为了调节循环水系统中养殖水体的ｐＨ，根据气体交换原理，设计一种脱二氧化碳（ＣＯ２）装置。 采用该装置去除养殖水体中的ＣＯ２，并对由于ＣＯ２含量累积造成的 ｐＨ 下降进行调节，使养殖鱼类处在一个适宜的ｐＨ 环境中。 试验时水温控制在（25±0.5）℃ ，每1ｈ取水样测1次 ｐＨ，每4ｈ测1次碱度。 水样取自养鱼桶内的水，检测前先对水样用40μｍ 孔径针头过滤器进行过滤处理，实验周期24ｈ。 结果显示，循环水系统加装脱二氧化碳装置能有效去除ＣＯ２，使水体稳定在一个适宜的 ｐＨ 范围（7.39～7.42）；ＣＯ２质量浓度呈降低趋势，24ｈ后由开始的13.16mg／L 降低到7～8mg／L，降低近50％，而不加装脱二氧化碳装置的循环水系统ＣＯ２质量浓度持续上升，24ｈ后增加到37mg／L左右，ｐＨ 持续降低，最终降低到6.72～ 6.81。 研究表明，脱二氧化碳装置能够有效去除水体中的ＣＯ２，使水体 ｐＨ 维持在一个适宜鱼类生长的范围。
鱼类最适宜生长的ｐＨ环境一般为7.0～8.5。鱼的种类不同，其最适宜生长环境的ｐＨ也不同；同种鱼类不同生长发育阶段，其最佳生长环境的ｐＨ也不同。不适宜的ｐＨ会影响鱼类的生长发育、孵化率和消化酶活性等。ｐＨ过低会严重损伤鱼的鳃部组织，使其分泌大量粘液、渗血、鳃上皮肿胀和脱落。在换水量较少的循环水养殖中，一般在养殖中后期ｐＨ较低。ｐＨ降低主要是由于水体中二氧化碳（ＣＯ２）质量浓度的积累造成的。循环水养殖系统的水经过生物过滤器硝化菌群的硝化作用产生大量的ＣＯ２，其质量浓度通常会达到空气中饱和浓度的20～100倍。
ＣＯ２质量浓度高对于鱼类的生长是非常有害的，如会使二龄鲑呼吸频率、死亡率显著增大，会增加大西洋鳕幼鱼患白内障的机率。
鱼类对ＣＯ２的耐受水平因鱼的种类、生长发育阶段而异。如罗非鱼的ＣＯ２安全浓度最高为6mg／L，而敏感鱼类的安全浓度为20mg／L。因此，在循环水系统中选择提供一种方便、安全、高效的ＣＯ２去除装置来调节水体ｐＨ显得至关重要。传统方法是通过向水体中添加石灰挂袋或加入碱液的方式调节ｐＨ，费时费力，且效果不明显，特别是在ｐＨ的突跃点出现以后，再加入碱液，作用微乎其微。而且，杂质碳酸钙流经轴流泵会降低其使用寿命。通过借鉴学习相关活鱼运输的二氧化碳去除装置技术，设计了一种脱ＣＯ２ 装置。通过去除水体中的ＣＯ２，对由于ＣＯ２浓度累积造成的ｐＨ下降进行调节，找出循环水养殖系统ｐＨ调节的有效方法，为规模化循环水养殖水质调控提供理论支持。
１材料与方法
1.1脱ＣＯ２装置设计
脱ＣＯ２装置（简称脱气装置）如图1所示。筒体上方的气液分布器设有4个出气管和4个进水管，筒体中间的生物填料桶内填充聚丙烯球填料，筒体下方设有进气管和出水管。其工作原理是：养殖水由筒体上方的进水管进入筒体，经过生物填料桶内聚丙烯球填料的作用，使水体均匀下流，而空气源源不断从进气管进入，水流向下、气流向上经过聚丙烯球表面并接触。由于ＣＯ２在水中的溶解度符合亨利定律，即一定温度下，气体在水体中的溶解度与液面上该气体的分压成正比，所以液面上气体中ＣＯ２的分压很小，水体中的ＣＯ２就会从水体中逸出，随空气气流从出气管流出，从而达到去除水体中的ＣＯ２、提高ｐＨ的目的。空气中的ＣＯ２浓度较低，仅为0.03％，其分压约为大气压的0.03％。为了保证液体分布器有足够的释放气体空间，液体分布器安置在距离生物填料上表面180～300ｍｍ处。为了使液体顺利向下流，布液孔直径应大于4ｍｍ；同时，为了顺利释放上升的气体、降低阻力，要求出气管总面积占截面的20％～45％，使用圆形出气管。
1.2实验装置
养鱼桶的水通过水泵进入生物过滤器，经处理后进入脱气装置，经脱气处理后，水自流入养鱼桶。养殖用水为天然海水，经自然沉淀及300目网袋过滤。水处理过滤器为创星牌鱼缸过滤器，功率32Ｗ，尺寸260ｍｍ×260ｍｍ×400ｍｍ。所用生物填料为聚丙烯鲍尔环填料。养鱼桶下部外径440ｍｍ，上部外径585ｍｍ，桶高600ｍｍ，体积100Ｌ。鼓风机功率30Ｗ，流量0.45m³／ｈ。
1.3实验材料
挑选体质健康、规格均匀的珍珠龙胆石斑鱼幼鱼用于实验，体质量（189.43±12.43）ｇ，养殖密度30ｋｇ／ｍ３，随机挑选规格均等的鱼放入两个实验桶（A桶／组、B桶／组）。
