CN110419486B

CN110419486B - 一种鱼虾生态养殖装置

Info

Publication number: CN110419486B
Application number: CN201910711913.7A
Authority: CN
Inventors: 潘忠成; 陈豪; 周晶晶; 邓子新; 李蒲民
Original assignee: Shaanxi Lvdun Environmental Engineering Research Institute Co ltd
Current assignee: Shaanxi Lvdun Environmental Engineering Research Institute Co ltd
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2039-08-02
Also published as: CN110419486A

Abstract

本发明涉及一种鱼虾生态养殖装置，该装置包括依次连接的砂滤池、I型MBR反应器、鱼虾养殖池、鱼虾孵化池和II型MBR反应器,外海水经过砂滤池过滤后依次进入I型MBR反应器、鱼虾养殖池、鱼虾孵化池和II型MBR反应器中，再经过II型MBR反应器处理后回流到砂滤池中，循环往复，其中I型MBR反应器和II型MBR反应器种的膜组件采用Ag/TiO₂/PVDF改性膜，与传统的鱼虾养殖模式对比，该装置能够有效的控制鱼虾细菌性与病毒性危害，提高鱼虾的成活率和产量，减少鱼虾养殖消毒剂和抗生素防治病害的使用量，进一步提高造成鱼虾产品品质。

Description

一种鱼虾生态养殖装置

技术领域

本发明属于水产养殖技术领域，具体涉及一种鱼虾生态养殖装置。

背景技术

对虾科是全世界水产养殖的主要种类，该种类包括6个属，29个种。其中，凡纳滨对虾 (Litopenaeus vannamei)、斑节对虾(Penaeus monodon)和中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)是我国养殖的三大主要对虾品种。我国沿海鱼类养殖包括鲷类、石斑鱼类、军曹鱼类等经济海水鱼类养殖。如石斑鱼属驰名世界的名贵海产鱼类之一，在我国，石斑鱼类养殖已有40多年的养殖历史。当今，我国沿海鱼虾水产养殖模式采用集约高效的养殖模式，如对虾养殖模式高位池或地膜养殖模式，鱼类养殖模式采用网箱养殖或高位池生态养殖。21世纪以来，随着我国对虾养殖业的大力发展，环境污染严重、水质恶化、暴发性病害也频繁发生。鱼虾暴发性病害主要包括虾的白班综合征病毒(white spotsyndrome virus，WSSV)和鱼类虹彩病毒(ISKNV)。自WSSV和ISKNV被发现以来，国内外研究人员对各自的基因组、各自的宿主、各自的传播途径、各自的药物筛选、抗WSSV和ISKNV的品种选育和抗WSSV和ISKNV 的相关基因的克隆与表达进行比较系统的研究。从现有的报道结果可以看出，这些研究对预防和控制对鱼虾的ISKNV和WSSV还有待继续深入。主要因为由以下几个方面决定的：一是对虾细胞体外培养还没有突破，这势必限制了对虾抗WSSV的细胞疫苗或转基因工程疫苗的进一步研究和开发；二是我国大多数养殖场只注重对鱼虾养殖进水系统处理，而对鱼虾养殖废水未进行任何处理直接排放到临海水域；三是我国传统的对鱼虾养殖进水处理也普遍采用砂滤模式，砂滤尽管对水体中浮游动植物起到一定的过滤作用，但从实际的效果来看，对WSSV和 ISKNV及其它病原微生物的过滤效果并不理想；四是在对鱼虾养殖过程中大量使用化学消毒剂和抗生素，这些残留的消毒剂和抗生素未经任何处理随养殖废水排放邻海区域给邻海水域环境带来很大的负面影响。针对这些原因，如何利用改性的聚偏氟乙烯膜联合传统的消毒方法建立一种高效水处理工艺用于对虾养殖水体中WSSV和ISKNV的去除，从而减少利用消毒剂杀灭WSSV、ISKNV及其它病原微生物而造成对环境的负面影响。针对这一问题的研究，至今还未见报道。利用膜生物反应器(MBR)对市政废水中的病原微生物和病毒的去除大多集中能在细菌体内形成噬菌斑的病毒的去除研究，而不能在细菌体内形成噬菌斑的病毒如WSSV，至今仅本人对此进行初步的研究；鱼类ISKNV疫苗研究及研制，尽管中山大学何建国领导的科研团队自2000年以来开展相关的研究工作，但现在为止，ISKNV疫苗对ISKNV药效及有关该类产品药效市场反馈及评价，至今没有相关的报道。另外，水体消毒不形成中间反应副产物的有关抗病原微生物的纳米材料现在已广泛用于各种水处理中，尤其在饮用水和各种市政和工业废水的处理。这些抗病原微生物的纳米材料主要包括多肽和壳聚糖类、纳米金属银、纳米TiO₂、纳米氧化锌和纳米活性碳及纳米级碳管等。其中，纳米Ag和TiO₂对生物的毒性作用小、抗微生物作用强及TiO₂在UV下具有强的光催化氧化等优点被广泛用于各种水处理中。对这些病原微生物的去除机理研究主要在以下几个方面，一是破坏微生物的细胞膜影响微生物结构的完整性，进一步抑制或杀灭这些病原微生物。从现有文献报道可以看出，上述提及的抗病原微生物的纳米材料都具有此类功能。二是某些纳米材料能够在病原微生物产生活性的自由基如氧或臭氧自由基、氢氧自由基等,这些自由基即活性氧还原系统(ROS)进一步破坏或杀灭病原微生物，从而达到抑制或杀灭病毒和细菌的作用。有关利用Ag/TiO₂/PVDF膜组装成鱼虾生态养殖装置用于鱼虾生态养殖，尤其鱼虾SPF育苗生态养殖，至今还没有相关的专利及报道出现。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供的一种鱼虾生态养殖装置及应用，区别于传统的鱼虾生态养殖，所述的鱼虾生态养殖装置能很好地对鱼虾主要病害性病毒进行截留和杀灭，该装置鱼虾养殖生态环保，尤其适合鱼虾SPF种苗培育的生态养殖和鱼虾养殖水体的生态控制。

