhì)量濃度的測定按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB17378.4-1998）進(jìn)行，所用的烘干設(shè)備是DGX-9073B-1（上海?，攦x器設(shè)備有限公司）；循環(huán)水式真空泵是SHB-IIIA（上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司）；質(zhì)量儀器是Sartorius BAS1245（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司），精度為0.0001 g；微孔濾膜（上海興亞凈化材料廠）的孔徑為0.45m。

2.3 分析方法

顆粒物粒徑體積分布的表示方法有累積體積分布和區(qū)間體積分布，2種之間可以計算轉(zhuǎn)化得到。區(qū)間體積分布是指各粒徑區(qū)間的顆粒物體積占總體積的百分比，粒徑區(qū)間是在激光粒度儀中將1～300m劃分為68個區(qū)間，并且各個區(qū)間呈對數(shù)增長。顆粒物累積體積達(dá)到10%、25%、50%、75%和90%時的顆粒粒徑值（10、25、50、75和90，在激光粒度儀的操作軟件中已取均值，因此以下累積分布粒徑值直接以均值表示）也可表征樣品的粒徑分布特征（累積體積分布），通過獨(dú)立樣本檢驗(yàn)分析A和B層顆粒物累積分布粒徑值以及質(zhì)量濃度之間的差異，顯著性水平為0.05。

根據(jù)顆粒物粒徑分布和顆粒物質(zhì)量濃度的變化，分析計算得出烏龜溫室養(yǎng)殖水中的懸浮顆粒物在不同沉淀速率下的顆粒物去除率，單位為%，如公式（1）所示。

式中C為沉淀原樣的顆粒物質(zhì)量濃度，C為靜態(tài)沉淀時A層的顆粒物質(zhì)量濃度，單位為mg/L。

3 結(jié)果與分析

3.1 沉淀原樣的顆粒分布

烏龜溫室養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的大粒徑顆粒物在養(yǎng)殖池內(nèi)沉淀，并通過養(yǎng)殖池底部的斜坡進(jìn)入集污槽內(nèi)，然而部分顆粒物未及時到達(dá)集污槽內(nèi)便受烏龜活動影響破碎成粒徑較小的懸浮顆粒物。在養(yǎng)殖中期取養(yǎng)殖池底部沉淀的顆粒物進(jìn)行粒徑測試發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)顆粒物粒徑在0.2～1.02 mm之間，而養(yǎng)殖池上層水體中的顆粒物粒徑分布在0.5～200m之間。

通過采樣器取得的沉淀原樣，其懸浮顆粒物質(zhì)量濃度為(763±15.3) mg/L，粒徑分布范圍是1～300m，其中粒徑>100m的顆粒物體積占顆粒物總體積的20.4%，粒徑50～100m的占39.1%，粒徑<50m的占40.5%；另外，沉淀原樣的顆粒物累積體積分布10、25、50、75和90粒徑值分別是12.4、33.7、59.7、91.7和127.4m。受烏龜活動影響產(chǎn)生的懸浮顆粒物如果不能及時去除，會進(jìn)一步分解成細(xì)微顆粒物（養(yǎng)殖中期時養(yǎng)殖池底層的沉淀原樣中粒徑<50m顆粒物體積已占40.5%），從而造成細(xì)微顆粒物濃度高、水質(zhì)惡化，使得養(yǎng)殖密度難以提高和養(yǎng)殖成本增加。養(yǎng)殖池底層的懸浮顆粒物可通過平流式沉淀池進(jìn)行去除以穩(wěn)定水質(zhì)。

3.2 沉淀時間5～20 min的顆粒分布

沉淀時間5～20 min下A、B層和沉淀原樣的顆粒物粒徑區(qū)間分布之間的比較如圖3所示。表1為沉淀時間5～20 min下A和B層的顆粒物累積分布10、25、50、75和90的粒徑值。

圖3 沉淀時間5~20 min下A、B層和沉淀原樣的顆粒粒徑區(qū)間分布

在靜態(tài)沉淀時間為5 min時，A和B層的顆粒物粒徑區(qū)間分布規(guī)律相似，且與沉淀原樣的顆粒物粒徑區(qū)間分布相差較小，另外A和B層累積分布90的粒徑值有顯著性差異，其余累積分布的粒徑值均無顯著性差異；在沉淀時間10 min時，A和B層的顆粒物粒徑區(qū)間分布相差較小，此時累積分布75和90的粒徑值有顯著性差異（<0.05），其余累積分布粒徑值無顯著性差異；在沉淀時間15 min時，A和B層的顆粒物粒徑區(qū)間分布相差也較小，但是A和B層的顆粒物各累積分布粒徑值均有顯著性差異（<0.05）；在沉淀時間20 min時，A和B層的顆粒物粒徑區(qū)間分布差異較大，但是B層的顆粒物粒徑區(qū)間分布和累積分布粒徑值與沉淀原樣相似，此時A和B層的各累積分布粒徑值均有顯著性差異（<0.05）。此外A和B層的顆粒物濃度在沉淀時間5和10 min時無顯著差異，在15和20 min時有顯著性差異（<0.05）。

