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

杜守恩1, 曲克明2, 桑大贺3

( 1 中国海洋大学, 青岛266003; 2 中国水产科学研究院黄海水产研究所, 青岛266071;

3杭州大贺水处理设备有限公司, 杭州310001)

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: COD< 3. 5mg/L, TN < 0. 5mg/L, DO> 8mg/L, 总大肠菌群< 3 500个/L。养殖鲆鲽鱼类平均单产30 kg/m2, 高产池35 kg/m2。

关键词: 海水循环水养殖系统; 养殖工程; 水处理设备

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COD< 3.5 mg /L, SS< 7 mg /L, NO22N <0.1mg/L, DO> 8mg/L, TN<0.5 mg /L, PO42P <0.1mg/L, 总大肠菌群<3500个/L; 水利用率大于95%; 养殖鲆鲽鱼类平均单产30 kg /m2 (池内有效水深0.8m),高产试验池达到35kg/m2。

1 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, 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。

1.1 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3m,堤坝顶高程一般取平均高潮位以上1 m, 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。

1.2 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3m,用块石砌成直径大于1 m的大口井, 井的周围用碎石、卵石、粗砂及细砂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4～8

根直径为150～200mm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10m, 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。

2 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18m,长30~ 50m。车间地面为20 cm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0.8～1.0m,水深0.6～0.8m,面积35～40m2,池底为锥形。2 m水深的养殖池应设计为钢筋混凝土结构。

3 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1)。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30～35 kg/m2, 水循环频率一般在2～3 h循环1次为宜。

图1 内循环水工艺流程图

4 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(TN)不高于2mg/L, COD不高于15mg/L, 应属于微污染海水。微污染海水中的有机物