試論高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)工程設(shè)計(jì)及循環(huán)水流轉(zhuǎn)機(jī)理

覃剛健

摘 要：本文主要圍繞著高密度型水產(chǎn)養(yǎng)殖的生態(tài)工程整體設(shè)計(jì)與循環(huán)水的流轉(zhuǎn)機(jī)理開(kāi)展深入研究，望能夠?yàn)橄嚓P(guān)專(zhuān)家及學(xué)者對(duì)這一課題的深入研究提供有價(jià)值的參考或者依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高密度;水產(chǎn)養(yǎng)殖;生態(tài)工程;設(shè)計(jì);循環(huán)水;流轉(zhuǎn)機(jī)理

前言：

通過(guò)密度型水產(chǎn)養(yǎng)殖的生態(tài)工程整體設(shè)計(jì)及循環(huán)水的流轉(zhuǎn)機(jī)理巧妙運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)廢水無(wú)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(duì)此，深入研究高密度型水產(chǎn)養(yǎng)殖的生態(tài)工程整體設(shè)計(jì)與循環(huán)水的流轉(zhuǎn)機(jī)理，有著一定現(xiàn)實(shí)意義及價(jià)值。

1、魚(yú)池設(shè)計(jì)

1.1設(shè)計(jì)高密度型循環(huán)水的養(yǎng)殖池

池體形狀確定期間，應(yīng)當(dāng)著重考慮到的標(biāo)準(zhǔn)具體如下：①內(nèi)壁應(yīng)當(dāng)平滑，避免魚(yú)類(lèi)的體表被其內(nèi)壁磨壞，并實(shí)行自行排污;②水質(zhì)好，所養(yǎng)殖的品種，各項(xiàng)水質(zhì)治療均應(yīng)在合理范圍內(nèi);不易被腐蝕;造價(jià)低;易于清洗與消毒處理;可應(yīng)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(yīng)用于海水與淡水當(dāng)中病不會(huì)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，但是該種玻璃纖維的單位造價(jià)相對(duì)較高，是混凝土20%;木料，價(jià)格低廉，但有著較差的防腐性，混凝土耐用，造價(jià)低，極易制作成所要求形狀，水池的內(nèi)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(yú)兒生長(zhǎng)速度較快，圓形槽餌料分布好于長(zhǎng)條水池，對(duì)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(yīng)用的較為廣泛。但是，該水槽內(nèi)部養(yǎng)殖的魚(yú)類(lèi)，魚(yú)兒往往會(huì)聚到一起，氧氣耗損量大。矩形槽內(nèi)循環(huán)存在著死水區(qū)及短環(huán)流，局部可能會(huì)存在著缺氧或者死水區(qū)域情況。對(duì)此，橢圓形的水槽應(yīng)由隔水屏予以分離，并由兩個(gè)平行的直段所構(gòu)成。兩端頭18°轉(zhuǎn)向彎段連接著兩個(gè)直段，水繞著該橢圓形的水池持續(xù)循環(huán)。初步深期間，經(jīng)反復(fù)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(shì)，有著較高土地的利用率。因該水池建造于舊工業(yè)廠房當(dāng)中，廠房的寬度尺寸即為9940mm，其長(zhǎng)度一幢即為47040mm，而另外一幢則是43440mm。室內(nèi)建造一排池，面積為60㎡、長(zhǎng)度為8500mm。為方便管理，臨墻處修建兩排池，其中間走道相對(duì)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(shí)現(xiàn)共用。散熱器應(yīng)安置于四周墻體部位，且每開(kāi)間均一個(gè)。南側(cè)墻體均各開(kāi)一扇窗戶，其尺寸即為1200*1500mm，其北側(cè)墻體的窗戶尺寸即為1200*1200mm，屋頂部位平鋪厚度為0.12mm無(wú)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(shè)計(jì)在池底部中心位置，循環(huán)水管設(shè)置在臨近排污管位置。池中立式的循環(huán)水類(lèi)集水管的長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)成1.2m[2]。

