CN107232111A - 基于温室大棚的循环海水养殖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，包括温室养殖大棚、养殖模块、水处理模块和环境在线监测系统，温室养殖大棚为间隔的双层结构，温室养殖大棚双层结构之间设雾化喷头，养殖模块和水处理模块设于大棚内，沉淀池与养殖模块排水管相连，沉淀池、生物填料池、泡沫分离器、过滤器和人工湿地依次相连且过滤器和人工湿地与海水养殖池相连形成海水循环处理系统，环境在线监测系统包括控制主机和温度、pH、溶氧量、盐度、水位五种传感器。本发明解决冬季大棚升温效率低和换水时热量损失大的问题，解决了夏季大棚内温度过高的问题，能够营造适宜养殖环境，扩展养殖周期，提高养殖对象生长速度，实现海水养殖温室大棚全年的稳定运行。

Description

基于温室大棚的循环海水养殖系统

技术领域

本发明属于温室大棚海水养殖的技术领域，特别是涉及一种基于温室大棚的循环海水养殖系统。

背景技术

近年来我国海水养殖业发展迅速，养殖总产量已连续多年居世界首位，然而从主要养殖品种产量的区域分布来看，气候条件的差异使得海水养殖业存在区域发展不均衡现象。以江苏沿海地区为例，陆基开放式海水养殖系统水温一般只有不足半年时间高于15℃，其余时间不能满足暖温性或暖水性鱼类适宜生长的温度需求，鱼类的新陈代谢水平低、生长速度慢，使得养成周期往往需要2-3年时间；主要养殖鱼类越冬期间还需要转移到室内暂养，转移与暂养过程损耗大、生产成本高。为了应对养殖过程中春秋两季积温不足和越冬问题，如何强化海水养殖系统水温调控已引起广泛重视。相比于燃煤锅炉与电加热设备等水温调控措施，开发利用太阳能有利于实现节能降耗，具有较大的推广应用潜力。

然而，现有海水养殖温室大棚在盛夏和寒冬季节运行时均存在问题。盛夏季节，海水养殖温室大棚内气温和水温均较高，病源微生物容易滋生，导致养殖对象病害暴发。另外，当水温超过养殖对象适温范围上限时，养殖对象可能停止摄食甚至死亡。为降低海水养殖温室大棚内温度，可选用草帘或保温被，通过叠层搭盖或卷被机收放等形式固定在温室大棚上方，但是遭遇大风时草帘或保温被易于损坏。取下大棚膜，保持通风可解决海水养殖温室大棚度夏问题，但是，如果没有遮挡，降水会导致养殖系统海水盐度出现波动，另外，还存在病源微生物输入的可能。寒冬季节，现有海水养殖温室大棚存在效率低下的问题。另外，如采用定期换水的方式来维持养殖水体水质，换水会带来养殖系统高温水排放与外界低温水输入两个热量损失过程。所以，大部分海水养殖温室大棚在冬季运行时，仍然需要于燃煤锅炉或电加热设备进行辅助。

针对上述问题，有必要研发并整合相关技术，着重解决海水养殖温室大棚在盛夏和寒冬季节运行时面临的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，解决寒冬季节大棚升温效率低和换水时热量损失大的问题，同时能够解决盛夏季节大棚内温度过高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，包括温室养殖大棚、养殖模块、水处理模块和环境在线监测系统，所述温室养殖大棚为间隔的双层结构、夏季时外层的大棚膜采用铝箔隔热膜，所述温室养殖大棚双层结构之间沿横向均匀设置若干排向下的雾化喷头，所述养殖模块设置于温室养殖大棚内、包括若干海水养殖池，所述水处理模块设置于温室养殖大棚内，水处理模块设有沉淀池、生物填料池、泡沫分离器、过滤器和人工湿地，所述沉淀池与养殖模块的排水管相连，所述沉淀池、生物填料池、泡沫分离器、过滤器和人工湿地依次相连且过滤器和人工湿地分别通过进水管与海水养殖池相连形成养殖海水循环处理系统，所述环境在线监测系统包括控制主机和用于监测系统内外气温和水温的温度传感器、用于监测各海水养殖池pH、溶氧量、盐度的pH传感器、溶氧量传感器、盐度传感器和布设于生物填料池中的水位传感器。

作为本发明一种优选的实施方式，所述温室养殖大棚的端面呈半弓形、包括保温墙、镀锌管支架、卡槽、卡槽固定器、卡簧、内大棚膜和外大棚膜，所述镀锌管支架搭建成上下两层，各层的镀锌管支架沿纵向平行设置，所述镀锌管支架的上端连接到保温墙、下端连接地面桩基，所述卡槽通过卡槽固定器分别固定在两层镀锌管支架外侧，所述内大棚膜和外大棚膜通过卡簧固定在卡槽上，所述外大棚膜夏季采用铝箔隔热膜。

作为对上述实施方式的进一步改进，所述上下两层镀锌管支架之间沿横向平行布设有若干水管，所述水管并联进水，所述雾化喷头通过水管供水，管路中设有超滤过滤器对水进行过滤处理。