本发明技术方案如下：

一种鱼虾生态养殖装置，该装置包括依次连接的砂滤池、I型MBR反应器、鱼虾养殖池、鱼虾孵化池和II型MBR反应器,外海水经过砂滤池过滤后依次进入I型MBR反应器、鱼虾养殖池、鱼虾孵化池和II型MBR反应器中，再经过II型MBR反应器处理后回流到砂滤池中，循环往复，所述I型MBR反应器和II型MBR反应器均包括处理池、曝气头和Ag/TiO₂/PVDF 膜组件，其中曝气头设置在处理池的底部，曝气头上方设置有Ag/TiO₂/PVDF膜组件，所述 Ag/TiO₂/PVDF膜组组件由Ag/TiO₂/PVDF改性膜组成，所述I型MBR反应器的处理池内还设置有紫外照射装置。

进一步的，所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜是由PVDF树脂粉、溶剂、纳米Ag、纳米TiO₂、成孔剂和分散剂制备而成。

更进一步的，所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜的组分及含量以质量百分数计为：PVDF为10～ 20％，溶剂为60～80％，成孔剂为2～6％，纳米Ag 0.1～3％，纳米TiO₂ 0.1～3％，分散剂1～ 8％。

更进一步的，所述的溶剂为N-N二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的一种或几种，所述的成孔剂为PVP，所述的分散剂为NNO、六偏磷酸钠盐中的一种或几种。

优选的，所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜的组分及含量以质量百分数计为：PVDF为16％， N-N二甲基乙酰胺为75％，纳米Ag为1％，纳米TiO₂为1.7％，PVP为3.8％，六偏磷酸钠盐为 2.5％。

进一步的，所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜的制备方法包括如下步骤：

a、PVDF树脂粉溶于溶剂中，边均匀搅拌边加入溶剂，得到均匀液；

b、在步骤a得到的均匀液加入纳米Ag和纳米TiO₂，立即加入分散剂，充分混合均匀后加入成孔剂；

c、步骤b得到的溶液在25～30℃下静置1-3天后脱泡；

d、步骤c得到的脱泡液在温度15～30℃、湿度60～80％下在制膜机中制备得到加强型中空纤维膜，即为所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜。

进一步的，所述的Ag/TiO2/PVDF膜组件上还设置有反冲洗装置，反冲洗装置包括与 Ag/TiO2/PVDF膜组件相连的循环管道，循环管道上设置有反冲洗罐、水泵和控制开关，通过水泵和反冲洗罐对Ag/TiO2/PVDF膜组件进行反冲洗。

进一步的，所述的紫外照射装置为紫外灯，紫外灯的光强度控制在3000-5000LX。

进一步的，所述的砂滤池的底部自上而下具有三层过滤层：设表层细沙、中层活性碳和底层粗砂，活性碳与底层粗砂接触面之间用碳网纤维布隔离开。

进一步的，整个养殖装置在PLC控制系统的控制下运行。

上述鱼虾生态养殖装置可在在鱼虾无特定病原体(SPF)鱼虾苗种培育和抗特定病原体 (SPR)鱼虾苗种培育及鱼虾生态养殖方面的应用。

另外，采用本发明的装置改性的Ag/TiO₂/PVDF膜处理外海水的实验组与砂滤海水对照组相比，对照组对虾孵化率、蚤状幼体成活率、无节幼体成活率和仔虾成活率分别为85.6±5.6， 75.1±3.1，89.2±4.6和94.5±3.4，实验组分别为94.1±1.2，90.2±1.1，93.2±2.6和96.7±3.8；采用本发明的装置改性的Ag/TiO₂/PVDF膜实验组与砂滤海水对照组比较，对照组石斑鱼的孵化率为85.00±2.00，实验组的孵化率为91.00±1.83，经检验差异显著(p<0.05)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、与传统的鱼虾养殖模式对比，提高鱼虾的成活率和产量，减少鱼虾养殖消毒剂和抗生素防治病害的使用量，进一步提高造成鱼虾产品品质；