表1 沉淀時間5～20 min下A和B層顆粒物累積分布粒徑值

注：*表示該分類下A和B層累積分布粒徑值（顆粒物質(zhì)量濃度）之間差異顯著（<0.05）。

Note: The superscript * represents significant differences between layer A and B at the same settling time (<0.05).

在沉淀時間5和10 min時，沉降區(qū)域ZA中的顆粒物下降到ZB區(qū)域中但未影響ZB區(qū)域中絕大多數(shù)顆粒物的沉降，表現(xiàn)為A和B層的顆粒物粒徑分布和顆粒物濃度相差較小，這也說明了沉淀裝置的深度不影響顆粒物的沉淀速率。但在沉淀時間10 min時，區(qū)間分布表明A層粒徑>100m的顆粒物所占的百分比略小于B層，是由于受沉降區(qū)域ZA和ZB中顆粒物濃度差異的影響（此時差異較?。?，A層粒徑>100m的顆粒物沉降相對于B層的較容易；在沉淀時間15 min時，區(qū)間分布表明A層粒徑>50m的顆粒物所占的百分比略大于B層，累積分布表明A層的顆粒物各累積分布粒徑值均大于B層，原因也是受沉降區(qū)域ZA和ZB中顆粒物濃度差異的影響（此時差異較大），沉降區(qū)域ZA中顆粒物濃度降低使得粒徑>50m的顆粒物沉降加快并沉降到A層，而ZB中由于顆粒物濃度增大阻礙了粒徑>50m的顆粒物沉降到B層。

隨著沉淀的進(jìn)行，沉降區(qū)域ZA中的顆粒物逐漸下降到ZB區(qū)域中，ZA和ZB中的顆粒物濃度差異逐漸增大，從而引起沉淀時間5～15 min內(nèi)A、B層顆粒物粒徑分布和顆粒物濃度的波動。在沉淀時間20 min時，區(qū)間分布表明A層粒徑>50m的顆粒物所占的百分比小于B層，且B層的顆粒物粒徑區(qū)間分布與沉淀原樣相似，另外B層顆粒物濃度突變且大于原樣的顆粒物濃度，認(rèn)為此時由沉降區(qū)域ZA中下降的顆粒物已經(jīng)影響到B層顆粒物的粒徑分布即由ZA中沉降的顆粒物已下降到B層。

3.3 沉淀時間30～60 min的顆粒分布

沉淀時間30～60 min下A、B層和沉淀原樣的顆粒物粒徑區(qū)間分布之間的比較如圖4所示。表2為沉淀時間30～60 min下A和B層的顆粒物累積分布10、25、50、75和90的粒徑值。

圖4 沉淀時間30~60 min下A、B層和沉淀原樣的顆粒粒徑區(qū)間分布

表2 沉淀時間30~60 min下A和B層顆粒物累積分布粒徑值

注：A和B層累積分布粒徑值（顆粒物質(zhì)量濃度）之間差異均顯著（<0.05）。

Note: There were significant differences between layer A and B at the same settling time (<0.05).

在靜態(tài)沉淀時間30～60 min下，區(qū)間分布表明A層粒徑>50m的顆粒物所占的百分比小于B層，并且隨著沉淀時間的增加，A和B層粒徑>50m的顆粒物所占百分比之間的差異越明顯；A層粒徑<25m的顆粒物所占百分比隨著沉淀時間增加而增大，甚至在粒徑5～10m的范圍內(nèi)出現(xiàn)了百分比的另一個峰值；累積分布表明A和B層的顆粒物各累積分布粒徑值均有顯著差異；A層的顆粒物濃度穩(wěn)定下降中，而B層的顆粒物濃度處于波動中。另外，A層各累積分布粒徑值在沉淀時間30和40 min時相差較小，且50和60 min時A層的各累積分布粒徑值也相差較??；在30～60 min下B層的各累積分布粒徑值在波動中。

