封闭式循环水范文

2024-07-23

封闭式循环水范文（精选7篇）

封闭式循环水第1篇

我国现有的工厂化养殖模式多采用开放式或半封闭式养鱼、育苗,普遍存在用水量大,水处理过程过于简单,不再回收利用,水质受自然环境制约,造成饵料系数高[1],育苗成活率不高等缺点。

为进一步探索封闭式循环水鱼类育苗系统可靠性和可操作性,充分利用渔业水处理组合系统及相关技术建立一套新型的鱼类育苗模式,项目组于2004年2月20日到2004年3月27日在福建闽东金鼎海洋水产研究所良种繁育中心进行封闭式循环系统海水鱼类育苗关键技术研究及大菱鲆集约化育苗对照试验,现将试验情况及结果报告如下。

1 材料与方法

按照“渔业水处理组合系统”技术工艺的要求在福建闽东金鼎海洋水产研究所良种繁育中心的新建育苗车间,其工艺流程如图1所示。

1.1 养殖池及附属设备

1.1.1 育苗池

整个循环水育苗车间有12个育苗池,分4个独立的循环系统,分别编为3个试验组(A组、B组、C组)和1个对照组(D组),每组3个育苗池,其中23 m3/池(4.6 m×5.0 m×1 m/池),共276 m3;生化池24 m3(1 m×1 m×3 m=3 m3×8),组成一套完整的“封闭式循环水鱼类育苗系统”。所有设备于2004年1月底安装调试完毕,2004年2月正式投入运行。

1.1.2 进水系统

育苗用水经过二次砂滤后进入蓄水池,使用前经过紫外线杀菌,通过进水管输送到封闭式循环水系统综合水处理区,处理过的水利用水位差自流入育苗池,进水口增设增压喷嘴,起到推动水流,结合地转偏向力形成涡流。

1.1.3 集污排水系统

由集污盘、集污槽、回流集污器和排水管道组成。池水形成涡流在离心力作用下而将污物集中于池底中央。集污盘的吸入口延伸至池底中央污物集中处,而将这些残饵,排泄物等污物吸入回流集污器中。

1.2 机械过滤系统

本系统由两道机械过滤构成,第一道由集污排水系统组成,采用中间排污和回转式集污池预先分离大颗粒残饵和排泄物,第二道采用316不锈钢外壳制成的高效精密过滤器,滤袋使用美国无缝热熔聚丙烯过滤袋,能相对有效地截留颗粒大于5μm以上的污物。

1.3 泡沫分离系统

利用气提原理,气体经射流器从圆桶状泡沫分离器底部注入,并在上升的过程中产生表面张力,吸附集聚水体中的有机溶质,最后形成泡沫状态将携带的溶质举出水面,自动流入顶部收集器而排放。经应用试验表明,聚集污物的含固率可达3.9%。由本所自行设计的高效泡沫分离仪,聚集污物的含固率可达4.1%,最大处理水量可达20 t/h。

1.4 生物滤床及有益微生物系统

生化滤池主要采用麦氏生物滤床及滴滤式CO2去除,两种滤槽结合使用最大限度去除水中的氨氮及CO2的含量。采用优质球状生物滤料,比表面积1 000 m2/m3,滤料投放量为24 m3每个滤料单元都存在着好氧、亏氧和厌氧3种不同的微生物环境,以适应不同类微生物的生长条件,可以使硝化、反硝化脱氮同时进行,提高净化效果。该生化池侧面设DN600通风口2个。用流量300 m3/h,压力31kPa、功率3 kW,鼓风机2台为氧化床充气增氧。

1.5 紫外线、臭氧消毒系统

采用IWG高强度紫外线(UV-C)消毒系统杀灭水中的有害病菌,UV计量设计为32 000 uw·s/cm2;结合泡沫分离仪的负压进气口,连接臭氧发生器(广州威固环保设备有限公司生产)进行臭氧消毒。

1.6 增氧及在线监控系统

锥型溶氧器增氧,同时以Oxyguard容氧监测系统作全时检测,配备紧急供氧系统。使用常开式电磁开关,当溶氧低于低点警报值或停电时即刻开启。

1.7 试验方法

将经过二次砂滤和紫外线杀菌的海水输送到封闭式循环水系统中,按照设计的工艺流程经过各环节对育苗用水进行严格、精确的处理,确保各项水质指标达到大菱鲆苗种生长的要求。从鱼池中排出的排泄物、残饵、及其他杂质的海水再流至封闭式水处理系统,处理完的海水再输送到育苗池中。

整个循环水育苗车间有12个育苗池共4个独立的循环系统,分别编为3个平行试验组(A组1#、2#、3#,B组4#、5#、6#,C组7#、8#、9#)和1个对照组(D组10#、11#、12#),设3个密度梯度1#、4#、7#和10#池放苗20 000尾,2#、5#、8#和11#池放苗30 000尾,3#、6#、9#和12#池放苗40 000尾。对照组采用常规育苗模式,每天换水两次不循环。试验期从2004年2月20日(25日龄)到2004年3月27日(60日龄),试验初和试验末每池随机取样20尾测量鱼苗的体长,试验末对每池鱼苗点数,记录生长和存活情况。并根据下式计算生长率[3,4,5]:

上式中的H是鱼的增长率,L是鱼的体长,t是与L相对应的时间。

2 苗种成活率与个体生长结果

封闭循环系统试验组和对照组在试验前体长无显著差异的情况下,经过35 d的培育,如表1所示,实验组的平均成活率达到43.7%,对照组的平均成活率只有33.7%,差异显著(P<0.05),成活率提高了10%左右。随着放养密度增高,成活率呈明显下降趋势。

由表1可以看出,试验组的平均末体长达到4.37 cm,平均日增长率达到3.55%,而对照组的鱼苗体长只有3.32 cm,平均日增长率也只有2.71%。但随着放养密度增加,循环组和对照组平均日增长率有所下降,差异不显著(P>0.05)。

3 分析与讨论

随着我国海水鱼类养殖的发展和对渔业水域环境保护意识的加强,同时高品质海水名优特产品深受市场的青睐,无病害生长速度快抗病能力强的高品质苗种越来越受到养殖户的重视。无污染的封闭式循环水育苗系统不受自然环境制约、节地省水、可在人控条件下进行大规模生产[2]。通过优化水质指标,合理投喂优质饵料,提高苗种抗病能力,不使用任何药物,得到较高的成活率和生长速率。对于提高苗种生产单位的知名度,打造名牌水产苗种都能起到巨大的作用。

封闭式循环系统育苗、养鱼是工程技术和海洋生物科学的有机结合,是国家发展海洋生物资源高增殖利用的一个方向。这套系统的特点是操作方式简便、经济,封闭的育苗方式减少了外界疾病的感染率,高效的紫外线杀菌系统,更彻底地杜绝了疾病的发生。使水净化到更适合苗类生长的超自然状态,达到按标准排放无环境污染的生产,优质高产,科技附加值超过80%[2],更加体现了当今知识经济渔业特征。因此,封闭式循环水海水鱼类育苗系统将成为未来海水鱼育苗的可持续发展的必然趋势和主流。

参考文献

[1]梁友,薛正锐.封闭式循环水养殖牙鲆鱼技术初步研究[J].海洋水产研究,2002,23(4):35-36

[2]张明华,杨箐.海水工厂化养殖水处理系统的装备技术研究[J].海洋水产研究,2003,24(2):30-32

[3]易伯鲁.鱼类生态学[M].上海:华中农学院出版社,1982,131-133

[4]张雅芝,郑金宝,谢仰杰,等.花鲈仔、稚、幼鱼摄食习性与生长的研究[J].海洋学报,1999,21(5):110-119

封闭式循环水第2篇

目前,商业化大规模的封闭循环水养殖主要是养殖耐高密度养殖条件的经济鱼类和名贵鱼类。淡水封闭循环水养殖模式已成功商业化养殖的品种有:罗非鱼(Tilapia sp.),北极红点鲑(Salvelinus alpinus),大西洋鲑(Salmo salar),鲟鱼(Acipenser sp.),鳗鲡(Anguilla sp.)等鱼类。海水养殖品种有:大菱鲆(Scophthalmus maximus),牙鲆(Paralichthys olivaceus),半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis Günther),海鲈(Dicentrarchus labrax),石斑鱼(Epinephelus sp.)等鱼类。不同鱼类对鱼池构建、生物过滤、物理过滤等水处理工艺配置的要求不同。依据不同鱼类的生活习性、水体流态以及水处理工艺特性,本文将循环水养殖系统分为常规游泳性鱼类、鲆鲽类、鲑鳟类、鳗鲡类等四大类,分别阐述不同类型的养殖系统工艺,总结系统工艺流程设计特点及其理论,从而为系统设计提供技术参考。