2、利用本发明的循环生态养殖系统，减少鱼虾养殖的废水排放量，进一步减少对周边水面环境的污染；

3、本发明有效的控制鱼虾细菌性与病毒性危害，本装置适合鱼虾孵化场水质控制要求，尤其为优质苗种选育、供种和SPF品种生产提供了水质保障和技术支撑；

4、本发明操作简单方便，换水与供水自动化程度高，该系统的能耗低，符合现代水产生态要求。

附图说明

下面结合附图做进一步的说明。

图1为本发明所述鱼虾养殖装置的结构示意图；

其中：1-抽水泵，2-流量计，3-水位传感器，4-砂滤池，5-紫外灯强度控制器，6-I型MBR 反应器，7-紫外灯，8-Ag/TiO₂/PVDF膜组件，9-温度传感器，10-温度控制器，11-充气泵，12- 气体流量计，13-鱼虾养殖池，14-ETDA配水罐，15-络合物排放口，16-曝气头，17-鱼虾孵化池，18-鱼虾饲料自动饲喂器，19-取样口，20-控制开关，21-残饵或鱼虾粪便排放口，22-PLC 控制系统，23-II型MBR反应器，24-MBR反冲洗罐，25-空气电磁阀管反应器。

图2为未改性的PVDF膜扫描电镜表面图。

图3为改性的Ag/TiO₂/PVDF膜扫描电镜表面图。

图4为Ag/TiO₂/PVDF膜污染前(a)和污染后(b)的AFM图。

图5为氨氮的标准曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供了一种鱼虾生态养殖装置，该装置包括依次连接的砂滤池4、I 型MBR反应器6、鱼虾养殖池13、鱼虾孵化池17和II型MBR反应器23,外海水经过砂滤池4过滤后进入I型MBR反应器6，经I型MBR反应器6处理后依次进入到鱼虾养殖池13、鱼虾孵化池17和II型MBR反应器23中，再经过II型MBR反应器23处理后回流到砂滤池4中，循环往复。整个装置由PLC控制系统22控制。

I型MBR反应器6和II型MBR反应器23均包括处理池、曝气头16和Ag/TiO2/PVDF膜组件8，其中曝气头16设置在处理池的底部，曝气头16上方设置有Ag/TiO2/PVDF膜组件8，所述Ag/TiO2/PVDF膜组件8由多层Ag/TiO2/PVDF改性膜组成。曝气头16与设置在处理池外的充气泵11相连，曝气头16与充气泵11相连的管道上设置有空气电磁阀管反应器25和气体流量计12，通过空气电磁阀管反应器25和气体流量计12，充气泵11和定量的通过曝气头16向处理池内曝入气体。

Ag/TiO₂/PVDF改性膜是由PVDF树脂粉、溶剂、纳米Ag、纳米TiO₂、成孔剂、分散剂制备而成。Ag/TiO2/PVDF改性膜的组分及含量以质量百分数计为：PVDF为10～20％，溶剂为60～80％，成孔剂为2～6％，纳米Ag 0.1～3％，纳米TiO2 0.1～3％，分散剂1～8％。

所述的溶剂为N-N二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的一种或几种，所述的成孔剂为PVP，所述的分散剂为NNO、六偏磷酸钠盐中的一种或几种。

所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜的制备方法包括如下步骤：

c、步骤b得到的溶液在25～30℃下静置1-3天后脱泡；

d、步骤c得到的脱泡液在温度15～30℃、湿度60～80％下在制膜机中制备得到加强型中空纤维膜，即为所述Ag/TiO₂/PVDF改性膜。

最优选的，Ag/TiO₂/PVDF改性膜的组分及含量以质量百分数计为：PVDF为16％，溶剂 N-N二甲基乙酰胺为75％，纳米Ag为1％，纳米TiO₂为1.7％，成孔剂PVP为3.8％，分散剂六偏磷酸钠盐为2.5％。

其中，I型MBR反应器6中还设置有紫外灯7，紫外灯7通过紫外灯强度控制器5和控制开关20控制，控制紫外灯的光强度3000-5000LX。

I型MBR反应器6和II型MBR反应器23均设置有温度控制器10，温度控制器10用于控制处理池内海水的温度，温度控制器10与温度传感器9相连，PLC控制系统22根据温度传感器9采集的数据通过温度控制器10控制处理池内海水的温度。

