板框廂式隔膜壓濾機(jī)
引言
池塘養(yǎng)殖底污主要是養(yǎng)殖過(guò)程中殘余的餌料、養(yǎng)殖生物排泄物以及殘骸在池塘內(nèi)沉積而產(chǎn)生的污染物，當(dāng)?shù)孜畚镔|(zhì)在養(yǎng)殖水體過(guò)量堆積和分解會(huì)抑制水體自 凈 能 力，進(jìn)而導(dǎo)致水質(zhì)惡化、養(yǎng) 殖 生 物病害、翻塘 等 嚴(yán) 重 后 果。相 關(guān) 研 究 表 明，養(yǎng) 殖 池 塘中總氮和總磷等污染物主要通過(guò)餌料投喂等方式輸入，而大部分的氮磷物質(zhì)最終會(huì)在養(yǎng)殖池塘底部沉積。除殘餌外，養(yǎng)殖生物的殘骸及排泄物的絕大部分也會(huì)沉積在底泥中，當(dāng)水體環(huán)境發(fā)生改變，底泥中的沉積物會(huì)分解釋放污染物質(zhì)，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。底污有機(jī)物質(zhì)的不完全分解會(huì)釋放大量對(duì)養(yǎng)殖生物有毒害作用的中間產(chǎn)物，如NH－3－N、NO－2－N、H2S等，會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖生物出現(xiàn)更多的病害。依據(jù)相關(guān)試驗(yàn)，養(yǎng)殖池塘的底泥沉積物在一個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)的積累量最高可達(dá)1．85×105～1．99×105kg/hm2，底泥厚度平均每年增加6～8cm，其中精養(yǎng)池塘、高密度養(yǎng)殖塘以及有生活污水排入的池塘淤泥累積的速度更快。目前，養(yǎng)殖池塘底泥清理主要通過(guò)人工或機(jī)械清淤作業(yè)方式完成，人工清淤費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效率較低，而機(jī)械清淤成本較高且受池塘地形地貌、作業(yè)距離等條件影響較大，現(xiàn)有的機(jī)械清污方式只是簡(jiǎn)單地替代了最原始的人工清污過(guò)程，尚不能滿(mǎn)現(xiàn)代化漁業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要。因此，開(kāi)展池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清理技術(shù)的相關(guān)研究并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種能夠有效控制水體污染物定向沉降、泥漿泵設(shè)備定時(shí)吸污并通過(guò)底污固液分離進(jìn)而實(shí)現(xiàn)污泥壓濾轉(zhuǎn)移和尾水凈化回排的池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清理系統(tǒng)，具有一定的必要性和迫切性。基于上述原因，本研究設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了適用于池塘養(yǎng)殖環(huán)境的底污自動(dòng)清理系統(tǒng):系統(tǒng)終端控制器選用西門(mén)子S7－200系列PLC，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)設(shè)備的周期性定時(shí) 控 制，配合安全穩(wěn)定的電氣控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件設(shè)備的自動(dòng)控制;通過(guò)對(duì)養(yǎng)殖池塘底部進(jìn)行積污池硬化改造，系統(tǒng)智能控制變頻水車(chē)式增氧機(jī)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖殘餌、糞便等池塘底污向積污池定向沉降;系統(tǒng)定時(shí)控制養(yǎng)殖池塘殘餌及糞便自動(dòng)抽取裝置作為積污池底污自動(dòng)抽取設(shè)備，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖底污的高效抽離;系統(tǒng)通過(guò)控制安裝有高密度濾網(wǎng)的高壓板式壓濾機(jī)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖底污固液分離，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)底泥固化轉(zhuǎn)移和尾水清潔回排。系 統(tǒng) 具 有精準(zhǔn)控制、運(yùn)行可靠、可移植性高等特點(diǎn)，初步實(shí)現(xiàn)了池塘養(yǎng)殖底污的定向沉降、底污清理固化轉(zhuǎn)移以及尾水清潔 回 排，能夠有效應(yīng)用于池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)，并為實(shí)現(xiàn)池塘養(yǎng)殖自動(dòng)化與信息化提供技術(shù)支持。
