虾蟹养殖污水处理装备的设计与开发

2022-05-02赵霞，李铭

农业装备技术 2022年2期

赵霞，李铭

（江苏农林职业技术学校，江苏句容 212400）

0 引言

随着经济发展水平的提高，我国水产养殖行业的发展规模不断扩大，高密度的集约化养殖也成为了现阶段水产养殖的发展趋势。现阶段，我国进行集约化水产养殖的对象多为螃蟹、虾等优质品种，这些水产品受欢迎程度高、需求量大，给养殖户带来相当可观的经济效益。然而在水产集约化的养殖模式下，大量饲料和鱼类代谢物的积累可能引起水体的污染，同时养殖排放的废水也能导致周围水体的富营养化，水体污染的问题愈发严重，如何加强集约化水产养殖污水处理成为现阶段的首要问题[1-5]。

目前国内外养殖污水处理技术大致分为物理、化学和生物修复技术。物理和化学的处理方法虽然见效快，但成本高、耗能大，而且容易造成二次污染，在应用过程中受到一定的限制。生物修复技术成本低、适用性广、具有生态效应，特别是使用不可再生材料和能源比较少，并且不会对环境造成二次污染，目前得到广泛应用。国内外很多学者针对这一问题开展深入研究，于金旗[6]将催化臭氧化—陶瓷膜分离相耦合技术，运用到水产养殖水循环中，实现污染物质分解，在一定程度上净化了水质。柳瑶、宋协法等[7]设计开发的旋转式生物流化床，利用生物净化过滤的功能，实现水产养殖污水中氨氮的转化，净化养殖污水。

本项目综合了各种污水处理技术改良与组合，通过多种净化技术与传感器检测技术，最大限度地改良水产养殖产生的污水，有效地促进集约化水产养殖产业的可持续发展。

1 系统总体方案设计

1.1 装备结构设计

虾蟹养殖污水处理装备由过滤系统与监测控制系统两部分组成，系统结构图如图1 所示。其中过滤系统由物理过滤、化学过滤与生物质过滤三部分组成，物理过滤为基础过滤，利用活性炭、过滤棉等材料实现水产养殖污水的初级过滤，对大颗粒杂质进行过滤，其次利用硝化细菌对水中的氨、氮等对水产品有害的物质进行分解。

图1 系统结构

经过初级过滤的污水通过电动生物质转盘，利用分布在转盘上的微生物吸附污水中的有机物，并利用微生物分解有机物。最后污水经过臭氧和杀菌灯进行杀菌消毒，再重新输送到养殖区域。

装备控制对象有水泵、电动机、臭氧发生器、杀菌灯与增氧泵等。操作人员可以通过本地触摸屏对执行机构进行本地操控，也可以通过计算机WEB 端远程数据监测和操控执行机构。

为了解养殖水域内水质情况，增加了水质监测传感器，对养殖区域内的pH 值、EC 值、氨氮含量、溶解氧、浊度等数据进行实时监测。操作人员可在本地触摸屏上对数据进行监视，并通过查看历史曲线和历史报表了解水质净化效果。还可通过触摸屏设置限值，如设置当养殖水域内的溶解氧浓度低于65%时自动打开增氧泵进行增氧，当设置完成后，系统实时检测当前水域水质情况，当水内溶解氧低于65%时自动打开增氧泵进行增氧，达到预定值时停止工作，很大程度上减轻了现场管理人员的劳动强度。

1.2 控制系统设计

控制系统由控制、采集与远程调控三部分组成，控制系统框架图如图2 所示。其核心控制器为西门子的S7-1200PLC，CPU 型号为1214C，支持14 路数字量量输入，10 路数字量量输出，通过交换机与PLC 云网关和触摸屏通讯，传感器与SM1231 模拟量模块连接，该模拟量支持8 路模拟量输入，符合现场使用需求。