Ag/TiO₂/PVDF膜组件8上还设置有反冲洗装置，反冲洗装置包括与Ag/TiO2/PVDF膜组件 8相连的循环管道，循环管道上设置有反冲洗罐24、水泵1和控制开关20。通过水泵和反冲洗罐24对Ag/TiO₂/PVDF膜组件8进行反冲洗。

I型MBR反应器6和II型MBR反应器23的侧壁上均设置有取样口19。

砂滤池4是由长：宽：高＝5m:4m:6m水泥墙壁的长方体水泥池，内依次铺设表层细沙、中层活性碳和底层粗砂，其中，细沙的粒径为0.25-0.5mm、中层活性碳的粒径为0.5-1mm、底层粗砂的粒径为5mm-10mm，表层细沙高度:中层活性碳:底层粗砂＝3:1.5:1.5，其中活性碳与底层粗砂接触面之间用碳网纤维布隔离开。

鱼虾养殖池13的底部设置有络合物排放口15。鱼虾养殖池13上还连接有ETDA配水罐 14,该ETDA配水罐14用于向鱼虾养殖池13中添加ETDA，以络合海水里重金属离子，避免重金属离子对鱼虾受精卵及幼体的毒性作用，从而影响鱼虾孵化率、幼体成活率等。

鱼虾孵化池17的底部也设置有曝气头16，充气泵11通过曝气头16向鱼虾孵化池17内的海水曝气。鱼虾孵化池17上还连接有自动饲喂器18。

砂滤池4、I型MBR反应器6、鱼虾养殖池13、鱼虾孵化池17和II型MBR反应器23中均设置有水位传感器3，水位传感器3与PLC控制系统22相连，PLC控制系统22根据水位传感器3采集的数据控制水泵1，始终保持各池内的水位处于合理水平。

为了验证本发明所述装置的技术效果，提供如下的验证方法：

1、重铬酸钾法测定微生物发酵产氨氮废水的COD方法

1.1方法原理：

在强酸性溶液中，加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流，氧化水中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵试剂作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液量计算水样中的化学需氧量。

Cr₂O₇ ^2-+14H⁺+6e→2Cr³⁺+7H₂O(水样的氧化)

Cr₂O₇ ^2-+14H⁺+6Fe⁺³→2Cr³⁺+6Fe⁺²+7H₂O(滴定)

Fe²⁺+试亚铁灵(指示剂)→红褐色(终点)

1.2测定步骤

1)取20.00mL混合均匀的水样置于250mL磨口的回流锥形瓶中，加入0.4g硫酸汞以消除氯离子的影响，加入10.00mL重铬酸钾标准溶液加入几粒玻璃珠或沸石，晃动混匀，再缓慢加入30mL的硫酸—硫酸银溶液，用小烧杯盖上冷凝管上部，在可调电炉加热沸腾回流2h。

2)冷却后，用90mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液总体积不得少于140mL。

3)当溶液再度冷却后，加3滴(约150μL)试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。

4)取20.00mL重蒸馏水代替水样，按同样操作做空白实验。记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。

1.3结果计算

式中c——硫酸亚铁标准溶液的浓度(mol/L)；

V₀——滴定空白时硫酸亚铁标准溶液用量(mL)；

V₁——滴定水样时硫酸亚铁标准溶液用量(mL)；

g——氧(1/2)摩尔质量(g/mL)。

2、氨氮的测试方法

2.1方法原理

当氨氮以游离态(NH₃)或氨根离子(NH₄ ⁺-N)等形式存在时会与纳氏试剂发生反应生成淡红棕色胶态络合物，该络合物的色度与氨氮含量成正比关系，于波长420nm处测量吸光度, 可以计算其含量。

2.2样品的预处理

1)去除余氯

水样中的余氯会与氨氮形成氯胺干扰测定结果，通常可加入适量的硫代硫酸钠溶液去除。最后用淀粉-碘化钾试纸检验余氯是否除尽。

2)絮凝沉淀

每100mL水样中加入1mL硫酸锌溶液，加入0.1～0.2mL氢氧化钠溶液来调节pH至10。混匀静置使之沉淀，倾取上清液分析。若絮凝沉淀效果不好，可以用无氨水冲洗过的中速滤纸过滤，弃去初滤液20mL。

2.3分析步骤

1)校准曲线的绘制

分别将0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00mL氨氮标准使用溶液加入到8个50mL比色管中，其所对应的氨氮含量分别为0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0 和100μg，加水稀释至标线。加入1.0mL酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂1.5mL。静置10min后，在波长420nm下，使用用10mm比色皿，以无氨水作参比，测量吸光度。以其对应的氨氮含量(μg)为横坐标，空白校正过后的吸光度为纵坐标，绘制氨氮的校准曲线。