1 四种典型的RAS工艺

1.1 常规游泳性鱼类RAS工艺

常规游泳性鱼类主要指罗非鱼、鲈鱼、鲷科鱼类、石斑鱼等常规养殖品种,其生活习性要求水体流速适中、沿池逆流或顺流游动。鱼池多用双排水结构的中小型鱼池,直径2~6 m,多个养殖池共用一套水处理系统。海水系统常用泡沫分离/气浮水处理工艺。

鲷科鱼类(Sparidae)在欧洲大多是采用封闭循环水的模式养殖。Tal等[3]设计了小型海水RAS(图1)。从硝化反应水处理系统分离出来的有机颗粒物产生的H2S被用来产生自养的反硝化反应降解硝酸盐,残余的颗粒则转化为沼气或者CO2。在海水环境中,该移动床生物滤器的氨氮降解速率可达0.6 g/(m2·d),系统中的氨氮始终保持<0.8 mg/L。该系统的特点是在进行好氧硝化作用的同时,将厌氧反硝化工艺与厌氧氨氧化工艺结合,在将污泥分离、沉淀和集中处理后,再进入反硝化反应器产生沼气。该系统鲷鱼的养殖密度可达50 kg/m3。

挪威AKVA公司的RAS(图2)采用独特的拆分回路设计,生物过滤支路采用多级生物滤器(高比表面积、低能耗),充分进行硝化反应去除氨氮等物质,同时可去除CO2,提高生物过滤的效率。养殖池进水一部分通过锥式溶氧器增氧,一部分通过大水量低扬程的轴流泵直接进入养殖池。CO2去除池通过负压吸气方式去除CO2,并采用内置通风设备提高去除率,同时有利于纯氧的高效溶解。提高水体循环量可增大含低溶解氧的养殖池排水量。该系统特点是:采用多级生物过滤旁路设计,系统信息处理、自动化控制水平较高;缺点是没有采用泡沫分离处理技术,微小颗粒悬浮物的去除主要依靠生物过滤池的沉淀澄清和物理截留作用。该系统适于多种常规游泳性鱼类养殖。

1.2 鲆鲽类RAS工艺

鲆鲽类生活习性是底栖,喜欢潜伏于池底。不同于常规游泳性鱼类,养殖池的构建力求水浅,水体交换均匀,以促进污物排出和溶解氧分布均匀。常规双排水装置的固液分离效果较差,主要通过泡沫分离器实现固液分离。

浅水跑道式RAS[4](图3):养殖池规格为5.0 m×0.8 m×0.4 m,水深约0.04 m,流速约4.7 cm/s,水体循环速率为17次/h。养殖池进水口设一布水板,出水口设V型挡板促进排污。该系统采用填充柱曝气生物滤器进行生物过滤,同时起到脱气和曝气作用。机械过滤使用快速砂滤去除180μm以上的颗粒有机物,结合文丘里射水器的泡沫分离器进一步去除小颗粒有机物,同时添加臭氧杀菌并改善水质。该系统特点是:将循环水处理与浅水跑道式养殖池工艺相结合,水体和鱼体分布均匀,减少水体循环量,降低水泵能耗,提高养殖密度。缺点是:砂滤效果不稳定导致生物过滤效率低,水质总氨氮浓度较高(11.95mg/L),没有二氧化碳去除装置。该系统养殖规格为5.6 g大菱鲆,平均池底覆盖率达到262%,养殖密度约8 kg/m2。

挪威水科学研究所(NIVA)最近研究花狼鳚(Anarhichas minor Olafsen)在浅水跑道式循环水系统中的养殖技术,养殖密度达到惊人的600 kg/m3。花狼鳚孵化需要1 000℃·h的有效积温,孵化后可立即投喂颗粒配合饲料。该品种在水温5℃条件下养殖,3年后达到5 kg的上市规格[5]。

1.3 鲑鳟类RAS工艺

鲑鳟类大多属溯河洄游性鱼类,生活特性是沿池壁逆流游动。成鱼多采用大中型鱼池,直径8~15 m,池深2~3 m,鱼池普遍使用双排水装置,采用多进口推流技术促进排污,一般一个鱼池采用一套水处理系统。生物过滤使用高效稳定的流化砂床,杀菌多使用臭氧杀菌。

北极红点鲑RAS[6](图4):养殖水体约300m3,水体循环速率为2次/h,约60%的水体进入Cyclo BioTM[7]流化砂床经生物处理再进入脱气/曝气池,其余40%的水体直接进入脱气/曝气池。养殖池底部排污经“康奈尔”双排水系统[8]进入微滤机过滤,微滤机反冲洗出来的固体颗粒物经沉淀浓缩和曝气氧化塘处理后进入人工湿地,实现污泥零排放。该系统还采用致冷机将水温控制在13℃左右。臭氧在低压溶氧器中的添加大大有助于水质的改善。该系统的特点是养殖池底部排水不再进入水体循环,仅有60%的水体经流化砂床进行生物处理。该系统每年可生产200 t规格为1.3 kg的北极红点鲑。该系统底部排污也可由漩涡分离器替代微滤机过滤环节进行固液分离。

大西洋鲑幼鱼淡水RAS[9](图5):养殖池采用“康奈尔”双排水系统。占总水体40%的底部排水经过漩涡分离器后,再经微滤机过滤进入沉淀池,而60%的中心管排水直接进入沉淀池。沉淀池作用是补充新水、储水和沉淀。其中补充水是由井水经臭氧杀菌再加热调温,加入沉淀池,再经流化砂床处理,最后进行脱气和低压溶氧器增氧后进入养殖池。每个循环排放4%~5%的水量。该系统特点是仅40%的水体经微滤机机械过滤,其余直接进入生物过滤环节。该系统幼鲑养殖密度可达20 kg/m3。

1.4 鳗鲡类RAS工艺

鳗鲡是降河性洄游鱼类,属无鳞鱼类,喜欢流水,且体表多粘液,排氨量较大。鱼池多用中小型双排水结构鱼池,物理过滤采用盘式微滤机以实现固液分离,生物过滤采用多级生物过滤器形式以充分去除氨氮,同时兼具一定的物理截留和沉淀有机物作用。

丹麦Stensgrdenleopdrt公司欧洲鳗鲡RAS工艺流程[10](图6):通过自然水流进入盘式过滤器可减轻残饵粪便等颗粒有机物的破碎程度,从而提高去除能力。生物过滤采用浸没式生物滤器去除氨氮,滴滤池在脱气的同时也具有生物过滤的作用。该系统特点是在浸没式生物滤器后设反硝化支路,反硝化反应器上层清水回流至泵池;采用盘式过滤器过滤颗粒有机物。其中仅40%的水体通过锥式溶氧器来增氧,其余60%的水体经紫外杀菌器杀灭细菌和病毒后回流到养殖池。

丹麦Billund公司欧洲鳗鲡RAS[5](图7):水体循环速率为2次/h,约30%的循环水量进行紫外处理,盘式微滤机有自动反冲洗功能,每2周人工清洗一次。经小型转鼓式微滤机处理后,污水进入600 m3的沉淀池,上层溢流水进入土池,应用于农田灌溉。该系统特点是在盘式过滤器后还设一个小型转鼓式微滤机进一步去除颗粒悬浮物,设3级生物滤器,移动床生物滤器顶端装排气扇去除二氧化碳,在移动床生物滤器后设反硝化支路。该系统小规格欧洲鳗鲡养殖密度可达60kg/m3,成鳗密度可达250 kg/m3。

2 国外RAS工艺特征

2.1 工艺流程多样化

不同的养殖对象和养殖规格,所采用的养殖模式大相径庭。由于养殖对象种类繁多,各种鱼类对水温、溶解氧、盐度、水流等都要求不同,分泌物、排泄物等代谢产物不同,从而使得每个养殖系统都不相同,呈现出多样性。同时,每个养殖系统都是针对某一特定养殖品种在特定阶段设置的最佳培育场所,具有一定的专一性。

