循环海水养殖系统（精选12篇）

循环海水养殖系统 第1篇

1 试验材料与试剂

1.1 试验装置

封闭循环养殖系统试验装置如图1所示。系统主要由养殖池、砂滤池、储水池、蛋白质分离器、曝气生物滤池等5部分组成。曝气生物滤池反应器为PVC塑料管,内径20 cm,柱体高140 cm,塑料管内填充滤料,池内放置气石进行充气,污水由底部进入,顶部排出。

1.2 材料与试剂

硝化菌样品:自然海水、黑鲷养殖水、某进口硝化菌液(德国产)、某国产硝化菌液。

格利斯试剂、二苯胺试剂、NH3-N测定(纳氏试剂比色法)所用试剂均为AR级。

1.3 培养基[2]

(1)硝酸菌培养基制备

分别准确称量1 g NaNO2、0.03 g MgSO47H2O、0.25 g NaH2PO4、1 g Na2CO3、0.75 g K2HPO4、0.01g MnSO44H2O加入1 000 mL灭菌海水(pH值为7.8)中,在蒸汽高压灭菌器0.1 Mpa下灭菌20 min,得到硝酸菌培养液;制备硝酸菌固体培养基时,按上述配方另加15 g琼脂即可得固体培养基。

(2)亚硝酸菌培养基制备

分别准确称量2g(NH4)2SO4、0.03 g MgSO47H2O、0.25 g NaH2PO4、5 g CaCO3、0.75 g K2HPO4、0.01 g MnSO44H2O、加入1 000 mL灭菌海水中,在蒸汽高压灭菌器0.1 Mpa下灭菌20 min,得到亚硝酸菌培养液;制备亚硝酸菌固体培养基时,按上述配方另加15 g琼脂即可得固体培养基。

(3)营养琼脂培养基

直接取35 g粉状营养琼脂加1 000 mL蒸馏水混匀,在蒸汽高压灭菌器120℃下灭菌20 min得营养琼脂培养基。供培养异养细菌使用。

2 试验方法

2.1 水质测定方法

盐度、温度采用多功能水质测定仪测定;溶解氧用碘量法;NH3-N用纳氏试剂比色法。

2.1 菌种含量的测定

分别取自然海水、黑鲷养殖污水、某进口硝化菌液、某国产硝化菌液四种样品,测定硝酸菌、亚硝酸菌的含量。

硝化细菌计数采用稀释培养测数法(MPN3)。

2.2 硝化菌液的扩培

第一级扩培液:取国产硝化菌原液与硝酸菌培养液、亚硝酸菌培养液按1∶1混合均匀,于温度28℃、转速127 r/min,振荡培养6 d。

第二级扩培液:取第一级扩培液与自然海水按1∶9混匀,每隔2 d投入1 g(NH4)2SO4、1 g NaNO2,曝气,溶解氧5.5 mg/L,静态培养9 d。

采用MPN3法测定各级扩培液含菌数量,平行测定3次,取测定结果的平均值作为扩培液含菌数量。

2.3 不同滤料的挂膜效果

取3种滤料(塑料生物小球、活性炭、陶瓷环)于二级扩培液中浸泡9 d进行静态挂膜,分别测定3种滤料上生物膜的硝酸菌、亚硝酸菌数量。

2.4 生物膜的培养及水处理能力

系统循环运转进行滤料动态挂膜,投加捣碎的人工合成饵料,挂膜期间水温为28~30℃,盐度为30‰,溶解氧5.5 mg/L,水力负荷逐渐增加,水流速由30L/h逐渐加大至120 L/h,驯化培养13 d。

每日进行生物膜的微生物镜检、检测水质总氨态氮NH3-N。以氨氮水质指标来监测生物膜的水处理能力。

3 结果与讨论

3.1 菌种含量的测定及菌种挑选

四种硝化菌样品中硝酸菌、亚硝酸菌含量如表1。

由表1对比可知道,国产硝化菌液含菌数量最多。将其稀释于28℃培养箱培养14 d,观察到培养基上细菌数目每日增长,说明国产硝化菌液的菌种活性良好。选用国产硝化菌液进行扩培。

3.2 扩培的硝化菌液含菌数量

各级扩培液含菌数量结果如表2所示。

个/mL

3.3 不同滤料生物膜中硝化菌含量

取出于二级扩培液中浸泡9 d进行静态挂膜的塑料生物小球、陶瓷环、活性炭3种滤料,用MPN3法分别进行硝酸菌、亚硝酸菌数量测定;采用稀释平板计数法测定曝气生物滤池中滤料的异养菌数量,结果如表3所示。

个/cm3滤料

由以上结果可见,塑料生物小球上附着的亚硝酸菌、硝酸菌含量高,同时,生物膜中异养菌数量级为104个/cm3滤料,比硝化菌含量低,因此生物膜中硝化菌是优势菌。选用塑料生物小球做滤料。

3.4 曝气生物滤池生物膜培养情况及水处理能力

循环养殖系统启动13 d后,出水清澈,肉眼可看见滤料塑料生物小球表面附着淡黄色生物膜并有丝状絮体,显微镜下可见生物膜有固着型纤毛虫以及轮虫。挂膜期NH3-N浓度变化见表4。挂膜第13 d,系统氨氮质量浓度由初始4.12 mg/L降为0.08 mg/L,NH3-N去除率为98%。该曝气生物滤柱的NH3-N容积负荷为0.18 kg/(m3d),根据国内外大量的实际运行数据表明,正常的曝气硝化生物滤池其NH3-N容积负荷一般在0.1~1.5 kg/(m3d)[3],可见试验的曝气生物滤池可以有效去除NH3-N,获得较好的硝化效果。此时,认为生物膜已驯化成熟。

mg/L

4 结论

在挂膜实验中,生物滤料经过9 d静态挂膜、13 d动态挂膜后,生物膜培养成熟。罗国芝等[4]采用“超级硝化细菌”进行循环海水系统(水温26℃,溶解氧6 mg/L)的挂膜,系统最高氨氮浓度为9.4 mg/L,需经过54 d氨氮浓度降到0.05 mg/L。何洁等[5]在水温20℃,p H值为8的条件下进行海水水槽中碎石的挂膜实验,海水生物膜的熟化期大约为25天。可见,本次实验方法生物膜的培养成熟时间较短。原因分析如下:

(1)选择活性良好的硝化菌种进行人工挂膜,可保证该硝化菌在生物膜中占优势。

(2)选用塑料生物小球为滤料,有利于生物膜的附着培养。生物小球是塑料材料制成的中空球体,它的表面粗糙、表面积较大,为微生物提供了理想的生长繁殖地,可以大量的附着硝化菌;此外它耐摩擦,化学性质稳定。水流经过时不会产生阻力,中空的结构可将水分成细流,并将大块的污垢击碎,过滤效果极好。

(3)向养殖海水投加人工合成饵料,人工合成饵料提供了蛋白质、脂肪、纤维、无机盐(钙、钾、铁、磷)等营养物质,养殖海水在系统中循环可以持续供给硝化菌及其它微生物生长所需的营养,使微生物大量繁殖,牢固地吸附在滤料上。实验期间海水水温一直处于28~30℃之间,海水pH值为7.8,硝化菌在该条件下具有较强的活性。

(4)硝化细菌是好氧自养菌,只有在溶解氧足够的条件下才能生长,系统持续供氧,水中溶解氧为5.5 mg/L,硝化细菌在该条件下能正常生长。

参考文献

[1]冯志华,俞志明,刘鹰,等.封闭循环海水育苗系统生物滤池的应用[J].中国环境科学,2004,24(3):350-354.

[2]李建政.环境工程微生物学[M].北京:化学出版社,2004.

[3]郑俊,吴浩汀.曝气生物滤池工艺的理论与工程应用[M].北京:化学工业出版社,2005:50-60.

[4]罗国芝,刘艳红,潭洪新,等.新建海水生物滤器接种培养的研究[J].农业环境保护,2001,20(6):443-445.

循环互补生态养殖技术 第2篇

刘浩

（山东畜牧兽医职业学院，山东 潍坊 261061）

摘要循环互补生态养殖，是现阶段解决农户分散饲养与规模经营和环境治理的有效途径。本文以养猪为例，研究了生猪主生产区生猪养殖的现状与特点，分析了循环互补生态养殖的难点，提出了引导养殖农民进入循环互补生态养殖的政策建议。

关键词 生猪；规模饲养；生态养殖；建议

1山东生猪养殖的现状与特点

1.1生猪养殖户比重大单户养殖规模相对小

山东是以粮猪为主的农业大省，农民为了充分利用农村剩余粮食、蔬菜等饲料资源，把生猪养殖作为零存整的投资手段，进行小规模养殖。虽然随着工业化、城镇化得推进，农村劳动力社会化分工不断加快，一部分农村劳动力从农业中分离出来，成为城市农民工和二、三产业从业者。但由于分离出来的主要是青壮年劳动力，农村老人和留守妇女仍有割舍不断的养猪情节，继续发展生猪生产，农村生猪养殖仍以分散饲养为主体[1]。

1.2住宅与猪舍相邻或相近

由于农户生猪养殖养殖规模小，为了方便饲养和管理，农民往往利用闲置杂屋或者房前屋后的空坪隙地建设简易猪舍，进行生猪饲养。即使是一些专业养殖户，在选择养殖场地时首先考虑的是节约成本、方便交通和用水用电，对农村公共卫生、生猪防疫条件和环境综合治理考虑较少。政府部门对养殖基础设施缺的公共投入不足，对养殖规划的引导能力相对较弱。虽然农村山地资源丰富，防疫天然屏障明显，但由于交通条件较差、基础施舍落后，农民养猪不愿进入如林，往往把猪舍建在便于生产、生活的居住地。据调查，70%以上的生猪栏舍建在农村自然村舍，与农村房屋相邻或相近，造成人居环境环境质量不高。

1.3分户分散饲养占主体，小区规模饲养发展较慢

分散饲养作为传统养殖方式，是农村自由式养殖产物，即可以及时充分利用农作物副产品等非常规饲料，提高农家剩余农产品和副产物的利用率，又可以为养殖户提供有机肥改善土壤结构，提高土壤肥力和农作物产量。既可充分利用农村闲置劳动力，又可以提高农业综合效益。农村分散饲养让占主体地位，年出栏生猪50头以下的养殖户占生猪养殖户总量96.5%。千家万户分散饲养由于饲养条件相对较差，疫病防治、科学养殖方面的知识相对欠缺，疫病防治无法保证，先进科技难以推广，产业链条难以延伸，规模效益无从谈起[2]。

1.4养殖环境治理相对滞后

山东省作为全国的生猪主生产区，生猪速度发展很快。但是，由于广大养殖户对生猪养殖粪污治理缺乏应有的重视和统一的规划，相当部分的小规模养殖长没有硬化的道路，特别是散养户缺乏粪污处理的基础设施，雨水污水任意排放。在猪栏舍建设建设和利用方面，一部分散养户是把新建房后留下的破烂旧房或低矮泥房造成猪舍，不便于进行清洁卫生处理，猪粪尿随意排放，缺乏规范治理，严重影响生猪养殖业的可持续发展和当地居民的生产生活[1]。