2)样品测定

取经预处理的水样50mL(若水样中氨氮的质量浓度高于测定上限，应采取适当倍数稀释，测定步骤同上)

3)空白试验

水代替水样，按与样品相同的步骤进行前处理和测定。

2.4结果计算

水中氨氮的质量浓度按下式计算：

式中：ρ_N——水样中氨氮的质量浓度(以N计)，mg/L；

A_s——水样的吸光度；

A_b——空白试验的吸光度；

a——校验曲线的截距；

b——校验曲线的斜率；

V——试料体积，mL；

2、扫描电镜测试(Scanning Electron Microscope，SEM)

3、膜的亲水性能表征

采用液滴法中的三点法，在接触角测定仪(JYSP-360型，北京金盛鑫公司)上测量不同性质膜的表面接触角。

测量前，膜样在同一条件下充分干燥，并将膜剪成长约6cm、宽约1cm的长条。同一膜样在不同的位置测量5次，取其平均值。

4、膜的水通量测量

用杯式超滤装置(8200型，Millipore公司)把制备好的有机膜在设定的压力下预压15min，然后测定其在25℃、设定压力下的纯水通量。在超滤过程中保证每次加入的纯水的体积一致，为了避免浓差极化现象的影响，保证每次搅拌的速度一致。实验过程中设定的压力分别是 0.2MPa和0.3MPa。

水通量为单位有效面积的膜在单位时间内滤过的纯水的量。通量用下式计算：

F＝Q/(A·t) (2)

式中F—膜通量，L/(m²·h)

Q—水流量，L

A—有效膜面积，m²

t—过滤时间，h

5、膜的表面立体形貌表征

本试验用原子力显微镜(Dimension Vx210/310型，美国Veeco Metrology Group公司)来表征膜的表面立体形貌，主要是膜表面的粗糙度、孔径和孔径分布、膜孔的结构、表面接点结构、膜的表面吸附污染物等情况。其在X、Y方向扫描范围为90×90μm，Z方向为6μm。能够实现横向纳米级分辨率和纵向

级分辨率。

具体的操作流程如下：待测的膜样用剪刀剪成规定的小片，用双面胶紧密地贴在干净平整的玻璃片上，然后将其放在原子力显微镜下进行扫描。其中，膜的表面粗糙度分析采用AFM 自身系统软件——SPM Manager version2.10软件，方差平均粗糙度Rms计算公式为：

式中Yi——图片上某点对应的峰高，nm；

——所测点的平均对应的峰高，nm；

n——计算选取的点的数目

6、膜抗污染性能的测定

实验装置同样采用的是杯式超滤装置。把制备好的有机膜在设定的压力下预压15min，然后测定其在25℃、设定压力下的纯水通量J₀。在相同的压力下，后换用含有奶粉的溶液，在同样的压力下预压20min，使膜被蛋白质溶液充分的污染。之后取出被污染的膜，用清水反复清洗，主要是洗去膜表面截留的蛋白质分子。最后再次测量其纯水通量J_c。实验中设定的压力分别是0.2MPa和0.3MPa。用J_c/J₀表示膜污染恢复率，值越大膜的抗污染性能越好。

7、对虾WSSV检测

取0.1g组织，加入1mL pH7.4的PBS缓冲液，冰浴匀浆，将匀浆液6000rpm离心5min，取上清50μL加入1μL PrK(10mg/mL)，55℃消化15min，放入沸水浴中15min，立即放于冰上5min，然后8000rpm离心10min。上清用做PCR模板。PCR检测WSSV的体系及程序：10×PCRBuffer 2.5μL；dNTP(2.5mM)0.4，Primer0.8μL

(L1:5`-CGTGCCTGAATCAGTATGTACG-3,5`-GACGTTACAATAGACCCATGTTCGAT-3、)；TaqE(5M/μL)0.3 μL；模板DNA2.0μL；ddH₂O 19μL；PCR扩增条件：95℃2min(95℃30s，55℃30s，72℃1min)， 35个循环，改为然后72℃停留10min，扩增的DNA 10℃保存待测，琼脂糖凝胶电泳，一扩产物为328bp。

8、ISKNV检测

以制备的病毒感染细胞基因组DNA为模板，按下列缓冲液配置和设定程序在梯度PCR 仪上进行PCR扩增。反应体系：ddH₂O 10μL,dNTP(2.5mmol)1μL，F:3’-CAT ATA TTG CATCTG GTG CTG-5’0.15μL；R:3’-CGT GAA GCT CTT CAA GTC TG-5’0.15μL；模板0.1μL，Taq缓冲液1.25μL； Taq酶0.075μL；反应程序：PCR扩增条件：95℃2min(95℃30s，55℃30s，72℃1min)， 30个循环，然后72℃停留10min，扩增的DNA 10℃保存待测。。