2.2 养殖装备标准化

RAS工艺流程设计理论基本成熟,具体形式各不相同,水处理设备各式各样,但关键水处理工艺技术(如机械过滤、生物过滤、杀菌、增氧、脱气等)大同小异。微滤机、紫外杀菌器、臭氧杀菌器、泡沫分离器、砂滤罐、流化砂床等关键设备的设计、生产和制造等技术已相对成熟,各个型号也已基本成形,呈现出产品标准化的倾向。

2.3 操作管理规范化

循环水系统设备繁多,操作较为复杂,涉及到调温(空调或锅炉)、杀菌(紫外或臭氧)、物理过滤(微滤机、泡沫分离器、气浮)、增氧、电控等各个方面,对操作人员有一定的技能要求。国外循环水养殖系统的设备操作、使用、管理等有专人管理使用,各个设备严格按照使用说明定期维护保养。制定科学、明确、规范的生产操作流程,对于系统效率的提高起着重要的作用。

2.4 海水和淡水RAS具有较大的区别

淡水系统的特点有:pH值波动大,碱度调控非常重要,生物过滤和臭氧杀菌效果好,淡水排污可用作植物的肥料,可与人工湿地综合处理结合等;缺点是泡沫分离效果差,微小颗粒悬浮物的去除在水处理中是个棘手难题。海水系统的特点是:泡沫分离去除悬浮物效果好,pH值相对较稳定;缺点是臭氧杀菌会产生次溴化物带来二次污染、海水排污处理难度大、对设备耐腐蚀性要求高、生物过滤效果差等。

3 RAS工艺流程设计发展趋势

欧洲2009年封闭循环水养殖水产品产量约25 000 t,鱼苗产量约1.5亿尾[11]。随着环保政策、市场需求以及水资源制约等因素的推动,荷兰几乎全部的水产养殖都采用封闭循环水养殖模式[11]。丹麦环保政策要求淡水养殖中的污水排放必须用于农业肥料[5]。在美国,虹鳟鱼类几乎都是由封闭循环水系统养殖的。在欧洲国家,鳗鲡完全采用封闭循环水系统养殖。其中大菱鲆、牙鲆以及大西洋鲑幼鱼在欧洲几乎都是由封闭循环水系统养殖[12]。

总结最近国外封闭循环水养殖系统工艺流程模式的研究发展趋势,简要归纳如下:

浅水多层跑道式RAS 适用于鲆鲽类、花狼鳚等底栖性鱼类。特点是水浅(0.07~0.25 m)、多层、超高密度(池底覆盖率200%~300%)、单位面积高产量、自清洗排污等。随着水深变浅、流速提高,鱼池水流死区减少,形成紊流和栓流,可大大提高水体混合效率、利用效率以及污物去除效率。通过减小水体循环量可降低水泵能耗,提高养殖效益。在挪威和冰岛,花狼鳚通常采用该养殖模式[13]。封闭循环水技术与浅水跑道池养殖技术的结合,在保证生长率的同时能有更高的养殖密度。

大型鱼池RAS 适用于鲟鱼、军曹鱼、鲑鳟类亲鱼等大型游泳性鱼类。特点是:单池水量大(直径约12~25 m3,深约1.7~3.0 m),系统水体循环量大,一般单池即构成一个养殖系统。其设计思路是通过提高水体总量和循环速率以保持优良水质,同时避免台风、赤潮、水体污染等自然灾害造成影响。多采用轴流泵、双排水、进水推流或气提泵推流技术,改善水体流态,促进残饵粪便及时排出,同时维持一定的流速满足游泳性鱼类的生理需求。随着养殖池的增大增深,水体流态发生显著变化,集污、排污、推流技术显得非常重要,从而对系统管路设计、水体分流分路、土建施工等提出较高的要求。当池型为长方形时,可考虑与混流跑道式养殖模式(Mixed-Cell Raceway)[14]设计技术相结合,提高水体交换及混合效率,保持良好水质。

集成高效藻塘(海水)或人工湿地(淡水)RAS 适用于海鲈、罗非鱼、虾等。法国集成高效藻塘的海水循环水养殖系统[15]工艺流程为:养殖池—颗粒收集器—机械过滤—泵池—紫外杀菌—生物过滤—脱气—增氧,部分水经紫外杀菌后进入高效藻塘(有石莼、浒苔等)再回流至机械过滤,形成一个旁路。高效藻塘在循环水养殖系统中的集成应用可替代反硝化支路,实现零排放。系统优点是:大型藻类易收获,可产生氧气并维持较高的pH值,藻类可作为水产动物的食物;缺点是藻类生长具有季节性。ZachritzⅡ等[16]仅采用澄清池、潜流式湿地和气提增氧技术构建简易商业化循环水系统,罗非鱼养殖密度可达35 kg/m3。将藻塘或人工湿地作为水处理单元应用于循环水养殖系统,可增加单位面积产量,提高养殖效益,促进常规养殖模式的升级。

循环水养殖水处理技术最新进展随着循环水技术(如反硝化反应器、污泥浓缩技术和臭氧处理技术)的发展使得RAS用水量、污水排放和能源利用都进一步得到降低。其中,上流式污泥反硝化反应器(USBR)已成功应用于中试规模封闭循环水养殖[17];带式过滤机和土工编织袋的技术发展可有效解决污泥浓缩脱水问题[11];臭氧和紫外杀菌的联用具有很好的灭菌效果[18];通过开发超低水头损失的生物过滤技术以降低系统能耗[5];应用生物絮凝技术培养生物饵料以提高氮的利用效率,罗非鱼养殖密度可达50 kg/m3[19]。

封闭式循环水第3篇

本实验在有效容积为300 L左右的独立的封闭式循环水养殖系统中进行,选择大菱鲆的大规格种苗作为养殖对象,实验为期100 d,定期测量大菱鲆的体重、碱性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)、肝脏的脏器系数及水质指标,记录大菱鲆每天的摄食量。实验目的是研究封闭式循环水养殖系统中不同密度对大菱鲆的摄食、生长、免疫及水质影响,为科学开展封闭式循环水养殖提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 封闭循环水系统

实验在山东东方海洋科技股份有限公司的12组独立的循环水实验系统中进行。系统由底面积为0.78 m2、深度0.4 m、有效容积300 L左右的养殖水槽,过滤器,臭氧—蛋白质分离器,生物滤膜,紫外线消毒,液态氧,水温监测七大部分组成。其工艺流程为:养殖水槽排出水→过滤器(去除粪便、残饵及其它固体状杂质)→臭氧—蛋白质分离器(去除微小颗粒物、胶状物)→紫外线消毒器(消毒杀菌)→生物滤膜(降解氨氮、亚硝氮)→液氧盘(增氧)→水温监测→回流到养殖水槽。

1.2 水质控制

养殖用水来自养殖场地下深井海水,实验期间,通过调整水处理系统的运行参数,将各项水质指标保持在大菱鲆最适宜的生长范围之内。水温: 20~22 ℃,盐度:28~32,pH值:7.4~7.8,溶解氧:7.32~8.95 mg/L,总氮:0.32~0.68 mg/L,亚硝氮:0.26~0.50 mg/L。

1.3 试验设计

根据养殖水槽容积选择适当大小的幼鱼进行实验。实验用鱼来自山东东方海洋科技股份有限公司的大菱鲆繁育车间,平均体长9.07 cm、平均体重13.79 g。实验设计4个不同的养殖密度组,分别投放大菱鲆37尾、74尾、148尾和222尾,初始密度分别为0.66 kg/m2、1.26 kg/m2、2.56 kg/m2和4.00 kg/m2,每个密度组设3个重复。

选用日本丸红株式会社生产的日清牌EP5、EP6型颗粒饲料,其主要营养成分为:粗蛋白≥48.0%,粗脂肪≥13.0%,粗纤维≤2.0%,粗灰分≤16.0%。

1.4 日常管理

日投饵2次(8:30,20:30),投饵量以饱食为准。每次投喂时,看到鱼群基本不再摄食即停止投喂。详细记录投喂量和鱼的摄食与活动情况;每天监测并记录养殖水槽的pH、DO、ORP、水温等水质指标,每隔一天测定一次亚硝酸氮和总氨氮;并根据测定结果适当增补新水,一般换水量不超过10%。

1.5 水质检测与分析方法

总氨氮的测定方法是次溴酸钠氧化比色法,亚硝氮的测定方法是盐酸萘乙二胺分光光度法,所选用的仪器为7230G型分光光度计。

1.6 大菱鲆生物学指标测定方法

(1)体长、体重的测量方法:

鱼体长用精度为1 mm的直尺测量,使用精度为0.1 g的电子天平分别对养殖前期和后期的鱼称重。

(2)计算方法:

肥满度:F= 100W/L3;

平均日增重:G=(W2-W1)/(T2-T1);平均日增重率:Gr=[2G/(W1+W2)]×100%

平均日增长:Gw=(L2-L1)/(T2-T1);平均日增长率:Gwr=[2Gw/(L1+L2)]×100%

式中 W—体重,g;L—体长,cm;T—养殖时间,d。

特定生长率: SGR=100×(lnWe-lnWi)/t

式中We和 Wi分别为实验结束时和实验开始时的鱼体重量g,t—实验时间,d。

大菱鲆覆盖池底面积: A=102.5W+3595.0(r=0.98,P<0.01);池底覆盖率=(A/池底面积)×100%

(3)免疫指标的检测方法:

用1 mL 医用注射器从大菱鲆尾动脉取血,立即以4 000 r/min速率离心30 min,移出上清液即血清置于液氮罐中保存。采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒测定碱性磷酸酶和酸性磷酸酶。

1.7 数据处理与分析方法

采用SPSS16.0统计软件对所采集的数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 养殖密度对大菱鲆生长的影响

各试验组大菱鲆的密度、平均体重和肥满度见表1,鱼特定生长率(SGR)值、体重增长情况和覆盖池底的面积见表2。从表1和表2中可以看出,开始实验时各组平均体重没有显著差异(P>0.05)。而经过75 d的实验,4个密度组鱼的体重增长出现明显差异(P<0.05)。密度组1的平均体重最高,达99.11 g,对应的养殖密度为4.67 kg/m2,占池底面积的比率为64.82%;密度组4的平均体重最低,为62.24 g,对应的养殖密度为17.55 kg/m2,占池底面积的比率为282.08%。实验期间,鱼体肥满度由1.82~1.88增加到2.01~2.10,但各密度间没有显著差异(P>0.05)。不同养殖密度对大菱鲆的特定生长率(SGR)、增重率(WGR)均有明显影响(P<0.05);SGR值与养殖密度呈负相关。

注:表中值为平均值±标准偏差(n=3),同一列中不同字母标记的值表示差异极显著(P<0.01)

2.2 养殖密度对大菱鲆生长差异度的影响

实验开始时,各组鱼的体重范围为13.40~14.14 g,实验结束时,各实验组鱼的体重变化范围分别为70.56~126.95 g,42.97~110.33 g,38.08~111.57 g,27.10~109.18 g。可以看出,低密度组和最高密度组鱼的体重分布范围存在明显差别。实验组4(最高密度组)体重分布范围最大,而实验组1(低密度组)体重分布范围最小,鱼体比较均匀;说明养殖密度对大菱鲆生长差异度存在显著影响,大菱鲆的生长差异度跟养殖密度呈正相关。

2.3 养殖密度对大菱鲆增重率、成活率和饵料系数的影响

从表2中可以看出,养殖密度对大菱鲆增重率和日增重率具有极显著的影响(P<0.01)。实验组1的日增重率最高,为8.06%,实验4组的增重率最低,为4.54%,随着养殖密度的增加,日增重率呈下降趋势。同时可知,养殖密度对大菱鲆饵料系数存在显著影响(P<0.05)。实验组1(低密度组)饵料系数为0.70;实验组4(高密度组)饵料系数为0.76;随着养殖密度的增大,大菱鲆对饵料的转换率呈下降趋势。

实验期间,各密度组之间大菱鲆的成活率无明显差异,除实验组3死亡1尾鱼外,其他各组成活率均为100% ,这说明该系统的水处理能力、所提供的养殖条件能够满足大菱鲆存活的需求。

2.4 养殖密度对AKP、ACP和肝脏脏器系数的影响

从表3可看出,实验开始时大菱鲆血液中的碱性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)和肝脏的脏器系数很高,以后逐渐降低并趋于平稳,实验组1与其它三个高密度组之间存在显著性差异(P<0.05),实验组2、3、4之间无明显差异(P>0.05)。这表明养殖密度对大菱鲆的免疫指标AKP、ACP和肝脏脏器系数没有影响。早期的指标升高可能是由于放苗操作或鱼苗为适应新的养殖环境而发生的应激反应。

3 讨论

3.1 养殖密度

大菱鲆是一种适合高密度养殖的底栖鱼类,室内工厂化养殖条件下,养殖密度一般在25~30 kg/m2 [6],成鱼期最高可达75 kg/m2 [7],大菱鲆能忍受高密度养殖,与它活动量小、耗氧低的底栖生活习性有关。国外有专家研究了养殖密度对大菱鲆幼鱼生长速度的影响,结果表明,较低的养殖密度,大菱鲆生长速度较快;但也有研究表明,在起始密度低于0.50 kg/m2,最终养殖密度达到68 kg/m2时,生长与养殖密度无关。在本实验中,实验组4结束时的养殖密度是实验组1的4倍,随着养殖密度的提高,大菱鲆的SGR逐渐减小,饲料转换率呈降低趋势,种群间的个体差异度增大。由此可见,高密度养殖会对大菱鲆的生长带来很多负面影响。Bjoernsson[8]评估拟鳙鲽理想的密度为覆盖池底100%~200%之间。本研究表明:大菱鲆覆盖池底面积低于100%时生长较快,这与Danielssen等[9]的研究相一致。

随着养殖密度的增加,大菱鲆种群间的个体差异度增大,Brett[10]认为这是由于种群内个体争夺有限的食物资源,使小个体不能够获得充足的食物,从而导致个体间的生长差异。Fendersen等[11]和Leatherland等[12]研究发现,高密度养殖会引起鱼类行为和生理变化,从而对鱼类生长产生有害的影响;陈苏维等[13]认为,高养殖密度养殖会带来一系列问题,导致鱼类免疫机能下降,会更容易感染各种疾病。本实验采用的全封闭循环水养殖系统,由于采用了比较先进的水处理工艺,保证了整个实验期间水质处于良好状态,因此,实验检测的AKP、ACP、肝脏脏器系数等免疫指标几乎不受养殖密度的影响,也没有出现因应激反应而导致疾病和死亡的情况。

3.2 水质指标

本实验中总氨氮为0.32~0.68 mg/L、亚硝氮为0.26~0.50 mg/L,指标略偏高,这主要是由于实验所用的循环水系统内生物净化系统偏小和生物膜不够成熟造成的,它可能会影响到实验鱼的养殖密度和生长速度。曲克明等[14]的研究表明,正常溶氧条件下,亚硝酸盐对大菱鲆的48 h LC50 值和96 h LC50 值分别为181.07 mg/L和130.66 mg/L,非离子氨对大菱鲆的48 h LC50 值和96 h LC50 值分别为1.82 mg/L和1.14 mg/L。因此,在比较不同养殖密度对鱼的摄食、生长及免疫的关系时,本实验水体的总氨氮和亚硝氮水平对实验结果的影响不大。

4 结语

封闭式循环水第4篇

目前国内规模化的工厂化养殖场大部分使用流水式养殖模式。近几年,随着循环经济的实施,带动了相关循环水养殖技术的研究[2,3],但多数研究尚处于试验阶段。国外循环水养殖发展比较早,设施和技术相对成熟,但设备、设施造价高,难以适合国内的养殖企业。本研究借鉴国际上循环水养殖的成功经验,针对石斑鱼、半滑舌鳎的生活习性,以增加系统的生物处理能力,减少设备的运行费用,规范养殖系统的日常管理为切入点,对天津市海发珍品实业发展有限公司的循环水养殖系统进行了技术改造,达到了养殖舌鳎和石斑鱼的设施要求。

1 循环水养殖系统工艺

原养殖系统为建于2000年养殖牙鲆鱼的简易循环水养殖系统,主要由养殖池、微滤机、生物滤池、鼓风机等简单设备组成。为适应石斑鱼和半滑舌鳎的养殖,2004年开始对养殖系统的生物过滤单元、物理过滤单元进行改造,增加液氧添加单元、灭菌单元,形成了循环水养殖工艺流程(图1)。

2 水处理单元和养殖管理

2.1 生物处理单元

生物滤池是循环水养殖的关键。生物滤池由3级滤池组成,每池体积50 m3。考虑到生物滤池冲洗时的可操作性,将原来3级滤池中的弹性毛刷滤料集中安装到第1,2级生物滤池中,使第1,2级生物滤池具有较强的有机物拦截能力。毛刷上附着异养菌菌膜也能够有效分解进入生物滤池的有机物,弹性毛刷的性质也有利于第1,2级生物滤池的清洗。第3级生物滤池中,使用了比表面积达到300 m2/kg的塑料片滤料,使生物滤池具有较高的生物处理能力。