1系統(tǒng)需求與總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)需求及設(shè)計(jì)
以羅非魚(yú)高密度池塘養(yǎng)殖為基礎(chǔ)，羅非魚(yú)高密度池塘養(yǎng)殖具有養(yǎng)殖密度高、飼料投喂量大 等 特 點(diǎn)，結(jié) 合 試 驗(yàn) 觀 察，羅 非 魚(yú) 糞 便 排出初段具有膜性包被且漂浮于養(yǎng)殖水體。羅非魚(yú)高密度池塘養(yǎng)殖底污積累量較大且羅非魚(yú)糞便的初段漂浮特性，適用于池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清理系統(tǒng)的有效應(yīng)用。綜合養(yǎng)殖實(shí)際需求，開(kāi)展池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清理系統(tǒng)需求分析和總體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)主要包括底污定 向 沉 降 控 制 模 塊、底污抽取控制模塊、固液壓濾分離控制模塊、系統(tǒng)總控單元以及自動(dòng)化養(yǎng)殖設(shè)備等軟硬件功能模塊組成。系 統(tǒng) 涉 及 自 動(dòng)化養(yǎng)殖設(shè)備主要包括變頻水車(chē)式增氧機(jī)、養(yǎng)殖池塘殘餌及糞便自動(dòng)抽取裝置、高壓板式壓濾機(jī)等，養(yǎng)殖設(shè)備供電及控制線(xiàn)路接入系統(tǒng)總控制配電箱;系統(tǒng)終端控制器選用西門(mén)子S7－200系 列PLC(S7－200CPU224XPAC/DC/ＲELAY) ，該類(lèi)型PLC控制器標(biāo)配有繼電器輸出10組、光電隔離型開(kāi)關(guān)量輸入14組、2路 支 持ModBus－ＲTU協(xié)議的ＲS－485通信口并內(nèi)置萬(wàn)年歷及實(shí)時(shí)時(shí) 鐘，滿(mǎn)足系統(tǒng)控制輸出、反 饋 信 號(hào) 輸 入及通信需求，終端控制器通過(guò)DTU模塊同物聯(lián)服務(wù)器進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。終端控制器作為養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)控制中心，能夠有效協(xié)調(diào)系統(tǒng)軟硬件設(shè)備協(xié)同工作，通過(guò)多設(shè)備控制與反饋輸入?yún)f(xié)作保障底污定向沉降、底污抽取以及固液壓濾分離等各項(xiàng)控制和監(jiān)測(cè)反饋功能的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，用戶(hù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)配置終端將系統(tǒng)運(yùn)行控制方案錄入系統(tǒng)終端控制器;系 統(tǒng) 使 用 過(guò) 程中，終端控制器通過(guò)控制變頻水車(chē)式增氧機(jī)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖殘餌、糞便等池塘底污向積污池定向沉降，在 沉降池廢棄物累積量達(dá)到設(shè)定閾值或定時(shí)器達(dá)到設(shè)定定時(shí)運(yùn)行周期時(shí)，控制器控制養(yǎng)殖池塘殘餌及糞便自動(dòng)抽取裝置運(yùn)行，通過(guò)吸污管吸污以及沖洗管對(duì)周?chē)e污的反沖洗實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖底污的高效抽離，系統(tǒng)通過(guò)控制安裝有高密度濾網(wǎng)的高壓板式壓濾機(jī)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖底污固液分離，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)底泥固化轉(zhuǎn)移和尾水清潔回排。系統(tǒng)控制流程見(jiàn)圖1。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)