在沉淀時間30～60 min下，認(rèn)為由沉降區(qū)域ZA中粒徑>50m的顆粒物下降到ZB中，因此A層的顆粒物濃度穩(wěn)定下降，且粒徑>50m的顆粒物所占百分比也逐漸減小，而沉降區(qū)域ZB中顆粒物濃度的變化引起了B層顆粒物粒徑分布和濃度的波動。由于粒徑<25m的顆粒物在顆粒物濃度較高時難以通過自身重力進(jìn)行沉降，因此隨著粒徑>50m的顆粒物所占百分比的降低，粒徑 <25m的顆粒物所占百分比逐漸增大，并且在5～10m的粒徑范圍內(nèi)出現(xiàn)了峰值。

3.4 顆粒物沉淀速率與去除率

在20 min時由沉降區(qū)域ZA中下降的顆粒物已經(jīng)影響到B層的顆粒物粒徑分布，同時也表明了沉降區(qū)域ZA中各深度上均有顆粒物通過A層到達(dá)沉降區(qū)域ZB中，也說明了ZA中各位置上的顆粒物濃度均已降低，且在20～ 60 min內(nèi)A層的顆粒物濃度一直在減小。在沉淀時間20～60 min內(nèi)，可認(rèn)為顆粒物在沉降區(qū)域ZA內(nèi)的平均沉降速率為/（即沉淀裝置中OA的距離和沉淀時間之比），而時A層顆粒物濃度和沉淀原樣顆粒物濃度的差值即為該沉淀速率下的顆粒物去除量，并可計算得到去除率（可認(rèn)為A層為平流式沉淀池的溢流液面，沉淀速率/為沉淀池的溢流速率）。

對于烏龜溫室養(yǎng)殖中期的沉淀原樣，顆粒物的沉淀速率與去除率對應(yīng)關(guān)系如表3所示。平流式沉淀池的溢流速率可選為0.0167 cm/s，此時懸浮顆粒物的理論去除率為24.9%，且溢流出的水體中總體積90%的顆粒物粒徑<98.4m，50%的顆粒物粒徑<41.9m。在相同去除率下若采用微濾機(jī)去除該水體中的懸浮顆粒物，根據(jù)沉淀原樣的粒徑體積分布，微濾機(jī)濾網(wǎng)的孔徑需小于90m，且無法避免由濾網(wǎng)過濾和反沖洗引起的顆粒物破碎，并對粒徑小于濾網(wǎng)孔徑的細(xì)微顆粒物幾乎無去除作用。

表3 顆粒物沉淀速率與去除率

在龜鱉溫室養(yǎng)殖池中，利用微水體流動設(shè)置平流式沉淀池，在養(yǎng)殖前期由于水體中細(xì)微顆粒物較少，沉淀池可選用較大的溢流速率；在養(yǎng)殖中后期隨著養(yǎng)殖水體中細(xì)微顆粒物增加，沉淀池的溢流速率可隨之減小。

4 結(jié) 論

對受烏龜行為活動影響下產(chǎn)生的懸浮顆粒物進(jìn)行靜態(tài)沉淀試驗(yàn)，沉淀原樣中的懸浮顆粒物質(zhì)量濃度為(763±15.3) mg/L，粒徑分布范圍是1～300m，其中粒徑>100m的顆粒物體積占20.4%，粒徑50～100m的占39.1%，粒徑<50m的占40.5%。沉淀試驗(yàn)表明：

1）在沉淀時間10 min內(nèi)，A和B層顆粒分布相似，說明沉淀池的深度不影響顆粒物沉淀速率；但在沉淀時間10～60 min內(nèi)，從 A和B層的顆粒分布變化中說明了沉淀池必須要有一定的深度，尤其是對于顆粒物濃度較高的情況下，顆粒物的沉降為擁擠沉淀，且顆粒物濃度越高沉淀速率會降低，若沉淀池深度不夠甚至?xí)l(fā)生壓縮沉淀，這會大大降低顆粒物的沉淀去除率。

2）對于烏龜養(yǎng)殖中期的水體，在顆粒物粒徑體積分布變化的基礎(chǔ)上，確定了沉淀池的溢流速率和顆粒物去除率之間的關(guān)系，當(dāng)溢流速率為0.0167 cm/s時，懸浮顆粒物的去除率為24.9%，且溢流出的水體中總體積90%的顆粒物粒徑<98.4m，50%的顆粒物粒徑<41.9m。

3）利用微水體流動設(shè)置平流式沉淀池可有效地進(jìn)行懸浮顆粒物的管理和去除，避免顆粒物破碎而進(jìn)一步惡化水質(zhì)，且隨著養(yǎng)殖水體中細(xì)微顆粒物的增加，沉淀池的溢流速率可隨之減小。

