海水循环水养殖系统工程优化设计

海水循环水养殖系统工程优化 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 杜守恩!，曲克明"，桑大贺# （! 中国海洋大学，青岛 "$$%%#；" 中国水产科学研究院 黄海水产研究所，青岛 "$$%&!； # 杭州大贺水处理设备有限公司，杭州 #!%%%!） 摘要：设计并建设了海水循环水养殖系统工程，研发出水处理设施与设备，包括：综合生物滤池、全自动微滤 机、蛋白质分离器、渠道式紫外线消毒器、管道溶氧器、多点在线自动水质监测系统等，并进行养殖生产。主 要水质指标达到：’() *#+ , -. / 0，12 * %+ , -. / 0，)( 34 -. / 0，总大肠菌群 * # ,%% 个 / 0。养殖鲆鲽鱼类平 均单产 #% 5. / -"，高产池 #, 5. / -"。 关键词：海水循环水养殖系统；养殖工程；水处理设备 基金项目：国家科技支撑 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目（"%%$67)%87%#）；国家“4$#” 高技术研发项目（"%%$77!%%#%,） 9 9 海水循环水养殖是工厂化养殖的一种先进形 式，它是以工业化手段主动控制水环境和营养供 给，可以全年连续生产，具有节水、节能、饵料系数 低、高密度健康养殖的特点，并对海区环境不产生 污染。项目组通过多年的研究与开发，优化设计 了取水构筑物、循环水生产工艺、节能型综合生物 滤池等系统工程，并开始向产业化发展。 海水循环水养殖系统工程主要技术指标达 到：水质 ’() * #+ , -. / 0，:: * & -. / 0，2(";2 * %+ ! -. / 0，)( 3 4 -. / 0，12 * %+ , -. / 0，<(=;< * %+ ! -. / 0，总大肠菌群 * # ,%% 个 / 0；水利用率大 于 8,>；养殖鲆鲽鱼类平均单产 #% 5. / -"（池内 有效水深 %+ 4 -），高产试验池达到 #, 5. / -"。 ! 养殖场水源取水构筑物 目前我国沿海近岸海水一般受到不同程度工 农业及浅海超量养殖的污染，水质较差，病害传播 严重。因此，在陆基建设的循环水养殖场，一般不 直接取近岸涨落潮水，而是设计不同类型的取水 构筑物进行初级水处理。但修筑取水构筑物应符 合当地海水用水的有关规定，同时应取水样、土样 化验分析，水质达到海水养殖用水 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，土质适合 修建取水构筑物的基本条件。然后根据海区地 形、高程、底质、水文、气象等资料，设计不同类型 的取水构筑物。 !+ ! 渗水型蓄水池 渗水型蓄水池是在潮间带或潮上带，底质是 渗水性的砂土或砂壤土类，用堤坝围成的蓄水池， 并将池底挖深到大潮低潮位高程以下不少于#-， 堤坝顶高程一般取平均高潮位以上 ! -，大风浪 高潮位海水不能进入池内。堤坝可设计为土质 坝、石砌坝或混凝土坝，蓄水量应根据渗水量和一 个养成周期的用水量确定。水的来源是海水通过 地下砂土或砂壤土的渗流进入池内，水通过砂滤、 生物过滤在池内贮存备用，同时池水在贮存过程 中具有沉淀作用，在阳光照射下具有消毒杀菌的 作用，水质较好。渗水型蓄水池隔绝外海水直接 进入蓄水池，避免了赤潮、周边环境的污染与病害 的传播；并且海水通过地下土壤的渗流，在冬、夏 季还具有调节水温的作用，节约能源。 !