陆基工厂化循环水养殖工艺流程及参数设计（二）：工艺流程设计原

   与传统的流水式养殖相比，循环水养殖就是通过一系列复杂的水处理技术和设备，让养殖的水体可以做到循环使用。所有的设备必须按照科学的流程依次进行效果才能得到保障。在循环水水处理工艺设计时，应遵循以下原则进行设计：

1、按照先固体后液体再气体的原则依次进行

     如果固体悬浮颗粒没有预先去除，这些颗粒会为后续水处理环节带来问题。例如，在生物滤池的滤料表面，如果被大量悬浮颗粒包裹，硝化细菌等有益微生物就难以发挥将氨氮转化为硝酸盐的功能，从而影响整个循环水系统的水质净化效果。而且，悬浮颗粒携带的有机物如果大量进入生物滤池，可能会导致微生物代谢负荷过重，使生物处理环节失衡。

     按照这个原则，循环水水处理应按照以下流程设计：

     第一步：处理固体颗粒的去处

     第二步：水溶性有害物的去处

     第三步：二氧化碳有害气体的去除

     第四步：消毒杀菌

     第五步：增氧保温

2、固体废弃物按照粒径由大到小依次处理

     在循环水养殖系统中，固体颗粒物主要来源于养殖生物的粪便、未被摄食的饲料等。对固体废弃物的处理可根据粒径的不同采取不同的处理方法由大到小依次处理。

     针对粒径100微米以上的较大颗粒（主要是鱼粪和残饵），这一部分颗粒为可沉降的颗粒。为了避免它们在系统中破碎后增加后续工序的负荷，可采取沉淀的工艺。竖流沉淀器就是利用重力分离的去除可沉降性颗粒的设备。通过竖流沉淀器的沉淀工艺，60%-70%的固体颗粒物被去除。

     水经过竖流沉淀器的预处理后，可沉降性颗粒已经大部分被去除，剩余大部分为针对介于30-100微米之间的悬浮固体颗粒。该部分颗粒可通过微滤机进行物理过滤。

     经过微滤机过滤后，剩余的颗粒为30微米以下微小悬浮颗粒和一些可溶性有机物。针对该部分颗粒主要通过蛋白分离器进行泡沫分离。泡沫分离是一种常用的方式，能去除微小悬浮颗粒、可溶性有机物，还具有一定的增氧和脱二氧化碳气体的功能

3、按照先过滤再杀菌的原则依次进行
1）悬浮颗粒物对紫外线杀菌的影响

     悬浮颗粒物在水中会对紫外线产生散射和吸收作用。这种吸收和散射作用会导致紫外线能量在传播过程中被消耗，进一步降低紫外线的强度和杀菌效果。有研究发现悬浮固体含量与紫外线照射废水中粪大肠菌群存活之间的相关性，表面附着颗粒的细菌受到了悬浮颗粒的保护，因此，紫外线消毒的只能减少3~4个log10单位的生存能力。

     悬浮颗粒物会限制紫外线在水中的穿透深度。在清澈的水中，紫外线可以相对较深地穿透水体，对不同深度的水进行消毒。但是，当水中存在悬浮颗粒物时，紫外线的穿透能力会受到阻碍。

     以一个循环水养殖池为例，在没有悬浮颗粒物的情况下，紫外线可能能够有效消毒水体深度达到0.5 - 1 米。但如果水中悬浮颗粒物浓度较高，紫外线可能只能穿透0.2 - 0.3米的深度，使得更深层的水体无法得到充分消毒，形成消毒死角。这会导致在这些未充分消毒的区域，微生物可能继续滋生和繁殖，影响整个循环水养殖系统的水质。

     在没有悬浮颗粒物干扰的情况下，紫外线剂量达到一定水平（如10 - 20mJ/cm?）可以有效杀灭它。但如果水中有大量悬浮颗粒物，紫外线强度可能只有原来的50% - 70%，那么要达到相同的消毒效果，就需要延长紫外线照射时间或者增加紫外线灯的功率。否则，一些微生物可能无法被完全杀灭，导致消毒不彻底，增加养殖生物感染疾病的风险。

