论文AII专栏：实验室循环水系统的构建，该文是有关循环水系统论文写作资料范文与循环水和AII专栏和实验室有关论文范文素材.
笔者介绍了一套工厂化循环水养殖实验系统的核心设备以及设计思路,供读者参考
伟伦泰科公司近期为华中农业大学水产学院提供了两套工厂化循环水养殖实验系统的交钥匙工程,用于循环水系统对鱼类进行相关的科学研究和教学.让我们一起来看看吧.
一、系统基本信息和设计参数（表1和表2）
二、系统总览（图1）
三、核心设备及设计思路的解构（1）养殖池
系统以养殖游泳性的鱼类为主,圆形养殖池为养殖载体,出水动压使养殖池内外侧旋流速度在0.4 米/ 秒以上, 有利于保持养殖池内的垂直流态并创造出二次流,二次流是一种类似于”茶壶效应”的流态,在一定径深比范围内,能够有效的将养殖池底部的沉淀物推到中心部位而得以排出,伟伦泰科技术团队利用计算流体力学软件模拟了此过程作为各个流体参数设计的依据；独特出水管设计使每个出水的流量均可见；出水方式为三出水模式,底水经颗粒收集器流入旋流分离器,中层水通过中心立管排到侧箱,汇合其余的表层水后流入回水管网.
（2）旋流分离器
旋流分离器能将大部分粒径为100 微米以上的颗粒物进行离心分离和重力沉淀,操作者只需在每天进行1-2次的排水操作即可将底层沉淀区的污物排空.
（3）全自动转鼓微滤机
转鼓微滤机过滤处理100% 的回流水, 降低系统的颗粒物负荷, 滤网精度为60 微米.依据技术团队做的颗粒物分布研究,60 微米滤网对粒径在0.45微米以上的总悬浮颗粒物的过滤效率为25%-40%/ 次( 依据统计结论,此款滤网对45 微米及以上的颗粒物的过滤效率可高达80%/ 次以上, 对45 微米以下的颗粒物过滤效率为10%/ 次左右).用迭代法对微滤机模拟运算15 天的满负荷运行,悬浮颗粒物的累积总浓度控制在20mg/l,在大多数游泳性鱼类的耐受浓度范围内.
微滤机具有高压反冲洗清洁功能,反冲洗压力通过喷嘴系统对筛网进行冲洗,冲洗的节奏由液位传感器控制；转鼓的传动系统由变频电机、控制器和传动系统组成,所有过水部件均为AISI304 不锈钢材质构成,链条及轴承均为高强度复合塑料构成的自润滑机构,即避免了维护不力造成的停机风险,又杜绝了润滑油脂入水对水体造成污染.
（4）离心水泵
伟伦泰科技术团队以流体力学的计算为依据对水泵进行了选型,水泵将水体总体提升了2 米的高度,满负荷工作时水泵的总效率可达到70%,契合“压力- 流量- 效率”曲线,可通过变频器对“流量- 压力”进行较大范围的调整.
（5）AOT 消毒系统
AOT（高级氧化技术）消毒系统对所有水体进行消毒处理从而降低系统的BOD,AOT 使用254nm 紫外线催化TiO2 涂层产生羟基自由基,羟基自由基是强氧化剂,其会对经过的有机物从细胞层面进行高效分解,可以杀灭99.99% 的有机生物,羟基自由基强氧化剂将在水体通过后的毫秒内湮灭,从而不会对后续环节造成任何影响.此套系统中,消毒系统被设置在硝化系统之前,是希望能将进入硝化系统中的菌落CFU 降低,以避免可能的对硝化系统的生物污染.
（6）固定生物床
在水力断面上设置一定厚度的填料层,依据深层过滤机理,较大的颗粒物被拦截沉淀,最终通过排污系统排出,细微颗粒物则被吸附在填料上最终被异养菌分解,从而实现对微颗粒（40 微米以下的悬浮颗粒）的过滤；同时,以填料为硝化细菌载体,固定床将作为第一级的硝化反应发生器,将部分的氨氮转化为亚硝酸盐.固定生物床配备了自动反冲洗系统,曝气冲洗系统、反冲洗节拍控制、以及固定床内的溶氧量都将决定固定床的运转性能.经过测试,固定床在每个循环内对60 微米以下总悬浮颗粒物的处理过滤效率在40% 左右.
