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应用于冷水鱼工厂化循环水养殖的自动化系统

戚翠战;韩世成;曹广斌;蒋树义;陈中祥

【摘要】采用分散控制、集中管理、远程监视的管理模式,实现工厂化循环水养殖

中的水处理水质参数的自动化控制.论述了工厂化循环水处理的工艺流程,需要调控

的主要参数和设备,对不同参数和设备采取不同的控制策略,其中pH、臭氧浓度、

溶解氧量采取PID控制;温度采取模糊-PID自整定控制.介绍了该系统控制总体结构

及流程,从而形成了工厂化循环水养殖的组态监控系统的架构.

【期刊名称】《广东农业科学》

【年(卷),期】2014(041)013

【总页数】4页(P182-185)

【关键词】循环水养殖;水处理;参数控制

【作者】戚翠战;韩世成;曹广斌;蒋树义;陈中祥

【作者单位】中国水产科学研究院黑龙江水产研究所,黑龙江哈尔滨150070;上海

海洋大学工程学院,上海201306;中国水产科学研究院黑龙江水产研究所,黑龙江哈

尔滨150070;中国水产科学研究院黑龙江水产研究所,黑龙江哈尔滨150070;中国

水产科学研究院黑龙江水产研究所,黑龙江哈尔滨150070;中国水产科学研究院黑

龙江水产研究所,黑龙江哈尔滨150070

【正文语种】中文

【中图分类】S126;S951.2

工厂化循环水养鱼是将水产养殖技术、水处理技术和现代渔业工程技术融为一体的

工业化渔业生产方式，是现代渔业发展的必然趋势。工厂化养殖的水体可循环使用，

减少了养殖用水和污水排放，养殖密度大、产量高、占地面积少，是资源节约、环

境友好型生产方式。工厂化循环水养鱼要将养殖水体中的有害固体物、悬浮物、可

溶性物质和气体从水体中排出或转化为无害物质，并添加必需的物质，使养殖水质

指标达到鱼类正常生长的需要，才能循环使用。在养殖过程中，自动控制水质指标，

使其在鱼类生长的最佳范围内变动，是实现工厂化养殖的自动化、精准化和现代化

的关键技术[1]。冷水鱼类工厂化养殖由于水温低、水质标准高和饲料营养多的原

因，水质控制的要求标准更高。

冷水鱼工厂化循环水养殖运行过程中，通过循环水泵将养殖水体持续不断地置换出

来，把处理后的水体注入养殖池；自动控制系统主要包括处理设备的运行和水质检

测与调节，根据检测水质和系统运行情况，通过自动控制方法控制设备、通过化学、

物理和生物的技术方法调整水质，以达到循环水养殖要求的运行状态和水质标准。

设备控制主要包括微滤机、生物滤床、臭氧发生器、增氧锥、温度加热设备、循环

水泵和换水泵、阀门等；水质控制包括水温、浊度、pH值、氨氮、溶氧（DO）

等具有重要意义的水质参数[2]。

工厂化水产养殖的自动控制系统根据不同的控制目标，可选择不同的设计。包括水

温、浊度、溶解氧、pH值等基于PLC的单参数控制已应用于循环水养殖系统[3-

5]，但是对于多水质参数与设备运行参数的综合控制仍要进行不断地改进和完善。

本试验结合冷水鱼循环水养殖系统的设计，进行了自动控制系统的研究，形成了冷

水鱼循环水养殖的自动控制系统。

1工厂化循环水养殖水处理工艺

图1工厂化循环水处理工艺流程

图1为冷水鱼类工厂化养殖系统工艺流程。系统工作时，养鱼池水体通过管道排

入微滤机对悬浮物进行过滤后进入回水槽，在回水槽进行pH值和温度调节，并由

循环水泵泵入浮床生物滤器进行氨氮处理，然后进行消毒和增氧，增氧后的水体再

流入养殖池，从而达到养殖水体循环使用的目的。

1.1过滤

微滤机是固体物与悬浮物过滤设备，利用60μm孔径的滤网，可以过滤78%左右

的颗粒杂质，但是仍有23%左右直径30μm以下的微颗粒无法过滤掉[6]，需要

通过滤床过滤。控制系统的要求是在水体浊度超过标准时，停止正常通路的流动，

通过旁路形成循环，同时开启滤床的反冲系统进行反冲，反冲完成后再恢复到循环

状态。

1.2氨氮处理

生物流化床主要用来处理氨氮，同时具有处理直径30μm以下的微颗粒悬浮物的

作用。由于水质、温度变化等因素可会引起生物膜转化氨氮的效率，氨氮是水质控

制的重要难点，要控制在0.5mg/L以下[7]。一旦氨氮超标，控制系统要排放超标

养殖水，补充新鲜水体，关闭循环泵，打开补水泵，打开总排水阀。

1.3pH值调节

养殖水体的pH值范围应保持在6.8～8.4之间，而微生物处理氨氮在pH7.2～

7.8之间效率最高。由于生物的作用，循环水养殖过程中的pH值呈逐渐下降趋势，

必须适时调节。pH值调节在回水槽进行，回水槽中的pH传感器将检测到的p