工厂化循环水养殖系统管道构建技术改进

        工厂化循环水养殖系统管道构建技术改进

胡振义 韩登峰 蔡菊环 李大鹏 汤 蓉

（1.华中农业大学水产学院，池塘健康养殖湖北省工程实验室，国家大宗淡水鱼产业技术体系工程化养殖岗位，湖北 武汉 430070；2.辽宁省农产品出口服务中心，辽宁 大连 116000）

中国是世界上最大的渔业养殖国，绿色、低碳发展是21世纪发展理念，中国水产养殖业已经逐步开始转为以生态优先的养殖模式。2019年农业农村部等10部委在指导文件《关于加快推进水产养殖业绿色发展的若干意见》中指出，我们要转变传统的养殖方式，大力发展生态健康养殖，提高养殖设施和装备水平。随着水库整治、网箱拆除，养殖空间不断缩小，各种各样的新型养殖模式包括跑道养殖、集装箱养殖、循环水养殖等开始被不断推广应用。

工厂化循环水养殖系统秉着追求绿色、健康养殖的初心，不断改进，努力推动着我国水产养殖业的绿色发展。其相对于传统的池塘养殖而言，不再局限于养殖空间，可以实现室内养殖。此外，还可以实现立体化养殖效果，大大增加了单位面积的产量。该系统主要由养殖桶结合一系列的净水消毒设备组成，各设备之间通过管道构建连接。该系统正常运行的关键在于水24小时循环流动，为养殖桶增氧的同时带走养殖过程中产生的鱼类粪便和残饵等废物，使养殖水始终保持清洁流动。

为了美观方便，管道一般建设在水道中。如果养殖桶中的鱼类粪便和残饵等废物进入管道，造成管道的堵塞，将给管道的清理工作带来困难，严重堵塞时甚至会造成大量的经济损失。本文依据目前常见的工厂化循环水养殖系统的构建方式，介绍常见的集污、排污方式的管道构建，同时也针对不同的方式进行技术改进，最后提供一种比较适用的管道构建技术，供大家思考。

一、工厂化循环水养殖系统的基本构成

常见的工厂化循环水养殖系统由以下几部分组成。

养殖桶：主要的养殖区域，其大小根据养殖户的需求确定，常见直径规格为1米、2米、4米，具体情况请根据实际生产需要确定。

集污管：与养殖桶相连，用于收集养殖桶中的鱼类粪便和残饵等废物，不同规格的养殖桶使用的集污管尺寸也存在差异。

排污管：废水的排放装置，用于循环水养殖系统与外界的水体交换。

微滤机：小型过滤装置，采用滚筒过滤分离技术，通过滚筒的滤网过滤废水中的粪便和残饵等废物，为第一道净化装置。

生物净化池：利用常见微生物和具有净水能力的植物对养殖水进行净化，为第二道净化装置。

硝化细菌桶：利用硝化细菌降解养殖水中的氨氮等物质，为第三道净化装置。

紫外杀菌仪：利用紫外光对养殖水进行杀菌处理，为第四道净化装置。

高压增氧仪：利用高压条件增加养殖水体中的溶解氧。

各装置基本连接如图1所示，其中A、B、C、D、E、F分别表示养殖桶、微滤机、生物净化池、硝化细菌桶、紫外杀菌仪和高压增氧仪。

图1 工厂化循环水养殖系统基本连接示意

其工作原理为，养殖桶中的养殖水始终处于流动状态，当水位达到一定的程度之后，就会流经管道进入微滤机中，由微滤机的滚筒过滤，进行第一次净化，然后流入生物净化池，被微生物和植物进行第二次净化。净化后的水由水泵增压，进入硝化细菌桶，由硝化细菌降解水中的氨氮进行第三次净化，再流经紫外杀菌仪，对养殖水进行杀菌处理，进行第四次净化；最后由高压增氧仪增加水中的溶解氧后，再流入养殖桶中。依次循环运行。