（7）移动生物床
移动生物床作为主要的硝化反应发生器,将水体中的氨氮和亚硝酸盐转化为硝酸盐.水的流态、水力载荷、曝气强度和方式、填料翻滚程度等设计参数决定了移动生物床的运转性能.经过测试,满负荷时移动生物床在每个循环内能将约40% 左右的高毒性氨氮转化为低毒性的硝酸盐.
（8）低水头增氧器（LHO）
伟伦泰科技术团队开发了低水头增氧溶氧系统,其理论依据是气液交换双膜理论与气体分压理论,通过增大气液交换界面,增大气液接触时间,增大氧气的分压（90% 纯净度的纯氧,分压可达1.8atm）,达到瞬时过饱和的溶氧,实测可达到180% 过饱和溶氧,由于使用纯氧,氮气的分压被大幅度降低,降低了氮气超溶的风险.LHO溶氧仍然属于表面溶氧,溶解氧有不断溢出水面的趋势,所以LHO 被设置在了靠近养殖池的环节.LHO 对纯氧的利用效率可达60% 以上,溶氧的增量ΔDo 可达到10mg/l,功耗为约0.13KW,消耗的水头为40 厘米,比氧气锥增氧能耗降低90%.溶氧系统配备了氧气电磁阀和氧气转子流量计,可对水体的溶氧进行双通道全自动的调控.
（9）在线监测系统/ 传感器
系统配备了溶解氧,温度,pH 值,液位等在线传感器,对关键的水质参数实施连续监控,监测信号被实时传送到控制系统并显示在人机交互界面,为后续的预警或干预提供可能,操作及科研人员也可远程实时访问监测数据.
（10）温控系统
为了能在18℃至25℃水体温度范围内进行不同种类的试验,系统采用空气源热泵机组对整个养殖水体实行温度控制.空气源热泵机组热效率约为1:3,每消耗1 千瓦电能可以传输3千瓦以上的热能,大气作为热源.对整个实验室做的保温改造也是保持室内气候稳定的关键.
（11）pH 控制系统
系统在运行过程中,水体将会呈现一个从微碱性到酸性的持续酸化的过程,当水体的pH 值由7 下降到6 左右的时候,原有的生物床的硝化系统将会崩溃,为了维持硝化系统的稳定运行,需要添加适当的碱剂（通常为NaHCO3 饱和溶液）.系统配备了pH加药控制系统,pH 控制系统由计量泵、PID 控制器、缓冲剂容器、在线pH 探头组成,实现碱剂的精准添加.
（12）自动投饵系统
自动投饵系统是实现完全无人“工厂化循环水”系统的关键设备.技术团队配备了两套独立的自动投饵系统,系统A 是轨道式自动投饵机,两台投饵机器人运行于桁架轨道上,能实现定时、定点、定量的精准投喂,智能控制系统能根据水体溶解氧数值对投饵行为进行节制,控制系统内嵌了数十种常见鱼类的生长曲线,也支持设置自定义的投饵策略.上料系统将料斗中的饵料自动添加入自动投饵机内；系统B 是吹喷式自动投饵机,通过风力将饵料定量的输送到养殖池内.
（13）管网
技术团队对给水管网,回水管网等关键管路系统做了流体计算.水头损失的计算是水泵选型的依据,也是设置设备高程的依据,流速计算则是管径选择的依据,合理的回水流速设置可避免大颗粒物在大雷诺系数紊流中被撞碎成小颗粒物的几率.管路设置了必要的阀门以便于调试及检修,管路末端预留了清洗开口.
点评：此文是一篇关于经典循环水系统专业范文可作为循环水和AII专栏和实验室方面的大学硕士与本科毕业论文循环水系统论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
参考文献：
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