1.养殖池 2.弧型筛 3.循环泵 4.蛋白分离器 5.生物滤池 6.脱气池7.溶氧池 8.紫外线灭菌器 9.臭氧发生器 10.液氧站

2.2 物理处理单元

物理处理单元是循环水养殖的第1级处理单元,它起到分离养殖系统中大部分有机质的作用。本系统用弧形筛和蛋白分离器替代传统的滚筒过滤机。弧形筛是一种分离颗粒物的设备,它能够有效分离>70 μm的颗粒物,能够去除系统中80%以上的颗粒物质。蛋白分离器能够去除养殖系统中的溶解物和胶质物。弧型筛和蛋白分离器的相互分工和作用,有效地降低了水中有机物的含量,减少生物滤池的负载。这种设备组合比传统的物理处理方式(滚筒过滤机、沙滤罐)节省设备投资,且设备易维修,运行成本低。

2.3 灭菌单元

本循环水系统中配备有2级灭菌装置,在蛋白分离器中添加臭氧和在生物滤池出口安装紫外线消毒器,2级灭菌有效地减少了病原体进入养殖池的几率。在蛋白分离器中添加臭氧不仅能够提高分离器的分离效率,而且还能够有效杀灭进入生物滤池的细菌、病毒、寄生虫等,臭氧也能够氧化水中的NH3-N和NO2-N,降低其含量。在每套养殖系统中的2条进水管道上分别安装了1套圆筒型紫外线灭菌装置,每套灭菌装置安装75 W紫外线灯管12只,在灭菌器外筒设置1个法兰清洗孔,用于定期对灯管的石英套管进行清洗。该紫外线灭菌器对细菌的杀灭率达到99.9%。

2.4 脱气池

鱼类和生物滤池中的微生物每天排泄大量的废气(如CO2等)到养殖系统中,大量的废气积累不仅会降低水的pH,而且水中的废气会影响鱼类腮腺的对水中离子和气体的正常交换,影响养殖鱼类的正常生长和抗病能力。在生物滤池的最后一级设置了滴流式脱气池,并安装了曝气装置,达到了有效去除有害气体的目的。

2.5 纯氧添加池

本研究中,新建1个液氧站用于38套养殖系统(16 000 m3养殖水体)的气源。液氧站有2个15 m3的液氧储罐,液氧经空热式汽化器转为气态氧,气态氧在1个5 m3的缓冲罐中将气体压力调整到1.5 kg/cm2,再经管道输送到养殖车间,经过流量计,用超微氧气分散器溶解到养殖水体中。

在纯氧添加池的设计中,将原有的生物滤池出水槽分割为3个槽,3个槽底部相通,中间槽安装50 cm×50 cm超微氧气分散器2个。经过生物滤池和脱气池以后的养殖水从中间的槽流入,从底部流向两侧的槽,然后进入养殖车间进水管道。这种设计增加了溶氧池水流行程,提高了纯氧的溶解效果,并且中间溶氧槽的进水使该槽的水表面形成了一层水封,阻止了大部分氧气的溢出。该纯氧添加池氧气的溶解效率达到70%。

2.6 养殖池

每套循环水养殖系统有12个面积为38 m2、深1.2 m的养殖池。系统采用双进水管道,对角线安装,进水口为鸭嘴设计,使养殖池中水流形成了一个良好的循环,能够及时清除池底和水表面的污物。

2.7 养殖管理

水产养殖的成功与否取决于养殖成活率,而养殖成活率又取决于对鱼病的控制。鱼病的发生是病原、鱼体和环境综合作用的结果,所以在石斑鱼、半滑舌鳎的循环水养殖中对鱼病的防治从3个方面综合考虑,并制订出了严格的技术规范。

(1)在养殖过程中通过选择高质量苗种和高品质饲料,定时在饲料中添加维生素、多糖等营养调控措施,通过精心操作,减少鱼的应激反应,增加鱼体免疫抵抗力。(2)在养殖过程中,严格做好水、饵料、养殖池、鱼体、操作者、工具等的消毒,防止病原体进入养殖系统。(3)通过使用水质调控、微生物调控技术,明显改善养殖环境。

3 系统运行情况

3.1 水质情况

3.1.1 水处理系统的氨氮和亚硝酸氮降解能力

在技术改造以前,养殖系统的养殖承载量为15 kg/m2,即使这样低的养殖承载量,NH3-N和NO2-N分别高达0.5 mg/L和0.3 mg/L以上。由于系统中填料缺少对有机物的拦截和分解能力,使得养殖池中的水浑浊,以至于看不清池中的鱼。有机物过多也造成了养殖系统中细菌性疾病和寄生虫病害频发。通过对生物滤池的改造,生物滤池对有机物的拦截能力大幅度提高,再加上弧型筛和蛋白质分离器对有机物的分离作用,以及增加生物滤池的比表面积,进一步提高了异养菌对有机物的分解作用,使得系统的水处理能力有了明显加强。即使目前的养殖承载量高达30 kg/m2,NH3-N和NO2-N分别维持在0.2 mg/L和0.1 mg/L以下,并且养殖池中的水清澈见底。水质的改善也为使用紫外线灭菌提供了良好的条件,细菌性和寄生虫性疾病得到了有效控制。

3.1.2 养殖系统中的溶解氧水平

系统改造以前,养殖系统采用直接给鱼池中充气的方式增氧,溶氧一直在5 mg/L左右,很难达到高密度养殖的要求,而且饵料投喂后的2～3 h常常有缺氧情况发生。技术改造过程中,首先试验采用射流器加氧的方式,由于射流器的不稳定性,使得养殖池中的DO忽高忽低,很难稳定在一个较为理想的水平上。后来选择采用超微氧气分散器添加氧气,并且根据氧气添加的需要,改造了溶氧池。通过控制氧气流量来控制养殖池中的溶氧水平。根据养殖密度确定溶氧槽中的溶氧水平。表1是不同纯氧流量下的溶氧池溶氧和纯氧的溶解效率。

3.1.3 养殖系统的灭菌能力

养殖系统中紫外线灭菌器控制着进入养殖池的细菌总量。细菌总量的检测结果表明,紫外线灭菌器将养殖池中的弧菌数成功控制在1 000 CFU/mL以下,明显降低了细菌性疾病的发病几率。紫外线灯管杀菌效率随着灯管使用寿命的延长而降低。表2列出了新安装灯管、使用3个月、使用6个月后紫外线灭菌器的杀菌效果。

3.2 养殖生长情况

由于循环水养殖系统比较好地解决了水质、溶解氧、微生物控制、饲料选择、温度控制等关键问题,使得石斑和舌鳎常年处于一个最佳生长状态。为了评价系统中舌鳎和石斑鱼的生长状况,在海发公司的养殖系统中分别取2组舌鳎和石斑鱼进行统计,每月测定鱼的体重和饵料系数。试验日期为2008年1—9月,舌鳎投喂日清颗粒饲料,图2为舌鳎在2组系统中的生长和数量变化情况(随着舌鳎雄鱼的淘汰及正常分池,系统中的存鱼数逐步减少),8个月内舌鳎的平均体重由10 g增加到450 g,饵料系数0.8～0.9。青石斑试验日期为2007年11月—2008年9月,投喂自制颗粒饲料,10个月内青石斑的平均体重由5 g增加到200 g,饵料系数1.1～1.2(图3)。结果显示,舌鳎在夏季、石斑鱼在冬季都保持较高的生长率,饵料系数也控制在一个较好的水平。

4 循环水养殖系统技术状况评价

经过几年的不断完善,海发公司的循环水养殖系统得到了根本改善和升级(表3)。2006年系统改进后,NH3-N、NO2-N、pH、有机悬浮物等指标都有显著改善,水质清澈见底。水质改善也使臭氧灭菌和紫外线灭菌更加有效,通过在系统中添加筛选后的益生菌,使系统中弧菌总数控制在一个较低的水平。现在系统中已逐步减少或取消了抗生素类药物的使用。通过提高养殖密度,养殖系统单位能耗由原来养殖1 kg海水鱼13.55 kW,减少到目前的7.54 kW,降低44.35%。如果考虑到换水量减少而节约的地热水资源,其能源节约将更加可观。石斑鱼、牙鲆、半滑舌鳎等海水鱼养殖品种的生长率明显提高,由原来的30%提高到90%,饵料利用率也得到明显改善。

