工厂化养殖循环水处理控制系统的设计

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1、第12卷第7期2012年3月科学技术与工程Vol.12No.7Mar．20121671—1815(2012)07-1526-05ScienceTechnologyandEngineering2012Sci.Tech.Engrg.工厂化养殖循环水处理控制系统的设计刘雨青吴燕翔吴晓栋(上海海洋大学工程学院，上海201306)摘要通过研究和分析工厂化养殖循环水处理系统的控制工艺，设计了以西门子S7—200PLC为核心的循环水养殖控制系统。自动检测和控制养殖池中的溶解氧、pH值、氨氮、硫酸氢和水温等环境因子，使养殖环境处于最佳状态，促进鱼类快速生长。整个系统分为生物反

2、应器自循环、应急处理、水循环及过滤、水质监测及设备控制和恒温温控五大模块。对系统进行了硬件和软件设计，给出了软件流程图。经调试系统自动化程度高，便于维护，运行稳定、可靠，是提高国内工厂化水产养殖水平的有效手段。关键词工厂化养殖循环水处理PLC环境因子自动调节中图法分类号X524MTP273.1;文献标志码A随着现代科技的飞速发展和水产业的优化升1系统的控制工艺和控制要求级，工厂化养殖作为一种水产品养殖环境和营养供给自动控制的标准化养殖模式，以其节能、节水和工厂化养殖循环水处理控制系统是将养殖池高产等优势越来越受到人们的关注。我国现有的中需要更换的劣质水通过循环水

3、处理后，成为符合工厂化水产养殖技术和自动控制水平较低，主要以养殖水质要求的“新水”，从而实现高密度养殖和全温室流水养殖、半封闭循环水养殖为主，是以消耗年、反季节生产。本次设计以大菱鲆养殖为例，养能源，牺牲环境来换取效益，与先进国家技术密集殖池截面积为正圆形，底部成锥形且斜率为5%，有23型的循环水养殖系统相比还存在较大差距，是工厂效面积为50m，平均水深0.8m，容积为40m。该［1］［5］化养殖的初级阶段。引进国外的先进养殖设施系统的控制工艺流程图如图1所示。和技术，投资和运营成本都高，且技术保密，难以充在整个循环水处理系统中，养殖池中被置换出［2、3］分发挥

4、其实际效益。因此，研究适合我国发展的废水首先进入一级净化池，将残饵、粪便等固体的工厂化水产养殖控制系统是实现水产养殖健康、和高浓度的杂物分离出去，减轻生物处理负荷。然高效和可持续发展的一项重要课题，而其中循环水后进入水培蔬菜渠，利用植物或花卉的根系，形成处理系统是工厂化养殖的核心，水质环境的监测和独特的微生物生态系统，经济实惠的去除养殖水中控制是工厂化养殖的关键，可缩短水产养殖周期，部分氨氮、亚硝酸等有害物质。蓄水池可以同时将［4］提供鲜活实验研究数据。鉴于此，本文设计了以水培渠流出的水以及由外部海水流入人工湿地的S7—200PLC为控制核心的工厂化养殖循环水处

5、理补水储备其中。接着经过地下水管，由循环水泵14控制系统。和阀F16将水抽到生物反应器中净化，从阀F10流出，生物反应器具有自动反冲洗功能。随后进入泡沫分离器，利用在气泡表面能够吸附混杂在水中各2012年1月4日收到上海市教委优青项目(677171201)资助种颗粒状的污垢以及溶于水中的蛋白质，进行分离第一作者简介:刘雨青(1976—)，女，上海海洋大学讲师，博士，研究或浓缩过程。再经阀F13进入紫外线消毒渠，同时方向:海洋检测和渔业自动化。E-mail:yqliu@shou．edu．cn。工作的臭氧发生器向泡沫分离器中送入臭氧气体进行消毒。最后循环水进入调配池

6、，由温控调节设备调节水温，并在调配池中对水质进行检测，包括7期刘雨青，等:工厂化养殖循环水处理控制系统的设计1527溶氧量、氨氮、硫化氢、pH值、余氯和水温等环境因量为(5～8)mg/L以上，pH值为7.5～8.5，水中的子，并控制其中的增氧机及各种加投药计量泵保证非离子氨NH3的含量小于等于0.02mg/L，亚硝酸水质达到养殖标准后经阀F15送回到养殖池。调配含量小于等于0.2mg/L，余氯含量小于等于0.02池中各种传感器分为两组，分别安装在调配池和养mg/L。循环周期的选择需要通过养殖生产试验确殖池的出水口，实时监控，确保进入鱼池的水质定，不能太高或太低，

7、太高循环泵耗电较大，太低不［7］达标。能保证鱼池水质安全，因此，本设计水池循环周根据大菱鲆的生活习性，对该循环水养殖系统期为2.4h/次。［6］提出了控制要求:水温控制在(13～18)℃，溶氧1—生化反应器，2—泡沫分离器，3—臭氧发生器，4—紫外线消毒水渠，5—温控系统，6—调配池，7—大菱鲆养殖池，8—一级净化池，9—水培蔬菜渠，10—蓄水池，11—人工湿地，12—鼓风机，13—增氧机，14、15—循环水泵图1工厂化养殖水处理控制系统工艺流程图和3个模拟输入模块EM231、2个数字量输入/输出2控制系统硬件设计模块EM223，可满足控制系统的控制要求。另外还

8、2.1系统的基本硬件配置