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探究循环水养殖系统水净化装备方法
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摘要：循环水养殖系统为当前水产养殖先进生产力的发展方向，其具养殖水环境高度可控、产品质量安全可靠、节水、节地等特点，符合国家转变经济增长方式，节能减排的战略需求。循环水养殖水净化装备是循环水养殖系统核心组成。其为循环水养殖生产中的水产养殖对象提供良好水生态环境，提高水产养殖品产量及质量，提升资源利用率。本文以循环水养殖系统水净化典型工艺为主线，对其主要环节包括悬浮物去除、溶解性有机物降解、杀菌消毒、增氧、调温等所涉及的装备技术进行探讨及总结，并提出发展建议，以期为精准、高效、节能循环水养殖系统构建，推进其进一步应用提供支持。
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循环水养殖系统以养殖水环境高度可控、产品质量安全可靠、节水、节地等特点成为当前水产养殖先进生产力的发展方向[1,2,3]。循环水养殖水净化装备是循环水养殖系统重要组成。其运用多种技术手段为循环水养殖生产中的水产养殖对象提供良好水生态环境，提高水产养殖品产量及质量，提升资源利用率[4,5,6]。
国内的循环水养殖水净化装备研发起步于20世纪70年代。20世纪80年代起，先后从丹麦等国引进成套水净化装备，由于高昂的投入、运行成本，其生产性应用受到制约。直至20世纪90年代后期，循环水养殖水净化装备技术仍然处于较低水平[7,8]。进入21世纪，一大批循环水养殖水净化装备得以成功实践，为促进中国循环水养殖模式发展起到了重要推进作用[9,10,11,12,13]。国外方面，20世纪70年代，研制出旋涡分离器、生物转盘等水净化装备[14,15]。20世纪80、90年代，先后开展了生物接触氧化、臭氧水净化等技术研究及装备研发[16,17]。进入21世纪，在池底排污、生物净化等方面，技术发展加快，呈现出普及化、产业化[18,19,20,21]。本研究以循环水养殖系统水净化典型工艺为主线，对其主要环节所涉及的装备技术进行探讨及总结，并提出发展建议，以期为精准、高效、节能循环水养殖系统构建，推进其进一步应用提供技术支持。
1、循环水养殖系统水净化典型工艺
循环水养殖系统水净化典型工艺其基本结构及流程见图1[22]。养殖水体先后经历悬浮物去除、溶解性有机物降解、杀菌消毒、增氧等环节，净化后回至养殖池，实现水体循环利用。
2、循环水养殖水净化装备
根据循环水养殖系统水净化典型工艺主要环节其调控水质功能，循环水养殖水净化装备可分为悬浮物去除、溶解性有机物降解、杀菌消毒、增氧、调温等类别。
2.1悬浮物去除装备
利用物理方法将水中悬浮物质分离出来的装备[4]。
2.1.1蛋白分离器
利用气浮原理分离细小悬浮物及胶体的设备。水泵提供的压力水与射流器负压吸入的空气充分混合，气体被分散成无数细小气泡，此微小气泡粘附污水中细小悬浮物及胶体，使其密度小于水而上浮至水面实现固液分离[23,24]。常见蛋白分离器规格(D×H)(500～1200mm)×(1800～3500mm)，处理量可高达150m3/h。蛋白分离器去除海水中细小悬浮物(≤30μ)及胶体效率高，出水水质好。
2.1.2砂滤器
一种通过介质隔滤的压力式滤器。工作时，需过滤水在压力作用下由进水口经布水装置至介质层，均匀流经介质层后，大部分污物被截留在介质表面，净水由出水口流出。当介质表面压力达到设定值时可进行反冲，清洗介质层。常见介质有石英砂、活性炭等。砂滤器过滤精度高，控制系统先进，操作便利，是悬浮物深度去除的重要装备[25,26]。
2.1.3微滤机
一种通过机械隔滤的滤器，以旋转鼓筒式为常见[27]。工作时，电机通过转轴带动滤筒缓慢转动，滤筒一部分浸没于水中。进水在重力水头作用下水中悬浮物质被截留于滤筒内面，净水径向流出，截留的悬浮物质由冲洗喷嘴冲落于排水斗后排出。滤筒径向四周包覆有滤网，其是微滤机净水性能的关键部件[28]。滤网网孔一般为200～250目，滤筒规格(D×L)(800～1500mm)×(1000～2000mm)。微滤机可去除大于70μ的悬浮颗粒，过水能力高达800m3/h，占地及水头损失小，反洗便利，生产应用较普遍。
2.1.4斜管（斜板）沉淀器