循环水养殖作为一种可持续发展的养殖模式,在国外得到了快速的发展[4]。循环水养殖在经济效益和生态效益方面比传统养殖具有较大的优势[5]。而我国的循环水养殖发展还相对落后,绝大多数养殖还使用长流水养殖模式,这种养殖模式面临水资源短缺,水质难以控制,病害泛滥等诸多问题[6]。本研究对发展循环水养殖模式做了有益的探索,具有较好的示范作用。自半滑舌鳎人工繁育成功以来,该品种一直在试验长流水工厂化养殖和池塘养殖[7]。由于半滑舌鳎的最佳生长温度难以在这些养殖系统中维持,造成生长缓慢、生长期较长。在山东一些利用地下水的养殖场,达到600 g的上市规格一般需要2年时间。在本系统中,由于对温度进行了很好的调控,养殖8个月后半滑舌鳎体重就由10 g达到450 g,体重增加达到45倍,明显快于传统长流水养殖9个月体重增加15倍的生长速率[8]。

在养殖密度方面,长流水工厂化养殖体重600 g的半滑舌鳎鱼放养密度为9 kg/m2 [9],而本系统同样体重的放养密度为15 kg/m2,提高1.7倍。石斑鱼在南方一般采用池塘和网箱养殖[10,11]。网箱中300 g石斑鱼的放养密度为5 kg/m3,池塘中100 g石斑鱼的放养密度为50 kg/亩,本系统石斑鱼的放养密度达到了25 kg/m3,远远高出了池塘和网箱的放养密度。近几年随着水质和养殖环境的恶化,网箱和池塘养殖石斑鱼面临病害泛滥等诸多问题,石斑鱼的细菌性疾病和病毒性疾病以及寄生虫性疾病多达十几种[12],严重制约了石斑鱼养殖的健康发展。本循环水养殖系统对养殖石斑鱼的水质实现完全调控,成活率高,并且使石斑鱼在北方做到了全年均衡生产,满足了市场的需求。

5 结论

(1)本研究中的循环水养殖系统使用了弧形筛和蛋白分离器组合作为物理处理单元,养殖系统的单位能耗降低了44.35%。整个系统具有造价低、运行费用低等优点,适合于我国的国情。

(2)超强的生物过滤能力能够保持养殖系统中水质的稳定,为石斑鱼和半滑舌鳎营造了良好的生长环境条件,半滑舌鳎的生长速度比山东地区流水式工厂化养殖提高了近1倍,实现了鱼类的快速生长。

(3)苗种筛选、营养调控、微生物调控等措施能够保证鱼体健康,增加鱼体抵御病害能力,提高成活率。养殖成活率由原来的30%提高到90%。

(4)循环水养殖较传统的长流水养殖减少换水量90%以上,降低了水产养殖对环境的污染。这套循环水养殖工艺以及在石斑鱼和半滑舌鳎养殖管理方面的经验具有一定的推广价值。

摘要：介绍适合于点带石斑鱼(Epinephelus malabaricus)和半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevlis Günther)的循环水养殖系统的工艺流程、生物调控及管理措施。通过在系统中采用弧形筛和蛋白分离器组合装置替代微滤机、添加比表面积大的塑料片状滤料、增加臭氧和紫外线2级灭菌装置等手段,并且针对循环水养殖的特点制定系统的生物调控和管理规范,使该养殖系统石斑鱼和半滑舌鳎的养殖承载量分别达到30 kg/m2和20 kg/m2;养殖1 kg海水鱼的电耗为7.54 kW,并能达到无公害水产品的质量要求。

关键词：石斑鱼,半滑舌鳎,循环水养殖,生物调控

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封闭式循环水第5篇

近几年来, 渔轮主机广泛使用的几乎都是300型船用柴油机, 均采用闭式循环冷却系统, 即淡水循环冷却柴油机, 然后受热后的淡水再通过海水冷却。闭式循环冷却系统比较开放式冷却系统, 海水的温度要远远低于淡水温度。在保证受热零部件工作温度可靠的情况下, 热应力大大降低, 这是因为淡水进出柴油发动机的温度差异减少, 继而也就减少了冷却水带走的热量, 所以提高了柴油机的经济性。缸套、机体等外表面接触不到海水, 零件的腐蚀状况自然大大降低得到改善, 这就是是目前船用柴油机使用闭式循环冷却系统越来越广泛的一个的原因。海洋渔业公司, 拥有大量的300型柴油机为渔船主机。如果通过改装将封闭式冷却系统替代现有的开放式冷却系统, 既使维修成本降低又节约了能源。重要的是改装300型柴油机为闭式循环冷却, 成本一点都不高, 具重要意义。

1 沿海作业

生产和维修过程中300系列柴油机开式冷却系统, 普遍存在如下严重问题:

(1) 海水严重腐蚀机器的部位零件。虽然水腔的部分电化学腐蚀因素可通过防腐锌块消去, 但但上机体与缸套下部接触的凸肩及气缸套外壁 (即密封橡胶圈附近) ) 。因空化冷却水腔不能密封漏水, 缸套一般2年或者3年就需要进行更换。

(2) 海水直接向机件的工作表面流过, 海水中的盐分逐渐形成了阻碍导热的水垢;且冷却水温度高于55°C, 大量的盐海水沉淀就会堵塞通道。因此, 只有使进水温度降低, 冷却机件, 特别是在气缸套, 气缸盖承受较大的温差力。如若不然就会经常出现裂纹, 导致泄漏故障。

(3) 包含在海水中较多的杂质和沉积物, 沉积在冷却水腔, 不仅影响传热和冷却水流量, 甚至连通道也会堵塞, 致使冷却水不再通过, 而造成严重的事故。

2 闭式循环冷却系统工作过程

将一台ZBA一6型淡水泵增装在开式冷却系统 (见图1) 上, 要注意的是这台淡水泵要与主机冷却水泵容量相当。由主机B型皮带轮牵引额定转速前输出轴;根据进出口冷热流体温度和流量, 计算冷却器的传热面积和传热量, 设置一只管壳式淡海水热交换器套;为了淡水补给, 在高于3米的排气管隔热水腔与淡水泵入口之间, 只装一只0.8耐膨胀水箱。同时为了控制冷却水的温度, 还要在此装配一个恒温器, 连接泵冷却系统, 需要配备相应的管路和必要的阀部件;同时要安装三通旋塞在淡水泵的入口和出口处, 在紧急情况下要使用的消防泵也必须安装;机舱原有的淡水泵与膨胀水箱连通, 以便补给淡水, 如此这般, 就是淡水闭式循环冷却系统的形成。

1.海底阀;2.滤网;3.调节阀;4.冷却水泵;5.三通旋塞;6.机油冷却器;7.旁通阀;8.截止阀二;9.通海阀;10.进水总管;11.排气管;12.调节旋塞;13.出水温度表;14.进水压力表

3 改装所需的零部件

由开式冷却系统改装成闭式循环冷却系统, 需新增加、更换和改造一部分零件, 有的可以到主机制造厂外购, 有的则可自行改造, 下面分别作一介绍。从开放冷却系统到闭式循环冷却系统的改装, 一部分零件或要更换或要改造, 且还要增加新的零件, 有的零件在主机制造厂可以买到, 有的无需购买, 自己就可以改造。

3.1 可以更换和改造的零件

(1) 前端盖板。因为水泵由原来的一个变为两个并且这两个泵的安装位置都有了变化, 这就需要改变前端盖, 可以从主机厂购买盖板, 同时还要增加一只泵定位垫圈, 这个可以随盖板一起增加。

(2) 因为前端盖的形状产生了变化, 主油道的凸轮轴总油管的组件改为两部分组成, 一个上组件, 一个下组件;这样原来的燃油输送泵至精滤器油管组件的长度和形状也必须进行相应地改变。基本上这3组件都要在主机制造厂购买。

(3) 淡水进水总管。海水进水总管是开式冷却系统, 从飞轮一端进入海水。闭式循环冷却系统, 淡水则是从前端进入的。这个改造既可以重新购买一个新的, 也可以自己改造。改造的方法非常简单, 只要将原来进水总管的封闭端割去即可。还要制作两只法兰, 两管入口法兰是相同的, 其中一只焊上进水总管另一端就可以, 其中一只要无中孔, 用来覆盖原进口水。

