近年来,水产养殖对环境的影响受到了越来越多的关注,特别是淡水池塘养殖由于仍存在设施装备落后、可控性差等问题,导致其对环境影响较大。池塘工程化循环水养殖系统(IPRS)作为一种新兴养殖模式,取得了较快的发展。但目前的研究在不同养殖品种对IPRS的适应性以及该模式的性能评价方面还较为缺乏,存在着固体颗粒物去除工艺单一、对悬浮固体颗粒物的去除关注较少以及该种模式标准化、规模化和技术集成化发展趋势下需要同时提高配套装备自动化程度等问题。本文针对上述情况,从实际生产角度出发,以一套改进型IIPRS为研究对象,开展了 IPRS的水质特征和效益分析、跑道槽水体中悬浮颗粒物粒径分布情况研究以及多台转鼓式微滤机多模式控制系统设计和传动系统优化。相关研究可为IPRS的进一步改进和优化,为更有针对性地选择水处理方法和提升系统装备自动化水平提供参考。主要研究内容和结论如下:1.通过改进现有IPRS,利用微滤机和自动吸污设备共同去除养殖过程中产生的固体颗粒物,在此基础上开展了系统水质和效益分析。系统主养“杭鳢1号”、青鱼和太湖鲂鲌,共养鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼和青虾。通过安装转鼓式微滤机、吸污设备、种植水生植物和养殖滤、杂食性动物对养殖水质进行原位修复,通过建设沉淀池、净化塘对养殖污水水质进行异位修复。试验结果表明:水质综合调控是一种改善水质的有效手段。试验期间,跑道槽中水体的温度为9.09＋0.01～25.51±0.03℃,溶氧浓度为 5.64±0.23～11.78±0.54mg/L,pH 为 6.55±0.13～8.42±0.14,总氨氮浓度为 0.58±0.06～1.79±0.05 mg/L,亚硝氮浓度为 0.09±0.00～0.61±0.02mg/L,均在参考范围以内;净化塘对养殖污水的水质有较明显的改善作用,对来自沉淀池的总氨氮和亚硝氮的平均去除率分别为58.85%和60.36%。产值和效益分析(投资回报率:35.69%,效益成本比:1.36)说明IPRS可以获得较好的水产品产量和经济效益。总体而言,是一种综合效益较好的池塘养殖模式。2.从悬浮颗粒物角度出发,利用激光法测量了 IPRS跑道槽中悬浮颗粒物的粒径分布(PSD),并在此基础上分析了颗粒物PSD特性,建立了 PSD模型。试验结果表明:在整个试验期间观察到了比较稳定的PSD。对于数量分布,50%的颗粒粒径约小于2.70μm,98%的颗粒粒径约小于12.00μm;对于体积分布,50%的颗粒粒径约小于20.00μm,98%的颗粒粒径约小于140.00μ阿。综合来看,约80%数量的颗粒(<5.04μm)的体积占总颗粒体积的10%左右,而对于剩下约20%数量的颗粒(≥5.04μm),其体积约占到了总颗粒体积的90%。分析得出:尽管小颗粒的数量多,但其对总颗粒体积分布的贡献小;大颗粒的数量少,但其对总颗粒体积分布的贡献大。基于此特性建立了 PSD模型,数量分布符合幂律分布模型(R2=0.899±0.033)和可变β模型(R2 = 0.975±0.011),但后者拟合优度更好,体积分布符合对数正态分布模型(R2 = 0.968±0.020)。PSD特性和模型分析可为了解颗粒物粒径分布均匀性和水处理方法的选择提供参考。3.开展了基于PLC的多台转鼓式微滤机多模式控制系统设计和传动系统优化。试验结果表明:实现了对10台微滤机在手动、自动和定时3种运行模式下的运行控制。在手动模式下,可以根据需求对转鼓减速电机和反冲洗水泵随时进行启停控制;在自动模式下,由1个低液位和1个高液位开关共同控制转鼓减速电机和反冲洗水泵的启停,当低、高液位开关先后被转鼓内水体触发时,反冲洗才会进行,随着反冲洗的进行,当水位低于低液位开关时,反冲洗才会停止,且当水位发生故障时,转鼓外的高液位开关被触发,此时不进行反冲洗;在定时模式下,根据水质情况来设定反冲洗进行和间隔的时间,此种模式在液位开关出问题时具有较强的实用性和经济性。多台多控相比于单台单控不仅节约了成本,还提高了微滤机自动化水平。此外,改进后的摆线针轮减速电机(0.12kW)和圆锥齿轮传动比原来的蜗轮蜗杆减速电机(0.18kW)和链传动具有能耗低和传动平稳的优点。