2循环互补生态养殖特点

饲料养殖肉鸡——肉鸡粪便处理后加配合饲料养猪——猪粪生产沼气——沼渣培养食用菌、沼液肥塘养鱼。

2.1肉鸡养殖技术

农家放山鸡采用种植苗木林，并在其间放养山鸡的办法，和农村传统放养鸡群的方法不同，跑山鸡在苗木林里面跑，树林中有泥土、有草、有虫。在林间养鸡，鸡吃嫩草、吃草种、吃虫。这样树木因为有鸡除去了虫子和杂草，也就不用人为打农药除虫和草，节省了劳动力成本和买农药的经济成本，同时鸡的粪便还可以育林。

采用科学的饲养管理，鸡饲料采用混合拌料，掺着苞米面和生长旺盛的时令蔬菜（如大白菜、菠菜、油菜等）。按照100斤蔬菜对40斤苞米面的比例添加，杜绝给鸡喂食添加剂。由于鸡的生长周期短，生长快，产蛋多，磁疗的利用率高，所以林下养鸡是活跃城乡商品市场不可忽视的经营项目，同时也是发展农村经济、增加农民收入的一条脱贫

致富的途径。

2.2鸡粪处理后养殖良种猪技术

鸡粪能够喂养猪，主要是因为饲料在鸡的消化道停留的时间仅4个小时左右，其中有很多营养物质未来得及消化吸收，就被作为粪便排出体外。鸡粪的味道较难闻，还含有很多细菌，需要经过消毒处理以后才能作为生猪的饲料。

2.3猪舍温床技术

猪舒服睡上“床”，整个床是用谷壳、锯末与特强活力菌种混合发酵出来的“保健料”特制而成，具有很强的保健和环保作用。由于床垫里含有能够迅速有效降解、消化猪排泄物的活性微生物，因此猪可以常年四季吃睡在这个“大温床”上，不用再费劲冲洗猪圈，不需要每天再清除猪粪。而且生猪体内不会有寄生虫、无需治病。

大棚温床养殖技术是一项环保、节能、可持续发展的技术，利用微生物发酵技术，可直接分解猪的排泄物，温床产生的温度可有效抑制有害细菌的生长，给猪的生长造成一个有利的环境，在这个环境中，猪不生病，生长快，节约饲养成本。

生猪标准化规模养殖场，太阳暖暖地照晒着猪舍。一栋猪舍里，数十头小猪在铺满厚厚谷壳、锯末的生物发酵床上撒欢。温暖的阳光透过敞开着的大窗户洒在发酵床上，几头小猪躺在阳光里懒懒打着盹。整栋猪舍很干净，没有臭味，苍蝇很少。

生物发酵床“零排放”养猪技术可以减少污染，这是一种新型环保养猪技术，利用这种技术可以达到零排放，从而可以解决猪场养殖的污染问题。生猪生长的环境还原到了从前的自然状况，恢复了生猪的天性，增加了生猪的活动量，从而提高了生猪的抗病能力及猪肉品质，减少了用药，降低了养殖成本，增加了经济效益，每头生猪比传统养殖平均增收50——80元。传统的猪养殖方式引起的粪尿对土壤、空气、水源及人们生活产生严重污染和影响，以及疾病、食品安全、养殖效益等生猪养殖发展瓶颈，转变养殖思路，采用生物发酵床，生猪生产基本实现了污染零排放，环保效益和经济效益显著。

据测算，采用发酵床养殖比传统养殖节水80-90％、省饲料10—15％、省人工50%以上，并且养殖猪舍内无臭气、无蚊蝇、无污染物排放，同时由于生猪生长的环境还原到了从前的自然状况，恢复了生猪的天性，增加了生猪的活动量，从而提高了生猪的抗病能力及猪肉品质，减少了用药，降低了养殖成本，增加了经济效益，每头生猪比传统养殖平均增收50——80元。

工作人员站在猪群中，用铲子翻着垫料，利用生物发酵床，不需专人每天清理猪

粪，只需每天翻翻垫料。猪粪通过微生物降解、消化，最终变成有机肥，所以没有臭气，也没有污染。生物发酵床冬天的温度保持在25度左右，非常适宜猪的生长，而传统养猪法猪舍冬天的温度是18度以下。同时，生物发酵床猪舍宽敞，猪可以在上面自由奔跑活动，生物发酵床还会繁殖生长大量利于猪发育健康的微生菌。以上这些因素促进了猪的生长，缩短了生长周期。与传统养猪法相比，猪出栏时间大约缩短了10天，而且还少生病。一个饲养周期，每头猪还比传统饲养节约30斤饲料。”

2.4沼气生产技术

养猪过程中的代谢物（粪便）和人的粪便可以直接进入沼气池生产沼气。其间要隔绝空气和满足一定的水、温度、酸碱度条件。经过老沼气池液或者活性较好的污泥中的细菌发酵分解出甲烷和二氧化碳，其中甲烷可以作为燃料供人燃气生火和发电。而二氧化碳可以作为大棚蔬菜养殖的有用气体，供给植物光合作用，生长需要。沼气液还可以作为农业生产中的肥料、及改善农村生态环境。

2.5食用菌的养殖技术：

猪舒适地躺在生物发酵床上，生物发酵床上铺着的是厚厚的谷壳和锯末。加上沼渣这些混合料可以用来养殖食用菌。食用菌是一种异养型的植物性次级生产者，它对有机废弃物的转化生产率很高，所以产品产出量很大，100公斤肥料可以转化生产成100公斤左右的食用菌菇。

2.6沼液养鱼技术：

沼气池中剩下的沼液可以直接排入鱼塘中，培肥水质，提高水中有机物含量用来生产各种鱼类。

3推进生态养殖的难点和解决方案

3.1养殖用地制约

按每个标准化生态养殖场的生猪年出栏为5000头，每头育肥猪占地面积2.5-4.0㎡标准计算则占12500-20000㎡。养殖场对地势要求特殊，既要地势开阔，又要不占耕地：既要交通便利，水、电可靠，又要在非禁养区且不影响居民正常生产生活。

3.2建设资金制约

生态养殖不单纯是几个养殖舍的简单集中，而是要实现栏舍建设规范化、用水用电便利化、交通道路网络化、粪污治理标准化、疫病防控科学化的要求，各项基础设施投入较大[5]。

3.3生产管理的制约

[4]

生态养殖属于分散农户的集中规模饲养。因此，每个养殖农户规模不

一、养殖品种不

一、养殖技术水平不一。

3.4统一规划

加强生态小区的统一规划，组织一定的财力、人力，加强对生态养殖小区建设规划工作，包括道路、栏舍、粪污治理、防疫屏障、水电等公用设施的布置等内容。

3.5加强引导

一是政策引导，通过优化基础设施、提供公共技术服务、资金信贷扶持等措施，鼓励和支持有条件的龙头企业、中介组织采取公司+基地+农户、中介组织+农户等形式建设标准化养殖场。二是引导典型，通过建设一批起点高、标准化程度高的生态养殖场，示范带动周边农户彻底摆脱分散饲养的落后方式。三是技术引导，要针对养殖管理难、技术统一难等实际困难，对每个养殖场量身定做技术服务方案，每个厂派驻专职技术员，指导生产、管理、防疫[3]。

3.6市场销路是大问题

销路怎么打开，好酒不怕巷子深。猪养鸡、鸡养猪、绿色无公害蔬菜，这种循环养殖模式可以节省人工成本，提高收益。猪可以吃鸡粪，猪粪繁殖蝇蛆，将蝇蛆作为高蛋白饲料养鸡，猪粪可以制成沼液发电。要广开宣传门路，加强宣传手段，节省生产成本，在社会上倡导无公害食品，让那些识货的人都来购买无公害食品，提高国民的身体素质。

参考文献：

[1] 中国畜牧业年鉴编委会.中国畜牧业年鉴[M].北京：中国农业出版社，2007.[2]武深树，刘志忠，刘俊杰，等.养殖的现代化管理措施[J].当代畜牧，2007，（7）

黄鳝生态循环养殖试验报告 第3篇

一、材料与方法

1. 试验条件。黄鳝养殖池塘面积39.8亩，池埂水泥护坡，池底平坦无淤泥，池深2.5米，可保水2米，有独立的进排水系统；水源为水库水，水源充足，无污染；池中设置5台1.5千瓦增氧机。配套水稻田2块共计10亩用于水蚯蚓养殖。

2. 准备工作。①池塘消毒。4月10日用生石灰清塘消毒，生石灰用量为150千克/亩，消毒后7天注水，注水至1.2米深，后期加深并保持水位相对稳定。②池塘套养。消毒15天后，每亩投放平均规格为0.4千克/尾的鲢、鳙鱼125尾和0.5千克/尾的青鱼4尾。③网箱设置。选用40目绞纱网片制作的网箱，规格为3米×2米×1.5米。网箱通过拴系在池塘两岸桩上的铁丝固定，呈“一”字形排列，箱距0.8米左右。网箱入水0.8米，箱底距池底0.7米以上，每亩池塘放置网箱25口。网箱安装后，在箱内投放用10毫克/升漂白粉溶液消毒处理过的水花生。④水蚯蚓养殖。4月3日将水田平整，按0.5亩/块分成小块，撒施猪粪3000千克/亩，接种水蚯蚓，以后培施猪粪。

3. 黄鳝苗种放养。注水15天后（5月3日）投放黄鳝苗种。苗种为洞庭湖野生苗（用地笼网捕获），平均规格为75克/尾。按规格大小分箱分级饲养，放养密度为8千克/箱，共计7984千克。

4. 饲养。投喂岳阳展祥生物科技有限公司的鑫富翔黄鳝料和培育的水蚯蚓，比例为1∶1。日喂2次，投喂量为黄鳝体重的5%。投饵做到定时、定位、定质、定量。

5. 水质调节。保证水体透明度在30厘米以上，高温季节每周加注新水1次，并加强水体环境管理，及时捞出水中杂物和残饵，保持食场卫生，保证水质良好。

6. 日常管理。坚持早、中、晚巡塘，勤观察黄鳝的摄食与活动情况、水质变化等，发现问题及时解决。每半个月左右清洗1次网箱，确保箱内外水体交换通畅。高温季节适时开启增氧机。定期用聚维酮碘、季铵盐络合碘对水体消毒。

二、试验结果

经过6个月的饲养，于11月4日出塘，产黄鳝31283千克，鲜鱼9360千克。共计产值1682876元（黄鳝价格52元/千克），平均亩产值42283元。总成本912422元（见表1），平均亩成本22925.2元。总利润770454元，平均亩利润19358.1元。黄鳝成活率为93%，鱼苗成活率为95%。

三、问题与讨论

1. 试验表明，利用水蚯蚓与颗粒饲料养殖黄鳝效益好，黄鳝生长速度快，成活率高。

2. 根据食物链原理、生态学原理以及水体承载能力、水体交换能力，合理确定黄鳝网箱数量、放养密度和水体中鲢、鳙鱼的比例、数量，合理确定水蚯蚓和黄鳝养殖面积的配比，进而建立黄鳝生态循环养殖模式。

3. 本试验水蚯蚓养殖采用无水养殖，相对流水养殖更省时、省力、省钱，同时又不造成猪粪污染的扩散，产量高（亩产4000千克）；但水蚯蚓生产人工成本偏高，生产工艺有待进一步改进。