作为对上述实施方式的进一步改进，所述上下两层镀锌管支架之间的间距为50～80cm。

作为对上述实施方式的进一步改进，所述保温墙采用保温砂浆与保温砌砖砌成，保温墙内侧覆盖保温材料。

作为对上述实施方式的进一步改进，所述海水养殖池的进水管道布设于保温墙一侧、采用并联进水，海水养殖池的排水管道布设于相对保温墙的另一侧，各海水养殖池的排水管道进水端设置成竖向插管结构控制水位，插管高度为0.5～0.9m。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述各海水养殖池中设有增氧机。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述沉淀池内放置斜板，沉淀池底部设有排污口与排污井相连。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述生物填料池与泡沫分离器之间设有并联的水泵。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述过滤器分为三级、依水流方向依次填充碎石、陶粒、石英砂进行过滤，所述人工湿地与海水养殖池的面积比为1:5，所述人工湿地以陶粒为基质、并种植秋茄。

有益效果

在本发明中，大棚膜和铝箔隔热膜通过卡槽和卡簧固定在双层镀锌管支架上，宜于拆卸、更换与安装，便于该系统全年封闭式连续稳定运行；两层大棚膜之间设有雾化喷头，在寒冬季节，以雾化的液滴为媒介，充分吸收并储存太阳能，最大限度提升海水养殖温室大棚内温度；通过水处理模块可以维持海水养殖温室大棚内水质稳定，实现海水的循环利用，避免由于换水造成热量损失；在盛夏季节，将外层大棚膜更换为铝箔隔热膜，并通过设在内层大棚膜与铝箔隔热膜之间的雾化喷头，有利于以雾化液滴为媒介吸热降温，避免海水养殖温室大棚内水温过高。

本发明的系统营造了适宜的养殖环境，便于扩展养殖周期，提高养殖对象生长速度，有利于海水养殖温室大棚全年的连续稳定运行，增加年均收益。

附图说明

图1为本发明温室养殖大棚的结构示意图。

图2为本发明水处理模块的工艺流程示意图。

图3为本发明温室养殖大棚冬季时内外水温和气温走势图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1和图2所示的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，包括温室养殖大棚、养殖模块、水处理模块和环境在线监测系统。

温室养殖大棚包括保温墙1、镀锌管支架2、卡槽3、卡槽固定器4、卡簧5、内大棚膜和外大棚膜。保温墙1为砖混结构，采用保温砂浆与保温砌砖砌成，保温墙1内侧覆盖保温材料，如泡沫板、挤塑板、聚氨酯板、酚醛树脂、岩棉、珍珠岩材料。镀锌管支架2一端连接保温墙1，另一端连接地面桩基，搭建成上下两层弧形支架，两层支架之间间距50～80cm。卡槽3通过卡槽固定器4分别固定在两层镀锌管支架2外侧。内大棚膜和外大棚膜通过卡簧5固定在卡槽3上，外大棚膜夏季采用铝箔隔热膜。

上下两层镀锌管支架2之间沿横向平行布设有若干水管4，水管4并联进水，外层镀锌管支架2上沿横向均匀布置若干排雾化喷头6，朝向向下，通过水管4提供水源。水源经超滤过滤器处理，用于过滤水源中细小颗粒物，避免堵塞雾化喷头。雾化喷头喷出的液滴汇集后循环利用。

养殖模块设置在温室养殖大棚内，包括若干砖混结构海水养殖池、增氧机、进水管道、排水管道。海水养殖池为方形半埋式锅底结构，面积约15～50m²，采用并联进水，在锅底结构最低处设置排水口，排水口上设置有一定高度PVC插管(0.5～0.9m)，利用插管高度控制海水养殖池水位。增氧机根据需要开启，保障养殖水体有充足的溶氧(溶氧浓度大于4.5mg/L)。进水管道布置在靠近保温墙1一侧，排水管道布置在另外一侧。

水处理模块设置在温室养殖大棚内，包括净化池区和净化装置区。净化池区设有沉淀池和生物填料池，布置在靠近海水养殖池排水管道一侧，净化装置区设有泡沫分离器、过滤器和人工湿地，布置在靠近海水养殖池进水管道一侧。沉淀池与养殖模块的排水管道相连，沉淀池内放置斜板，沉淀池底部设有排污口与排污井相连，用于沉淀所述海水养殖池排水中的大颗粒物，并将沉淀的污泥排放到排污井。生物填料池与沉淀池通过管道相连，填料池内悬挂有毛刷状、盘状和球状生物填料，用于生物膜附着，处理沉淀池上清液。生物填料池与泡沫分离器之间设有水泵，为双泵并联，当其中一台出现故障时，可自动切换，主要用于将生物填料池水体抽送到泡沫分离器。泡沫分离器置于过滤器顶部，用于去除水体有机物，之后自流到过滤器。过滤器分为三级，依水流方向依次填充碎石(直径10～20mm)、陶粒(直径5～10mm)、石英砂(直径3～5mm)，出现填料堵塞时可实现自动反冲洗，用于水体悬浮物去除。过滤器部分出水(80％)经进水管道排入海水养殖池，另有部分水体(20％)排入人工湿地。人工湿地与海水养殖池面积比为(1：5)，以陶粒(直径5～10mm)为基质，并种植秋茄，采取间歇式运行方式，用于水体深度处理，去除硝态氮、磷酸盐等污染物，人工湿地出水排入海水养殖池。如图2所示，海水养殖池水体排入沉淀池后，流入生物填料池，经水泵一次抽水提升，依次经过泡沫分离器、过滤器以及人工湿地，再回到海水养殖池，实现养殖水体在养殖模块以及净化模块中的循环流动。