1.2設(shè)計(jì)魚(yú)池的排污管與循環(huán)水管

通過(guò)分析池內(nèi)循環(huán)水的流轉(zhuǎn)機(jī)理，池內(nèi)可劃分成為四個(gè)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(nèi)消耗掉多數(shù)噴射能量;B區(qū)為低速區(qū)域，內(nèi)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(duì)較低，在餌料分布上處于不均勻狀態(tài)，水質(zhì)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(jīng)至D區(qū)域。D區(qū)域徑向水流促使池實(shí)現(xiàn)自行排污。D區(qū)徑向流通常會(huì)在濾管位置產(chǎn)生向上垂直水流，促使污物伴伴隨著水向上部分流動(dòng)。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(shè)排污管一條，65mm管徑，U—PVC塑料材質(zhì)的管材，該排污管應(yīng)安置好閘閥，接入到排污總管。排污口應(yīng)設(shè)置可獲得濾網(wǎng)，依據(jù)魚(yú)體大小設(shè)置網(wǎng)眼不同密度濾網(wǎng)。立式的循環(huán)水內(nèi)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(biāo)高設(shè)定為1.0m，管高位置水平段應(yīng)開(kāi)設(shè)20mm直徑圓孔，避免管內(nèi)有虹吸情況出現(xiàn)。相鄰的四個(gè)池濾水管應(yīng)匯入至相同排水支管，在排水管中應(yīng)安置好閘閥，并接入到排水總管。

1.3設(shè)計(jì)魚(yú)池的進(jìn)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(guān)聯(lián)性。固體的顆粒物去除，與魚(yú)兒游動(dòng)所致沉淀物重新懸浮密切關(guān)聯(lián)。養(yǎng)魚(yú)生產(chǎn)期間顆粒物的密度與水接近，池底部朝向池中心斜坡無(wú)法改善該養(yǎng)殖池自洗特性，只是便于后期維修處理。旋轉(zhuǎn)速度，能借助出/入口設(shè)計(jì)予以有效控制。入口的沖力能力被旋轉(zhuǎn)區(qū)域所產(chǎn)生紊流及旋轉(zhuǎn)消耗，該池內(nèi)水流旋轉(zhuǎn)的速度可借助水流速度與入口數(shù)量的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)有效控制。本次設(shè)計(jì)選用的是水平浸沒(méi)型進(jìn)水管，其管沿著池軸向進(jìn)行布置，距離池壁的55cm、25cm位置分別開(kāi)θ32圓孔，也就是各個(gè)池中有設(shè)進(jìn)水口4個(gè)，55cm位置兩個(gè)孔位常閉狀態(tài)，以備緊急狀況下使用。在出水口位置應(yīng)安置自制旋流型噴頭。此外，應(yīng)考慮到水流能量沿程損傷與局部損失，為確保各個(gè)噴嘴的出流量相同，供水管路應(yīng)接入到池體前面，并安置好閘閥，以對(duì)流量實(shí)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)[3]。

2、水處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)沉淀池與過(guò)濾器

2.1.1 設(shè)計(jì)沉淀池

選擇TSS為控制過(guò)程，是為獲取良好水質(zhì)，減少投資運(yùn)行的費(fèi)用。針對(duì)TSS去除工藝流程，選用平流型沉淀池與布袋型機(jī)械過(guò)濾裝置。平流型沉淀池的沉淀效果，會(huì)受到反應(yīng)效果所影響，且還會(huì)受池中的水平流速、原水凝聚的顆粒沉降速度、沉淀時(shí)間、排泥效果、進(jìn)出口的布置型式等，設(shè)計(jì)參數(shù)包括長(zhǎng)深比、長(zhǎng)寬比、池寬度、池深度、沉淀的時(shí)間等等。對(duì)于該系統(tǒng)，排水水量最大設(shè)計(jì)成500m3/h，為能夠?qū)⒊鏊跊_力減少，排水管的出口位置應(yīng)建設(shè)小池，便于排水流至池中水頭，并溢流至沉淀池內(nèi)，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(shí)間設(shè)定為T(mén)1=0.15h，反應(yīng)的時(shí)間即為T(mén)2=2min，該沉淀池水平平均流速即為V=20mm/s，該反應(yīng)池變流速的反應(yīng)即為V2=0.5-0.2m/s。所設(shè)計(jì)池包含著四個(gè)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(yīng)。層流條件之下，液體需經(jīng)過(guò)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(wù)必較低，且為塞狀層流。該狀態(tài)之下流入到進(jìn)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(dòng)。依據(jù)魚(yú)體的大小情況，該池內(nèi)污泥應(yīng)當(dāng)確保每3日到15日借助污泥泵將池外部污水抽出去，經(jīng)沉淀后，對(duì)上層水進(jìn)行排放處理，污泥可當(dāng)成堆肥，栽培蔬菜或者花卉[4]。