实施例1

为了确定nAg/TiO₂改性的PVDF超滤膜中的纳米nAg/TiO₂质量配比对改性膜接触角的影响，选择nAg：TiO₂＝1:1.0、1:1.3、1:1.5、1:1.7和1:1.9的质量配比，其接触角测试如下表1.1。

表1.1 nAg：TiO₂不同质量配比的改性膜与普通PVDF膜的接触角变化情况

从表1.1可以看出，随着nAg：TiO₂的质量比增大是先降低，至nAg：TiO₂＝1:1.7时，接触角为60.15，其值最小，接触角较普通PVDF膜下降了12.72，nAg：TiO₂不同质量比的改性 PVDF接触角比非改性膜接触都下降。

实施例2

为了确定nAg/TiO₂改性的PVDF超滤膜中的nAg/TiO₂最佳质量配比对改性膜表面粗糙度的影响，PVDF质量优选16％，N-N二甲基乙酰优选质量优选75％，六偏磷酸钠盐质量优选2.5％， PVP质量优选3.8％，选择nAg：TiO₂＝1:1.0、1:1.3、1:1.5、1:1.7和1:1.9的质量配比制备系列膜，其粗糙度如下表2.1。

表2.1 nAg：TiO₂不同质量配比的改性膜与普通PVDF膜的粗糙度变化情况

从表2.1可以看出，粗糙度随nAg/TiO₂质量配比呈一定变化趋势，但有一点可以肯定，改性膜与普通PVDF膜相比，其粗糙度是增加的，粗糙度呈一定变化趋势是因为纳米nAg/TiO₂的纳米级粒径不同，nAg粒径为10nm，纳米TiO₂粒径为50nm。随着nAg：TiO₂的减少，其粗糙度是增加的，但增加幅度不是很大。

实施例3

为了确定纳米nAg/TiO₂改性的PVC超滤膜中的nAg/TiO₂质量配比对纯水通量的影响， PVDF质量优选16％，N-N二甲基乙酰胺优选质量优选75％，六偏磷酸钠盐质量优选2.5％，PVP 质量优选3.8％，选择nAg：TiO₂＝1:1.0、1:1.3、1:1.5、1:1.7和1:1.9的质量配比制备系列膜，选择0.2MPa和0.3MPa两组跨膜压对其改性与未改性的纯水通量进行测试，其测试具体见下表3.1。

表3.1 不同质量nAg/TiO₂配比的改性膜与普通PVDF膜在不同跨膜压下纯水通量变化情况

从表3.1可知，膜的纯水通量在0.3MPa情况下明显高于0.2MPa，即压力越大膜通量也相应越大；在相同的压力下，改性膜比未改性膜的膜通量要大，相同跨膜压下，nAg/TiO₂＝1:1.7 时，膜通量比其它质量比的通量要高，但差异不显著(p>0.05)。

实施例4

为了确定nAg/TiO₂改性的PVDF超滤膜中的UV+nAg/TiO₂质量配比对改性膜通量恢复率的影响，PVDF质量优选16％，N-N二甲基乙酰胺优选质量优选75％，六偏磷酸钠盐质量优选 2.5％，PVP质量优选3.8％，选择nAg：TiO₂＝1:1.0、1:1.3、1:1.5、1:1.7和1:1.9的质量配比制备系列膜，采用的实验装置同样是杯式超滤装置。把制备好的有机膜在设定的压力下预压 15min，然后测定其在25℃、设定压力下的纯水通量J₀。在相同的压力下，然后换成含一定浓度的奶粉的溶液，同样的压力下进行20min的预压，使膜被蛋白质溶液充分的污染。之后取出被污染的膜，用清水反复清洗洗去膜表面截留的蛋白质分子。实验设定压力0.2MPa和 0.3MPa。最后再次测量其纯水通量J_c，计算J_c/J₀(代表着膜污染恢复率)。分析比较J_c/J₀值， J_c/J₀值越小则代表着该质量配比下nAg/TiO₂改性的PVDF超滤膜的抗污染性能越差，运行时间24h后，具体结果见表4.1和图1、2和图4所示。

表4.1 不同质量nAg/TiO₂配比的改性膜与普通PVDF膜在处理养殖废水24h后膜通量变化情况

从表4.1可知，改性膜与未改性膜在处理养殖废水12h，通量在0.3MPa情况下明显高于 0.2MPa，即压力越大膜通量也相应越大；在相同的压力下，改性膜比未改性膜的膜通量要大，相同跨膜压下，nAg/TiO₂＝1:1.7时，膜通量比其它质量比的通量要高，但差异不显著(p>0.05)。图4表明，AFM表征表明Ag/TiO₂改性的PVDF膜污染前表面粗糙度大于污染后粗糙度。