2．1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)硬件設(shè)備主要包括總控制配電箱、水車(chē)式增氧機(jī)、養(yǎng)殖池塘殘餌及糞便自動(dòng)抽取裝置、高 壓板式壓濾機(jī) 等，系統(tǒng)由主控制器控制運(yùn)行流程，各設(shè)備之 間 分 工 協(xié) 作、有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)硬件設(shè)備排布平面(非等比例)見(jiàn)圖2。
系統(tǒng)控制配電箱負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)備的配電管理，通過(guò)智能控制器協(xié)調(diào)控制各個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)備的有效運(yùn)轉(zhuǎn);選取池塘上風(fēng)口及對(duì)角位置安裝水車(chē)式增氧機(jī)設(shè)備，通過(guò)變頻控制技術(shù)由控制器控制水車(chē)式增氧機(jī)運(yùn)行速 度、引導(dǎo)水體懸浮物定向沉降;前 期 池塘改造過(guò)程中，在2組水車(chē)式增氧機(jī)水流轉(zhuǎn)向交匯處設(shè)置沉降池，將養(yǎng)殖池塘殘餌及糞便自動(dòng)抽取裝置安裝在沉降池內(nèi)并由控制器控制設(shè)備的正常運(yùn)行、吸取附近沉降物并反沖洗周?chē)练e物;將 成 套高壓板式壓濾機(jī)設(shè)備安裝固定在岸邊平整基礎(chǔ)上并連接進(jìn)排水管道設(shè)施，完成抽取泥漿的固液分離以及尾水回排。
2．2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要包括定向沉降、底污抽取、固液分離、現(xiàn)場(chǎng)配置及報(bào)警等功能模塊，系統(tǒng)控制器的各個(gè)功能模塊分別完成相關(guān)硬件設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及智能控制。根據(jù)系統(tǒng)主要功能需求，選 擇 西 門(mén) 子S7－200系列小型可編程邏輯控制器(PLC)作為系統(tǒng)主控制器，具體型號(hào)為CPU224XPAC/DC/ＲLY，該型號(hào)PLC控制器具有14路開(kāi)關(guān)量輸入和10路繼電器輸出，并配有2路模擬量輸入和1路模擬量輸出，采用2口ＲS232/485通訊，支持PPI、ModBus、MPI以及自由口通訊協(xié)議;選 用EM223－4DI/4ＲLY擴(kuò)展模塊作為變頻水車(chē)式增氧機(jī)和高壓板式壓濾機(jī)設(shè)備的擴(kuò)展控制和檢測(cè)模塊;基 于 西 門(mén) 子S7－200系列PLC，選取兼容西門(mén)子TD－200系列單色文本顯示屏作為現(xiàn)場(chǎng)配置終端，使 用 西 門(mén) 子STEP7－Micro/WINV4．0．9及 耐 特TP－200V4．7．9作為PLC及顯示屏開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)控制器功能設(shè)計(jì)及軟件開(kāi)發(fā)。
2．2．1定向沉降功能河流及池塘懸浮物沉降和底泥再懸浮沉降的相關(guān)研究表明:在水體流動(dòng)條件下，底泥沿主流方向呈曲線(xiàn)漸減分布，且 主 要 集 中在進(jìn)水口1/3范圍內(nèi);風(fēng)向?qū)Φ啄喾植加绊懖幻黠@，水體流動(dòng)轉(zhuǎn)向及循環(huán)離心作用是造成外側(cè)沉積物較多的重要原因;懸浮物沉降及底泥再懸浮具有一定的起動(dòng)流速，不同的流速能夠影響懸浮物的擴(kuò)散和沉降范圍;在一定流速條件下，底部水平面的沉降通 量 呈 現(xiàn) 先 增 加、后穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，底泥再懸浮的懸浮通量總量隨流速增大而增加，且中高流速條件下再懸浮通量增長(zhǎng)迅速。