一种利用悬浮物与水的密度差进行固液分离的装备[29]。生产应用中大多采用异向流形式。工作时，进水自布水装置进入腔体，沿斜管（斜板）整个断面均匀上升，悬浮物在重力作用下沿斜管（斜板）堆积角度自然下滑，落入污泥区，定期排出，净水则经出水口流出。斜管多为聚乙烯蜂窝管，斜板则为聚乙烯平板或波纹板。斜管（斜板）倾角一般为60°，间距不小于50mm，长度1.0m，流速1.2～1.8mm/s。斜管（斜板）沉淀器沉淀效率高，对分散性颗粒的去除效果尤为显著[30,31]，常用作循环水体净化的第一级粗滤环节。
2.2溶解性有机物降解装备
采用生物处理方法主要将水中呈胶体及溶解状态的有机物予以降解的装备[4]。
图1基本结构及流程
2.2.1生物接触氧化装备
一种采用人工曝气的具有浸没式滤床并且其填料呈非流化状态的生物处理装备。工作时，污水、空气分别从布水及布气装置均匀进入滤床，床内填料受到水流、气流强烈搅动，加速了生物膜脱落及更新，有效提高了有机物氧化分解能力。滤床是装备重要组成部分，床内填料多采用质轻、高强、性能稳定的聚乙烯颗粒，比表面积大，孔隙率高。水力停留时间一般为0.2～0.4h，氨氮去除负荷可达200g/(m3·d)以上[32,33]。生物接触氧化装备兼具有生物膜法及活性污泥法优点，氨氮去除负荷高、抗冲击负荷能力强、无堵塞，管理方便，在循环水养殖生产中获得广泛应用。
2.2.2生物流化床
一种具有浸没式滤床并且其填料呈流化状态的生物处理装备[34]。以采用空气为氧源的三相流化床为常见，其平面形状一般为圆形或方形，高度由空床流速确定。工作时，气液固接触充分，载体间摩擦强烈，传质效果及生物膜活性好，有效强化了有机物降解过程。常见流化介质有石英砂粒、焦炭粒等，颗粒直径一般小于0.6mm，比表面积可达20000m2/m3[35]。流化床兼具有生物膜法及活性污泥法优点，氨氮去除负荷可达600g/(m3·d)以上，抗冲击负荷能力强，管理方便，但能耗较大。
2.2.3滴式过滤器
一种具有过流式滤床的生物处理装备。工作时，从上方喷淋而下的污水以滴洒方式向生物膜提供营养，有机物降解后的气态废弃物则在滴滤过程中逸出，包括NH3、CO2等。床内填料性能对净化效率影响明显。一般要求填料具低密度、多孔性、高保湿、比表面积100～300m2/m3。滴式过滤器在超高密度循环水养殖中多有应用[36,37]。
2.3杀菌消毒装备
采用物理等方法对水体进行消毒处理的装备。
2.3.1紫外线杀菌器
利用紫外汞灯产生的紫外光线(254nm)照射水体一定时间进行杀菌消毒的装置[38]。按消毒时的过流状态，可分为封闭式、敞开式二种结构形式。紫外照射厚度一般控制在20mm内，照射时间大于10s[39]。紫外线杀菌器高效、广谱、能耗低、无二次污染、使用方便，但无余氯作用，不能维持持续消毒能力。
2.3.2臭氧消毒装置
利用臭氧发生器产生的臭氧化气体对水体进行消毒杀菌的装备。臭氧发生器通过无声放电原理制得臭氧化气体，消毒接触装置则以采用固定混合器为常见。臭氧化气体与水体由混合器内叶片强烈混合、剪切，气液接触充分，反应快速，有效灭菌及病毒。臭氧投入量一般为1～1.5mg/L，接触时间数秒至10min[40,41]。
2.4增氧装备
增加水体溶氧的设备。
2.4.1空气增氧设备
来自风机的空气经输气管至布气管，以微气泡形式分散到水中后向上生浮，使氧气溶于水中[42]。生产实践中常采用三叶罗茨风机，平稳性好，噪音低。布气管种类多，以纳米增氧管最为常用，其由优质合成橡胶制成，气泡小而均匀，启闭自如，防堵性能好，运行阻力小[43]。
2.4.2纯氧增氧设备
由液氧罐或制氧机辅以气水混合装置组成。产生的纯氧气体通入气水混合装置，气液充分接触，使水体溶氧达到饱和与超饱和[44,45]。纯氧增氧设备溶氧效果好，但运行费用高。
2.5水体调温装备
除锅炉管道加热（使用热水锅炉为主）、电加热（棒、管形式）外，装备中采用热泵机组（冷水机组）对水体进行调温，使温度符合养殖要求。装备系统由空压机、蒸发器、冷凝器、换向阀、进出水管道等组成。水体通过源源不断与蒸发器（冷凝器）交换热量而达到降温（升温）效应[46]。热泵机组（冷水机组）温度调控范围广，结构紧凑，运行平稳，但能耗较高。
3、发展建议
循环水养殖系统水净化装备技术是一项融合水净化、装备、自控、温控等多项技术的综合技术。建议：深入研究应用生物接触氧化、臭氧水净化等技术，使装备净化效率、经济性进一步提高；充分利用太阳能、地热等能源，并开发节能装备，降低能耗；针对湿度高及海水腐蚀性强的应用工况，研发适用性技术，使产品可靠性进一步提升。
参考文献：
[3]雷霁霖,黄滨,刘滨,等.构建基于水产福利养殖理念的高端养殖战略研究[J].中国工程科学,2014,16(3):14-20.
[6]黄朝禧.水产养殖工程学[M].北京:中国农业出版社,2005.
