设施渔业工程设计指导设计题目假定建设一个循环水养殖系统用来养殖大鲮鲆，预计系统年产量为 100 吨 成鱼，系统初期放养量20万20克重苗种，一年生长期后平均鱼体重为 500克， 使用的饲料喂配合饲料，蛋白质含量为 48%，饲料系数为1.2，养殖期内平均水 温为18摄氏度，溶解氧要求保持在6mg/L,要求系统每天的换水率为零，只补充 蒸发以及系统内设备反冲的水损耗。请设计养殖池的尺寸和数量、生物滤池的 尺寸、充氧设备的类型和功率以及物理过滤装置的尺寸，补充必要的其他处理 设备并划出系统配置图。以下为参考材料工厂化养殖流程设计一、工厂化养殖系统介绍1. 工厂化养殖的类型 工厂化养鱼是运用机械、电子、化学及自动化等现代化先进技术和工业化手段，控制 鱼类的生活环境，进行科学管理，从而摆脱气候、土地和水等自然资源条件限制的一种高密 度、高产量、高风险、高投入和高产出的养鱼方式。工厂化养殖的类型一般分流水式和循环 流水式。流水式养殖模式是利用海水水源，经过或不经过加温，增氧，过滤等预处理以后进入 鱼池，从鱼池排出的水不再回收利用，经过或者不经过处理直接排放。主要的设备包括提水 设备，高位水池，砂滤池，控温设备，大棚和鱼池以及进排水系统等。随着近海水质的恶化， 现在的工厂化养殖设备通常还包括紫外线杀菌，臭氧发生设备和蛋白分离器等以求进一步的 水质净化。循环流水式工厂化养殖系统，一般称为循环水养殖系统，与其它养殖系统最大的区别 是养殖鱼池排出的废水中全部或者部分经过净化处理后再次回到养殖鱼池的一种养殖模式。 这种养殖模式在发达国家已经逐步占到主流养殖的地位，特别是在欧洲的丹麦、挪威和德国， 亚洲的日本和美洲的美国等国家。主要应用的设备和以上提到的流水式养殖相似，主要增加 的设备包括循环水泵和检测控制设备。这一部分将是本书讲述的重点。1.2 流水式养殖系统的特点 流水式养殖系统的最大特点是养殖密度可以很高，当然养殖的密度主要取决于换水量 的大小。同时，利用地下水，地热和电厂余热的流水式养殖系统，由于养殖温度适宜，可以 大大缩短养殖周期。另外，工厂化养殖系统便于管理，特别是随着机械化和自动化程度的提 高，国外有的养殖场已经达到了几乎无人管理的程度。但是，流水式养殖系统也有它的缺点， 首先是地热和地下水资源随着工厂化养殖设施的普及，已经越来越少，像山东的日照地区， 一般的地下井水不用半年便被抽干了。所以，利用地下水的流水式养殖模式对地下水资源是 一个巨大的破坏。其次，利用自然海水的地区，或者地下水和自然海水混用的地区，由于养 殖废水没有经过处理，直接排进近海水域，对自然环境的污染越来越严重。现在工厂化养殖 的鱼类疾病越来越严重，很大一个原因就是自身污染。另外，相比于其它的养殖系统，流水 式养殖系统建设和运营费用比较高，所以养殖的对象要求是高经济性，附加值比较高的品种。1.3 循环水养殖系统 循环水养殖系统虽然在分类上隶属于工厂化养殖系统，但是在本书中讲述的重点就是 这一部分，所以特别单列。1.3.1 循环水养殖系统的定义和构成迄今为止，循环水养殖系统还没有一个严格的定义，可以简单理解为养殖用水在同一 个养殖系统内被循环利用的养殖系统。循化水养殖系统一般被分为全封闭循环水养殖系统和半封闭循环水养殖系统。所谓全 封闭指的是从养殖池排出的废水全部或者 90%以上被循环利用的养殖模式。半封循环水养 殖系统指的是养殖池排出的废水被部分循环利用的养殖模式。循环水养殖系统主要的构成包括厂房、养殖鱼池、循环水泵、物理过滤装置、生物过 滤装置、控温装置、消毒杀菌装置和充气曝气设备等。普通的循环水养殖系统模式见图2-1。1.3.2.循环水养殖系统的特点与传统的和普通工厂化养殖系统相比较，循环水养殖系统有着无与伦比的优点，同时 也有它发展的瓶颈问题。循环水养殖系统的优点主要表现在如下几个方面。首先，循环水养殖系统可以全面的控制水质包括温度、有机物和各种无机物的含量， 为养殖对象提供一个最适宜生长的环境条件。