4. 利用水蚯蚓养殖黄鳝，不需驯食，既能解决黄鳝拒食人工饵料而出现“闭口症”难题，提高苗种成活率，又可以加快黄鳝生长、提高品质。水蚯蚓是许多名贵鱼类的优质开口饵料，可以推广运用于甲鱼、鳜鱼等名优水产品种养殖。

5. 本试验不但取得了较好的经济效益，而且解决了猪粪处理难题，能有效改善农村生态环境，为探索推动低碳渔业的发展、促进渔业产业结构调整升级总结出了成功经验。

水产养殖循环水系统集成 第4篇

1 固体颗粒移除

鱼虾固体排泄物与残饵若未及时移除, 不仅消耗溶解氧还将分解产生大量氨氮。固体颗粒物可分为三类:可沉降固体、悬浮固体、微细或可溶固体。

1.1 可沉降固体

可沉降固体可通过养殖水池的排污设施快速排出。圆形池 (或八角形池、六角形、方形池带圆角) 池底部设计成锅底形, 由于四周流速较中间的流速大, 可沉降固体易在池中央集中、沉积, 其水动力有助于固体颗粒的自动快速排出。池中央通常设双通道排污装置, 小口径管道从池底排出可沉降固体;大口径管道从水体中上层排出悬浮固体。可沉降固体以连续或半连续的方式从水池中央排出, 其流量大小则决定后续的固体颗粒的收集与浓缩处理方法。可沉降固体流量较大的系统可采用旋流分离器、沉淀池或转鼓式过滤机来收集固体颗粒;若流量较小, 可使用小型的沉淀设施。

跑道式水池水流若沿长轴方向, 则可沉降固体颗粒的收集区与水流方向垂直。为加大水体下层流速, 进水口安装于靠近池壁的底部, 同时增设加压装置。处理可沉固体颗粒的另一种方法是通过持续的强充气搅动使之保持悬浮状态, 并与粒径较小悬浮固体一同排出, 在养殖池外再进行沉淀或过滤处理。

1.2 悬浮固体

悬浮固体在养殖池中不易沉淀, 现多采用机械过滤方法移除, 其中网筛过滤与可扩展粒质滤器过滤是最常用的2种方法。

1.2.1网筛

网筛常用不锈钢或聚酯材料, 截留在网筛上的固体通过转动网筛经由高压射流反冲洗出。转盘式过滤机、转鼓式过滤机、倾斜筛过滤机已在循环水系统中用于处理悬浮固体。相对于沉淀池或旋流分离器, 网筛过滤的主要优点在于体积小、反冲用水少, 缺点是商用的网筛过滤机成本较高。

1.2.2可扩展粒质滤器

水流穿过沙、塑料珠等粒质滤器时, 固体颗粒截留于粒质材料空隙间或直接粘附其上。久之, 滤器会逐渐堵塞, 需反冲清洗。反冲过程粒质材料从紧致压实状态扩展开, 固体颗粒则随反冲水流冲脱而出。常用的可扩展粒质滤器有加压砂滤罐与浮珠过滤器。

1.3 微细或可溶固体

微细或可溶有机固体颗粒难以用传统的机械过滤方式移除, 但可用泡沫分离法处理。泡沫分离亦称蛋白分离器, 其作用机理是从封闭水体的底部注入空气并产生气泡, 气泡在上行过程与自上而下的水流接触, 吸附可溶有机固体, 产生泡沫, 微细固体颗粒则截流于泡沫中, 最后从水体顶部移除。

2 氨氮和亚硝态氮的控制

作为饵料蛋白质的副产品, 养殖池中氨氮应控制在养殖品种能耐受的安全浓度内。养殖池外的氨氮处理效率决定池水的循环流速。空气剥离法、离子交换法、生物过滤法均可用于氨氮的消除, 其中生物过滤在循环水系统中应用最广。用于生物过滤的基质通常具有高比表面积供硝化细菌附着生长, 氨氮和亚硝态氮分别经由亚硝化单胞菌、硝化杆菌氧化, 硝化终产品为无毒的硝酸盐。常用基质材料包括沙砾、沙、塑料珠 (环、片) 、竹制品等, 4种常用生物过滤设施的主要优缺点比较如下。

2.1 生物转盘

生物转盘由水槽、盘体和电机 (动力) 构成。盘体固定于转轴上由电机驱动, 由于盘体仅部分 (约40%) 浸没于水中, 其表面生长的生物膜交替接触槽水和空气中的氧气, 故能加速硝化过程, 同时可去除水中二氧化碳, 此为其优点。生物转盘的主要缺点是生物膜不断生长、加重, 有导致机械故障的风险。

2.2 滴滤池

滴滤池由滤床与填充其间的碎石等填料组成。距滤床顶部20 cm左右设有旋转式布水器, 水流均匀从布水横管中流出, 流速取决于填料间缝隙大小。由于滤床未完全浸没于水, 滴滤池可同时提供硝化、曝气与部分二氧化碳的去除功能, 此为其优点。滴滤池的主要缺点是体积庞大、成本高, 若悬浮固体未经预处理, 久之, 滤床可能被堵塞。

2.3 可扩展基质滤器

上述加压砂滤罐与浮珠过滤器等可扩展基质滤器, 亦可兼作生物过滤的设施, 其最大优点便是能同时完成硝化作用与悬浮固体移除两大任务。但截留于基质材料空隙间的固体颗粒降解过程可影响水质, 故循环水系统若采用此种简化设计, 需扩大滤器容量。

2.4 流化床

本质上, 流化床是水流方向保持自下而上的沙滤池, 并通过控制流速, 使沙粒保持扩展、沸腾状态。沙粒粒径应小于用于移除悬浮固体的沙粒, 亦可用比重略大于水的塑料珠 (环、片) 取代沙粒。由于沙粒等基质始终处于扩展状态, 其整个表面均适于硝化细菌的栖息生长, 故单位体积流化床的硝化能力较强, 此为其主要优点。但随时间推移, 沙粒等基质上生物膜加厚, 用于保持基质“流化”状态的动力成本亦随之增加。

3 充气、增氧、二氧化碳去除

多数循环水系统通过充气或输送纯氧提高养殖池溶解氧水平。充气系统更为常用, 且能同时去除二氧化碳。纯氧输送系统成本甚高, 适用于对溶解氧有更高需求的养殖品种或高密度的养殖系统。故从节省成本考虑, 商业养殖系统通常结合使用充气系统与纯氧输送系统, 后者仅在养殖后期养殖池生物量较高时备用, 这样可省去二氧化碳去除独立单元组件的安装。

4 消毒

循环水系统高密度养殖更易传播疾病, 使用化学消毒剂或抗生素则会杀灭循环水系统内尤其是生物过滤器的硝化细菌。循环水系统常用紫外线或臭氧消毒防控疾病。由于浑浊水会影响紫外线的处理效果, 故紫外线设施应安装在悬浮固体处理单元之后。而臭氧则不同, 因其能帮助分解悬浮与溶解固体, 通常安装在悬浮固体处理单元之前。

5 加热

加热方式一是直接对养殖用水加热, 二是空气加热从而间接提高水温。建筑材料应兼具保温与水蒸气阻隔性能, 以免冷凝水持续从顶棚滴落。

5.1 加热盘管

在预热池中安装聚丙烯加热盘管 (金属管道易生水垢) , 加热盘管外接锅炉, 自动调温器在水温低于设定值时能自动打开锅炉开关进行加热。

5.2 空气加热

在循环水系统中空气加热更为常用, 此策略乃是应用中央加热器, 设计中需考虑养殖大棚内的通风所导致的热损失。

5.3 温室

太阳能既能加热空气又能直接加热养殖用水。常见的温室有塑料大棚, 既能收集又能保存太阳能, 大棚顶棚亦可用其他透光材料替代塑料薄膜。但普遍采用的是双层塑料薄膜设计, 其在提高保温效果的同时增加了抗湿性。温室的主要缺点是夏季为保持适宜水温需暂时拆除顶棚, 或在大棚内安装排气扇与冷却器。在北方地区温室大棚仍需安装辅助的加热设备。

6 小结

山林生态循环特种养殖项目策划书 第5篇

山林生态循环特种养殖项目策划书

策划书

编号：.山林生态循环山鸡特种养殖.一、项目简介：.山林生态循环特种养殖项目以充分开发利用本地山

林资源，发展美国七彩山鸡特种禽类生态循环养殖，促进农业经济循环...骑大象的蚂蚁整理编辑

山林生态循环山鸡特种养殖

一、项目简介：

山林生态循环特种养殖项目以充分开发利用本地山林资源，发展美国七彩

山鸡特种禽类生态循环养殖，促进农业经济循环发展。

本项目主要突出三大特点：

1、养殖的产品纯天然，绿色无公害，采用放归

自然的养殖方式，它们自由采食野菜、草籽、昆虫等天然饲料。

2、养殖的品种富有特色，品质好。山鸡属于珍禽，肉质鲜嫩，野味浓郁，是高蛋白、低脂肪、低胆固醇的保健食品，且含有人体所需的氨基酸和多种微量元素，集食用、观赏、药用价值于一身。

3、采用生态循环模式养殖，如下列图文所述：

二、项目背景：

本项目位于荆门市漳河镇崔院村，所在村包括5个小组，171户，总人口670 1

泥鳅循环水集约化养殖试验 第6篇

摘 要：对泥鳅采用养殖池水处理系统的固液分离器、回水池和生物过滤一整套技术，探讨适合泥鳅生长发育的条件因子及管控。试验采用同一批270尾/kg，规格均匀，无明显病伤鳅种。结果显示：经循环水养殖 60 d，1#池和 2#池的泥鳅个体平均规格分别由每尾3.704 g增至16.667 g和17.857 g，各增长3.50倍和3.82倍，日均各增0.217 g和0.228 g，养殖成活率分别为91.2%和87.9%，饵料系数分别为1.51和1.63。试验说明泥鳅是一种适合循环水集约化养殖的品种。

关键词：泥鳅；循环水；集约化；养殖

泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）隶属鲤形目（Cypriniforms）、鳅科（Cobitidae）、泥鳅属（Misgurnus lacepede），俗称“粉鳅”，是一种分布广、适应性强、杂食性的小型淡水经济鱼类[1]。该鱼肉质细嫩、味道鲜美，兼具较高的营养价值和药用价值，深受国内外消费者的青睐，也是我国传统的出口商品[2]。泥鳅在国内素有“天上斑鸠、地上泥鳅”之佳誉，在日本也有“水中人参”之美称[3]。由于泥鳅在一些含氧量低、水质较差的恶劣环境中适应能力很强，使之成为一种有很大生产潜力的低碳养殖品种[4-5]。近年来，有关泥鳅的研究较多，但大多集中在生物学、生长、胚胎发育、人工繁殖、开口饵料、苗种培育及成鳅养殖上[6-8]，而有关成鳅养殖方面的研究也主要集中在池塘养殖、稻田养殖等传统水体，工厂化养殖仅刚起步[6]。迄今，尚未见有关泥鳅工业化循环水集约化养殖的研究报道。为此，作者于2013年6月至8月在浙江杭州萧山东海养殖有限责任公司第一循环水车间进行了本项研究。作为探索性的尝试，本研究旨在发现泥鳅在循环水系统的养殖适应性及其生长性能，为创建泥鳅高效养殖技术和新型生产模式提供参考，对开发泥鳅工业化养殖、提升现代化水平具有现实意义。