3.2 新增加零部件

(1) 淡水泵出水管:自配。

(2) 淡水膨胀水箱:自制。水箱的容量大于400公升。海水系统流动线路改为:海底阀一滤网———海水泵———机油冷却器———淡水冷却器一通海阀。应急时关闭三通旋塞31、截止阀28, 打开截止阀8、17, 即可成为开式冷却系统。

(3) 淡水冷却器:可采用江苏泰兴光明机器厂生产的FWC8型10平方米淡水冷却器, 这是系统改装的主要内容, 基本都是向主机厂购买。

(4) 离心式淡水泵:结构性能与离心式海水泵完全相同。

4 改装后效果

(1) 柴油机出水淡水冷却水的温度可以保持在70℃-80℃温度, 在可靠的温度下, 加热部件的热应力, 可以大大降低, 气缸盖, 气缸套, 没有裂缝, 没有造成漏水故障。

(2) 淡水冷却器入口和出口之间的温度差减少, 减少带走的热量, 因此, 提高热效率的柴油机燃油消耗率自然下降。

(3) 淡水闭式冷却不但减少空蚀程度。且电化学腐蚀不再发生, 气缸套、上机体无严重腐蚀之处。防腐锌块再无需配装在水腔内。

(4) 淡水冷却再没有出现诸如此类的现象:水套表面形成水垢、水腔阻塞等, 冷却系统的堵塞事故减少了, 传导性能自然就提高。

5 结束语

国内300系列开式冷却柴油机改装为闭式冷却系统, 需要支付一定的费用, 加重管理负担, 但效果还是非常显著的。不仅消除了因开式冷却所造成的许多故障, 同时在操作时, 大大降低的直接和间接经济损失。仅就改装的气缸套一项, 便可延长至5年的时间, 无严重腐蚀, 不需要更换, 这已足以弥补改造成本;而且还可以降低油耗, 提高柴油机运行的可靠性, 延长使用寿命。因此, 300系列柴油机冷却系统改装成闭式循环冷却系统, 具有良好的经济效益和社会效益。

摘要：在操作过程发现柴油发动机运转时, 不仅输出机械功会产生不同温度的废热, 与此同时相关零件也会产生温度不等的废热。因此合理设计冷却系统, 既能使冷却液的温度很好的满足技术要求, 也可以让流量参数非常好地满足技术要求。目前, 主要的问题是发生在柴油机部分负荷运行, 随着冷却设备和技术的发展, 已经在很大程度上改善了部分负荷性。海洋渔业公司, 拥有大量的300型柴油机为渔船主机。如果能把这些300型柴油机的开放式冷却系统改装成封闭式循环冷却系统, 既可以节约能源, 又能够降低维护成本, 具有十分重要的意义。

封闭式循环水第6篇

1 材料与方法

1. 1 材料

花鳗鲡由集美大学养殖试验厂封闭循环流水系统提供。养殖池水体积0. 85 m3,养殖密度60 kg / m3,养殖车间温度25 ℃左右,每天早、晚各投喂1 次,每次喂料2 h后从养殖池底部排出约15% 的养殖污水,同时添加新水,之后不间断地进行水循环和充气。采样时间2014 年6—8 月及11—12 月,共获得花鳗鲡样品10 尾,雌雄各半,平均个体重量( 2 050 ±50) g,体长( 91. 5 ±3. 1) cm。

37 种脂肪酸甲酯混标标准品购于ANPEL Scientific Instrument( 上海) 有限公司,规格为25 mg色谱纯; 无水乙醚、正己烷、氢氧化钾、甲醇等均为国产分析纯。

1. 2 仪器与设备

仪器与设备包括: Agilent 6890N型气相色谱仪和G188 顶空进样器( 美国Agilent公司) ;EL104 型电子天平( METTLER TOLEDO上海公司) ; DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥箱( 上海精宏实验设备有限公司) ; SY1-2 型电热式恒温水浴锅( 天津欧诺仪器仪表有限公司) ; MS3 basic漩涡混均器( 厦门精艺兴业科技有限公司) 。

1. 3 粗脂肪含量测定方法

参照王立新等[12]的方法经改进后测定花鳗鲡的粗脂肪含量。原料花鳗鲡快速急冻1 h后剖杀,清洗、沥水后分别取鱼头、鱼皮、鱼肉、中背连皮鱼肉、鱼骨头等样本。每种花鳗鲡样本剁碎,分别称取( 16 ±1) g鲜样于已称重的表面皿中,105 ℃鼓风干燥箱中干燥3 ~ 4 h,在干燥器内冷却至室温称重,再于干燥箱中干燥直至恒重。

取12 cm × 15 cm脱脂滤纸,折成筒状再将底部折起封闭,做成滤纸筒,用药勺刮取已干燥的样品于滤纸筒中,将其放入索氏提取器的抽取管内,将表面皿上的样品残留用少量乙醚洗3 次,入滤纸筒内,连接已干燥至恒重的提取瓶,组装好索氏提取器,表面皿再次称量。索氏提取器于55 ℃ 水浴锅中恒温抽提,每小时回流次数控制在6 次以上,整个抽提过程用时约6 h。提取完毕后,取出滤纸筒,回收乙醚,待提取瓶内的乙醚剩1 ~2 m L时再干燥2 h,放干燥器内冷却0.5 h后称重,并重复操作至恒重。通过计算,获得花鳗鲡各部位的脂肪含量值。

1. 4 气相色谱法检测脂肪酸含量

1. 4. 1 样品前处理

参照张立坚等[13]的方法分析花鳗鲡各可食部的脂肪酸组成。将提自鱼头、鱼皮、鱼肉、中背连皮鱼肉、鱼骨头的油脂各称取0. 25 g,在具塞试管中用正己烷定容至5 m L后涡旋混匀,再加1 m L 4 mol / L KOH-CH3OH溶液,涡旋振荡,静置至上清液分层澄清。1 份吸取200 μL澄清上清液到进样瓶中加800 μL正己烷( 稀释5 倍) ,另1份吸取100 μL澄清上清液到进样瓶中加900 μL正己烷( 稀释10 倍) 。进样瓶编号后置于气相色谱仪的G188 顶空进样器中。同时做平行试验。

37 种脂肪酸甲酯混标标准液的配制: 将脂肪酸甲酯混标标准品溶解在10 m L正己烷中,配置成2. 5 mg /m L的标准液。

1. 4. 2 色谱条件与分析

Agilent HP-88 毛细管柱100. 0 m × 250 μm ×0. 20 μm; 进样口温度250 ℃ ; 检测器( FID) 温度280 ℃ ; 柱程序升温150 ℃ 保持1 min,以1. 5 ℃ / min升至210 ℃,再以30 ℃ /min升至250 ℃,保持5 min; 载气N2的纯度≥99. 99% ; 分流比10∶1; 尾吹45 m L/min。

外标法测定,面积归一化法计算各脂肪酸的含量。

1. 5 测试数据的处理

测试结果以平均值 ± 标准偏差( ± s) 的形式表示。利用Excel和SPSS 15. 0 统计分析软件对测试数据进行处理,采用单因素方差分析( One-Way ANOVA) 以检验不同组织间的差异显著性,并进行LSD的多重比较,当P < 0. 05 时表示具有显著性差异。

2 结果与分析

2. 1 粗脂肪含量的比较分析

花鳗鲡各部位粗脂肪含量测定结果表明,鱼皮中粗脂肪含量显著高于其他部位( P < 0. 05) ,其次为鱼骨头、中背连皮鱼肉、鱼头和鱼肉( P <0. 05) ,最高含量达( 26. 96 ± 0. 34) g /100 g; 鱼骨头中脂肪含量为( 20. 78 ± 0. 29) g /100 g; 中背连皮鱼肉的脂肪含量为( 13. 05 ± 0. 42) g /100 g; 而鱼头和鱼肉的脂肪含量最低,分别为( 10. 17 ±0. 92) g /100 g和( 10. 36 ± 0. 45) g /100 g。

相关研究表明,体长31 ~41. 5 cm、体重51. 8 ~163. 64 g和体长( 40. 7 ± 0. 7 ) cm、体重( 167. 9 ±10. 7) g的花鳗鲡肌肉脂肪含量分别为5. 08%[7]和( 8. 62 ± 1. 01) %[9],体重约1 kg花鳗鲡鱼肌肉脂肪含量为10. 86%[10],本研究所用的花鳗鲡体重( 2 050 ± 50) g、体长( 91. 5 ± 3. 1) cm,其肌肉脂肪含量为( 10. 36 ± 0. 45) % 。差异的主要原因: 一是个体处在不同的生长阶段; 二是养殖模式可能不同,封闭循环流水养殖模式下花鳗鲡的运动较少; 三是与饲料组成有关,本研究所用的养殖饲料是鳗鱼粉状配合饲料,饲料用量根据池鳗数量参照投饵表,并根据气候,水温水质还有鳗鱼生长及摄食状况来推算日投饵量及鱼油添加量。

