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选择循环水系统时你需要知道的八件事

2019-8-6 10:48| 发布者: 御城雪| 查看: 15433| 评论: 0|原作者: 帕斯卡|来自: 伟伦万特循环水养殖

摘要: 中国水产频道报道,入门循环水养殖没那么难,先弄懂这八件事!在水产养殖领域投资,如果想实现可盈利,可持续的养殖模式,对养殖系统认知和知识的储备显得越来越重要。
  中国水产频道报道,

  文 伟伦万特循环水养殖帕斯卡

  选择循环水系统时你需要知道的八件事

  在水产养殖领域投资,如果想实现可盈利,可持续的养殖模式,对养殖系统认知和知识的储备显得越来越重要。面对市场上各种循环水供应商提供的方案,想知道如何选择适合自己的循环水系统,设定几个核心参数和核心条件是十分关键的。


  总体来说,很重要的一点要认识到,循环水系统通常是为了实现指定养殖品种和养殖模式而订制设计的,所以不要把系统什么都能养这一点放到首位。循环水系统方案的规划取决于系统的运营成本和满负荷时的产能。各种鱼有不同的生长需求,不是按照特定生长需求设计的系统,可能会导致运营成本的增加。

  在选择系统时,大部分人通常会考虑到三个主要参数:
  养殖密度
  系统总水量
  供氧含量

  这三个参数应该是描述一套系统最经常涉及的参数了,但是在衡量一套循环水系统的效率时,只考虑三个参数就足够了吗?一套可以承载每立方20公斤鱼的系统和每立方50公斤鱼的系统分别意味着什么呢?最主要的不同点在哪里呢?

  密度和系统水量可以帮我们估算出系统承载的最大生物量,但是通过这两个参数就能判断循环水的设计是优秀的吗?

  肯定不是!


  密度直接关联的是投喂量,通过投喂量可以计算出产生的氨氮。很少有养殖户在寻求系统设计时会谈到投喂量,然而投喂量是能帮助循环水设计师设计一套优秀高效的养殖系统的重要参数之一。

  上述提到的四个关键点事实上是确定循环水系统的体量:

  系统的规模有多大?
  系统中养多少鱼?
  系统中的氧含量是多少?
  我要投喂多少饲料?

  但是,他们并不能说明循环水的处理功能。设计循环水系统时,必须实现的功能是:

  TSS removal 固体颗粒物的去除
  Oxygen supply 氧气供给
  Ammonia, nitrite removal 氨氮, 亚硝酸盐去除
  pH control pH 控制
  CO2 removal 二氧化碳去除
  Bacteria control 细菌控制
  Temperature control 温度控制
  Nitrate removal 硝酸盐去除

  能将所有处理功能联系到一起的设备,水泵,是循环水系统的核心。如果把循环水系统比作人体的话,水泵就像是人体最主要的维生器官,心脏。


  在人类进化的过程中,我们的身体在应对外界条件变化时,可以及时对我们的身体机能做出调整。如果你的肌肉在某种条件下需要做更多的工作,那么唯一的方式就是心脏加速跳动,通过血液带给肌肉更多的工作要素(氧气和能量)。因为身体器官本身没有应急供氧功能,只有血液(相比水流)才能带来氧气。所以心脏(相比水泵)必须加速工作,以确保足够的氧气供给。所以身体机能的负荷(循环水系统负荷)越多,心脏(水泵)就要跳动的越快。在循环水系统中,如何将氧气带到鱼池,将废物带出鱼池,与我们身体的运行机理十分相似。

  我会在今后的一系列文章中,为大家带来关于循环水功能的“经验法则”。

  01、TSS REMOVAL 悬浮颗粒物的去除

  粪便是鱼类产生的首要污染物,在水中以固体悬浮物的形式存在。水中所有的颗粒物都应该有效分离,避免其积累,最终污染水质。

  循环水系统最先要完成的挑战就是如何去除各种大小的颗粒物,小到0.001微米,大到几毫米。鱼池出水口的主要颗粒物尺寸一般小于30到40微米,对于这些颗粒物,简单的机械式过滤工艺并不是十分有效。根据经验,60%到90%的颗粒物是小于30微米的。而转鼓式微滤机的设计精度一般是60微米或者90微米。


  因此,对于养殖而言,一定要知道自己养殖的品种是否需要特别洁净的水体或者可以忍受水中的颗粒物。在确认微滤机过滤精度的同时,也要考虑是否需要进行更精细的过滤。如果想把水过滤的更加彻底,就需要更有效的过滤工艺,比如精度到20微米的微滤机或者能够去除更小尺寸颗粒物的蛋白分离器,固定生物床或者反渗透。