基于上述原理，使用變頻控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)水車(chē)式增氧機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)控，從而保證水體流動(dòng)具有一定的流速，并結(jié)合池塘環(huán)境因素控制水流自循環(huán)拐點(diǎn)，能夠有效實(shí)現(xiàn)池塘懸浮物的定向轉(zhuǎn)移沉降，將40%以上殘餌、糞便等懸浮物定向轉(zhuǎn)移至沉降池附近完成沉降。系統(tǒng)使用2臺(tái)EM223－4DI/4ＲLY擴(kuò)展模塊作為變頻水車(chē)增氧機(jī)的控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊:通過(guò)4路數(shù)字量輸出共7段速控制變頻器調(diào)速運(yùn)行，其中Q3．0、Q4．0分別控制變頻器啟動(dòng)，Q3．1－Q3．3、Q4．1－Q4．3控制運(yùn)行速度;使用1路數(shù)字量輸入(I3．0、I4．0)監(jiān)測(cè)變頻器運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)判斷輸入狀態(tài) 異 常 進(jìn) 行 故 障 報(bào) 警。控制器控制水車(chē)式增氧機(jī)轉(zhuǎn)速，以推動(dòng)水體懸浮物定向沉降，通 過(guò) 現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)水車(chē)式增氧機(jī)全速運(yùn)行以完成應(yīng)急增氧功能(圖3)。水車(chē)增氧機(jī)變頻控制的激發(fā)動(dòng)作主要是定時(shí)器，水產(chǎn)增氧機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)定時(shí)器設(shè)置由養(yǎng)殖對(duì)象的投飼時(shí)段以及集中排便時(shí)間段決定。根 據(jù) 傳 統(tǒng) 池塘養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)，在每次投喂結(jié)束0．5h左右開(kāi)啟水車(chē)式增氧機(jī)，在養(yǎng)殖對(duì)象的排便高峰時(shí)間段(以 吉 富羅非魚(yú)為例，每天20:00—21:00［19］)開(kāi)啟水車(chē)式增氧機(jī)，推動(dòng)殘 餌 和 糞 便 定 向 沉 降，單次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)根據(jù)養(yǎng)殖對(duì)象生長(zhǎng)階段和當(dāng)日投喂量由用戶(hù)設(shè)置;普通時(shí)間段，水車(chē)式增氧機(jī)保證中速運(yùn)行，保 障 池 塘水體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，用戶(hù)也可以為系統(tǒng)配置水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備，根據(jù)池塘水質(zhì)狀況聯(lián)動(dòng)控制水車(chē)式增氧機(jī)應(yīng)急增氧。
2．2．2底污抽取及反沖洗控制功能現(xiàn)階段池塘底泥廢棄物清理主要在養(yǎng)殖過(guò)程完成后采用清塘方式進(jìn)行［20］，而養(yǎng)殖過(guò)程中池塘底層廢棄物清理難度較大，一般使用泥漿泵等設(shè)備在重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行抽取并通過(guò)沉淀、過(guò)濾等方式進(jìn)行轉(zhuǎn)移［4］。而現(xiàn)有的泥漿泵只能采集抽取較小范圍內(nèi)底層廢棄物且不能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化采集控制，采集清理效率較為低下。針對(duì)上述 問(wèn) 題，選 用 具 有 自 主 知 識(shí) 產(chǎn) 權(quán) 的《一種養(yǎng)殖池塘殘餌及糞便自動(dòng)抽取裝置》(ZL201610321045．8，圖4)作為底污抽取及反沖洗裝置，將裝置安裝放置在沉降池底部中心位置，通過(guò)控制器控制裝置運(yùn)行實(shí)現(xiàn)底污抽取及反沖洗功能。