简述极地海洋世界中海洋生物的生命维持水系统

孙天冲

摘要：本文重点介绍了海洋生物的生命维持水系统的组成及处理工艺流程，通过各展示水体维生系统的介绍，总结了设计、运行、管理方面的经验。

关键词：维生系统，过滤系统 ， 气浮分离，臭氧消毒

Abstract: this paper introduces of sea life maintain water system composition and process flow, through the water system of the show for introduces, summarizes the design, operation and management experience.

Keywords: survive system, filtration system, floating separation, ozone disinfection

中图分类号：R187文献标识码：A文章编号：

海洋生物从自然界来到极地海洋世界的展池、展缸中，首先面临的是生存问题。如何创造尽可能接近自然的环境，让生物生存、生长甚至繁殖，逐渐适应极地海洋世界这个新家，并且能够满足观众观赏需求，是极地海洋世界追求的目标。自然的造景、适宜的灯光、水质的维护是维持海洋生物生命的基本要求，在这其中，海洋生物的生命维持水系统（以下简称维生系统）是整个极地海洋世界水质维护的核心和关键，直接关系到动物的生存和健康，且其处理效果、日常运行和维护费用等直接决定了海洋世界运营管理的成败。

一．工艺组成

维生系统是集过滤、气浮、生物处理和消毒等技术为一体的综合水处理系统。

1.1 过滤系统

在水处理中，过滤通常是指用石英砂等粒状材料滤料层截留去除水中颗粒杂质的处理技术。维生系统中一般使用重力滤池和过滤砂缸。重力滤池的优点是运行稳定可靠，能耗低，出水水质好，其缺点是设置受场地限制较大，初投资大，保温效果差，运行操作及检修工作量大，通常设置在对水质要求较高的环游池和海底世界等鱼类饲养系统中。过滤砂缸为定型产品，其优点是设置灵活，操作简便，初投资小，保温效果好，缺点是运能能耗较大，过滤周期短，出水水质较滤池差等，在海洋动物系统中使用较多。

1.2 气浮分离和臭氧消毒

气浮分离技术，是向水中通入空气，使水中的表面活性物质被微小的气泡吸附，并借气泡的浮力上升到水面形成泡沫与水分离，从而去除水中的溶解物和悬浮物。因其去除蛋白质的高效性，故常被称作蛋白质分离技术。维生系统中采用逆流式的蛋白分离器，其去除水中表面活性物质的作用与气泡大小、气泡和废水接触时间、气流上升速率等因素有关。臭氧（O3）具有极强的氧化能力，不仅可以杀灭水中的病毒、细菌，还可以起到除色、除臭、分解有机物的作用，故能降低不洁水中的生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）。闭合循环水体的水处理通常将气浮分离和臭氧消毒配合使用。采用射流泵抽取蛋白分离器底部的水与臭氧充分混合，产生的细小气泡保证了水与臭氧的有效接触，另外，形成的细小气泡吸附水中悬浮物和溶解有机物，将其带至水面形成泡沫排除。经过处理后的水仍然含有一定量的臭氧，流入回水池中继续与水体中污染物接触反应，以减少残余臭氧对水生生物的伤害。

1.3 生化池

在闭路循环的养殖水体中，运行的主要问题是有毒废物如氨氮、亚硝酸盐的积累。生化池为硝化菌的繁殖提供了足够的表面积和溶解氧，利用其降解作用，去除水中有毒物质。生化池多在鱼类展池系统中使用。

1.4 控温系统

不同种类的海洋动物对水温的要求不同，即使是同类但不同种的动物对水温的要求也不相同。维生系统通常设置板式换热器，利用温度感应装置控制冷热源的供应，从而控制水体温度。

1.5活性炭吸附

活性炭是一种非极性吸附剂，可以吸附去除水中有机物质、重金属离子、色素等有毒物质。活性炭价格低廉，对改变过滤水水质及透明度作用很大，尤其是在展池养水初期或急于开业时作用明显。