  “经验法则”:物理过滤的关键在于了解养殖品种对水质的耐受程度而选择不同级别的过滤工艺。鲆鲽类和鲑鳟类与对水的要求程度相对于罗非鱼,鲤鱼肯定是不相同的。

  02、OXYGEN SUPPLY 氧气供给

  氧气的消耗程度并不只是由养殖密度决定的,而且直接受到投喂量的影响。投喂的越多,消耗的氧气就越多。

  “经验法则”:通常来说,在高密度循环水养殖系统中,计算氧气需求量所采用的安全数值为每天每公斤饲料消耗0.8到1公斤的氧气。


  03、AMMONIA 氨氮

  水产养殖中,饲料的投喂将在短时间引起氨氮的积累。氨氮是鱼类通过鳃排除的首要生理废物。饲料中的蛋白含量直接关系到氨氮的排放量。去除氨氮的唯一方法是生物处理。这个处理过程会由硝化细菌完成。这些硝化细菌需要空间生长,同时要避免受到物理方式或是化学方式的破坏。

  目前最有效的处理方式是移动生物床。移动生物床通过在水中移动的特殊设计的填料,确保细菌有充足的空间生长繁殖。这种填料叫做生物填料,描述生物填料特性的单位为㎡/m3,我们称作比表面积。一般来说,生物填料根据设计不同,比表面积在200到800㎡/m3之间。


  “经验法则”:在设计生物床时,比较安全的计算方式是,1立方比表面积为100㎡/m3的生物填料可以处理1公斤的饲料(蛋白含量为50%)。比较常用的填料型号K5(Kaldnes公司的5号填料,是市场上的常见型号)拥有接近800㎡/m3的比表面积,每立方填料的处理能力可以达到每天8公斤的鱼饲料。这个数值是理论值,按照这个比例计算虽然比较安全,但是值得讨论的地方也很多。

  关于氨氮去除,还有一件事十分重要:去除氨氮对水质参数的影响并不是独立的!在循环水运转的同时,所有的水质参数都是相关联的,比如我们要下面要讲到的第四点。

  04、pH CONTROL pH调节

  在生物处理中,pH扮演了一个十分重要的角色,系统中的pH为什么会产生变化呢?是由于两个反应过程造成的结果:

  硝化处理过程会消耗碱度,产生氢离子,使水酸化
  生物呼吸过程会产生二氧化碳,使水酸化


  “经验法则”:通常由两种方式调节pH:

  第一种是通过换水调节pH,换水量通常是与养殖密度正相关的(实际上是投喂量),密度越大,换水量越多。我们来举个例子,比如养殖密度是每立方水体25公斤,想要保持pH恒定的最小换水量为30%。

  第二种是通过添加化学试剂(碱性试剂)调节pH。通常来说添加的碱性试剂与投喂量的关系为每公斤饲料每天投放0.15到0.25公斤的碱性试剂。(根据试剂的不同,水质的条件不同,需要计算合适的计量)。

  05、CO2 REMOVAL 二氧化碳去除

  另一种溶解到水中的污染物是呼吸过程中产生的二氧化碳。和之前讲到过的氧气一样,二氧化碳的产生量是由投饵量直接决定的,并不单单只是取决于养殖密度。一般来说,消耗1g的氧气会产生1.4g的二氧化碳。

  二氧化碳会产生两种影响:

  二氧化碳使水酸化


  二氧化碳与氧气争夺在鱼类血液中的位置。如果想使鱼保持良好的状态,越高的二氧化碳含量就需要越多的氧气来平衡。

  所以控制二氧化碳的含量是十分必要的。控制二氧化碳既可以通过曝气的方式,也可以通过换水的方式(很多时候,曝气和换水是调节水质参数最常用的方法)。但是,二氧化碳经常会被认为是一个并不重要的水质参数,也很少有人去测量。

  在循环水系统中,由于换水量的减少和养殖密度及投饵量的增加,不考虑去除二氧化碳(脱气)是不可行的,所以要把脱气作为水处理系统中重要的一环。


  脱气过程提供了一个很好的气液接触的环境。从鱼池排出流入系统的水中,携带了很多鱼类呼吸过程产生的二氧化碳(处理过程其他气体可能不受影响)。

  “经验法则”:脱气的效率不仅和气液接触的面积,时间有关系,同时会根据气液流量的比率变化而变化。通常来说,想达到较好的脱气效果,气液流量的比率应该是5:1。(1立方水流量需要5立方的空气流量)。

  06、BACTERIA CONTROL 细菌控制

  相信另外一个困扰大家的问题就是鱼病害了。

  在养殖的过程,完全回避掉病害的问题似乎是不太可能的。很不幸,每一个养殖人员都要面对病害带来的一系列问题。通常的做法是在系统中增加杀菌单元,将治病的有害物质杀掉。最常用的杀菌方式就是紫外线处理和臭氧处理。