+ " 反滤层大口井 反滤层大口井是在海区的潮上带开挖大口径 土池，深度在大潮低潮位高程以下不少于 # -，用 块石砌成直径大于 ! - 的大口井，井的周围用碎 石、卵石、粗砂及细砂 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 布置反滤层渗水区。若 底质土壤渗水性能较差，可从大口井周围向外辐 射布置 = ? 4 根直径为 !,% ? "%% -- 的反滤层渗 水管，管长根据需水量和底质土壤性质而定，一般 不少于 !% -，管头外端封闭，管道上间隔布置进 水孔；进水孔周围布置砂、石反滤层，或敷设筛绢， 上面回填砂石、泥土，与地面齐平。 反滤层大口井贮水空间大，反滤层的砂、石可 以看成是砂滤层和生物膜的载体，起到物理及生物 = 《渔业现代化》"%%& 年第 #= 卷第 # 期9 万方数据 过滤的作用。另外，反滤层大口井因贮水在大潮低 潮位高程以下，冬、夏季具有调节水温的作用，是一 种既能处理海水又节约能源的取水构筑物。 !" 节能型养殖车间设计 养殖车间的作用是防风雨、保温、调光，为养 殖对象提供最佳生长繁殖的生态环境。一般设计 为低拱温室型，屋面双层，外层采用透光率较高的 聚脂膜或玻璃钢材料，内层采用保温板，光带采 光。车间根据养殖规模可设计为单跨、双跨或多 跨，单跨车间宽度一般不大于 #$ %，长 &’ ( )’ %。 车间地面为 !’ *% 厚钢筋混凝土，墙体设计 立柱和围梁，鱼池建在混凝土基础的地面上。车 间外墙加保温层，窗户装双层空心保温玻璃。鲆 鲽鱼类养殖池一般采用圆形的机砖结构，池深 ’+ $ ( #+ ’ %，水深 ’+ , ( ’+ $ %，面积 &) ( -’ %!， 池底为锥形。! %水深的养殖池应设计为钢筋混 凝土结构。 &" 海水循环水养殖工艺流程 海水循环水养殖工艺流程一般分外循环水和 内循环水两部分。 外循环是全场污水处理系统，鱼池排污水、车 间及其它地方的污水集中流入全场排污水处理系 统的微滤机，过滤水进入综合处理池、生态处理 池，经处理达标后排入海中。外循环系统微滤机 排污水流进沉淀池，定期排水后取沉淀污泥进行 干化处理。 内循环是指鱼池排出的循环水流入内循环系 统的微滤机，水经过滤后进入低位池，通过循环泵 提水进入高位综合生物滤池，经生物处理后自流 进入蛋白质分离器、渠道式紫外线消毒器、调温 池、管道溶氧器及鱼池；同时水泵从海边的取水构 筑物提水到低位水池，补充内循环用水。内循环 系统每级水处理设施都在多点在线自动水质监测 系统控制之下运行，确保进入鱼池水的水质 （图 #）。 若养殖规模较大，内循环系统可分为若干个 独立循环系统，有一定灵活性，方便生产管理与水 质监测，一个系统发生问题不会影响其它系统。 系统水循环的频率不能太高或太低，太高循环泵 耗电较大，太低鱼池水质不能保证。系统中的水 循环频率在一定的水处理设施、养殖品种和养殖 密度下有一个经济频率，经济频率一般通过养殖 生产试验确定。在上述水处理设施下，鲆鲽鱼类 养殖密度在 &’ ( &) ./ 0 %!，水循环频率一般在 ! ( & 1循环 # 次为宜。 图 ! 内循环水工艺流程图 -" 综合生物滤池设计 海水循环水养殖，鱼池排出的污水一般总氮 （23）不高于 ! %/ 0 4，567 不高于 #) %/ 0 4，应属 于微污染海水。微污染海水中的有机物含量较 低，提供给微生物生长的营养物含量也较低，形成 的生物量相对减少，对水中有机物的降解作用有 所减弱。在微污染海水生物膜处理中，一般不能 按高浓度污染水的处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 设计，如何提高对微 污染海水的处理效果是一个值得研究的问题。