二、工厂化循环水养殖系统常见管道装置

为了保证工厂化循环水养殖系统的正常运行，同时实现养殖水的循环利用和高密度养殖效果，该系统除了必要的硬件设施之外，还需要增添一些独特的管道结构来保证其正常运行。

1.冲水装置

冲水装置不仅适用于工厂化循环水养殖系统，也适用于其他大型的蓄水装置，其主要原理是使用管道中的水压来松动管道中的废物，而实现管道的通堵。

其工作原理如图2所示，其中A、B、C、D分别表示开关阀门，①、②、③、④分别表示对应的水管。打开开关C，养殖水流经管道①、②、③，鱼类粪便和残饵沉积在阀门D上方；开启阀门D，鱼类粪便和残饵由管道④排出。若管道④堵塞，只需关闭阀门A、C，开启阀门B，则养殖桶中的水压会直接冲开堵塞管道④。

图2 反冲水装置示意

该装置常用于大型养殖桶，其优点是利用养殖桶的水压疏通堵塞的水管。在使用过程中主要存在以下问题。一是该装置过分依赖于水压，较低的水压达不到理想的冲水效果。二是冲水效果随着管道的延长而逐渐降低，如果管道太长，则起不到应有的效果。三是占地面积大，冲水装置常由多根管道和开关阀门组成，占地面积较大。

2.连通器控水位装置

连通器控水位装置应用连通器原理，通过水管在养殖桶的外部新增连通器，从而使用外部的水管来控制养殖的水位，外部水管采用套管的方式，溢出的水可以通过套管进入集污管中，进水管不断地加入养殖水，保持水位的增长，在一增一减中，实现了水的流动性循环。

工作原理如图3所示，养殖桶与控水管组成连通器，溢出的养殖水通过套管由管道②排出，进入循环系统。

图3 连通器控水位装置示意

该装置常用来控制水位和水流，在使用过程中存在以下问题：该装置一方面可以控制养殖中的水位，另一方面具有集污的效果，鱼类粪便和残饵等废物会由于连通器的水流作用进入控水位装置，最后从套管进入到集污管中。但是长时间的使用会造成鱼类粪便或残饵堆积在控水位管或者套管的下端，并且较难清理。

三、装置改进及建议

依据华中农业大学水产学院工厂化循环水养殖系统基地的使用情况并参考相关资料，对系统管道进行了适当的改进。改进主要针对系统的排污和防堵问题，本着节约成本和提高单位面积收入的方式，通过增加内嵌滤网、开关阀门和管道，达到降低系统由于鱼类粪便或残饵造成堵塞风险的目的。如图4所示，A、B、C分别表示开关阀门，①、②、③、④、⑤分别表示对应的水管。主要修改点如下。

1.传统的养殖桶采用的排水方式都是从底部排水或者侧面排水。本技术中新增了开关阀门A和管道①，既解决了侧排方式不能排干水的问题，也解决了底部排水容易导致水压过大、直接冲开管道的问题。

2.对连通器控水位装置进行了改进，在控水位管的上端新增了内嵌滤网，可以阻止过多的鱼类粪便或残饵进入循环水系统，降低了管道的堵塞风险，同时也减轻了系统的净水负担。

3.新增了开关阀门C和管道⑤，解决了套管中鱼类粪便或残饵堆积、清理难的问题。

其运行路径如下，关闭阀门A、B，养殖水通过管道②、③、④，流入循环系统。当需要迅速放水时，可以直接打开阀门A，养殖水由管道①直接排出。若管道②拥堵，关闭阀门A，开启阀门B，水压会直接疏通管道②，长期运行的鱼类粪便和残饵等堆积物会直接被冲出。若套管底部堆积鱼类粪便或残饵，开启阀门C，废物由管道⑤排出。

图4 管道构建改进示意

四、小结

工厂化循环水养殖系统实现了室内养殖、健康养殖，其养殖水的循环使用为养殖尾水的处理工作提供了参考意见。管道构建技术的改进，推动了工厂化循环水养殖系统的运行，为其在产业推广中能够更好更快地为我国水产养殖业的绿色发展做出了贡献。