1 材料与方法

1.1 鳅种来源与放养

试验用泥鳅于2013年 6月12日购自浙江湖州的一个专业泥鳅养殖场，总量2 500 kg，270尾/kg，体质健壮，规格均匀，无明显病伤。经常规方法运抵试验地，3 h 运程的运输成活率100%。放养前，鳅种先经温度适应，8 mg/L的高锰酸钾溶氧浸泡消毒15 min左右，而后按3 kg/m2和5 kg/m2的密度分养于经清整消毒、完成水质前置处理的养殖池，每池放养量各为1 000 kg和1 500 kg。按个体平均体重计，1#池和2#池泥鳅放养总尾数分别为270 000尾和405 000尾。

1.2 养殖系统

1.2.1 养殖池 供试验用养殖池 2口，面积各为400 m2，分别编号1# 和2#；池子上端正方形（20 m×20 m），下端锅底形，最大水深3.0 m，池中心底部设有35 cm的底排孔，池水经此孔由水压压出上涌至位于池侧的水处理系统，沿管路通入固液分离器。

1.2.2 水处理系统 主要由固液分离器、回水池和生物过滤桶三部分组成。池水由池底部中心压出，自行流入安装在地面以下1 m处的滚鼓式固液分离器，水经180目筛绢过滤去除颗粒状废物后流入4 m×8 m×4 m的长方形回水池，经臭氧曝气处理后，由水泵提升至位于地面的圆筒形生物过滤桶（每池4个），水由桶的上端往下淋，流经生物膜层经降解、吸收去除、消减NH3-N、 NO2--N等有害化学物质后，流回养殖池，日循环率500%～600%（即全池水日循环5～6次）。每池底部匀设60 cm 的纳米曝气盘6个，用以曝除有害气体；水面安装功率0.75 kW的水车式搅水机1台，以使池水旋转及时将池底废物向中心底排孔聚集随水流外溢。泥鳅养殖池水处理的基本流程如图1所示。

图1 养殖池水体循环示意图

1.3 日常管理

1.3.1 水位巡查 随时观察养殖池、回水池水位及各出水口流量变化，通过套拔堵水管及适量补水，以确保水路畅通、循环正常，及时将池底残留物排出池外。

1.3.2 溶氧检测 每天6:00、16:00、23:00各测溶氧一次，了解最低溶氧、最高溶氧及其昼夜变化，确保水中溶氧在3 mg/L以上，以提高饵料的摄食、消化、吸收和利用率，加速泥鳅生长。

1.3.3 合理投饵 视水温变化及摄食反应，投喂泥鳅专用膨化颗粒饵料，粒径1.2～1.6 mm，日投食量控制在池鳅总体重的3%～5%，分4次投喂，实际投饵量以在规定时间能将所投饵料摄完且底排出水口无残饵排出为适度，确保饵料足而不余、泥鳅饱而不剩。

1.3.4 病害预防 泥鳅的防病工作贯穿养殖全程，以生态综合预防为重点。放养前，重视池子消毒，做好养殖用水前置处理；放养时，严格鳅种浸泡消毒；放养后，及时清除水面漂浮性杂物，确保池水清洁卫生；做好生产工具消毒，各池单独配置，确保专用，以避免交叉感染；适时泼洒适量的生物制剂，以调控藻相和菌相，维持生态平衡。

2 结果与讨论

2.1 结果

本研究自2013年6月12日开始，至2013年8月10日结束，历时60日，相关结果如下。

2.1.1 生长速度 前后4次抽样检测泥鳅生长情况，获得不同养殖时段泥鳅个体重量、增重量及日均增重等生长参数；经比较，2种不同放养密度下的泥鳅生长没有明显差异，详见表1。

从表1可知，经循环水养殖 60 d，1#池和 2#池的泥鳅个体平均规格分别由每尾3.704 g增至16.667 g和17.857 g，各增长3.50倍和3.82倍，日均各增0.217 g和0.228 g，绝对日增重前期慢于后期。

表1 不同密度的泥鳅生长情况比较

池塘日期 1#池 2#池

尾数/kg个体重/g 增长量/g 日均增长

/g•d-1 尾数/kg 个体重/g 增长量/g 日均增长

/g•d-1

6月12日 270 3.70 - - 270 3.70 - -

7月09日 130 7.69 3.99 0.15 136 7.35 3.65 0.14

7月26日 90 11.11 3.42 0.19 88 11.36 4.01 0.22

8月10日 60 16.67 5.56 0.35 56 17.86 6.50 0.41

注：1#池放养密度为2.5 kg/m2,2#池放养密度为3.75 kg/m2。

2.1.2 存活率 经清底分养，1#池和 2#池各捕出泥鳅4 104 kg和6 357 kg，据个体重量推算总尾数各为246 240尾和355 995尾，养殖成活率分别为91.2%和87.9%，1#池略高于2#池。

2.1.3 饵料系数 60 d的养殖期间，1#池和 2#池各投喂泥鳅专用膨化颗粒饵料4 687 kg和7 917 kg,饵料系数分别为1.51和1.63。

2.2 讨论

2.2.1 泥鳅对循环水养殖系统的适应性 作为适应性很强的小型经济鱼类，泥鳅能较好地适应循环水养殖。从日常观察看，在循环水系统中泥鳅通常喜集群栖息于浅水处，正常情况下水深2 m以下很少有泥鳅出没，对溶解氧的要求不高，即使溶氧低于1 mg/L也不会影响摄食，对饵料消化、吸收有无影响[9]则有待进一步研究。

nlc202309032223

2.2.2 泥鳅在循环水养殖系统的生长性能 从表1可见，泥鳅在循环水养殖系统生长正常，且生长速度快于传统池塘[8]。1#池和2#池的泥鳅经60 d养殖，个体增重各达3.51倍和3.83倍，日均各增0.22 g和0.24 g。

2.2.3 泥鳅循环水养殖的放养密度 放养密度适宜与否直接关系到养殖对象的生长快慢及产量高低，同时也会影响水质控制和鱼体生存。在传统的池塘养殖[10]中，泥鳅的放养密度通常为3 750～7 500 kg/hm2。而在本研究中，1#池和 2#池的放养密度分别为25 000 kg和37 500 kg/hm2，明显高于传统池塘养殖。从生长情况看，不仅速度正常，而且放养较密的2#池生长略优于放养较疏的1#池，表明现有放养密度对生长尚不构成影响，放养密度尚有提升空间。

2.2.4 泥鳅循环水养殖的管理要点 循环水养殖的特点是池中污物能及时排除、有害物质不易沉积，水体循环使用，水质状况较好。能否获得高产，关键在于水处理的效率。从本研究实践看，高效的水处理除了与设施配置能力有关外，关键还在于高效的日常管理，其中重中之重是要做好下列工作：

确保循环水管路畅通，及时排除池中废物，以减轻生物处理的负荷。

确保饵料质量，并注重投喂方法，做到合理投喂，尽量减少饵料溶失、残饵及排泄物带来的水质败坏，以减轻此类物质对系统的压力。

确保养殖系统生态平衡，用微生物制剂辅助水质调控，以优质环境实现疾病预防，而非采用药物。

3 小结

循环水养殖系统适合泥鳅集约化养殖，且能获得高产。

循环水养殖系统的泥鳅放养密度同系统的设施配置能力有关，但能明显高于传统池塘养殖。

循环水泥鳅养殖成功的关键不仅要有高效的设施配置，更离不开高效的日常管理。

循环水泥鳅养殖管理的重点包括确保循环水路畅通、确保饵料质量并合理投喂和确保系统生态平衡（用微生物制剂稳定水质、以优质环境预防疾病）。

参考文献：

[1] 董聿茂，诸葛阳，黄美华，等.淡水鱼类.浙江动物志[M].杭州：浙江科学技术出版社，1991:146-147

[2] 宋学宏，凌去非，王永玲，等.泥鳅规模人工繁殖试验[J].水利渔业，2001，21（4）:18-19

[3] 李燕.印杰.话说亦食亦赏的“水中人参”：泥鳅[J].中国观赏鱼，2007（42）:17-18

[4] 刘孝华.泥鳅的生物学特性及养殖技术[J].湖北农业科学，2008，47（1）:93-95

[5] 李好琴.泥鳅病害综合防治技术[J].中国水产，2009(1):56-57

[6] 王秋丽，陈耀亮，马福涛，等.泥鳅的人工繁育及工厂化养殖技术研究[J].齐鲁渔业，2008，25（6）:45-46

[7] 雷逢玉，王宾贤.泥鳅繁殖和生长的研究[J].水生生物学报，1990，14（1）:60-67

[8] 王坤，凌去非，李倩，等.苏州地区泥鳅和大鳞副泥鳅年龄与生长的比较研究[J].上海海洋大学学报，2009，18（5）:553-558

[9] 王雨辰，胡廷尖，刘士力.不同光照、饵料和投饵率对泥鳅苗种成活率的影响[J].水产养殖，2010（11）:8-10

[10] 胡廷尖，王雨辰，周志明，等.泥鳅规模化人工繁殖和苗种培育技术操作规范[J].河北渔业，2011（08）:34-36

（收稿日期:2013-12-18；修回日期2013-12-20）

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《河北渔业》编辑部

广东中山引进海水循环系统室内养虾 第7篇

据悉, 传统对虾养殖场地一般使用沿海区域、传统的池塘等养殖环境。因对虾在养殖过程中会产生废水或微生物污染, 因此给生态环境造成污染。被污染的生态环境反作用在对虾身上, 使对虾产量降低、疾病增多。技术将会变该传统的露天养殖对虾为室内养殖, 通过在高密度的环保生态养殖系统中, 对虾养殖处于一个封闭、可调控的水循环系统中, 可避免因养殖水体与流动水环境直接对流而产生的水污染问题。在养殖过程中, 所有对外排放的水体都会进行处理, 防止外部水体受到污染。

作为一家非营利性科研机构, 美国夏威夷海洋研究所专注于水产品养殖研究已有50多年历史。近日, 由该研究所研发的美国海洋养殖水循环系统技术正式转让给中山市聚喜 (广东) 海洋养殖有限公司。该公司今年拟在中山注册公司, 准备打造在全国具有标杆性的养殖基地, 目前初步选址在中山市的阜沙镇。

作为呼吸道方面的专家, 钟南山表示, 他平时很关心食品安全。“这些年, 我发现很多病人身体对抗生素有耐药性, 原因是随着环境的变化, 我们吃的鱼虾等水产品不可避免地使用了包括抗生素在内的药物, 这些药物通过食物进入人体, 给人体间接造成耐药性。此技术推广, 大大提高了水产食品安全

美国工厂化循环水养殖系统研究 第8篇

工厂化循环水养殖方式正以其环境友好、节能、节水等优势,逐步被人们所接受和越来越多的被应用到生产实践中去。工厂化循环水养殖系统(RAS)可以提供可控的环境,系统的大小不受环境条件限制,可以控制养殖水产品的生长速度,甚至可以预计产量。与传统养殖方式相比,循环水养殖生产方式每单位产量的可以节约90~99%的水消耗和99%的土地占用,并几乎不污染环境[1]。

