全／半封闭循环水养殖系统的集成优化

1　全／半封闭循环水养殖系统的集成优化

鲆鲽类工业化养殖模式的构建是“十二五”鲆鲽鱼类体系建设的重点任务。2011年通过体系岗位团队的运作，在天津、山东和大连三地形成循环水养殖的大面积推广，完成了总面积超过15　000m²的海水鲆鲽鱼类半／全封闭循环水养殖车间设计工作。

1．1　大连湾鹤圣丰水产品养殖公司1　500m²全封闭循环水养殖车间

车间主尺寸为48m×30m，总面积约1　440m²。车间一端为水处理区占地面积约270 m²，其他部分为养殖区。车间共设2套半滑舌鳎全封闭循环水养殖系统，采用双排布局，每排5个养殖池，共20个鱼池，总养殖水面约780m²，总养殖水体480m³。

图1　大连湾鹤圣丰水产品养殖公司1　500m²全封闭循环水养殖车间

该系统设计养殖对象为半滑舌鳎，最高养殖密度25kg／m²，水处理工艺如图2所示。鱼池出水采用双排水方式，经过弧形筛粗过滤后由1台潜水泵提升进入气浮池。气浮池工艺是岗位团队新近研发的一种轻简化实用技术工艺，通过在池底剧烈曝气，能够同时起到去除微小悬浮颗粒物和二氧化碳吹脱的效果。系统生物过滤环节设置了二级浸没式生物滤池，使用立体弹性填料结合多孔生化毡作为生物滤料。纯氧增氧环节使用的是一体式腔喷淋式纯氧混合装置，该装置采用低压增氧技术，在通入氧气（气液比1∶100）的工作条件下，出水溶解氧可以达到约18mg／L，氧利用率70%左右；在通入臭氧条件下，可以同时起到杀菌消毒、去除微小SS和可溶性有机物的效果。消毒杀菌环节系统采用传统的封闭式紫外杀菌装置，可以同时起到水体杀菌消毒和分解残余臭氧的效果。

图2　大连湾全封闭循环水养殖车间水处理工艺流程

该系统虽然在水处理工艺和设备选型方面没有作较大的突破，但是在养殖池和水处理设施布局方面进行了合理的优化，重点集中在以下几个方面：

（1）养殖池布局。在传统流水型养殖模式下，换水主要依靠深井水泵提升进入车间，再通过管路分配至各个养殖池。由于管路损失几乎可以忽略不计，所以大部分车间养殖池的布局方式采用纵向单排布局。如以6m×6m养殖池单排10个一组计，管路长度超过60 m，大部分车间的长度还远远超过这一数字。在流水型养殖模式下，该布局方式是合理的，可以获得较高的车间面积利用率。但是在循环水养殖模式下，目前国内的主流设计工艺中大部分都采用自流进水方式。过长的输水管路会造成相对较高的水头损失，该部分损失会间接导致整个系统能耗提高，或者是各个养殖池之间换水量不均匀，影响水质。在大连湾系统中，岗位团队充分考虑到这一问题，采用了更合理的双排布局，单排5个养殖池，大大缩短了输水距离。

（2）双排水设计。双排水的概念来自于淡水循环水养殖系统中的高效污排分流技术。在淡水系统中由于浮游在水面上的悬浮颗粒、泡沫和油污相对较少，养殖池中上层水的水质较清，因此通过表面溢流的回水量占总循环量的85%～90%。养殖池底部颗粒物浓度较高，通过10%～15%的循环量即可带出养殖水体，通过沉淀或二次流等技术手段予以去除。该设计方式可以大大减轻后续物理过滤环节的处理负荷。海水工况和淡水工况有所不同，水体表面的泡沫和油污相对较多，而且由于养殖池高度一般不超过80cm，不宜增加物理过滤环节。因此，岗位团队针对性地设计了海水工况下的双排水工艺（如图3）。表层溢水仅占总循环量的15%～20%，主要用以撇除漂浮在水面上的颗粒物、泡沫和油污等。池底回水在水力推流的作用下可以有效地将池内的粪便、残饵等颗粒物带出水体。2路回水会分别进入一个简易型的水位保持装置，然后汇入总回水管路。需要进行养殖池排污或排空操作时，只需拔出排水闸即可，解决了在低位布置排空阀门的问题。