实施例5

为了确定nAg/TiO₂不同质量配比对细菌的抑菌率，PVDF质量优选16％，N-N二甲基乙酰胺优选质量优选75％，六偏磷酸钠盐质量优选2.5％，PVP质量优选3.8％，选择nAg：TiO₂＝1:1.0、 1:1.3、1:1.5、1:1.7和1:1.9的质量配比制备系列膜，纳米Ag起始浓度100mg/L，指示菌为大肠杆菌，具体结果见下表5.1。

表5.1 不同质量nAg/TiO₂配比的对大肠杆菌的抑制率变化情况

从表5.1可知，随着nAg：TiO₂质量配比减少，其抑菌率是减少的，说明nAg的抑菌效果大于TiO₂的抑菌效果，但两者差异不显著(p>0.05)。

实施例6

为了确定该组合装置凡纳滨对虾的产卵量、孵化率、蚤状幼体、无节幼体数量、仔虾数量(PL₁₅)，PVDF质量优选16％，N-N二甲基乙酰胺优选质量优选75％，六偏磷酸钠盐质量优选2.5％，PVP质量优选3.8％，选择nAg：TiO₂＝1:1.7的质量配比制备的膜安装到图1，亲虾经WSSV检测为阴性的凡纳滨对虾亲虾雌性各200尾，均放入两个消毒的水泥池，每个池长 (m)：宽(m)：高(m)＝8:6:2.5，内设消毒过的曝气头，曝气头与PVC软管连接进行曝气；一个池装有只通过砂滤的海水养殖亲虾，一个池装有砂滤→紫外消毒 (UV＝3500Lx)→+Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水，亲虾在这两个水泥池各自暂养，利用池养的成虾作为亲虾，需要进行性腺催熟。催熟方法是经细菌和WSSV检测阴性的红虫进行催熟的，同时对雌虾切除眼柄法进一步促进雌虾性腺成熟发育至产卵，然后在池内进行交配，交配过程中检查雄虾的精荚是否粘在雌虾的第4至第5步足之间基部的腹甲上，然后将交配成功的雌虾捞入产卵池(一个装有砂滤过滤的海水，一个装有砂滤→紫外消毒 (UV＝3500Lx)→Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水)，并检查受精卵与非受精卵的情况，产卵完的雌虾亲体再次捞入各自的催熟池，进水为砂滤亲虾交配池的受精卵均分入砂滤的海水消毒过的水泥池(长(m)：宽(m)：高(m)＝3:2:2)，进水为砂滤→紫外消毒→Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水养殖亲虾经同样方法处理。第二天，各自的受精卵孵化成蚤状幼体时，开始投入开口饵料(卤虫)，2-3后蚤状幼体幼体转化成无节幼体(饵料为卤虫和螺旋藻等)，无节幼体进一步转化成仔虾，两个孵化池的具体结果见表6.1和表6.2和图5。

表6.1 不同处理的海水对凡纳滨对虾的受精卵孵化成仔虾的影响

从表6.1可知，砂滤的海水对凡纳滨对虾受精卵的孵化率、蚤状幼体成活率和无节幼体成活率比UV+Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水的孵化率、蚤状幼体成活率和无节幼体成活率都要低，相对应的两两比较差异极显著(p<0.01)，仔虾成活率砂滤水比UV+Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水要低，经检验差异显著(p<0.05)。

表6.2 不同处理的海水对凡纳滨对虾的受精卵孵化成仔虾的水质参数

从表6.2可知，砂滤的海水与UV+Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水，COD或氨氮两者比较，蚤状幼体期间差异不显著(p>0.05)，这是因为在蚤状幼体期间都投入的活体饵料和少量的螺旋藻，投量少所致；在无节幼体期间，COD或氨氮两者比较，由于砂滤的海水无节幼体成活率低，投饵数量相对一致，但剩余饵料多导致COD和氨氮升高；两者各自比较差异显著 (0.01<p<0.05)；在仔虾期间，COD或氨氮两者各自比较，由于砂滤的海水养殖仔虾的成活率低，剩余过多，导致COD和氨氮升高，两者各自比较差异极显著(p<0.01)。