环境在线监测系统包括控制主机和用于监测温度、pH、溶氧量、盐度、水位的五种传感器。温度传感器布设在系统内外，用于监测系统内外气温与水温；pH、溶氧量和盐度传感器布设于海水养殖池中，用于养殖水体基本理化指标监测；水位传感器布设于生物填料池中，用于监测养殖系统水量变化情况。系统内外气温与水温的监测结果如图3所示，养殖周期内该循环养殖系统运行稳定，本实施例中温室养殖大棚内养殖池水温可稳定在15℃左右，明显高于系统外水温。此外，养殖水体非离子氮、亚硝态氮和硫化物等重要水质指标浓度均维持在较低水平，符合《渔业水质标准》要求。

相比于传统黑鲷养殖模式，由于越冬期无需开展室内外转运，该实施例中，基于双层温室大棚的循环海水养殖系统不仅节约了大量人工成本，而且能有效避免转运过程可能带来的损耗，试验结束时黑鲷的存活率为96％。另外，由于越冬试验期间养殖系统内平均水温为13.5±1.3℃，高于黑鲷最低摄食水温(8℃)，使得黑鲷在越冬期间继续进食生长成为可能，有利于延长生长期。

Claims (10)

1.一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，包括温室养殖大棚、养殖模块、水处理模块和环境在线监测系统，其特征在于：所述温室养殖大棚为间隔的双层结构、夏季时外层的大棚膜采用铝箔隔热膜，所述温室养殖大棚双层结构之间沿横向均匀设置若干排向下的雾化喷头(6)，所述养殖模块设置于温室养殖大棚内、包括若干海水养殖池，所述水处理模块设置于温室养殖大棚内，水处理模块设有沉淀池、生物填料池、泡沫分离器、过滤器和人工湿地，所述沉淀池与养殖模块的排水管相连，所述沉淀池、生物填料池、泡沫分离器、过滤器和人工湿地依次相连且过滤器和人工湿地分别通过进水管与海水养殖池相连形成养殖海水循环处理系统，所述环境在线监测系统包括控制主机和用于监测系统内外气温和水温的温度传感器、用于监测各海水养殖池pH、溶氧量、盐度的pH传感器、溶氧量传感器、盐度传感器和布设于生物填料池中的水位传感器。

2.根据权利要求1所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述温室养殖大棚的端面呈半弓形、包括保温墙(1)、镀锌管支架(2)、卡槽(3)、卡槽固定器(4)、卡簧(5)、内大棚膜和外大棚膜，所述镀锌管支架(2)搭建成上下两层，各层的镀锌管支架(2)沿纵向平行设置，所述镀锌管支架(2)的上端连接到保温墙(1)、下端连接地面桩基，所述卡槽(3)通过卡槽固定器(4)分别固定在两层镀锌管支架(2)外侧，所述内大棚膜和外大棚膜通过卡簧(5)固定在卡槽(3)上，所述外大棚膜夏季采用铝箔隔热膜。

3.根据权利要求2所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述上下两层镀锌管支架(2)之间沿横向平行布设有若干水管(4)，所述水管(4)并联进水，所述雾化喷头(6)通过水管(4)供水，管路中设有超滤过滤器对水进行过滤处理。

4.根据权利要求2所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述上下两层镀锌管支架(2)之间的间距为50～80cm。

5.根据权利要求2所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述保温墙(1)采用保温砂浆与保温砌砖砌成，保温墙(1)内侧覆盖保温材料。

6.根据权利要求2所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述海水养殖池的进水管道布设于保温墙(1)一侧、采用并联进水，海水养殖池的排水管道布设于相对保温墙(1)的另一侧，各海水养殖池的排水管道进水端设置成竖向插管结构控制水位，插管高度为0.5～0.9m。

7.根据权利要求1或6所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述各海水养殖池中设有增氧机。

8.根据权利要求1所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述沉淀池内放置斜板，沉淀池底部设有排污口与排污井相连。

9.根据权利要求1所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述生物填料池与泡沫分离器之间设有并联的水泵。

10.根据权利要求1所述的一种基于温室大棚的循环海水养殖系统，其特征在于：所述过滤器分为三级、依水流方向依次填充碎石、陶粒、石英砂进行过滤，所述人工湿地与海水养殖池的面积比为1:5，所述人工湿地以陶粒为基质、并种植秋茄。