美国在工厂化循环水养殖的研究方面一直处于较高水平,特别是在鲑鳟类冷水性鱼和罗非鱼等温水性鱼的工厂化循环水养殖上有不少的研究和应用。从美国工厂化循环水养殖系统的模式研究总体情况来看可以将之划分成两个有着明显差异的研究技术路线。一是在美国北部是以康奈尔大学的Timmons教授和西弗吉尼亚淡水研究所Summerfelt教授为代表的,以集成各种水处理设备的高集成循环水养殖系统模式研究为主的技术路线。二是在美国南部以路易斯安那州立大学Malone教授和Aquaculture Systems Technologies公司Ebeling博士为代表的,以简化水处理设备,采用简单的处理方式以获得较高经济效益的经济型循环水养殖系统模式研究为主的技术路线。

1 高集成循环水养殖系统模式

高集成循环水养殖系统模式是通过使用各种各样的水处理设备来获得良好的水质,通过各种自动化设施来减少人员劳动强度,通过高精度的水质监控系统来实时反馈系统运行状态。

西弗吉尼亚淡水研究所内有一个集成化程度相当高的循环水养殖系统。其采用的是一个比较典型的水处理工艺,其水处理工艺流程图如图1所示。

在这些工厂化循环水养殖系统中的鱼池一般为圆形,普遍采用了双排水的设计。鱼池的中上层水是通过设置在鱼池侧面的水位保持器直接进入微滤机过滤,而鱼池的底层水中由于含有比较多的颗粒物质(主要是残饵和鱼粪),则是从鱼池底部中心的排水口先进入一个沉淀池或水力旋流器,将可沉淀颗粒物去除后,再进入微滤机过滤。微滤机可以去除大于60μm的悬浮颗粒物。物理过滤后的水流到调节池,在调节池中可以进行调温、补水等。然后使用水泵提升进入生物过滤器,生物过滤可以采用流化沙床、移动床、微珠生物过滤器等方式。经过生物处理后的水自流到脱气装置吹脱水中的CO2,再进入增氧装置,增氧一般采用LHO或锥形增氧装置。由于在美国的工厂化循环水养殖系统中已经普遍使用液氧,因此CO2的去除就显得尤为重要。增氧后的水回到鱼池[3,4,5,6,7,8]。西弗吉尼亚淡水研究所中的循环水养殖系统及主要设备的照片见图2,左边是循环水养殖系统的效果图,右上是系统中的鱼池和投饲机,右下是微滤机和调节池。

要实现工厂化循环水养殖科学、统一、标准化的管理是其中一个相当重要环节。而其中又以饲料的投喂、水质监测和报警系统为关键。在美国农业部国家冷水鱼研究中心和西弗吉尼亚淡水研究所都有相当成熟的饲料自动投喂系统和水质监测系统。所有的数据都会实时反应在控制电脑上,操作人员只需要面对电脑就可以清楚的了解所有系统最新的水质情况和饲料投喂情况,也可以通过电脑实现对它们的控制。整个系统的自动化程度相当高,人员只需要完成一些简单的劳动工作。如图3所示,左上为一个收鱼装置。当养殖的鱼达到市场规格后,员工就可以将鱼从鱼池中赶到这个装置中捞起,设计得非常简单实用。右为自动投饲机,右上和右下都是自动投饲机,不同之处在于,由于右上的鱼池较大,设计人员在鱼池上方设计了一个小型的行车。操作人员在鱼池一侧就可以轻松的将饲料投喂到鱼池的另一侧。左下为一个养殖车间的投饲控制系统。车间内所有系统的投喂都可以通过这台电脑来进行控制,可以设置包括投喂的饲料种类、投饲速度等操作参数。

水质监控系统是一个养殖系统成功的保障。美国工厂化循环水养殖在这方面做的相当完善,尤其是对ORP相当的关注,采用ORP数值的变化来进行水质的预测和调控。如图4所示左上和右上分别为二氧化碳和ORP的测试仪。下方为电脑上显示的系统水质参数在最近一个小时内的历史曲线,包括的参数主要有溶氧、水温和ORP。

2 经济型养殖模式

2.1 BF/AL循环水养殖模式

路易斯安那州立大学Malone教授根据多年的研究,认为循环水养殖系统能够成功运行必须满足五大必要条件:一是水的循环;二是悬浮颗粒物及时去除;三是生物过滤;四是增氧;五是二氧化碳的去除。当然,目前有很多方法都可以满足这五大必要条件。但是,重要的是如何采用简单有效的方法来实现,成为研究和应用的技术关键。BF/AL循环水养殖系统模式是一种采用气提代替传统养殖模式必须使用的水泵以实现水体循环,而水处理仅仅使用浮性珠子过滤器等简单的处理设备的循环水养殖系统模式。其中仅采用浮性珠子过滤器和气提技术就能完全满足五大必要条件。

浮性珠子过滤器的特点在于其同时兼具物理过滤和生物过滤的双重功能,可以简化循环水养殖系统的设计和操作。目前,浮性珠子过滤器系列中有螺旋桨反冲洗型(PBF)、气泡反冲洗型(BBF)和气室反冲洗型(PGF)三中型式。气室反冲洗型(PGF)过滤器是当中的最新产品,它可以使用自身容器内的水体来完成反冲洗,而其强度又不会太过剧烈而影响到硝化反应的进行。采用浮性珠子过滤器可以实现五大必要条件中的悬浮颗粒物及时去除和生物过滤。气提技术在BF/AL循环水养殖系统模式中可以实现另外三个必要条件,通过使用鼓风曝气,形成密度差,可以将让水从低位提升到高位,实现水的循环。在实现水位提升的同时曝气可以实现给系统水体增氧和去除水中的二氧化碳。PF/AL循环水养殖系统模式仅仅使用珠子过滤器技术和气提技术就完成了循环水养殖所必要的五大必要条件,系统所使用的动力设备非常少,因此,大大减少了系统维护所需要的时间。而从安全性的角度考虑,除去了水泵故障的可能性,使系统更加安全可靠,养殖风险更低[9,10,11,12,13]。

Tiltech Aqua Farm养殖场内目前在使用的一套BF/AL循环水养殖系统。Tiltech Aqua farm主要生产全雄罗非鱼苗,并可以根据客户需要提供各种特定家系或者规格的罗非鱼苗。整个农场正常运行时只需要4个人,只是在特别忙的情况下才会另外请临时工。水处理系统相当简单,仅仅是使用了几台大型的珠子过滤器来控制系统内的微藻浓度和去除颗粒物。鱼池中的微藻浓度相当高,据介绍最高浓度可以达到800 000 000ind/L。鱼池内的水是通过中央排污口自流进入PBF过滤器,鱼池内水面和PBF过滤器中的液面高差大约为30cm,过滤后水通过气提方式被提升回到鱼池,实现了水的处理和循环。系统的换水量相当的低,系统中的水体已经使用了长达4、5年之久。在鱼池的池壁、水管上到处长满了藻,看起来非常的脏。如图5所示,左上是农场最早使用PBF过滤器,从1993年开始使用至今运行状况良好。左下是一组BF/AL循环水养殖系统,右上为鱼池中的分类养殖网箱,右下气提装置。

2.2 生物絮凝(Biofloc)循环水养殖系统

在美国虾类产品的养殖量相当大,而且从目前来看,它还在以每年15%的增幅在迅速膨胀。一方面,水质的好坏对于虾类的养殖是相当关键的。另一方面,由于虾类养殖而带来的污水排放也成为了美国各个环境保护协会关注的焦点。因此,寻找一种稳定、高产、高效、环境友好而又可以将病毒危害降到最低的虾类养殖模式就成为了主要的研究方向。生物絮凝(Biofloc)循环水养殖系统是目前美国在经济性循环水养殖系统模式方面的研究热点之一,目前已经有不少的实验系统和部分应用实例。

生物絮凝(Biofloc)循环水养殖系统有别与传统的水处理方式,它是利用异养细菌的同化反应,理论反应方程式如下:

根据方程式可以得到:每g的总氨氮转化为细菌,需要消耗4.71g的溶解氧、3.57g碱度(0.86g无机碳)和15.17g碳水化合物(6.07g有机碳)。反应可以生成8.07g的细菌生物体(4.29g有机碳)和9.65g的二氧化碳(2.63g无机碳)。反应使得细菌的生物量增加了40倍,所产生的生物量远远大于的硝化反应过程中的细菌生物量的变化,所以系统的另一个关键就是使用物理过滤及时去除水中的微生物和颗粒物[14]。

生物絮凝(Biofloc)循环水养殖系统主要是养殖虾类,使用的是跑道式养殖池(如图6中的左图所示),养殖池仅仅配备了压力式沙滤灌、泡沫分离器或采用沉淀池等物理设备,图6右上所示的是竖流式沉淀池。实验使用填料糖(如图6中的右下所示)作为生物填料和外加碳源,通过提高水体内的碳氮比,使得水体内的异养细菌取代自养细菌,成为系统中的优势种,从而吸收总氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐,将其转化为细菌的生物体。根据研究报到,每6g碳可以将1g总氮转化为细菌的生物体,其使用的填料糖的比重为1.3,含碳量为50%。实验结果显示在实验过程中,系统水体中的氨氮和亚硝酸盐氮被控制在一个合理的水平,系统运行稳定[15,16,17,18]。

3 结语

循环海水养殖系统 第9篇

关键词：循环水养殖系统 (RAS) ,pH维持,计量泵

在我国的渔业水质标准中, 适合鱼类养殖生长的p H在6.5~8.5, 最佳生长环境的p H在7~8.5。对于不同种类的鱼, 最佳生长环境的水体p H略有不同, 同一种鱼在不同的生长阶段所需要的p H也不尽相同。因此, 把养殖水体维持在所需的p H范围对于鱼类的生长有相当重要的意义。循环水养殖系统 (RAS) 是一个几乎全封闭的系统, 相对于池塘养殖, 更容易提供一个p H稳定的生长环境。

p H自动调节技术已经发展了一段时间, 在工业、污水处理等行业有广泛应用。其方法一般为同时添加碱液和酸液, 或只加一种溶液以达到所需的p H。前一种方法虽然设备简单, 但不能在水产养殖领域使用;后一种方法现已开始用于养殖水处理领域, 然而, 由于p H的变化是一种高度非线性过程, 其控制相当困难。国外从20世纪90年代开始就进行了p H控制的研究, 包括:串级前馈控制器的线性常规控制器[1];以模糊逻辑和神经网络为基础的建模和控制开发的酸-碱滴定过程技术[2];采用模糊逻辑系统作为逼近器的自适应非线性控制器[3];对非线性过程调整控制器增益的PI参数的模糊自整定PI控制器[4];基于非支配排序的多目标PID参数设计的粒子群优化 (NSPSO) p H控制[5]。在国内, 长期以来基本采用的是PID自整定的方法添加试剂来进行p H的控制[6], 并没有进行p H控制算法等的研究。

目前, 将p H自动调控技术应用于RAS还鲜有报道, 而常规控制算法无法满足系统设计要求。本文通过应用新型控制算法进行试验, 验证了该技术的控制精度, 以期为该技术在RAS中的应用和推广提供一定的技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验对象