  可惜,事情并没有那么简单。

  “经验法则”:在实现有效的疾病控制过程中,有几件事需要格外注意:

  有效的对源水进行处理
  对即将要放入系统的鱼,要进行几天的隔离消毒处理
  颗粒物的去除也十分关键,因为细菌总量与颗粒物有很大的相关性
  建立良好的生物安保系统避免外部感染和交叉感染
  预防优先于治疗
  尽可能少的使用抗生素


  这是一个非常值得注意的话题,因为它涉及了养殖管理的方方面面。

  07、TEMPERATURE CONTROL 温度控制

  鱼是广温性生物。也就是说鱼身体的温度会根据周围环境温度的变化而变化。和哺乳动物不同,鱼体内没有维持体温的系统。尽管鱼类可以适应在不同温度的水环境中生存,但是很明显,如果想达到最快的生长速度,需要提供最适宜的温度。所以,提高生长速度的关键是将系统调节为最合适的温度并最大可能的维持温度不变。


  想要准确的计算系统所需要的制冷制热量是相当复杂的。所有不同温度的介质接触面都会产生能量交换(水面,墙面,门窗,屋顶等等)。根据不同介质的比热容不同,热量交换的速率会各有差异。同时,温差越大,热量交换的速率也就越快。


  “经验法则”:简单来说,我们计算制冷制热量时,可以考虑空气与水面接触的总面积(总水面面积)以及其他接触面的热交换。在循环水系统中,如果保温和换水量都达到了一般标准水平时,系统所需要的制冷制热量可以按照每平方水面400瓦来计算。(这是一个非常粗略的估算,只是帮助对所需要的能量有一个初步概念)

  我们可以想象一套循环水系统,总水量1000立方,水深1米,换水率超过了10%(补水与系统水温差超过20摄氏度),如果室内保温很差的话,系统所需要的制冷制热量很容易就超过400千瓦!

  08、NITRATE REMOVAL 硝酸盐去除

  生物处理过程的副作用会导致最终产物硝酸盐在循环水系统中的积累。不过,硝酸盐浓度较低时,所产生的毒害作用并不是很大。一般来说,100到250 ppm的NO3-N(相当于400到1000ppm的NO3)都是可以接受的。


  与碱度和PH类似,我们可以通过换水的方式来调节硝酸盐浓度。但是这似乎是一个矛盾,我们想实现高密度,低换水量的循环水系统,却要通过换水来调节水质平衡。其实,在一个全封闭,零换水的循环水系统中,硝酸盐的浓度是不断积累起来的。

  举个例子来说明:一套年产100吨的循环水系统中,每天的饲料投喂量会在350公斤左右,总氮(TAN)的产生量大约在每公斤饲料35克左右。那么我们想要将循环水系统中的NO3-N的含量控制在150mg/l以下(养殖密度最大为每立方50公斤),那么日换水率大概需要15%。如果你想实现更高的养殖密度(我们也可以说是同样的产量用更少的水),日换水率最小可能也要35%-40%才能将硝酸盐的含量控制在同等的水平!


  到目前为止,还没有一个准确的数据可以解释说明硝酸盐对鱼类生长和健康的负面影响,所以还不是很棘手。但是也有很多研究人员指出这种负面影响还是存在的,并且许多循环水的设计师也尝试为系统设定硝酸盐含量的上限。


  不仅如此,硝酸盐可以导致水体富营养化,对环境会产生巨大影响。一些环保机构已经开始注意到相关的排放问题,要求对排放废水进行进一步的处理恐怕也是迟早的事,因为在西方国家,对废水进行处理,达标后才能排放已经是渔场能够长期经营发展的必备条件了。

  总结

  由此看来,选择一套循环水系统,只考虑养殖密度和总水体是远远不够的。

  首先,鱼类生长会有一系列的基本要求,所以要知道自己的系统是否可以满足这些要求。“经验法则”会帮助你初步了解到,什么样的循环水系统可以初步满足想要达到的产量和水质。


  投喂量和饲料成分是判断水处理设备效率的起点。需要多少氧气?需要多大的生物床?会有多少二氧化碳产生?所有这些问题都取决于饲料和投喂量。

  转鼓微滤机的选型不仅仅要看处理流量,更要看滤网精度的大小。


  最后,换水率会影响PH和脱气设备的选择,同时也会决定系统硝酸盐的水平。

  拥有一套按需订制的循环水系统会帮助你更有效的管理系统,但是如果想更好的管理渔场,还需要指定一套完整的生物安保方案,以对抗水产养殖的最大敌人 – 病害。(本文转自【伟伦万特循环水养殖】。如有版权问题,敬请联系wx@wes-techequipment.com
  



  【关键字】:循环水  系统  工业化  注意事项  水产养殖
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