對(duì)于底污抽取及反沖洗裝置，控制器控制對(duì)象主要包括泥漿泵、排污電動(dòng)球閥、清洗電磁閥等，系統(tǒng)使用控制器CPU自帶數(shù)字量輸入和繼電器輸出模塊作為裝置控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊。使 用Q0．0、Q0．2分別連接高負(fù)載中間繼電器控制2組清洗電磁閥，使用Q0．1、Q0．3直接控制清洗電磁閥故障報(bào)警信號(hào)燈，使用Q0．4連接中間繼電器控制排污電動(dòng)球閥、Q0．6控制排污球閥故障報(bào)警信號(hào)燈，使用Q0．7連接交流接觸器控制泥漿泵、Q1．1控制泥漿泵故障報(bào)警信號(hào)燈;使用I0．0監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、I0．1、I0．2監(jiān) 測(cè) 清 洗 電 磁 閥 狀 態(tài)、I0．3監(jiān) 測(cè) 排 污 球閥狀態(tài)、I0．4監(jiān)測(cè)泥漿泵狀態(tài)。底污抽取及反沖洗控制的激發(fā)動(dòng)作為控制器內(nèi)置萬(wàn)年歷，用戶(hù)根據(jù)養(yǎng)殖對(duì)象不同生長(zhǎng)階段的生理狀態(tài)，設(shè)置底污抽取及反沖洗控制的激發(fā)周期和單次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)。運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)判斷控制器輸入輸出狀態(tài)，無(wú)故障 和 輸 出 狀 態(tài) 條 件 下，開(kāi)啟排污閥并獲取排污閥狀態(tài)輸入，延時(shí)15s開(kāi)啟泥漿泵，定時(shí)30s排空管道內(nèi)前次凈水;30s抽泥定時(shí)器運(yùn)行，關(guān)閉排污閥和開(kāi)啟反沖洗電磁閥并判斷對(duì)應(yīng)狀態(tài)，15s反沖洗定時(shí)器運(yùn)行，開(kāi)啟排污閥和關(guān)閉反沖洗電磁閥并判斷對(duì)應(yīng)狀態(tài)，根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的單次吸污時(shí)長(zhǎng)確定抽泥 定 時(shí) 器－關(guān)/開(kāi) 閥－反 沖 洗 定 時(shí) 器－開(kāi)/關(guān)閥流程的循環(huán)次數(shù);吸污循環(huán)結(jié)束，關(guān)閉泥漿泵，延時(shí)15s關(guān)閉排污閥，單次底污抽取及反沖洗控制結(jié)束，功能模塊進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
2．2．3固液分離壓濾功能對(duì)于養(yǎng)殖過(guò)程中以任何方式抽取出的底泥及廢棄物以及在1個(gè)或多個(gè)養(yǎng)殖周期結(jié)束后通過(guò)干塘、沖刷抽取或挖掘等手段轉(zhuǎn)移出的池塘淤積底泥，都需要在岸基進(jìn)行固液分離以便于轉(zhuǎn)移，而目前對(duì)于池塘底泥固液分離的主要方法仍然是自然晾曬，即移出池塘堆放在閑置土地上，通過(guò)風(fēng)吹、日曬、自然下滲等物理過(guò)程使池塘底泥水分自然蒸發(fā)。該方法雖然操作簡(jiǎn)單、后續(xù)處理方便，但受到土地、天氣等諸多因素限制，自然脫水周期長(zhǎng)、實(shí)際施工難度大。高壓板式壓濾機(jī)(圖5)是一種固液分離機(jī)械設(shè)備，適用于難以分離的細(xì)黏性物的過(guò)濾，目前在河道清淤、污水處理等領(lǐng)域普遍應(yīng)用。池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清 理 系 統(tǒng) 使 用TJYZ40/1000型 小 型 高 壓 板式壓濾機(jī)，
該壓濾機(jī)配備有效壓濾面積為20m2的4218丙綸濾布、重力自由出液、濾餅厚度40mm、最大處理量為2～3t/h、額定功率13．0kW，并配套有電控設(shè)備。對(duì)于壓濾機(jī)，池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清理系統(tǒng)主要通過(guò)同壓濾機(jī)配套控制器的通信來(lái)控制及監(jiān)測(cè)壓濾機(jī)的正常運(yùn)行并輸出故障報(bào)警信息。固液分離壓濾控制的激發(fā)動(dòng)作分為壓緊濾板和壓濾。