试验在中国水产科学研究渔业水体净化技术和系统研究重点开放实验室高密度循环水养殖实验系统中进行。该系统为淡水高密度养殖系统 (图1) , 总水体约20 m3, 循环量30 m3/h, 养殖密度为100 kg/m3, 补水量约2%/d, 养殖鱼类为罗非鱼, 每天投饲2次, 每次的投饲量为2.5 kg。养殖系统中有多种因素影响水体中的p H:鱼呼吸产生CO2, 会降低水体的p H;生物过滤的硝化反应也会降低p H;CO2脱气装置会升高水体的p H。另外, 还有其他影响因素, 如鱼池排污、系统补水、投饵等。

1.2 试验方法

1.2.1 系统原理

由于各种因素的作用, RAS中水体的p H一般会随着养殖时间的增长而逐渐下降, 因此, 只需加碱就可调节水体p H。本试验即通过持续往养殖系统中添加碱性溶液来维持水体的p H (图2) 。

使用p H传感器、数据采集分析控制系统、计量泵和试剂桶等组成p H维持系统。p H传感器放置于鱼池中, 直接监测鱼类生长环境的p H变化, 以获得最正确的测量值;数据通过采集模块传输至数据分析系统 (数据分析系统基于工业组态软件编写) , 数据分析系统可将数据进行存储, 并通过数据分析系统中算法的分析计算, 将控制判断发送至输出控制模块;输出控制模块根据收到的控制判断输出4~20 m A的电流信号来控制计量泵的流量, 控制进入系统的碱量;计量泵长期处于运行状态, 持续抽取试剂桶中的碱性试剂注入泵池中, 通过循环水泵将碱液溶解于RAS。此方法与工业上基于线性补偿原理的p H控制系统类似[7], 但后者是作用于非循环系统。

1.2.2 系统硬件构成

系统的硬件构成:p H传感器为梅特勒-托利多In Pro4010/120/PT1000;p H仪为梅特勒-托利多M300 p H DIN single 1/2 ch ORP, 可输出4~20 m A信号;数据采集为泓格的i-7017模块, 输出控制模块为泓格的i-7021模块, 其作用分别为采集4~20m A信号和输出4~20 m A信号。数据采集分析控制系统使用MCGS组态软件, 通过组态软件进行p H的采集、控制判断程序的编写和执行, 以及对设备的控制;计量泵选用DPG电磁式计量泵, 流量为6 L/h, 可使用4~20 m A信号进行控制 (图3) 。

1.2.3 试验过程

RAS一般通过附着在生物过滤设备中的硝化细菌和亚硝化细菌进行硝化反应, 将氨氮转化成亚硝酸氮和硝酸氮, 来降低氨氮含量。p H影响硝化细菌的活性和生长速度, 其中亚硝化单胞菌的最适p H为7.2~7.8, 硝化菌属的最适p H为7.2~8.2。从氨氮的存在形式考虑, 对于硝化细菌, 将p H保持在接近最适范围的较低水平较好[8]。因此, 将目标p H设定在7.4 (试验初始p H在7.0附近) 。

根据国外研究报道[9], 每投喂1 kg饲料, 约需投加0.25 kg碳酸氢钠 (Na HCO3) 来补充因硝化反应碱度的消耗造成的p H下降。具体根据RAS的投饲量, 来确定系统所需投加的碳酸氢钠的总量, 暂定每天投放的碳酸氢钠为2 kg来设定计量泵的初始流量。所用碳酸氢钠溶液的初始浓度为0.05 kg/L, 后期将使用未知浓度的碳酸氢钠溶解液来检验系统的适应能力。

试剂桶容量为60 L, 桶中的溶液为碳酸氢钠溶液, 易溶于水, 且溶液是弱碱, 不会使养殖系统的p H增加过快, 适合用于长期调控使用。试验开始后, 测定2 h和2周内的RAS内p H的变化情况及2周内碳酸氢钠的每日使用量。

1.2.4 控制算法与判断流程设计

控制算法是本系统的核心之一。控制算法由比例-积分-微分算法 (PID) 、计算机网络传输控制算法 (TCP) 以及预判控制组成。

PID是常用的控制算法, 应用范围较广, 能基本满足一般控制需要。但是它有一个自整定的过程, 这个过程易使系统的p H超过设定值由于系统只添加碱, 因此, 当系统中的p H超过设定值后, 只能通过系统自身的硝化反应等过程来缓慢降低, 使得系统达到稳定的时间变长, 甚至无法达到稳定;而且PID很容易受临时影响因素的干扰而重新开始自整定。因此, 在算法中加入了TCP算法和预判控制来解决以上两个问题。

计算机网络传输控制算法 (TCP) 主要的作用是防止网络拥塞, 其主要原理是乘法减小、加法增大[10]。在控制算法中, 将其与PID算法结合使用, 应用其原理来防止加碱速度过快以致超过设定值 (乘法减小) , 以及在此之后的将流量缓慢增加至稳定 (加法增大) 。

预判控制主要是根据RAS的水体循环时间, 对投放碳酸氢钠溶液可能使系统中p H产生的变化进行提前判断, 以及在系统判断发生临时影响因素时 (如投饵、排污、补水等) , 可提前进行输出量的调节, 避免PID再次进入自整定。

整合以上3种算法编写得到的就是p H维持系统的算法, 它能使计量泵的流量逐渐达到稳定, 同时系统的p H保持稳定且不超过设定值。

判断流程如图4所示。当系统启动后, 首先输入目标值, 即需要维持的p H, 然后系统通过判断数据采集得到的当前值与目标值的差, 计算出所需要的输出值;由于数据采集是持续进行的, 所以系统中的数据分析判断也是不间断的, 可以根据实时采集到的数据来改变设备的输出值, 以达到稳定系统中p H的作用。当工厂化循环水养殖系统中产生投饵、补水或排污信号时, 数据分析判断系统会根据其变化量来对输出值进行调节。

在数据分析判断算法中:当系统启动后, 首先运行PID算法, 通过当前值与目标值之差值, 增加计量泵的输出流量, 加快系统中p H的上升;根据系统中p H的上升速度, 在距离目标值约-0.2处设置第一个缓冲点, 同时运行TCP算法, 先减少50%的计量泵输出流量, 然后缓慢增加流量, 并判断p H的上升速度是否减缓如没有减少, 再执行一次TCP算法, 以确保系统中p H的增加不会超过设定值;此后再使用PID算法和TCP算法进行反复控制, 最终将计量泵的输出值稳定在合适的范围, 使得p H维持在目标值附近, 且不超过目标值, 满足系统的要求。而当投饵、补水和排污等动作产生时, 通过其作用时间, 根据预先设定的程序对计量泵的输出值进行细微调节, 以满足系统中p H稳定的要求。

2 结果与分析

由图5可以看出, 从p H维持系统启动到水体p H达到设定值大约经过了30 min, p H变化规律为先快后慢, 前10 min为第一时间段, 由于判断当前值与目标值偏差过大, 而使用最大流量进行加碱, 因此, 第一时间段曲线的斜率很大;在10~20 min的第二时间段, 由于p H离目标值大约只相差0.5, 经过算法对p H增加趋势的判断, 降低了计量泵的流量, 使第二时间段曲线斜率相对于第一时间段减小;在20~30 min的第三时间段, 斜率进一步变小, 最终在达到接近设定值的位置, 斜率降到最小;在系统启动约30 min之后, 水体的p H达到设定值并维持误差在±0.01的范围内。

由图6可以看出, 在p H维持系统启动后2周时间内, RAS中水体的p H完全维持在设定值±0.01的范围内。可以认为p H维持系统在长期的运行中状况良好, 系统完全达到了试验的设计要求。

由图7可以看出, 5%浓度的碳酸氢钠溶液的使用量基本维持在每天25 L左右;第1天由于是从初始值调节到目标值, 所以溶液的使用量较大, 约为55L。在使用不确定浓度的碳酸氢钠溶液的实验中, 得到的曲线与图4基本一致。其不同点在于:如果溶液的浓度<5%, 则曲线第一时间段和第二时间段的斜率明显减小, 并且时间增加, 曲线的上升更加平稳;同样, 当溶液的浓度>5%时, 曲线的第一时间段和第二时间段的长度缩短, 其斜率增大, 提前进入第三时间段。

3 讨论

本循环水养殖系统 (RAS) 中的p H维持系统不同于传统的PID算法加碱系统, 是利用全新的控制方式[11,12]对养殖水体的p H进行控制。传统方法主要是利用PID算法使设备执行反复开闭的动作来投放碱[6], 如果需要进行精确的控制, 则会增加开闭的频率, 这样反而缩短了设备的使用寿命;而且由于PID算法的振荡结构, 容易造成加碱过量而超过设定值。由于只进行加碱, 所以需要等待系统消耗完超出的碱量再进行添加, 这个过程十分漫长, 不利于控制。虽然有些方法也用到了计量泵, 但其作用也只是使用计量泵代替电磁阀作为控制设备, 只是预先设定了流量, 并没有使用持续加碱的方法进行控制。而有些方法通过改变计量泵流量来进行控制的系统[7], 主要用于工业, 且并不是循环系统, 不会受到系统中其他因素的影响, 因此, 不能用于工厂化循环水养殖系统。

本p H控制系统通过使用新型控制算法和新型控制系统对养殖水体的持续加碱, 能将循环水养殖系统水体的p H长期维持在设定值, 有助于建立最适合鱼类的生长的水体环境。

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循环海水养殖系统 第10篇

近年来,国外水产养殖的技术发展较快,在水体消毒、净化,池底排污,增氧及控温方面,几乎采用了现代所有可以引用的先进技术,水产养殖已经达到相当高的自动化程度[1]。但我国渔业现代化起步较晚,现代化水产养殖应具备的高溶氧、控温、水质净化技术还比较落后,而从国外直接引进现代化的养殖设备和控制系统价格高,运行成本高[2],在国内无法推广普及。因此,研制一种适合于我国的水产养殖监控系统具有十分重要的实际意义。在水体循环的养殖系统中,需要监测或控制的水质参数很多,其中温度会影响许多其他的水质参数,所以温度是一个很重要的参数,也是本系统监测和控制研究的重点。

基于PLC在工业控制系统中的良好应用,本文将S7200PLC用于水产养殖控制系统中。整个系统的工作原理为:从控制现场传感器送来的(420)m A或(05)V的标准信号经过A/D转换模块送到现场控制单元(PLC),经过PID运算后形成控制信号,控制信号再经过D/A转换模块返送到现场执行单元(调节阀或电磁阀),对养殖池的温度和水位进行实时监控,实现养殖池温度和水位的恒定控制。

1系统的工艺设计和整体控制方案

1.1工艺设计

本系统采用循环水养殖系统的工艺[3[3,4,5,6]],结合水处理技术,实现高密度养殖并节约水资源,与传统养殖模式相比,具有明显的优势,是一种环保型、节水型、高产值的养殖模式。主要由鱼类养殖池、调节池、循环水处理系统(包括微粒过滤机、沉淀池、水处理生化反应器、泡沫分离臭氧消毒装置、增氧装置)、锅炉热水供应系统等功能单元组成。该系统有60 m3(1.2 m10 m5 m)鱼池1个,循环水处理系统1套,自来水作为综合系统的原水;放鱼前,系统运行2周,采用自然挂膜方法使生化反应器内的滤料形成净化功能,选择体质健康、无外伤的罗非鱼作为研究对象。工艺流程图如图1所示。