2. 2 花鳗鲡不同部位的脂肪酸组成

37 种标准脂肪酸甲酯色谱图见图1。经气相色谱仪测定,37 种标准脂肪酸甲酯的总含量为2. 43 mg / m L,回收率是97. 31% 。图2 为提自鱼皮的油脂经甲酯化及澄清后,再稀释5 倍所得到的气相色谱图。

本研究共检测出23 种脂肪酸,其碳链长度最短的是12 个碳原子,最长的是24 个碳原子,其中饱和脂肪酸从C12∶0 ~ C24∶0 共9 种,单不饱和脂肪酸从C14∶1n5 ~ C22∶1n9 共6 种,多不饱和脂肪酸从C18∶2n6t ~ C22∶6n3 共8 种( 表1) 。花鳗鲡不同可食部的脂肪酸组成基本相似,饱和脂肪酸中均以软脂酸C16∶ 0 含量最高,单不饱和脂肪酸中均以油酸C18∶1n9c含量最高,而多不饱和脂肪酸中均以二十二碳六烯酸C22 ∶6n3 ( DHA) 为最高。

g/100 g油脂

注: “- ”代表未检测出。

罗鸣钟等[9]采用的脂肪酸甲酯标准品含27种标准样,检测到花鳗鲡肌肉含16 种脂肪酸,其中7 种是饱和脂肪酸( SFAs) ,2 种是单不饱和脂肪酸( MUFAs) ,7 种为多不饱和脂肪酸( PUFAs) ,多不饱和脂肪酸中以C22∶6n3 的含量为最高。本研究所用的脂肪酸甲酯标准品含37 种标准样,花鳗鲡肌肉中检测到SFAs有8 种,MUFAs有6 种,PUFAs有8 种,其中C22 ∶ 6n3 是含量最高的PUFAs。与罗鸣钟等[9]的结果相比,检测到了C21∶ 0 和C24∶ 0 两种SFAs,但没有检测到C19∶ 0;PUFAs中有检测到二十碳五烯酸C20 ∶ 5n3( EPA) ,但罗鸣钟等[9]的结果中没有C20 ∶5n3。闵志勇等[8]认为C20∶5 维持在较低的水平。结果差异分析,可能的原因,一是所用花鳗鲡的个体大小不同; 二是实验中所用脂肪酸甲酯标准品不同。

2. 3 花鳗鲡各可食部脂肪酸饱和程度分析

花鳗鲡各可食部脂肪酸饱和程度的分析结果见表2。本研究检测到的各类脂肪酸经分类总结可见,虽然不同部位的粗脂肪含量差异显著,但SFAs总量、MUFAs和PUFAs总量间的比例都大约为1∶3∶1,其中MUFAs含量均显著高于SFAs和PUFAs的含量( P < 0. 05 ) ,而SFAs与PUFAs的含量均无显著差异( P > 0. 05) 。

g/100 g油脂

本研究中,花鳗鲡的脂肪酸在种类比例方面表现为较佳的营养学特征[10]。饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸比例接近1∶1; 单不饱和脂肪酸中油酸C18∶1n9c的含量显著高于其它类型单不饱和脂肪酸。人体摄入的脂肪酸比例是衡量食物脂肪酸营养的主要指标。一些发达国家和国际组织均提出了相应的标准[14]; 中国营养学会也于2014年提出了推荐比例,认为3 种脂肪酸的质量比为1∶1∶1; 世界卫生组织建议对单不饱和脂肪酸在膳食中的比例可以不限量[15]。

血液胆固醇含量是人类脂类营养水平以及风险评估的主要指标。有研究表明,油酸C18∶1n9c可以降低血液中有害胆固醇及总胆固醇含量[16,17],油酸含量常作为评定食品营养价值的重要指标,在营养学界油酸被称为“安全脂肪酸”[18]。本研究表明,花鳗鲡不同可食部单不饱和脂肪酸中,均以油酸C18∶1n9c含量最高,均超过20 g /100 g总脂。可见花鳗鲡是一种安全脂肪酸的来源食物。

本研究中的花鳗鲡不同可食部EPA + DHA含量显著高于其它类型多不饱和脂肪酸,且以DHA含量最高,在不同部位的含量为4. 42 ~ 5. 59 g /100 g总脂之间。可见,含有较高DHA含量的花鳗鲡对人体的健康是有利的。

3 结论

封闭式循环水第7篇

氧气顶吹转炉炼钢产生转炉煤气的回收利用是转炉炼钢工艺中的重要环节。在转炉吹炼过程中, 会有大量的高温炉气从炉口产生, 炉气中含有大量可燃气体 (转炉煤气) , 温度可达1600℃, 为了回收转炉煤气, 在转炉炉口上部设置冷却烟道, 既可利用炉气余热, 供生产及生活之用, 又可将炉气冷却至900℃以下, 以满足除尘设施及回收煤气的要求, 从而降低转炉炼钢成本。国内转炉普遍采用汽化冷却烟道的形式, 利用烟道式余热锅炉产生饱和蒸汽, 供厂区生产使用或进入饱和蒸汽发电机组发电;而欧洲及印度建设的转炉炼钢项目通常采用闭式循环水冷系统, 利用循环水将炉气的热量带走, 在风冷换热器中进行强制对流换热降温后循环使用。

某国外工程拟新建一座100t转炉, 业主根据自身情况, 提出利用闭式循环水冷系统来加热发电用除盐水工质的要求。根据该工程的特点, 设计时将闭式循环水冷系统与热交换系统结合, 提出了新的闭式循环水冷余热回收系统方案。

2 系统组成

2.1系统设计的基本数据

(1) 转炉操作条件

(2) 炉气特性

2.2系统方案

本系统流程见图1。

设计将活动烟罩、炉口固定和移动段和尾部烟道组成强制循环冷却系统。选用2 台冷水箱, 1 台热水箱, 3 台冷水循环泵组成冷水循环系统。循环泵压力0.65MPa, 循环温度110℃~135℃, 循环水量大约为1050m3/h。经换热冷却后的水进冷水箱经冷水循环泵送入转炉烟道, 被烟气加热后进入热水箱。

选用2 台热水循环泵, 1 台空冷换热器和1 台热水换热器组成热水循环系统。循环泵压力0.3MPa, 循环温度135℃~110℃, 总循环水量约382m3/h。热水从热水箱经热水循环泵后分为两路, 一路送入热水换热器加热除盐水, 放热后的冷水回到冷水箱, 循环水量约250m3/h。被加热除盐水的流量为100m3/h, 加热前温度57℃, 加热后温度115℃。另一路通过空冷换热器冷却后回到冷水箱, 循环水量约132m3/h。当热水换热器故障或除盐水用户停用时, 空冷换热器的容量可以满足将全部热水冷却至110℃的要求, 保证转炉烟道的安全。

选用1 台氮气储罐作为定压系统。设计工作压力0.7MPa。来自外网的氮气进入储气罐, 气罐出口管路与冷热水箱联通, 维持循环系统压力恒定。

选用1 台补水箱, 2 台补水泵作为补水系统。补水泵压力1.0MPa, 当冷水箱水位低时, 来自外网的软化水经补水箱、补水泵补进循环系统中。

2.3系统主要参数

(1) 冷水循环系统

(2) 热水循环系统

(3) 热水换热器系统

3主要设备及性能

3.1 烟道

烟道本体由活动烟罩、炉口固定段和移动段烟道、斜烟道、末Ⅰ、Ⅱ段烟道及水循环管路等组成。

烟道截面为圆形, 炉口段烟道、斜烟道、末Ⅰ、Ⅱ段烟道其节圆直径约为 Φ2636, 拐点角度为55°。

(1) 炉口固定和移动段烟道

烟道为圆筒形管板式结构, 受热冷却管束纵向布置, 管子与隔板之间进行气密性焊接。烟道直径约为 Φ2636, 拐点角度55°。为了使烟道受热管流量均匀分配, 在每根受热管进口处装有节流装置。在移动段烟道上开有氧枪孔及下料溜槽孔, 这些孔上的孔套或槽套的冷却采用开式循环水冷却。