當(dāng)壓濾系統(tǒng)為待機(jī)狀態(tài)(濾 板 分 離 未 壓緊)且當(dāng)前時(shí)間距離下次底污抽取及反沖洗控制啟動(dòng)時(shí)間為30min時(shí)，激發(fā)壓緊濾板控制:系統(tǒng)向壓濾控制器發(fā)送指令，控制液壓系統(tǒng)運(yùn)行將壓緊板向止推板方向 移 動(dòng)，將全部濾板壓緊，等 待 泥 漿 由 進(jìn)料口輸送入濾室，開(kāi)始固液分離壓濾控制周期。壓濾的激發(fā)動(dòng)作是壓濾機(jī)進(jìn)料口壓力信號(hào)，當(dāng)進(jìn)料口泥漿輸入壓力長(zhǎng)時(shí)間過(guò)大、系統(tǒng)判定壓濾機(jī)濾板間固體物質(zhì)達(dá) 到 累 計(jì) 上 限，啟 動(dòng) 壓 濾 控 制:系 統(tǒng) 控 制器控制關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén)，使用空氣壓縮機(jī)為濾室加壓并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力，壓濾過(guò)程所需時(shí)間根據(jù)池塘泥漿特性和脫水 要 求 進(jìn) 行 設(shè) 定，達(dá)到規(guī)定壓濾時(shí)間，停止加壓，打開(kāi)進(jìn)料閥門(mén)，完成壓濾過(guò)程;控制液壓系統(tǒng)將壓緊板退回起點(diǎn)，控制壓濾機(jī)傳動(dòng)裝置拉開(kāi)濾板，使濾餅自由脫落，將濾餅轉(zhuǎn)移利用，壓濾系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
3系統(tǒng)應(yīng)用池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)集成完成后，應(yīng)用于高密度羅非魚(yú)池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)池塘養(yǎng)殖底污定向沉降、抽取以及固液壓濾分離等各項(xiàng)功能的控制和監(jiān)測(cè)反饋。根據(jù)養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)際情況并結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)及硬件集成要求:在 試 驗(yàn) 開(kāi) 始 前，在池塘中心位置設(shè)置長(zhǎng)4m×寬4m×深1m的水泥固化沉降池，并安裝固定成套養(yǎng)殖池塘殘餌及糞便自動(dòng)抽取裝置，將泥漿輸送管路沿池底排布至岸基并連接增壓泵，用于底污自動(dòng)抽取及反沖洗應(yīng)用測(cè)試;為應(yīng)用試驗(yàn)池塘配置2臺(tái)2．2kW水車(chē) 式 增 氧 機(jī)，并配備冗余功率變頻控制器，用于系統(tǒng)定向沉降功能的應(yīng)用測(cè)試;在岸基硬化平臺(tái)上安裝成套高壓板式壓濾機(jī)設(shè)備，用于系統(tǒng)固液分離功能的應(yīng)用測(cè)試;在壓濾機(jī)濾出液排液孔下布置導(dǎo)流水槽，將濾出液導(dǎo)流入岸邊回排水槽，通過(guò)多級(jí)生物凈化后回排入養(yǎng)殖池塘，通過(guò)檢測(cè)濾出液和回排液體水體指標(biāo)，測(cè)試系統(tǒng)固液分離及凈化效果。根據(jù) 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 試 驗(yàn) 需 求，于2019年6月 至2020年9月在海南省海口市三江鎮(zhèn)羅非魚(yú)養(yǎng)殖場(chǎng)開(kāi)展羅非魚(yú)池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清理系統(tǒng)應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)池塘面積約為3335m2(約80m×40m) ，池深2．0～2．5m，底鋪地膜防止?jié)B漏。6月 初 放 養(yǎng)3cm/尾，羅非魚(yú)苗8000尾/667m2，羅非魚(yú)每天投喂2次，分別為08:00—09:00、17:00—18:00，每日飼料投喂量占魚(yú)體質(zhì)量3%～5%，視羅非魚(yú)攝食情況及 天 氣、水質(zhì)等情況適當(dāng)增減。