同时，良好的水质条件和更易于疾病防治的设 施可以更好的预防和控制疾病的发生。所以，循环水养殖系统可以缩短养殖周期，提高成活 率。池塘养鱼，从育苗到成鱼一般需要经过2到 3年的时间，循环水养鱼，可以保证1年之 内养成，而且可以保证一年四季都有成鱼上市。在瑞典的鳟鱼养殖试验中，一条重 50 克的 鱼，由于生长在最适宜的水质环境中，经过一个月的饲养，即可达到1 公斤以上的上市规格。其次，由于养殖池内的养殖废水不停的排出，经过各种处理过程以后，不停的有新鲜 干净的水注入。特别是养殖池内的排泄废物不断的被排出，注入的新鲜水中富含溶解氧，所 以单位水体的养殖密度被大大提高了。池塘养鱼，一般每平方米放养的1到3 尾鱼，从重量 上，在不充氧的条件下，一般也不超过3.5 公斤/平方米。循环水养殖系统的养殖密度可以达 到 200 公斤 /立方米以上，大大提高了水体的利用率。此外，循环水养殖系统大大减少了环境污染。首先，由于养殖密度高，水体利用率高 和补充水少，减少了对地下水资源等的利用。其次，由于大部分排泄废物得到了净化处理 相对于传统的养殖模式，排放到自然水域的废物少。即使有一部分排泄废物需要排放出养殖 系统，由于废物的高浓缩，也易于处理。最后，循环水养殖系统易于管理。由于使用了大量的水处理设备，特别是随着计算机 自动化管理系统的研发和应用，可以对水质和养殖场的动态实行实时监控，大大减少了由于 人员操作失误带来的损失。虽然循环水养殖系统固然有其他传统制模式所不具备的优势，但是循环水养殖系统迄 今为止没有得到大力推广也是有它的原因的。循环水养殖系统的一些缺陷和需要解决的一些 问题包括以下几个方面。首先，循环水养殖系统设计建造成本高。由于循环水养殖的技术现在还不是很成熟， 各种水处理设备价格昂贵。同时，由于应用了各种水处理设备，运营成本也很高。所以，循 环水养殖系统内除非养殖高品质，高附加值的品种，否则很难实现盈利。其次，循环水养殖系统需要专业的人才来管理。特别是需要既懂养殖方面的专业知识， 还要懂计算机和机械专业知识的人才。循环水养殖系统中任何一个环节的失败都可以带来巨 大的损失。例如，池塘养殖中充氧设备的失败，可能在几个小时甚至几天以后才可能导致养 殖对象的死亡，但是在循环水养殖系统中，大量的死亡可能发生在半个小时，最多几个小时 之内。1.3.3 养殖水质参数在进一步讲解循环水系统的各个构件以前，先简单了解一下养殖中我们主要关注的水 质参数。这些水质参数主要包括水温、溶解氧、pH、氨氮、亚硝酸盐和固形物等。我们之 所以关注这些参数是因为这些都是养殖成功与否的关键点。我们知道鱼和其它大部分生物一 样，会产生排泄物。同时，由于鱼是生活在水环境之中，这些排泄物直接排放到水体中，会 对它自身的生存环境产生影响。鱼类的排泄物主要包括氨氮和粪便，所以如何尽快处理掉这 些排泄废物，减少对自身生存环境的污染是水处理系统的关键点。温度是制约养殖业发展的最大瓶颈。大部分养殖品种都有自己的耐温范围和最适宜生 长的温度范围。一般通过加热和制冷的方式调整水温。在普通的池塘或者流水式养殖系统中， 通过人为的加热和制冷是不现实的。现在常用的控制温度的方式是利用地下井水和地热资 源。在循环水养殖系统中，由于换水量不大，采用锅炉加热和制冷机制冷的方式也是可行的。鱼类同其他的动物一样，也要呼吸。所以水体中的溶解氧浓度也是一个关键的水质参数。各种鱼类对溶解氧的要求不同，但是溶解氧低于2mg/l时，可能会引起窒息死亡，一般 要求水体中的溶解氧浓度不能低于6mg/l。提高水中溶解氧的方式很多，主要应用的是各种 充氧设备。pH是衡量水体酸碱度的指标。淡水鱼类一般适宜生活在酸碱度7左右的水中，海水鱼 类一般适宜生活在酸碱度8左右的水中。所以，酸碱度过高或者过低都会影响鱼类的生长和 存亡。