試論高密度水產養(yǎng)殖生態(tài)工程設計及循環(huán)水流轉機理

覃剛健

摘 要：本文主要圍繞著高密度型水產養(yǎng)殖的生態(tài)工程整體設計與循環(huán)水的流轉機理開展深入研究，望能夠為相關專家及學者對這一課題的深入研究提供有價值的參考或者依據。

關鍵詞：高密度;水產養(yǎng)殖;生態(tài)工程;設計;循環(huán)水;流轉機理

前言：

通過密度型水產養(yǎng)殖的生態(tài)工程整體設計及循環(huán)水的流轉機理巧妙運用，可實現(xiàn)廢水無害化、穩(wěn)定化，高效利用水資源，屬于一種效率高、能耗低的一種廢水凈化途徑[1]。對此，深入研究高密度型水產養(yǎng)殖的生態(tài)工程整體設計與循環(huán)水的流轉機理，有著一定現(xiàn)實意義及價值。

1、魚池設計

1.1設計高密度型循環(huán)水的養(yǎng)殖池

池體形狀確定期間，應當著重考慮到的標準具體如下：①內壁應當平滑，避免魚類的體表被其內壁磨壞，并實行自行排污;②水質好，所養(yǎng)殖的品種，各項水質治療均應在合理范圍內;不易被腐蝕;造價低;易于清洗與消毒處理;可應用在建造池體方面材料包括木料、玻璃纖維、混凝土等，玻璃纖維牢固且輕，應用于海水與淡水當中病不會有化學反應發(fā)生，但是該種玻璃纖維的單位造價相對較高，是混凝土20%;木料，價格低廉，但有著較差的防腐性，混凝土耐用，造價低，極易制作成所要求形狀，水池的內表面光滑。池體材料可選擇混凝土。常用水池形狀包含著橢圓形、矩形、圓形。圓形水槽水流速高于矩形槽，魚兒生長速度較快，圓形槽餌料分布好于長條水池，對自行排污十分有利。所用水流量小，土地的利用率低;矩形水槽，因便于后期建造，故應用的較為廣泛。但是，該水槽內部養(yǎng)殖的魚類，魚兒往往會聚到一起，氧氣耗損量大。矩形槽內循環(huán)存在著死水區(qū)及短環(huán)流，局部可能會存在著缺氧或者死水區(qū)域情況。對此，橢圓形的水槽應由隔水屏予以分離，并由兩個平行的直段所構成。兩端頭18°轉向彎段連接著兩個直段，水繞著該橢圓形的水池持續(xù)循環(huán)。初步深期間，經反復的考慮與分析后決定采用八角形的水池，該八角形的水池有著圓形池優(yōu)勢，有著較高土地的利用率。因該水池建造于舊工業(yè)廠房當中，廠房的寬度尺寸即為9940mm，其長度一幢即為47040mm，而另外一幢則是43440mm。室內建造一排池，面積為60㎡、長度為8500mm。為方便管理，臨墻處修建兩排池，其中間走道相對較寬一些。中間修建兩排池，將一邊的池壁修建減少，供排水可實現(xiàn)共用。散熱器應安置于四周墻體部位，且每開間均一個。南側墻體均各開一扇窗戶，其尺寸即為1200*1500mm，其北側墻體的窗戶尺寸即為1200*1200mm，屋頂部位平鋪厚度為0.12mm無滴保溫的塑料薄膜。該池體1.2m厚，有效蓄水1.0m深度，池體凈水的面積為17.6㎡。排污管設計在池底部中心位置，循環(huán)水管設置在臨近排污管位置。池中立式的循環(huán)水類集水管的長度應設計成1.2m[2]。