因 此，项目组对海水循环水养殖排出的微污染水，提 出了生物膜稳态运行的节能型综合生物滤池及蛋 白质分离器加臭氧氧化的处理工艺。 "+ ! 生物膜水处理工艺稳态运行 从理论上讲，生物膜水处理工艺分为稳态和 非稳态两种运行方式。稳态工艺是生物膜随时间 变化没有净增长或净死亡的变化，而非稳态生物 膜正好相反。就稳态工艺而言，水中基质含量在 一定时间内不变或变化很少，生物膜生长和自身 氧化得到一个稳态生物厚度，并维持了一定的出 水基质含量，也就是说，在一定的生物量下，不能 任意变化处理水的能力。而非稳态运行是依靠生 物的一种应激性反应，当微生物前期处于相对较 高的营养环境中，生物膜生长很好；当进水基质含 量减少后，微生物为维持自身生长的需要，就会发 )《渔业现代化》!’’8 年第 &- 卷第 & 期" 万方数据 挥全部潜力，快速摄取营养水中的有机物，从而被 处理微污染水的有机物含量会降到较低水平。虽 然生物膜水处理非稳态运行效果较好，且可深度 处理，但生物载体需间断性的在高含量有机物水 环境中培养微生物，再运到生物滤池处理微污染 水，这给生产管理带来负担，并且修建微生物培养 池又加大了工程投资，所以在优化设计中不采用 生物膜水处理工艺非稳态运行。 !! " 综合生物滤池节能设计 首先将综合生物滤池建在太阳能温室车间 内，室内屋顶安装调光天幕。在北方的冬季，太阳 能温室车间生物滤池的水温，比较一般车间，一昼 夜可升高 " # 左右，室内气温高于一般车间 $ % & #，长时间运行能大量节约能源。若条件允 许，安装大型太阳能热水器更佳。 综合生物滤池的标高设计为内循环系统的高 位，滤池的出水自流进蛋白质分离器、紫外线消毒 器、调温池、管道溶氧器及鱼池。合理设计各设备 设施之间的水头，可节约循环水泵的动能。 !! # 生物滤池生物多样性设计 一般生物滤池只采用微生物处理海水，而综 合生物滤池采用多种生物共存的生物多样性水处 理工艺。滤池一般设计为池深 "! " ’，水深 "! ( ’，池宽 "! $ % )! ( ’。长度分段的流水池，上 层吊养殖大型藻类，如马尾藻、江篱、石莼等，其中 粗江篱（ !"#$%&#"%# ’%’#( *+,-./）较好，是多年生 的暖温带大型红藻，高 "( % $( 0’。江篱不但能 处理、调控水质，而且定期收获还有一定的经济效 益。下层吊装或堆放生物载体，通过生产性试验， 聚丙烯丝制作的辐射形刷状生物载体、片状结构 球形生物载体较好。笔者认为，生物载体不能单 纯追求比表面积，应通过生产性试验进行选用，不 但考虑比表面积和水处理效果，还应考虑有利于 生物膜的生长和生产管理的方便。 综合生物滤池养殖大量海水植物，利用植物 光合作用吸收水中氨氮等营养盐，增加水中溶氧， 并调控水质。同时在滤池的生物载体中引入微生 物群落，起到养鱼水环境的生物修复作用，发挥多 种方式水处理的功能。综合生物滤池的有效水体 数应根据采用的工艺流程、水处理设备、养殖的品 质、密度、水循环频率等，通过试验确定。笔者认 为，不能用处理高浓度污水的某方法或计算设计 生物载体量来确定有效水体，并且不取设计安全 系数。用上述方法设计的有效水体往往偏少，因 为微污染海水用生物法处理有它的特殊性，必须 通过生产性试验，全面综合分析研究确定有效水 体。综合生物滤池的有效水体，在配备较好水处 理设备的工况下，一般不少于养殖水体。 $1 全自动微滤机 新型全自动微滤机是根据海水循环水养殖特 点自行研制的产品，采用 2"( % 2$( 目不锈钢筛网 过滤，去除水中悬浮物，包括浮游动植物、残渣碎 饵等。