图3　养殖池双排水设计

（3）灵活的管理。为了便于公司在养殖过程中实现灵活的操作和管理，岗位团队在系统水处理工艺设计过程中也进行了充分考虑。首先，水处理生物滤池的设计和养殖池保持一致采用并联双排布置，可进行满负荷养殖（10个养殖池）也可以仅使用单排半负荷养殖（5个养殖池）。在配套合适的循环泵条件下可有效避免“大马拉小车”的现象发生。其次，考虑到气浮环节的SS负荷仍然偏大，容易造成污物堆积污染水质，系统增设了一条备用支路。主要目的是当气浮池污染物负荷过高时，可通过阀门控制临时跳开气浮环节进行清理工作，而不必因此断开整个循环进而影响生产。

目前，大连鹤圣丰1　500m²全封闭循环水养殖车间已经完成了土建交底工作。

1．2　日照地区循环水系统改建

在山东省海域使用金项目的资助下，日照地区的三个养殖基地：日照润达水产有限公司、日照水产养殖研究所和日照海洋水产资源增值站计划对原有流水型养殖车间进行循环水化改建。我岗位团队受其委托进行车间改建工艺方案的设计工作。2011年7月12日，岗位团队应邀前往山东日照进行了实地考察，三个基地的情况基本一致。

日照润达水产有限公司计划对现有的2栋2　000m²工厂化养殖车间进行循环水化改造。其中，A车间现有5m×5m养殖池4排共82个。建议是采用全封闭模式，将车间一端两个养殖池砸去作为水处理区，形成2套独立的全封闭循环水养殖系统，每套系统40个养殖池，左右对称排列，中间为地沟。B车间现有6m×6m养殖池3排共62个。建议采用半封闭模式，将车间一端2个养殖池砸去作为水处理区，形成3套独立的半封闭循环水养殖系统，每套系统20个养殖池。

日照水产研究所养殖基地计划对现有2栋1　600m²工厂化养殖车间进行循环水化改造。2栋车间布局基本一致，都是双排布局，每排15～16个7．3m×6m的矩形养殖池。建议2栋车间都采用全封闭模式，虽然水处理区相对较小，但是在适当增加换水量的条件下，仍然是适用的。

日照市海洋水产资源增值站养殖基地现有并排的4栋1　600m²工厂化养殖车间，都采用的是双排布局，每排20个6m×6m养殖池。由于车间内已经没有足够的空间，因此建议使用车间外9m×15m区域作为水处理区。改建完成后，可以形成8套独立的全封闭循环水养殖系统。

由于是改建车间，而且原有车间的布局和池型基本一致，所以岗位团队在征求了对方意见后采用了同样的半封闭和全封闭2种水处理工艺，设计养殖密度10kg／m²。

图4　日照全（左）／半（右）封闭循环水养殖系统水处理工艺流程

1．3　天津立达3　000m²舌鳎车间建设工作

天津立达公司3　000m²舌鳎全封闭循环水养殖车间建设项目前后拖的时间比较久。岗位团队自2010年1月份就开始进行了系统工艺方案的设计工作，但是，由于受到资金限制以及当地气候关系的影响，车间的土建施工工作直到2011年3月才开始正式动工。期间，岗位团队在完成土建交底工作后，还多次派员前往进行协助指导，解决施工问题。同年8月，车间设备和管路的安装工作也基本完成。系统设备中，我岗位团队主要负责提供多腔喷淋式纯氧混合装置和泡沫收集装置2种设备。多腔喷淋式纯氧混合装置采用低压增氧技术向系统养殖水体供氧，氧利用率可达到70%。泡沫收集装置主要用于配合气浮池工艺完成泡沫的有效收集和去除。通过该项目，团队顺利完成了处理量80m³／h和100m³／h的多腔喷淋式纯氧混合装置结构优化工作，并形成了标准化图纸。

目前，第一批鱼苗已经放入系统，但是在土建施工方面还存在一些细节问题需要进行调整。

图5　天津立达3　000m²舌鳎全封闭循环水养殖车间