沉淀可作為龜鱉溫室養(yǎng)殖水質(zhì)管理的重要環(huán)節(jié)，是懸浮顆粒物去除行之有效的方法，對穩(wěn)定水質(zhì)、減小換水量和提高養(yǎng)殖效益具有重要作用。

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Settling characteristics of suspended solids in greenhouse turtle aquaculture water

Ji Mingdong, Li Haijun, Li Jianping, Ye Zhangying, Zhu Songming※

(310058,)

The settling characteristics and size distribution of solid wastes in aquaculture water play a critical role in designing rearing tank and sedimentation basin. The greenhouse turtle culture is a widely used farming mode, due to its high efficiency and easy to control. The main solid wastes are uneaten feed, faeces and bacterial flocs. Solid wastes can lead to poor water quality and aquacultural benefit if without effectively removed. Research showed that the heterotrophic bacteria can use particulate organic matter for mineralization process. This process not only consumes oxygen, but also produces ammonia. The metabolism of reared organisms also produces ammonia, which lead to a rapid deterioration of water quality. Solids management and removal is the basis for maintaining the aquaculture system operating stably, it is also of great significance for increasing density and ensuring the safety of reared organisms, especially the suspended particles with long contact time and large contact area. Turtle culture is an important economic industry in Yangtze river delta region. In the rearing process, the low removal efficiency of solids, a lot of water exchange and sewage discharge restrict the development of this economic industry. In the middle and later stage of turtle culture, the accumulation of suspended particles caused the water quality to deteriorate and a frequent water exchange, resulting in the increase of rearing cost. The particles under the influence of turtle frequent activities, those large particles are easily broken into suspended particles which is very terrible for the turtle culture. This research took the turtle culture water near the bottom of rearing tank for a simple static sedimentation experiment. The water depth of settling device was 80 cm, the length of two sampling points was 30 cm and the shallow one away from liquid level was also 30 cm. The two sampling points can characterize the difference of suspended particles at different depths in the settling process. The 8 groups of static settling time were 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50 and 60 min, respectively. Each group of settling time for static settling experiment was repeated for 3 times. The particle size-volume distribution of water samples was measured by a non-invasive laser scatter instrument. The presentation method of particle size-volume distribution includes interval volume distribution and cumulative volume distribution which can reflect the characteristics of particles size-volume distribution in different aspects and can also be converted to each other. The mass concentration of suspended particles in the original sample was (763±15.3) mg/L and the particles size ranged from 1 to 300m. The particles size >100m in total volume accounted for 20.4%, the particles size 50-100m in total volume accounted for 39.1%, and particles size <50m in total volume accounted for 40.5%. The results of static sedimentation experiment showed that the depth of the sedimentation will not affect the settling velocity, but it must ensure a certain depth to avoid higher concentration of particles accumulating in the settling zone which will occur hindered and compression settling. For the water in the middle stage of turtle culture, when the overflow rate was 0.0167 cm/s in the sedimentation basin, the removal efficiency of suspended particles was 24.9%. 90% in total volume of the particles in the outflow water was less than 98.4m, and 50% in total volume was less than 41.9m. For greenhouse turtle culture, the flat flow sedimentation basin can effectively remove suspended particles, and with the increase of fine particles in the aquaculture water, the overflow rate of sedimentation basin can be reduced accordingly.

particles; sedimentation; removal efficiency; particle size distribution; turtle culture

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.027

S238

A

1002-6819(2018)-21-0222-06

2018-06-19

2018-08-14

國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)課題“溫室甲魚清潔生產(chǎn)與廢水生態(tài)凈化處理成套技術(shù)研究及示范”（編號：2014ZX07101-012）；杭州市科技計劃項(xiàng)目“基于環(huán)境友好型池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖技術(shù)的示范與推廣”（編號20172015A05）。

季明東，博士生，主要從事設(shè)施水產(chǎn)備裝備研究。 Email：mingdongji_zju@163.com

朱松明，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程與食品非熱加工新技術(shù)研究。Email：zhusm@zju.edu.cn

季明東，李海軍，李建平，葉章穎，朱松明. 烏龜溫室養(yǎng)殖水中懸浮顆粒物的沉降特性[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(21)：222－227. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.027 http://www.tcsae.org

Ji Mingdong, Li Haijun, Li Jianping, Ye Zhangying, Zhu Songming.Settling characteristics of suspended solids in greenhouse turtle aquaculture water[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(21): 222－227. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.027 http://www.tcsae.org