系统开始运行后,首先,增氧机的出口电磁阀10、11、9、8开启,增氧机启动。其次,循环水处理系统启动,循环通道的电磁阀2、4、7、14、17、19开启,循环水系统启动,此时有两条支路,一条是泵3开始启动,将养殖用水从养殖池抽出,经微粒过滤机过滤后送到沉淀池;另一条支路是当系统运行了一段时间,水质净化到一定程度,不存在大颗粒的固体悬浮物时采用,由泵4启动,将养殖池的水直接泵给沉淀池。由经验值可知,这两条支路4 h切换一次。然后泵5自动开启,泵6是备用泵,两泵同样4 h切换一次,将养殖用水从沉淀池抽出送到生化反应器进行生物过滤后送到调节池;调节池的水经臭氧消毒泡沫分离后自动流回养殖池,完成一次水循环,同时另一次水循环开始。

当养殖池的温度降低时,需要加入一定的热水升高温度,本系统的热水来源于锅炉,锅炉内有水位传感器和温度传感器,从而保证锅炉内一直有一定水位的热水备用。最后,再根据养殖池的三个温度传感器采样温度的平均值和水位传感器采样的水位值,经PID运算后自动控制锅炉热水出口调节阀和原水进水口调节阀的开启程度,经调节后使得养殖池的温度和水位的实际值跟期望值一致。

1.2 系统的整体控制方案

本控制系统以PLC为核心,利用传感器自动检测养殖池的温度和水位,因温度和水位都是模拟量,故采用PLC的A/D转换模块对现场被控参数进行转换,然后送给PLC,PLC根据传感器检测的数据,由控制算法计算出控制结果,经D/A转换后驱动执行件动作,自动调整温度和水位的值,使其与期望值一致。PLC并通过采集输入和输出点的信号监控外围设备,并在显示面板上做相应的显示。这样,PLC就组成了现场监控单元,形成了循环水养殖的控制系统。系统整体方案图如图2所示。

系统的控制参数有养殖池温度、养殖池水位、两条循环水处理系统的交替更换,具体通过控制温度调节阀开度、水位调节阀开度、电磁阀开关、锅炉启停、水泵启停、增氧机启停、微滤机启停、臭氧发生器启停、泡沫分离器启停等来实现。系统根据水温传感器测得的养殖池内实际水温来控制温度调节阀的开度,水温控制值可以设定(例如:设定养殖池内温度为30 ℃,当温度低于30 ℃时,系统根据温度差控制温度调节阀的开启程度,温度差较大时调节阀的开度大,温度差较小时调节阀开度小,以保持池内温度的平衡)。同理,系统根据养殖池内实际水位来控制水位调节阀的开度。当水位差较大时,调节阀的开度大些;当水位差较小时,调节阀的开度相应小些,自动调节水位。根据循环水养殖系统的净化程度控制两条循环水处理系统的更换,更换时间具体根据实际情况设定。本控制系统还具有故障报警和显示功能,当养殖池内水位过低,水位过高,温度高,水泵、微滤机、泡沫分离器过载时报警,PLC发现问题后就立刻做出相应的保护动作,避免事态扩大,停机处理,同时在显示面板上发出警告,数码管会显示故障代码,指出问题所在。

综上所述,PLC将在该循环水养殖系统中起到对各功能的监控保护,系统故障诊断、逻辑控制等重要作用。

2 控制系统的设计

2.1 系统的硬件设计

根据系统的要求,选取西门子PLC S7200 CPU226作为控制核心,同时还扩展了1个EM231热电偶模块、1个EM231模拟量输入模块、1个EM232模拟量输出模块、1个EM223数字量输入输出模块。CPU226的I/O点数是24/16,所以要扩展1个EM223数字量输入输出模块,它的I/O点数是8/8,作用是提供附加的输入、输出点,这样完全可以满足系统的要求。同时,选用1个EM231热电偶模块,专门用于温度的采样,1个EM231模拟量输入模块,用于水位的采样,1个EM232模拟量输出模块,用于输出调节阀的开度信号。由于本系统选用了EM231热电偶模块,所以选用热电偶传感器检测温度,并选用浮球式水位传感器检测水位。

2.2 CPU226的I/O地址分配

循环水养殖温控系统的设计主要涉及了33个数字量输入、23个数字量输出,6个模拟量输入、2个模拟量输出。 CPU226的I/O地址分配如表1所示。

2.3 系统的软件设计

本系统的程序设计由以下部分构成:主程序,初始化子程序6,养殖池温度PID参数初始化子程序3(PID_CH0),养殖池水位PID参数初始化子程序4(PID_CH1),循环及过滤生化系统子程序0,臭氧杀毒泡沫分离系统子程序1,锅炉热水供应系统子程序2,故障报警及显示子程序5,中断程序0(INT_0),中断程序1(INT_1)。本控制系统的控制程序采用STEP-Micro/win32软件以梯形图方式编写。

2.3.1 系统主程序

系统的主程序如图3所示。

由图3可知,按下启动键后,首先检测养殖池水位,如果水位低就停机,否则就正常运行。接下来依次调用循环水处理系统子程序,锅炉热水供应系统子程序,温度控制子程序,水位控制子程序,程序还具有故障处理报警显示功能。各子系统之间是相互独立的,除了低水位报警停止整个系统的运行,其他报警不影响整个系统的运行。系统有手动模式和自动模式两种控制方式,当系统处于自动模式时,只需按下操作面板上的系统启动按钮,PLC就会自动执行设定的程序,达到控制目的;当系统处于手动模式时,只需按下操作面板上_1手动_0自动按钮,并向PLC发出控制输入(如,水泵启停、微滤机启停),然后PLC根据输入,操作外部设备(如继电器),完成一系列预先设定好的动作,便于调试和排除故障。

2.3.2 温度控制子程序

PID_CH0, 养殖池温度PID参数初始化子程序,首先根据养殖池温度PID算法回路表设初值,其次执行中断0进行定时采样,采样时间为0.1 s,为了使测得温度更加准确,在养殖池的不同位置放置了三个温度传感器,将定时采样的三个温度传感器的平均值作为实际采样值,并转换成PID的标准化数值,然后执行PID运算,运算结果转化后进行模拟量输出,来控制锅炉热水出口调节阀12的开度,当误差较大时,调节阀12的开度会适当增大,当误差较小时,调节阀12的开度会适当减小。采用PID算法对养殖池温度进行调节,使系统振荡和超调都很小且系统响应快,减小了水温的波动。PID_CH0中的PID的各参数均先根据经验值设定,因为S7200 PLC有PID自整定功能,所以系统运行后,根据实际情况,参数还可以再优化。

2.3.3 水位控制子程序

PID_CH1, 养殖池水位PID参数初始化子程序,首先根据养殖池水位PID算法回路表设初值,其次执行中断1进行定时采样,采样时间为0.1 s,为了使测得水位更加准确,将养殖池水位传感器5次采样的平均值作为实际采样值,并转换成PID的标准化数值,然后执行PID运算,运算结果转化后进行模拟量输出,来控制原水进口调节阀1的开度,当误差较大时,调节阀1的开度会适当增大,当误差较小时,调节阀1的开度会适当减小,从而保证养殖池水位的恒定。PID_CH1中的PID的各参数同样均先根据经验值设定,系统运行后,根据S7200 PLC的PID自整定的值,参数还可以再优化。

3 结论

本文设计了循环水养殖系统,结合水处理技术,减少了日换水量,从而实现了高密度养殖并节约水资源,是一种环保型、节水型、高产值的养殖模式;整个系统软硬件搭配合理,维护方便,具有较高的性价比,在实验室模拟调试中运行稳定可靠,能够很好地完成本系统养殖池的水位和温度的恒定控制,是一种切实可行的控制方案,具有良好的推广前景。

摘要：针对目前国内水产养殖监控系统较落后的研究现状,设计了采用西门子S7—200PLC的循环水养殖温控系统,采用PID控制算法,对养殖池的水位和温度进行实时监控,实现养殖池温度和水位的恒定控制。详细介绍了系统的整体控制方案,工作原理,并给出了系统的软、硬件结构设计,有效地实现了系统的逻辑控制、安全控制、故障显示及故障处理。

关键词：PLC,PID算法,循环水养殖系统,水位,温度

参考文献

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日本对虾双茬低密度循环水养殖模式 第11篇

1 主要技术措施

1.1 池塘清整

排干池水晾晒、干燥。

1.2 杀菌消毒

池塘进排水渠道进水80 cm，应用大剂量含氯消毒剂杀菌、消毒除害，待药性消失后，用微生态制剂肥水调水。

1.3 繁殖基础饵料

于4月18日向各池塘移植（殖）活体钩虾生物饵料，15 kg/hm2和适量浒苔，利于钩虾附着和增殖。

钩虾

1.4 低密度放苗双茬养殖

于4月30日，一次性投放日本对虾苗52 500尾/hm2，第二次放苗于8月1日按67 500尾/hm2，预防因一次性高密度放苗造成的环境胁迫压力和致病因素。

2 养殖管理

2.1 确保水质相对稳定

前期以补充水为主，水位达到一定高度后封闭外部水源，力争池水相对稳定，不大排大换，减少不当进水造成对虾产生应激。中后期采用临时水泵，实施内部水回收循环，微流水管理办法。

2.2 投饵管理

在基础饵料的作用下日本对虾3～4 cm无需人工投喂饲料（自放苗时间大约25 d左右）。投饵料以贝类为主，鲜杂鱼、人工配合饵料做为补充，大型贝类破碎后投喂。

3 养殖结果

3.1 第一茬

8月15日国家对虾产业体系岗位科学

家李健同志现场观摩日本对虾养殖

自4月30日放苗至6月28日，养殖59 d开始收捕到7月25日共收捕28 d，单产414 kg/hm2，平均规格84头/kg，平均售价90元/kg，回捕率66%。

3.2 第二茬

自8月1日放苗至9月16日，经46 d时间养殖陆续收捕，单产327 kg/hm2，平均规格92头/kg，平均售价120元/kg，回捕率44.5%。

3.3 双茬合计

放苗12万尾/hm2，单产741 kg/hm2，回捕尾数64 860尾/hm2，回捕率54%。

与当地常规养殖平均产量225 kg/hm2左右相比，产量高出近3倍。

3.4 经济效益分析

第一茬40 hm2面积，9个池塘，产虾16 560 kg，平均单产414 kg/hm2，平均售价90元/kg，收入149.04万元。

第二茬40 hm2面积，9個池塘共计收虾7 500 kg，平均单产187.5 kg/hm2，最好池塘327 kg/hm2，平均售价120元/kg，收入90万元。

两茬合计收虾24 060 kg，平均单产601.5 kg/hm2，产值合计239.04万元。

投入成本106.64万元（投入钩虾600 kg，444万元，贝类、杂鱼、配合饵料93万元，苗种32万元，药品3万元，电费及其它3万元）

利润：132.4万元，平均33 100元/hm2。

4 存在问题与改进措施

严格把关日本对虾苗种的健康质量，特别是亲本来源地，无病毒携带，苗种规格符合放苗条件要求。

严格把握放苗数量的准确性。

苗种投放时间、池水温度一定要适应日本对虾苗种的放苗要求。有条件可在养殖池塘内搭设简易塑料保温棚，可较正常自然水温放苗提早20 d以上;能达到早放苗、早出池、卖高价、养多茬、防病害的目的。采用简易塑料保温棚暂养虾苗手段，养成日本对虾在6月25日前出池销售160元/kg以上，6月25日以后就下降到80元/kg以下。