同时，酸碱度还会影响到水体的溶解气体的组成，游离氨氮浓度的高低等。总氨氮浓度指的是水体中溶解的氨氮和游离的氨氮浓度总和。游离氨氮对鱼的毒性很 大，主要的原因是水体中高浓度的氨氮会抑制鱼体内氨氮的排出，从而导致鱼类营养上和组 织上的变化，影响生长，甚至导致窒息死亡。游离氨氮的浓度主要取决于水体的酸碱度，它 的毒性和温度、溶解氧浓度以及二氧化碳的浓度都有关系。亚硝酸盐是硝化反应的中间产物。主要的毒性表现是鱼类缺氧，窒息死亡。因为亚硝 酸会影响鱼类血液中氧的运输，和一氧化碳中毒的原理类似。固形物指的是水中溶解的和悬浮的粪便、残饵以及微生物聚合体等。一般认为，固形 物和氨氮是养殖系统中首先要除去的废物。固形物长期存留在养殖水体中，首先会腐败，产 生氨氮等废物，同时还要消耗系统中的氧气。其次，固形物可能会堵塞鱼鳃，使鱼窒息死亡。 最后，固形物还会影响其它水质处理设备的正常工作。固形物的测量标准通常是用总固形， 溶解固形物和悬浮固形物等，常常使用化学耗氧量来标定。了解了以上的水质参数，我们可以确定循环水养殖系统中需要哪些水处理设备以及各 个水处理设备的功用。二、循环水养殖系统的构件这一部分简单介绍一下循环水养殖系统的主要构成，包括车间、养殖池、物理处理装 置、生物处理设备、消毒杀菌设备和监控设备等。当然，不同的设计和组合模式决定了循环 水系统可能用到下面介绍的一部分或者大部分设备。具体的设计原理以及详细的介绍会在以 后的章节中展开。1. 养殖车间不同于传统的模式，循环水养殖系统几乎全部是室内养殖。养殖车间的构造也有很大 的不同。最简单的养殖车间，也就是俗称的大棚，利用木头或者钢管焊接框架，顶棚利用塑 料薄膜，一般采用双层棚顶，可以更好的保温。但是夏天室内温度过高，封闭的车间内，温 度能超过 40 度以上。所以四周墙壁一般也采用塑料薄膜，夏天可以打开降温。这种养殖车 间造价低，但是不适宜在风大的地方建造。另外，塑料薄膜一般经过2 年左右就要更换，还 需要另外添加遮光层，以便于调节室内光线。现在常用的养殖车间是砖或者混凝土结构，比较牢固。棚顶一般采用石棉瓦或者更加 先进的塑料波形瓦，外面还可以添加防风雨的篷布等。虽然造价要高于塑料大棚，这样的车 间使用寿命长，抗击大风的能力也更强。2、养殖池鱼池面积一般不超过50平方米，深度1.01.5米，水深0.61.0米。鱼池底部的斜 坡坡度，一般长度在 10 米以内的池子，以 1%为宜。传统的养殖池通常为长方形，从一端 进水，另外一端排水。这种养殖池施工方便，但是排泄废物不易排出养殖池。现在公认为最 好的养殖池应为圆形池，中央排水，进水管沿切线。这样的布局有利于排出废物，特别是粪 便和剩余的饲料快速从中央排水口排出。一般使用双重排水构造。中央排水口流速低，主要 用于排出富含粪便等废物的高浓度废水。靠近池壁的排水口力量大，这一部分水用于主循环, 经过净化处理以后循环利用。射水式进水方式是在相对于出水端的另一端接上进水管。管上 有孔，水射向水面。这种进水方式的优点是能形成旋转水流，水质均匀，有利于集排污。为 了防止池鱼随水逃走，需安装片状、桶状或钟状的金属栅拦鱼设备即滤网。具体的构造见图 1-8。中央排水或者靠近池壁的排水立管一般使用滤网防止鱼逃匿。饲养刚孵出的鱼苗用2030目的网，体长1厘米以上的鱼苗用1015目的网；体长3厘米左右，用46目的网。 滤网的网目应随鱼体的增长而及时调换。进排水管的尺寸，一般根据养殖对象的个体大小和换水量决定，但是过细的进水管会 导致养殖池内的水旋转速度过快，虽然有利于粪便集中在池底中央和快速排污，但是过快的 流速会影响鱼类的活动，降低生长速度。但是过粗的进水管会导致池内的固形排泄废物不能 集中在池底中央。一般认为，切线方向的流速不大于鱼体长的两倍/秒时，不会影响鱼类的 生长。3、物理过滤装置物理过滤指的是不利用化学和生物的方法处理水中废物的方法。所以，物理处理装置 通常用来除去水中的固