2 工艺流程

2.1化盐及补水

地处内陆的海洋世界，海水须经人工配置，海水制备工艺如图1所示。海盐与自来水在化盐池内充分混合，达到所需的比例后，进入蓄水池净化处理、调温后用于各展池补水。

2.2反冲洗及海水回收

维生系统中产生的需要收集废海水主要有两类，一是砂缸或滤池反冲洗排水，二是展池内吸底清污排水。回收与反冲洗流程如图2所示，废海水经管道收集至回收水池，在回收水池中静置沉淀一定时间后，底层悬浊液排至室外集中处理，上清液则经净化处理，储存于反冲洗水池内，由反冲洗水泵抽取，供各展池砂缸反冲洗使用，反冲洗用水量不足部分由自来水补充。为避免展示水体中有毒物质的累积以及海洋生物之间的交叉感染，鱼类、鲸豚类和海兽类单独设置回收水池和反冲洗水池。

2.3海兽及鲸豚类

为满足海洋生物对不同水温和水质的要求，各展示水体需单独设置维生系统。兽类及鲸豚类维生系统流程如图3所示，蛋白分离器和臭氧配合使用处理展示水体的表面溢流水，经处理后的水流入回水池内停留一段时间，以保证臭氧杀菌、消毒效果。回水池内的水泵提升至展示水体。砂缸过滤水取自展示水体底部，由循环泵抽取，水流经砂缸和设有自动温控装置的换热器后返回水体。

2.4 热带鱼类

鱼类过滤系统采用重力滤池，维生系统流程如图4所示。展内下部水体利用液位差，通过管道流入溢流槽内；表面溢流水亦流入溢流槽内。溢流槽内水由穿孔管均与分配至重力滤池表面；蛋白分离器亦从溢流槽内取水，处理后进入重力滤池内。重力滤池出水经换热器和生化池后返回水体，重力滤池的反冲洗采用溢流槽内水加气反冲。

3 维生系统设计、运行、管理的经验总结

海洋生物对水中残余臭氧具有很强的敏感性，实验表明，残余臭氧的毒性是由于它能使生物体内的一种或多种酶失去活性，即使残余臭氧在水中浓度很低，也会对海洋生物的视网膜和皮肤造成伤害。但臭氧在水中的稳定性很差，用臭氧对水体进行消毒只要几分钟滞留时间或者曝气驱赶，剩余臭氧即可达到安全水平。因此，设计时，我们通常在回水池中设置导流墙，以曝气驱赶臭氧、增加水体停留时间。

展示池水流的流向直接关系到整个池子的展示效果及水质状况。首先整个展池的大小、形状以及池中的悬浮物（动物的粪便、残饵及动物的毛发等）如何去除，是水流设计必先考虑的因素。水流设计不合理，往往会发生各种悬浮物累积在池子的某个角落，产生硫化氢等有害物质。因此展示池的聚污、排污能力的大小，是整个展示效果的关键，也是水流流向设计需考虑的重点。注水管，需考虑如何运用水流的作用达到聚污的效果；溢流口，主要是为了排除向水体表面的泡沫和油污，以及一些密度较小的悬浮物；溢流口、排污管位置必须设置在一些污物容易聚集的场所，以便于污物的排出。

日常定期清洁维护对维生系统水质维护也有重要的作用。定期虹吸饲养池池底，尽可能在有机废物还没有被细菌降解前将其排出水系统，从而降低维生系统的有机负荷。定期反冲过滤器，将积存在过滤器中的有机废物清除出水系统，也能降低维生系统的有机负荷。加强水质监测，有效的监测手段可以随时了解养殖水体中的污染物含量以及营养元素的平衡状态，适时作出相关调整。

参考文献：

[1] 罗国芝，谭洪新，施正峰等. 泡沫分离技术在水族馆水处理中的应用. 水产科技情报，1999，26（5）：202～206

[2] 谭洪新，罗国芝，朱学宝等. 臭氧在水族馆水处理中的应用. 水产科技情报，2000，27（1）：3～10

[3] 黄清林. 长沙海底世界维生系统设计. 给水排水，2001,27（3）

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。