主要技术指标：滤鼓直径 2 3(( ’’，滤鼓 长度 2 4(( ’’，电机功率 (! 5 67，处理水量 3(( ’) 8 9。 微滤机的主要特点：重量轻，噪声低，耐海水 腐蚀，使用寿命长，消耗电能少，价格低廉，水位和 反冲洗自动控制。该微滤机在不锈钢结构的基础 上，通过试验采用工程塑料构件，并设计了新型 气、水反冲洗装置和自动控制系统，使整机重量大 大减轻，耐海水腐蚀能力增强，使用寿命是传统微 滤机的 " % ) 倍，价格是国外同类产品的 2 8 )。 :1 蛋白质分离器 蛋白质分离器是自行研制的新型水处理设 备，适用于海水循环水养殖，系列产品有 $(，2((， 2$( ’) 8 9。蛋白质分离器去除氨氮和有机物质， 主要是利用泡沫分离和臭氧氧化反应原理。泡沫 分离是将水中的有机物在未分解成氨氮之前，从 水中分离出去；臭氧氧化是向蛋白质分离器中加 入臭氧，通过臭氧的强氧化作用，去除有机物质。 与蛋白质分离器配套的臭氧发生器选用以纯 氧为气源的发生器为宜，纯氧可来自液氧罐或制 氧机。经过反复试验证明，向蛋白质分离器加入 臭氧杀菌效果较理想，同时又能增加水体的溶解 氧，是既经济又安全的新技术。由于新型蛋白质 分离器装有臭氧尾气回收装置，残余臭氧不会影 响养殖鱼类的正常生长，因而不需要附加设备处 理残余臭氧。 41 渠道式紫外线消毒器 渠道式紫外线消毒器是将数支高强度紫外线 杀菌灯管（德国产）设计成模块，配套相应高位、 低位进出水的分段渠道，将灯管模块直接安装在 渠道的水流中，渠道顶部安装特制的反光板，水流 : 《渔业现代化》"((4 年第 )3 卷第 ) 期1 万方数据 在渠道（暗沟）中呈波浪式的起伏运动，使水体与 灯管充分接触，从而提高了消毒能力。灯管模块 的数量可根据循环水量的大小、渠道的长短、水处 理效果等综合分析确定。渠道式紫外线消毒器比 传统封闭式消毒器效率高，成本低，流量大，维修 方便，细菌去除率为 !"# $ !!#。渠道式紫外线 消毒器安装在蛋白质分离器之后，根据水中有害 细菌量的多少可间断开启。 %& 管道溶氧器 管道溶氧器是在溶氧罐的基础上自行研制的 大型溶氧设备，比溶氧罐效率高，氧气利用率为 !!#，水中溶解氧可达 ’( $ )( *+ , -。设备直径 "(( **，单台流量为 ’"( *. , /。从制氧机或液氧 罐输出的氧气，通过安装在管道溶氧器端部的文 丘里射流器，进入溶氧器的气水混合室进行混合 增氧，混合气水再经螺旋式混合器充分混合。在 溶氧器的顶部设有尾气回收装置，对未溶解的氧 气进行回收利用。 ! 结论 目前海水工厂化养殖大多数是流水开放式 的，按“十一五”海水工厂化养殖规划，今后工厂 化养殖的发展应向提高单产与效益，节水、节能无 公害健康养殖模式发展。优化设计的循环水无公 害健康养殖模式，能从单产 ’( 0+ , *)左右提高到 .( 0+ , *)以上，所带来的经济效益是显而易见的， 并对循环水到排放污水都进行有效处理，对海区 生态环境不产生污染，有效地推进海水养殖模式 的转变。循环水与流水开放式养殖相比，不但单 产提高到 . 倍多，而且节水、节能、环保。因此，循 环水无公害健康养殖具有广阔的发展前景和推广 价值。 ! 参考文献 ［’］张莉平，习 晋1特殊水质处理技术［2］1 北京：化学工业出 版社，)((3：4’53’1 ［)］678829:: ; <，2==968> ? 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