養(yǎng) 殖 全 程 約168d，根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用試驗(yàn)要求，養(yǎng)殖前期(約60d)羅非魚(yú)規(guī)格 較 小、投飼量及排泄量較少，主 要 進(jìn) 行殘餌、排泄物沉降規(guī)律以及定向沉降技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn);養(yǎng)殖后期(約100d)投喂量和排泄量顯著增加，開(kāi)展系統(tǒng)底污抽取及固液分離功能應(yīng)用試驗(yàn)。殘餌、排泄物沉降規(guī)律以及定向沉降應(yīng)用試驗(yàn)中，根據(jù)水車(chē)式增氧機(jī)轉(zhuǎn)速及變頻器頻率設(shè)置4組對(duì)照(頻率為0、30、40、50Hz，水車(chē)式增氧機(jī)額定功率2．2kW) ，使用活塞式底泥采樣器分別在水車(chē)式增氧機(jī)水流方向區(qū)域內(nèi)采樣，采樣時(shí)間為當(dāng)日每次投飼結(jié)束1h和當(dāng)日22:00，通過(guò)測(cè)量采樣管內(nèi)殘餌及排泄物累積厚度初步確定采樣點(diǎn)沉積物數(shù)量，通過(guò)對(duì)比不同試驗(yàn)組相對(duì)沉積量總結(jié)羅非魚(yú)養(yǎng)殖殘餌、排泄物沉降規(guī)律并確定實(shí)現(xiàn)定向沉降的水車(chē)式增氧機(jī)運(yùn)行頻率。根據(jù)養(yǎng)殖池塘面積將池塘劃分為80m×40m坐標(biāo)系，其中投飼機(jī)安裝位置坐標(biāo)為(20，0) ，水 車(chē)式增氧機(jī)的安裝位置坐 標(biāo) 為(10，10) ，在 水 車(chē) 式 增氧機(jī)后端劃定30m×20m區(qū)域?yàn)槌练e物采樣區(qū)域，使用樣方法采樣，將采樣區(qū)域等面積劃分為24個(gè)樣方，單樣方面積25m2，選取樣方中心位置為采樣點(diǎn)位，沉降試驗(yàn)采樣位點(diǎn)坐標(biāo)圖見(jiàn)圖6;設(shè)置4組水車(chē)式增氧機(jī)不同運(yùn)轉(zhuǎn)頻率條件下的底污沉降對(duì)照試驗(yàn)，使用活塞式底泥采樣器采集底泥樣品，測(cè) 量 采樣管內(nèi)殘餌及排泄物累積厚度。
4結(jié)論與討論通過(guò)池塘養(yǎng)殖底污自動(dòng)清理系統(tǒng)在羅非魚(yú)高密度養(yǎng)殖完整周期的應(yīng)用，系統(tǒng)各項(xiàng)功能基本滿(mǎn)足各項(xiàng)需求 和 技 術(shù) 設(shè) 計(jì) 要 求。系統(tǒng)變頻控制水車(chē)式增氧機(jī)能夠初步實(shí)現(xiàn)殘餌、排泄物等養(yǎng)殖廢棄物的定向沉降，便于廢棄物的抽取轉(zhuǎn)移和固液分離，保證了羅非魚(yú)攝食和聚集區(qū)域的水體質(zhì)量穩(wěn)定;系統(tǒng)控制底污抽 取 及 固 液 分 離，能夠及時(shí)轉(zhuǎn)移殘餌、排泄物等沉積物，對(duì)于池塘底泥生態(tài)平衡具有一定作用，濾液凈化回排符合零排放的綠色養(yǎng)殖要求，沉積物的高效轉(zhuǎn)移能夠?yàn)轲B(yǎng)殖生產(chǎn)提供創(chuàng)收手段。系統(tǒng)應(yīng)用試驗(yàn)的有效開(kāi)展，在驗(yàn)證系統(tǒng)功能有效性基礎(chǔ)上，在 運(yùn) 行 穩(wěn) 定 性、便利性和智能化等方面仍然存在一定的改進(jìn)和優(yōu)化空間，以適應(yīng)更加廣泛的養(yǎng)殖模 式 和 生 產(chǎn) 應(yīng) 用 場(chǎng) 景;通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，對(duì) 于 池 塘 殘 餌、排泄物沉積規(guī)律進(jìn)行初步總結(jié)并對(duì)定向沉降技術(shù)進(jìn)行初步探索，以期通過(guò)更多養(yǎng)殖 模 式、養(yǎng)殖品種的重復(fù)試驗(yàn)，總 結(jié) 更 為普適的養(yǎng)殖沉降規(guī)律，為更加智能化的養(yǎng)殖控制提供技術(shù)參考和支持;信息技術(shù)和智能化技術(shù)手段應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)需要進(jìn)行適用化改造和較大規(guī)模的應(yīng)用示范，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖信息化、現(xiàn)代化、智能化，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。
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