1.2設計魚池的排污管與循環(huán)水管

通過分析池內循環(huán)水的流轉機理，池內可劃分成為四個循環(huán)的區(qū)域，即為A、B、C、D。A區(qū)為湍流區(qū)域，該區(qū)域內消耗掉多數(shù)噴射能量;B區(qū)為低速區(qū)域，內部水通常不與其余水域交換，屬于死水區(qū)域，此區(qū)域含氧量相對較低，在餌料分布上處于不均勻狀態(tài)，水質參數(shù)差;C區(qū)為湍流區(qū)域，由于噴嘴處于水面上，表層水朝向外部徑向水流，在池底部周邊未向心徑向水流，表層水流方向不明確。從A區(qū)至排除口所有水流均流經至D區(qū)域。D區(qū)域徑向水流促使池實現(xiàn)自行排污。D區(qū)徑向流通常會在濾管位置產生向上垂直水流，促使污物伴伴隨著水向上部分流動。那么，為防止這一情況出現(xiàn)，控制水位立式管道安置于池外部。池底部排污沿著寬度方向位置相鄰兩池設排污管一條，65mm管徑，U—PVC塑料材質的管材，該排污管應安置好閘閥，接入到排污總管。排污口應設置可獲得濾網，依據魚體大小設置網眼不同密度濾網。立式的循環(huán)水內部濾管所在匯水管高度即為1.2m，中=110mm管徑，U—PVC材料，呈幾字形，池外部控制水位管底部的標高設定為1.0m，管高位置水平段應開設20mm直徑圓孔，避免管內有虹吸情況出現(xiàn)。相鄰的四個池濾水管應匯入至相同排水支管，在排水管中應安置好閘閥，并接入到排水總管。

1.3設計魚池的進水管與噴嘴

養(yǎng)殖池自洗特性與底部的排污管水流速存在著關聯(lián)性。固體的顆粒物去除，與魚兒游動所致沉淀物重新懸浮密切關聯(lián)。養(yǎng)魚生產期間顆粒物的密度與水接近，池底部朝向池中心斜坡無法改善該養(yǎng)殖池自洗特性，只是便于后期維修處理。旋轉速度，能借助出/入口設計予以有效控制。入口的沖力能力被旋轉區(qū)域所產生紊流及旋轉消耗，該池內水流旋轉的速度可借助水流速度與入口數(shù)量的調節(jié)來實現(xiàn)有效控制。本次設計選用的是水平浸沒型進水管，其管沿著池軸向進行布置，距離池壁的55cm、25cm位置分別開θ32圓孔，也就是各個池中有設進水口4個，55cm位置兩個孔位常閉狀態(tài)，以備緊急狀況下使用。在出水口位置應安置自制旋流型噴頭。此外，應考慮到水流能量沿程損傷與局部損失，為確保各個噴嘴的出流量相同，供水管路應接入到池體前面，并安置好閘閥，以對流量實現(xiàn)有效調節(jié)[3]。

2、水處理的系統(tǒng)設計

2.1 設計沉淀池與過濾器

2.1.1 設計沉淀池

選擇TSS為控制過程，是為獲取良好水質，減少投資運行的費用。針對TSS去除工藝流程，選用平流型沉淀池與布袋型機械過濾裝置。平流型沉淀池的沉淀效果，會受到反應效果所影響，且還會受池中的水平流速、原水凝聚的顆粒沉降速度、沉淀時間、排泥效果、進出口的布置型式等，設計參數(shù)包括長深比、長寬比、池寬度、池深度、沉淀的時間等等。對于該系統(tǒng)，排水水量最大設計成500m3/h，為能夠將出水口沖力減少，排水管的出口位置應建設小池，便于排水流至池中水頭，并溢流至沉淀池內，促使沉淀池中水流處于平直及良好流態(tài)。Q=500m3/h-0.139m3/s情況下，沉淀池的時間設定為T1=0.15h，反應的時間即為T2=2min，該沉淀池水平平均流速即為V=20mm/s，該反應池變流速的反應即為V2=0.5-0.2m/s。所設計池包含著四個部分，即為入口區(qū)域、沉淀區(qū)域、出口區(qū)域及淤泥區(qū)域。入口區(qū)域可促使湍流能夠減少，讓入口速度能夠與沉降區(qū)域需求相適應。層流條件之下，液體需經過入口區(qū)域流入至沉淀區(qū)域，并均勻分布于沉淀區(qū)域橫截面上。那么，為獲取最佳的沉降條件，該沉淀區(qū)域流速務必較低，且為塞狀層流。該狀態(tài)之下流入到進口區(qū)域左端顆粒，沿著垂直的沉降速度與水平流速直線方向、矢量流動。依據魚體的大小情況，該池內污泥應當確保每3日到15日借助污泥泵將池外部污水抽出去，經沉淀后，對上層水進行排放處理，污泥可當成堆肥，栽培蔬菜或者花卉[4]。