第二茬日本对虾养殖放苗要对水质进行严格调整，彻底杀除敌害鱼类，才能提高放苗成活率和养殖成功率。

根据沧州地区的气候条件，最后一批日本对虾放苗时间不能晚于8月3日，否则不能达到正常生长规格。

（收稿日期：2014-11-14）

循环海水养殖系统 第12篇

气浮分离技术在工厂化循环水水处理中的应用,目前主要停留在简单的试验对比和工艺试验上,生产上往往靠经验设计,缺乏科学的设计标准,在设计、建造中存在盲目性、不确定性等问题[7,8,9]。为使该技术的应用更加规范化、最优化,提高水处理效率,改善集成应用效果,本研究从叶轮气浮装置的设计原理出发,优化各关键零部件的设计参数,并在循环水养殖系统中进行水处理试验,为气浮分离技术在水产养殖水处理中的优化设计及生产应用提供参考。

1 材料与方法

1. 1 试验方法

首先优化叶轮气浮装置的设计参数,优选出适于循环水养殖水处理需求的各零部件,组装成叶轮气浮装置; 然后集成应用在石斑鱼海水循环水养殖系统中。在不同水力停留时间( HRT = 5、15、25 min ) 和不同进气量( 自然进气及5、10、15 m3/ h) 工况下探讨装置处理前后的水处理效果。其中自然进气是通过叶轮高速旋转产生的局部低压将空气吸入。每天9: 00 采样一次,每次取样地点固定。

测定方法: 采用称重法测定TSS; 采用铂钴比色法测定色度; 纳氏试剂分光光度法测定总氨氮( TAN) ; 盐酸萘乙二胺比色法测定亚硝酸盐氮( NO2-- N) 、硫酸钾消解法测定总氮( TN) 和重铬酸钾法测定化学需氧量( COD) 。采用美国YSI Professional Plus Multiparameter Meter检测溶氧( DO) 、氧化还原电位( ORP) 。试验用鱼为青石斑,养殖密度10 kg /m3,日投喂量2% ; DO 6. 5 ~8. 5 mg / L,水温23 ~ 26 ℃ ,盐度15。

1. 2 试验系统

本试验系统共有4 个鱼池,采用双排水方式经过叶轮气浮池后进入调节池,经水泵进入生物移动床,再通过低压喷淋溶氧器( LHO) 增氧后流回鱼池( 图1) 。其中少量的水流支路在移动床后经过脱气塔脱气后再进入LHO增氧后流回鱼池,从而实现循环水养殖。

1.竖流沉淀器2.鱼池3.生物移动床4.低压喷淋溶氧器5.脱气塔6.叶轮气浮装置

2 叶轮气浮装置设计

依据实验系统养殖负荷估算,目标参数为: 水处理能力≥10 m3/ h; 固体悬浮物去除率≥30% ;能耗≤1. 0 k W。

2. 1 电动机

参照离心式通风机、离心式压缩机和污水气浮处理工程技术规范[10],电机选择为Y801-2 型立式三相异步电动机,额定功率0. 750 k W,转速2 800 r / min。考虑到作业环境为潮湿、盐度较大的海水养殖工厂,电机座选用316 L不锈钢焊制。

2. 2 传动管轴

为保证叶轮在水下1 m处正常工作,轴长1. 1 m左右。传动管轴兼作传动与通气管双功能,应选用中空管形,管内孔面积要保证通气流量的要求。传动管轴管上端面设12 个进气孔( 6 个圆孔,6 个方孔) ,气孔面积为1 071 mm2,大于内孔道气道面积907 mm2,从而保证顺利吸气。传动管轴按空心轴扭转强度测算轴直径尺寸。传动管轴采用外径 Φ 外32、内径 Φ 内22、壁厚5 mm、材料为标号316 L无缝不锈钢管; 支撑筒( 固定转轴) 的套管采用 Φ 外75、Φ 内56、壁厚9. 50 mm、材料为标号316L无缝不锈钢管。

2. 4 联轴器

联轴器联接尺寸( 即轴孔直径d和轴孔长度L) 应符合主、从动端轴径的要求,按大轴径选择联轴器型号,按照GB /T3852 选择代号为L3B-28的立式夹壳联轴器,内径为28 mm。

2. 5 叶轮

在实验室环境下检测气浮头直径90、100、110、120、150 和190 mm等6 种规格叶轮的运行电流。在气浮头外径为120、150 和190 mm时测得的实际电流过大,而外径为100 和90 mm规格叶轮的气量不如直径110 mm产生的气量多,所以最终确定气浮头的外径为110 mm,并对该气浮发生头进行静平衡计算,符合设计标准。

查阅污水气浮处理工程技术规范文献[10,11],同时参考实验系统中气浮装置内气泡发生头部件[12],最终确定将叶轮定型为三片式叶轮( 图2) 。叶轮可直接和转动轴以内外丝螺纹方式连接,中间为空心管,在管尾部到螺纹连接处共开有4 个通孔,每一圆周面开3 个,共有12 个通孔。为保证形成气泡切割的稳定性,选用常用的3 片切割空间。

1.气孔2.空心管3.叶片

2. 6 叶轮气浮装置

叶轮气浮装置采用电动机驱动,通过联轴器与传动管轴联接,采用机械密封将传动管轴与叶轮联接( 图3) 。当电动机转动时,通过传动管轴将动力传动到叶轮,从而带动叶轮高速旋转。传动管轴( 通风管) 上端有12 个气孔,中空通至叶轮处,叶轮有12 个气孔,各部件间都采取密封形式保证气管畅通。在叶轮的高速转动下,在叶轮周围形成一个强大的负压区,通过与大气压的共同作用产生气流; 通过叶轮的高速剪切运动,使气泡与水进一步混合,将吸入的空气撕裂、粉碎、剪切成微气泡( 直径约80 μm) ,在叶轮周围形成比重较低的水气混合物,使叶轮旋转阻力降低,产生大量的微细气泡; 通过气泡的粘附、上升作用将有机物粘附在气泡上; 气泡在浮力、重力与水流搅拌的综合力作用下,取得向上的升速,上升过程中不断吸附有机悬浮物,不断上浮至液面形成大量泡沫,泡沫不断堆积最终和粘附有机物一并排出。

1.电动机2.电动机底座3.梅花联轴器4.轴承端盖5.传动管轴6.叶轮7.机械密封8.密封端盖9.轴承10.套筒

3 结果与讨论

3. 1 叶轮气浮装置对总悬浮颗粒物的去除效果

由图4 可知,总悬浮颗粒物( TSS) 去除率随着HRT的延长而提高,当HRT为25 min时,TSS处理效果最好; 5 m3/ h进气量时TSS去除率最低,这是由于进气量不足使得微气泡产生量太少,导致TSS处理效果最差。自然进气与15 m3/ h进气量时的TSS去除率相近,略低于10 m3/ h进气量的去除率。这可能是由于过量进气会导致气泡过大或气泡上升水平过快,使得携带的有机物数量降低。

在试验范围工况下,TSS平均去除率保持在27. 82% ~ 42. 13% ,中值为34. 97% 。在压力进气阀控制进气量为10 m3/ h、HRT为25 min条件下处理效果最好,平均去除率达42. 13%。以下的水质参数的检测以及数据处理均在这种最优条件下进行。

相关研究表明,通过曝气式泡沫分离器对海水养殖废水( 盐度31) 的TSS进行处理,其去除率为36. 24% ~ 67. 05%[7],与此相比,本试验的TSS去除效果略差。原因主要是本试验中待处理水的盐度仅为15,气水混合体在被叶轮切割形成大量密集的微气泡后,气泡的表面张力不够大,表面能下降,使得气泡强度不够; 另外,盐度低也导致电解质浓度变低,仅仅形成少量气泡,从而让去除效果略微变差。

3. 2 叶轮气浮装置对总氨氮、亚硝酸盐氮的去除效果

叶轮气浮装置对总氨氮( TAN) 、亚硝酸盐氮( NO2-N ) 的去除效果不明显,8 d试验期间的TAN平均去除率为10. 27% ,NO2-- N平均去除率为7. 64% ( 表1) 。叶轮气浮净化法属于物理过滤方法,对溶解到水中的TAN和NO2-- N等无机氮无明显去除效果。

3. 3 叶轮气浮装置对总氮的去除效果

在压力进气阀控制进气量为10 m3/ h、HRT为25 min条件下,进行总氮( TN) 去除率的数据采集试验。结果表明,叶轮气浮装置进水、出水的TN平均浓度分别为107. 19 mg / L、73. 62 mg / L,平均去除率为32. 64% ,最高去除率达40%( 图5) 。TN包括有机氮和无机氮,大量的有机氮存在于残饵粪便等有机物中,气浮装置通过去除有机物来降低总氮水平。

3. 4 叶轮气浮装置对COD的去除效果

叶轮气浮净化处理对COD的去除效果较为显著,平均去除率约为35% ,波动较小( 图6) 。COD是反映水体有机污染的一项重要指标,能够反应出水样中需要被氧化的还原性物质的量。本试验结果说明气浮净化处理能够达到通过去除有机物来降低水体中COD的目的。

4 结论

叶轮式气浮装置在海水循环水养殖系统中可以承担主要物理过滤功能。该装置能通过泡沫分离去除有机物,同时降低水体中的COD和TN水平,而对溶解于水中的TAN和NO2-- N去除效果较差。结果表明,进气量为10 m3/ h、HRT为25 min是本气浮装置的最佳运行工况; 在最佳运行工况下,TSS、TN、COD、TAN和NO2-- N平均去除率分别为42. 13% 、35% 、32. 69% 、10. 27% 和7. 64% ,最高去除率分别为46. 76% 、40% 、38. 31% 、14. 04% 和13. 87% 。本实验研制的叶轮气浮装置应用在海水循环水养殖系统中,其去除颗粒有机物效果比较显著,还有一定的增氧效果,具有适应性好、性能优良、应用前景广等优点,值得推广应用。

摘要：为使气浮分离技术在工厂化循环水养殖水处理中的应用更加优化与规范化,改善气浮分离法的集成应用效果,通过优化设计适于循环水养殖水处理需求的各零部件,组装成叶轮气浮装置,集成应用于石斑鱼海水(盐度15)循环水养殖系统中。水质检测结果显示,进气量10 m3/h、水力停留时间(HRT)25 min是本实验叶轮气浮装置的最佳运行工况;最佳工况下,本叶轮气浮装置对总悬浮颗粒物(TSS)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)、总氨氮(TAN)和亚硝酸盐氮(NO2--N)的平均去除率分别为42.13%、35%、32.69%、10.27%和7.64%,最高去除率分别为46.76%、40%、38.31%、14.04%和13.87%。研究表明,叶轮气浮装置能通过泡沫分离去除有机物,同时降低水体中的COD和TN水平,而对溶解性的TAN和NO2--N去除效果较差。

关键词：气浮分离法,叶轮气浮装置,海水循环水养殖,水质净化

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