2）悬浮颗粒物对臭氧杀菌的影响

     悬浮颗粒物在水中会吸附臭氧。因为悬浮颗粒具有较大的比表面积，臭氧分子容易附着在其表面。例如，饲料残渣、粪便颗粒以及微生物聚集体等悬浮颗粒物，它们的表面存在许多活性位点，能够与臭氧发生物理吸附作用。这使得臭氧在与悬浮颗粒物结合后，无法有效地与水中的病原体（如细菌、病毒、真菌等）接触，从而降低了消毒效率。就好像消毒的 “子弹”（臭氧）被中途的 “障碍物”（悬浮颗粒物）拦截了一样。

     悬浮颗粒物中的有机成分会与病原体竞争臭氧。许多悬浮颗粒物含有有机物，如未被完全消化的蛋白质、糖类等。这些有机物和病原体一样，都可以与臭氧发生氧化反应。当水中悬浮颗粒物过多时，臭氧会优先与这些有机物反应，消耗大量的臭氧，导致用于消毒病原体的臭氧量减少。例如，在一个含有高浓度悬浮颗粒物的循环水养殖系统中，臭氧可能会先将大部分精力用于氧化颗粒表面的有机物，而只有较少的臭氧能够用于杀灭水中的有害微生物。

3）“先过滤再消毒”可大大提升消毒的效率

     养殖水体经过物理过滤（固体悬浮物去除）、生物滤池过滤（可溶性有害物去除）和气体过滤（二氧化碳去除）后，水已经变得非常清澈，这时候无论使用紫外线消毒还是臭氧消毒，效果都会非常好。

4、水循环参数设计

     循环水养殖的核心是水循环。那么如何让才能让水循环起来，循环泵是核心，它的作用就像人的心脏。生物滤池是整个循环系统最高点，水通过自然的大气压力由生物滤池流入到各个养殖池内，然后再流入泵池。循环泵再将水由泵池打到生物滤池内，从而实现了水的循环。

     循环泵如此重要，因此在设计中一定要做到一主一备。当主水泵出现故障时，备用水泵可以及时启动，防止养殖事故的发生。

1）循环速率设计

     循环水养殖的循环速率非常重要。合适的循环速率可以确保养殖池内的水质均匀。通过循环，能够将溶解氧、营养物质和温度均匀分布在整个水体中，避免出现局部水质恶化的情况。最为重要的是通过水的循环来促进悬浮颗粒物去除。循环水的流动能够将悬浮颗粒物带到过滤设备处进行处理。足够的循环速率可以提高悬浮颗粒物的去除效率，防止其在养殖池中过度积累。因此，循环速率的快慢决定了悬浮颗粒物的高低。

     循环速率的计算首先要确定在最大生物承载量基础上的投喂量的大小，其次再根据投喂量计算出每小时产出的悬浮颗粒物的多少。然后再根据池塘循环水设计的TSS的目标值和各个设备的处理能力，计算出循环速率。

     综上所述，循环速率的计算比较复杂，根据经验值来说，可以简单的用每2小时循环一次作为参考值。以1000立方循环水水体养殖鲈鱼为例，循环频率设为2小时循环。因此，每小时的循环量为：1000/2=500吨/小时。

2）变流循环设计

     循环泵是循环水养殖中能耗最大的设备。循环泵如果保持在高速循环的状态就会快速将养殖水体中废物从养殖桶中去除，但是能耗过高。循环泵如果保持在低速运行，虽然能耗低，但是养殖水体中废物从养殖桶中去除速率较慢。变流技术安装变频器和智慧控制终端，可以根据不同的养殖阶段及不同的水质参数根据算法自动调节循环水循环的参数，实现变流循环。

下图是实战中经常采用的循环水养殖水处理基本工艺流程及工艺参数表，供大家参考：