[7]丁永良.工业化养鱼的进展[J].水产科技情报,2001,28(1):20-22.
[8]陈军,徐皓,倪琦,等.我国工厂化循环水养殖发展研究报告[J].渔业现代化,2009,36(4):1-7.
[9]张明华,杨菁.海水工厂化养殖水处理系统的装备技术研究[J].海洋水产研究,2003,(2):30-34.
[10]徐皓,张建华.我国水产养殖工程学科发展报告(2007-2009)[J].渔业现代化,2009,36(3):1-6.
[11]房燕,曹广斌,韩世成,等.基于Fluent的工厂化水产养殖增氧锥的数值模拟及结构优化设计[J].江苏农业科学,2013,41(4):355-358.
[12]马晓娜,李贤,张延青,等.气水比对移动床生物滤器净化海水养殖废水的影响[J].海洋科学,2017,41(8):46-52.
[13]叶章颖,鲍伟君,张丰登,等.多台转鼓式微滤机多模式控制系统设计与实验[J].农业机械学报,2018,49(3):334-340.
[14]朱永良.对循环水养鱼池中转盘式生物滤器的评价[J].渔业现代化,1978,(4):60-63.
[15]F.W.惠顿.水产养殖工程[M].北京:农业出版社,1987.
[22]杨菁,倪琦,张宇雷,等.对虾工程化循环水养殖系统构建技术[J].农业工程学报,2010,26(8):136-140.
[23]宋德敬,尚静,姜辉,等.蛋白质分离器中的不同臭氧浓度对工厂化养殖净水效果的试验[J].水产学报,2005,29(5):719-723.
[24]王端洋,刘丹,赵可卉,等.典型气浮净水设备评述[J].环境科学与技术,2011,34(9):82-87.
[25]于冬冬,倪琦,庄保陆,等.气提式砂滤器在水产养殖系统中的水质净化效果[J].农业工程学报,2014,30(5):57-64.
[26]张帅,赵志伟,彭伟,等.砂滤技术在水处理研究中的进展[J].当代化工,2017,46(1):153-156.
[30]张成林,杨菁,张宇雷,等.去除养殖水体悬浮颗粒的多向流重力沉淀装置设计及性能[J].农业工程学报,2015,31(增刊1):53-59.
[31]张鹤清,吴振军,吕志国,等.絮凝快速分离水处理技术简介及发展趋势[J].环境工程,2018,36(7):56-61.
[35]王粒力,贾斌,白瑞.生物流化床在废水处理中的研究及应用进展[J].应用化工,2017,46(10):2727-2730.
[37]唐智洋,江云,纪荣平.生物接触氧化-滴滤工艺处理水产养殖废水的效能研究[J].环境工程,2016,(8):50-53,57.
[38]郑荣进,向坤,朱松明.紫外线对水产养殖循环水的杀菌效果[J].农业工程学报,2011,27(11):257-262.
[39]薛艳,王锦旗,宋玉芝,等.紫外辐射在不同水体衰减影响因素分析[J].江苏农业科学,2018,46(19):297-302.
[41]鲁建云,李苗苗,高丽华,等.臭氧水浓度衰减及其杀菌作用[J].中南大学学报:医学版,2018,43(2):143-146.
[42]胡鹏,刘玲花,吴雷祥,等.微孔曝气国内外研究进展及趋势分析[J].环境工程,2015(2):59-61.
[43]程香菊,谢宇宁,朱丹彤,等.微孔扩散器形状对曝气增氧性能影响的试验[J].农业工程学报,2017,33(16):226-233.
[45]贾惠文,曹广斌,蒋树义,等.鱼类循环水养殖纯氧增氧设备的设计与增氧性能测试研究[J].江苏农业科学,2010(6):563-568.
[46]张勇,李志明,张结良,等.蒸发冷却式热泵机组与风冷热泵机组制热性能对比分析[J].制冷技术,2015,35(2):18-21.
杨菁,管崇武,张宇雷.循环水养殖系统水净化装备技术研究[J].中国农学通报,2020,36(14):138-141.
基金：国家重点研发计划课题“工厂化养殖水质智能调控技术与装备研发”(2019YFD0900501);国家“十二五”科技支撑计划项目“淡水鱼类工厂化养殖系统技术集成与示范”(2012BAD25B03);上海市科技创新行动计划项目“集聚式设施内循环养殖模式应用研究与示范”(17391902600).
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鲫鱼造血器官坏死病是最近几年开始发生、流行的鱼类一种病毒性疾病，该病的主要宿主是异育银鲫等杂交鲫鱼。大家都知道，血液的主要功能是运输物质。营养物质、氧、代谢产物、激素、进入体内的药物等都要通过血液运送，而一旦造血器官坏死，就会危及鱼类的血液循环系统，使得上述物质不能及时运送到鱼类的各器官中。
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期刊名称：水产科学
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主管单位：中国水产科学研究院
主办单位：中国水产科学研究,黑龙江水产研究所
出版地方：黑龙江
专业分类：农业
国际刊号：1005－3832
国内刊号：23－1363/S
创刊时间：1988年
发行周期：双月刊
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