2.1.2 設計布袋式的過濾器

布袋式的過濾器，由內外部兩個圓桶所構成，外部桶為碳鋼材料，直徑約為800mm、1100mm高，其底部面向于中心的坡度即為1：7，距離底部120mm位置水平焊θ20*1.8左右8根鍍鋅鋼管，用于內桶的支架。沿著池壁位置350mm高度焊接呈T形的支架，用于支撐主內桶。該內桶是由不銹鋼所致，920mm高，內桶的直徑約為540mm。內桶內部放置θ550mm，1050mm高度土工布袋。桶頂部設卡緊與壓蓋裝置，進水口位置安置壓力表。實際生產應用期間，布袋阻塞促使管道內部的水壓增加，壓力表的指針參數(shù)已超出預定的參數(shù)值，經閥門將水導入到另外個過濾器，將過濾器的進水閥門關閉，將壓蓋打開，并把布袋去除，經反復沖洗后放置內桶內留以備用.景觀機械過濾裝置過濾處理后，水自流入至石英砂的過濾池內，自底部上流經石英砂，逐步溢流至蓄水池，并泵送至生物的過濾池內。

2.2 設計生物濾池

采用生物接觸的氧化技術，將填料浸沒于被處理的污水當中，在填料的下方位置設人工曝氣，基于生物膜狀態(tài)將微生物固著于填料上面，處于溶解氧與有機物的充足條件之下，微生物實現(xiàn)快速繁殖，且生物膜逐漸增厚。在污水當中溶解氧與有機物逐漸擴散至生物膜內部，便于氣菌利用。生物膜在長到了一定的厚度條件下，溶解氧難以向著生物膜實現(xiàn)擴散，促使氣均死亡或者融化。為方便后期管理及節(jié)省土地，該生物濾池應當做成六個，池屬于上下層的結構，各層三個池，其池長度、寬度、高度即為6.0m、3.0m、2.0m。該池中水位為1.6m，各池容積即為28.8m3，容積共為172.8m3，各池每日均輪換使用為4次，可處理的水量即為691.2m3。

2.3 設計臭氧的消毒池

臭氧水的處理系統(tǒng)設計是讓被消滅的生物直接接觸到臭氧。在設計水池內部擴散氣泡的裝置期間，應當考慮到加氣液界面方法，促使臭氧與水的交換增加。選用球面一體微孔的曝氣器，微孔直徑約為150μm，布氣的均勻性即為60%，氣孔率即為57%。消毒池屬于混凝土的結構，池底部設置微孔的曝氣器以9個為宜。臭氧自發(fā)生器的產生之后經θ25U-VC管可進入至消毒池內的曝氣器當中。臭氧的發(fā)生量即為50g/h，臭氧的處理時間即為1-5min，實際劑量即為0.56-1.0ng/L。景觀臭氧處理之后的水，經管道自石英砂的濾池底部逐漸上流，經溢流后進入到緩沖池中，砂濾作用即為：再過濾的水中雜質可確保水質處于清澈狀態(tài);借助石英砂比表面積，把殘余臭氧充分融入至水中予以吸附分解，防止參殘余臭氧影響到養(yǎng)殖生物。

3、結語

綜上所述，通過以上分析論述之后我們對于高密度型水產養(yǎng)殖的生態(tài)工程整體設計與循環(huán)水的流轉機理，均能夠有了更加深入地認識及了解。從總體上來說，該系統(tǒng)設計方案有著投資小、較高自動化程度、無污染等優(yōu)勢，且養(yǎng)殖不會受到季節(jié)、時空與地域等限制，全天候的生產即可實現(xiàn)。但是，若沉淀池相對較小，沉淀效果往往不夠理想化，布袋式的濾器負擔會加重。對此，今后還需增加對這一方面的深入研究，以便于更好地優(yōu)化及改善該設計方案，保證系統(tǒng)整體設計的有效性、可靠性。

[參考文獻]

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[2]常雅軍， 陳婷， 周慶，等. 多功能生態(tài)塘對高密度水產養(yǎng)殖尾水的凈化效果[J]. 江蘇農業(yè)學報， 2018， 34（02）：105-111.

[3]徐云. 淺談高密度水產養(yǎng)殖技術[J]. 小作家選刊：教學交流， 2015，23（04）：122-123.

[4]王武剛， 米海峰， 潘化祥，等. 華北地區(qū)鯉魚高密度養(yǎng)殖試驗[J]. 當代水產， 2017，31（04）：860-861.