2.1.2 設(shè)計(jì)布袋式的過(guò)濾器

布袋式的過(guò)濾器，由內(nèi)外部?jī)蓚€(gè)圓桶所構(gòu)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(nèi)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(nèi)桶。該內(nèi)桶是由不銹鋼所致，920mm高，內(nèi)桶的直徑約為540mm。內(nèi)桶內(nèi)部放置θ550mm，1050mm高度土工布袋。桶頂部設(shè)卡緊與壓蓋裝置，進(jìn)水口位置安置壓力表。實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用期間，布袋阻塞促使管道內(nèi)部的水壓增加，壓力表的指針參數(shù)已超出預(yù)定的參數(shù)值，經(jīng)閥門(mén)將水導(dǎo)入到另外個(gè)過(guò)濾器，將過(guò)濾器的進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉，將壓蓋打開(kāi)，并把布袋去除，經(jīng)反復(fù)沖洗后放置內(nèi)桶內(nèi)留以備用.景觀機(jī)械過(guò)濾裝置過(guò)濾處理后，水自流入至石英砂的過(guò)濾池內(nèi)，自底部上流經(jīng)石英砂，逐步溢流至蓄水池，并泵送至生物的過(guò)濾池內(nèi)。

2.2 設(shè)計(jì)生物濾池

采用生物接觸的氧化技術(shù)，將填料浸沒(méi)于被處理的污水當(dāng)中，在填料的下方位置設(shè)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(jī)物的充足條件之下，微生物實(shí)現(xiàn)快速繁殖，且生物膜逐漸增厚。在污水當(dāng)中溶解氧與有機(jī)物逐漸擴(kuò)散至生物膜內(nèi)部，便于氣菌利用。生物膜在長(zhǎng)到了一定的厚度條件下，溶解氧難以向著生物膜實(shí)現(xiàn)擴(kuò)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(yīng)當(dāng)做成六個(gè)，池屬于上下層的結(jié)構(gòu)，各層三個(gè)池，其池長(zhǎng)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(shè)計(jì)臭氧的消毒池

臭氧水的處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)是讓被消滅的生物直接接觸到臭氧。在設(shè)計(jì)水池內(nèi)部擴(kuò)散氣泡的裝置期間，應(yīng)當(dāng)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?xì)獾木鶆蛐约礊?0%，氣孔率即為57%。消毒池屬于混凝土的結(jié)構(gòu)，池底部設(shè)置微孔的曝氣器以9個(gè)為宜。臭氧自發(fā)生器的產(chǎn)生之后經(jīng)θ25U-VC管可進(jìn)入至消毒池內(nèi)的曝氣器當(dāng)中。臭氧的發(fā)生量即為50g/h，臭氧的處理時(shí)間即為1-5min，實(shí)際劑量即為0.56-1.0ng/L。景觀臭氧處理之后的水，經(jīng)管道自石英砂的濾池底部逐漸上流，經(jīng)溢流后進(jìn)入到緩沖池中，砂濾作用即為：再過(guò)濾的水中雜質(zhì)可確保水質(zhì)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(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)以上分析論述之后我們對(duì)于高密度型水產(chǎn)養(yǎng)殖的生態(tài)工程整體設(shè)計(jì)與循環(huán)水的流轉(zhuǎn)機(jī)理，均能夠有了更加深入地認(rèn)識(shí)及了解。從總體上來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有著投資小、較高自動(dòng)化程度、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，且養(yǎng)殖不會(huì)受到季節(jié)、時(shí)空與地域等限制，全天候的生產(chǎn)即可實(shí)現(xiàn)。但是，若沉淀池相對(duì)較小，沉淀效果往往不夠理想化，布袋式的濾器負(fù)擔(dān)會(huì)加重。對(duì)此，今后還需增加對(duì)這一方面的深入研究，以便于更好地優(yōu)化及改善該設(shè)計(jì)方案，保證系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的有效性、可靠性。

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