1.4实验设计
实验共分为３个阶段，通过加热棒把水温控制在（25±0.5）℃，A、B两桶加水量均为70Ｌ，两桶为独立分开的系统，通过加实验海水来调节ｐＨ。第一阶段：A、B两桶都不加脱气装置，在测试前通过生物过滤器把A、B两组的养殖水混合均匀，调节ｐＨ至7.5，海水盐度22～25；之后，每1ｈ测1次ｐＨ，共24次，连续测量；每4ｈ测1次碱度，共6次，连续测量。第二阶段：A组加脱气装置而Ｂ组不加，调节ｐＨ至7.5，每1ｈ测1次ｐＨ，共24次，连续测量；每4ｈ测1次碱度，共6次，连续测量。观察分析两组ｐＨ和ＣＯ２质量浓度变化情况。第三阶段：Ｂ组添加脱气装置而A组不添加，调节ｐＨ至7.5，每1ｈ测1次ｐＨ，共24，连续测量；每4ｈ测1次碱度，共6次，连续测量，观察分析两组ｐＨ、ＣＯ２质量浓度变化情况。
1.5指标测定
用电子天平测量体质量（精度0.01ｇ）；ｐＨ用梅特勒托利多S20KPH计测定（精度0.1）；碱度用奥克丹便携式水质分析仪检测。已知水体碱度和ｐＨ，可计算ＣＯ２质量浓度，误差在5％～10％。
1.6数据处理与统计分析
实验所得数据均采用SPSSStatistics17.0软件进行单因素方差（ONEANOVA）分析处理，以Ｐ＜0.05作为差异显著水平。
2结果与分析
2.1不加装脱气装置ｐＨ和ＣＯ２变化情况
工厂化循环水养殖过程中，由于养殖密度大大提高，致使水体中ＣＯ２质量浓度随养殖时间延长而不断升高。当传统低密度养殖模式向现代高密度养殖发展时，采用传统的曝气技术把大量的ＣＯ２排除已经行不通。图3为A、B两个实验桶都不加装脱气装置ｐＨ和ＣＯ２质量浓度的变化情况。随着时间的推移，PH呈逐渐降低趋势，ＣＯ２质量浓度呈升高趋势，24ｈ后PH由7.5分别降低至6.72和6.58，ＣＯ２质量浓度分别升高到37.19mg／L和36.03mg／L，升高近2.8倍。由于养殖鱼类代谢和水体中有机物的氧化分解，产生的大量ＣＯ２会使水体ｐＨ降低。
2.2加装脱气装置ｐＨ和ＣＯ２变化情况
(1)A桶加装、Ｂ桶不加装。图4为A、B两组ｐＨ和ＣＯ２质量浓度变化情况。A组前4ｈ的ｐＨ逐渐升高而后逐渐降低，１６ｈ后趋于稳定，最后维持在7.39左右；ＣＯ２质量浓度呈降低趋势，24ｈ后由开始的13.1mg／L降低到8.4mg／L左右，这是由于前4ｈＣＯ２质量浓度处在一个较高值上，脱气装置对ＣＯ２去除效果比较明显，质量浓度急剧下降，ｐＨ缓慢上升。随着ＣＯ２质量浓度的不断降低，质量浓度处在一个较低值上，脱气装置对ＣＯ２去除效果不明显，随着时间的继续推移，最终脱气装置对ＣＯ２去除量和水体中生成的量达到了一个动态平衡，PH随之缓慢降低，最后趋于稳定。陈庆余等认为养殖水体中加装ＣＯ２去除装置，ＣＯ２去除效果明显，ｐＨ显著升高，适当增加填料层厚度和气水体积比，都能够提高ＣＯ２去除效果。加装ＣＯ２去除装置，还能够提高养殖密度、增加单位产量，进而达到降低成本、提高综合经济效益的目标。
(2)A桶不加装、B桶加装。结果如图５所示。
A组：ｐＨ呈持续降低趋势，24ｈ后降低到6.81；ＣＯ２质量浓度呈升高趋势，24ｈ后由13.04mg／L升高到37.19mg／L。Ｂ组：ｐＨ前4ｈ逐渐升高而后逐渐降低，16ｈ后趋于稳定，最后ｐＨ维持在7.39；ＣＯ２质量浓度呈降低趋势，24ｈ后由开始的13.11mg／L降低到8.41mg／L。结果与(1)相同，这就排除了由于A、B两桶不同加装情况对结果造成的影响，更说明了在循环水养殖系统中加装脱气装置能够有效去除水体中ＣＯ２、调节ｐＨ，使ｐＨ维持在一个适宜鱼类生长的范围。
3结论
本研究设计的脱气装置能够有效去除水体中ＣＯ２，使水体ｐＨ维持在一个适宜鱼类生长的范围（7.39～7.42），24ｈ后二氧化碳浓度由开始的13.16mg／L降低到7～8mg／L，降幅近50％。由于影响脱气装置去除效果的因素有很多，如气水体积比、循环水流量、填料的摆放形式以及筒体高度等，需要综合考虑上述各种因素，通过增加脱气装置中水体与空气的接触面积和接触时间，使其达到一个均衡状态，以提高ＣＯ２去除果。
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