实施例7

为了确定该组合装置对养殖的亲鱼产卵量、孵化率、仔鱼成活率的影响，PVDF质量优选 16％，N-N二甲基乙酰胺优选质量优选75％，六偏磷酸钠盐质量优选2.5％，PVP质量优选3.8％，选择nAg：TiO₂＝1:1.7的质量配比制备的膜安装到图1，经ISKNV检测为阴性的受精石斑鱼各 20尾，均放入两个消毒的水泥池，每个池长(m)：宽(m)：高(m)＝8:6:2.5，内设消毒过的曝气头，曝气头与PVC软管连接进行曝气；一个池装有只通过砂滤的海水养殖亲鱼，一个池装有砂滤→紫外消毒(UV＝3500Lx)→Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水，亲鱼在这两个水泥池各自暂养。两个池亲鱼产卵后检查受精卵与非受精卵的情况，产卵完的雌鱼亲体再次捞入各自的催熟池，孵化的水泥池长(m)：宽(m)：高(m)＝3:2:2，设立两个，一个进水的水为砂滤的水，一个进水的水为砂滤→紫外消毒→Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水，两个池孵化饵料与环境温度一致，水温控制在28.5～30.0℃，盐度30，pH为8.0。充气量同样调节使水体呈“微沸”状态；当受精卵入池稳定2小时后即可投喂开口饵料，可使用牡蛎受精卵、单胞藻或超小型轮虫等，饵料供应越稳定，苗种的成活率越高。按10个/毫升的开口饵料，7天后开始投喂丰年虫无节幼体，投喂密度控制在8～10个/毫升，每4小时投喂一次。孵化20天后，均分两个池内养殖(长(m)：宽(m)：高(m)＝8:6:2.5)暂养，一个水泥池为砂滤的海水，一个池为砂滤 →紫外消毒→Ag/TiO₂/PVDF膜过滤的海水，饵料为凡纳滨对虾无节幼体，水温控制在28.5～ 30.0℃，盐度30，pH为8.0，DO为5.6mg/L。具体结果见表7.1。

表7.1 不同过滤海水对石斑鱼受精卵、平均仔鱼孵化数和孵化率的影响(每次抽样受精卵 100粒，每次抽样三次)

从表7.1可知，砂滤的平均仔鱼孵化数和孵化率都要比UV+Ag/TiO₂/PVDF膜过滤海水的低，差异显著(p<0.05)，说明石斑鱼受精卵的孵化率不但与受精卵的卵黄、卵轴直径的内在因素相关外，还跟水质的好坏有很大关系。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围。

Claims

1.一种鱼虾生态养殖装置，该装置包括依次连接的砂滤池、I型MBR反应器、鱼虾养殖池、鱼虾孵化池和II型MBR反应器，外海水经过砂滤池过滤后依次进入I型MBR反应器、鱼虾养殖池、鱼虾孵化池和II型MBR反应器中，再经过II型MBR反应器处理后回流到砂滤池中，循环往复，其特征在于，

所述I型MBR反应器和II型MBR反应器均包括处理池、曝气头和Ag/TiO₂/PVDF膜组件，其中曝气头设置在处理池的底部，曝气头上方设置有Ag/TiO₂/PVDF膜组件，所述Ag/TiO₂/PVDF膜组件由Ag/TiO₂/PVDF改性膜组成，所述I型MBR反应器的处理池内还设置有紫外照射装置；所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜是由PVDF树脂粉、溶剂、纳米Ag、纳米TiO₂、成孔剂和分散剂制备而成；所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜的组分及含量以质量百分数计为：PVDF为10～20％，溶剂为60～80％，成孔剂为2～6％，纳米Ag0.1～3％，纳米TiO₂ 0.1～3％，分散剂1～8％。

2.如权利要求1所述的一种鱼虾生态养殖装置，其特征在于，所述的溶剂为N-N二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的一种或几种，所述的成孔剂为PVP，所述的分散剂为NNO、六偏磷酸钠盐中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的一种鱼虾生态养殖装置，其特征在于，所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜的组分及含量以质量百分数计为：PVDF为16％，N-N二甲基乙酰胺为75％，纳米Ag为1％，纳米TiO₂为1.7％，PVP为3.8％，六偏磷酸钠盐为2.5％。

4.如权利要求1-3中任一项所述的一种鱼虾生态养殖装置，其特征在于，所述的Ag/TiO₂/PVDF改性膜的制备方法包括如下步骤：

c、步骤b得到的溶液在25～30℃下静置1-3天后脱泡；

5.如权利要求1所述的一种鱼虾生态养殖装置，其特征在于，所述Ag/TiO2/PVDF膜组件上还设置有反冲洗装置，反冲洗装置包括与Ag/TiO₂/PVDF膜组件相连的循环管道，循环管道上设置有反冲洗罐、水泵和控制开关，通过水泵和反冲洗罐对Ag/TiO₂/PVDF膜组件进行反冲洗。

6.如权利要求1所述的一种鱼虾生态养殖装置，其特征在于，所述紫外照射装置为紫外灯，紫外灯的光强度控制在3000-5000LX。

7.如权利要求1所述的一种鱼虾生态养殖装置，其特征在于，所述砂滤池的底部自上而下具有三层过滤层：设表层细沙、中层活性碳和底层粗砂，活性碳与底层粗砂接触面之间用碳网纤维布隔离开。

8.如权利要求1所述的一种鱼虾生态养殖装置，其特征在于，整个养殖装置在PLC控制系统的控制下运行。