CN108147546A - 一种双循环海水对虾综合养殖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海水生态养殖技术领域，尤其是一种双循环海水对虾综合养殖系统，其包括：对虾养殖池、污泥处理池、一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地、贝藻生物滤器和蓄水池，对虾养殖池、污泥处理池、一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和蓄水池依次序连通，贝藻生物滤器与一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地并联，同时与一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地串联，必要时可进行二次深度处理，污泥处理池中养殖经济性滩涂蟹和弹涂鱼，一级表面流人工湿地养殖滤食性鱼类、贝类和螺类，本发明可有效过滤对虾养殖外排水中的残饵、排泄物等，并对氮、磷等污染物进行净化，具有良好的生态效益，整个系统能耗低，节约能源。

Description

一种双循环海水对虾综合养殖系统

技术领域

本发明涉及海水生态养殖技术领域，尤其是一种双循环海水对虾综合养殖系统。

背景技术

我国近海和海洋渔业水域的主要污染物为无机氮和磷酸盐，其中氮磷被视为引起水体富营养化甚至赤潮、褐潮等的主要因素之一。养殖外排水的排放量相对农业废水、城市污水和工业废水较小，但是养殖排放水的直接排放也会加重河流、湖泊和近海水域的水质恶化。我国是全球唯一养殖量高于捕捞量的国家，自20世纪80年代以来养殖规模不断扩大，海水工厂化养殖规模迅速发展扩大，但是鲜有水产养殖企业对养殖排放水实施处理达标后排放。因而，水产养殖排放水一定程度上加剧了局部近岸海域环境污染的问题。同时由于我国养殖外排水强制性排放标准的缺失，使得监督和执法部门缺乏对养殖外排水的监管和处罚的依据，导致养殖水外排无成本，任意排放现象广泛存在。近年来，工厂化循环水养殖模式逐渐兴起，可有效实现水产养殖排放水的循环利用。由于工厂化循环水养殖系统构建成本较高，多用于经济价值高的鱼类养殖，短时间还无法大规模取代传统的养殖模式。因此对海水养殖外排水的处理，迫切需要一种投入小、成本低和净化效果好的净水处理方式。

人工湿地是经自然湿地系统人工改造，由植物、基质和附着在二者上的微生物组成的生态系统。与传统污水处理工艺相比，人工湿地具有出水水质稳定、氮去除能力强、运行维护管理方便、工程基建与运行费用低，负荷变化适应性强以及对生态环境友好等优点。人工湿地系统可通过物理(沉积和挥发)、化学(基质吸附)和生物(植物吸收与微生物作用)等多种途径的协同作用去除水体中的氮磷等污染物。目前，国内外学者已广泛开展了关于人工湿地系统净化技术的研究，但较少应用于海水水产养殖系统。生物滤器是一种处理效率高、占地面积小、基建及运行费用低、管理方便和抗冲击负荷能力强的水产养殖排放水处理技术。最初是20世纪80年代在普通生物滤池的基础上发展起来的，主要以曝气为主。近年来，以生物挂膜为技术核心的生物滤器应用于水产养殖排放水的净化处理研究引起研究者的广泛关注。该方法通过反应器内微生物群体的生物氧化作用和生物絮凝作用、颗粒填料的吸附截留过滤作用以及微生物生态系统的食物链分级捕食作用等，可以高效去除废水中的氮磷、有机物、悬浮颗粒物等污染物质。滤食性贝类的滤食作用及大型藻类对营养盐的吸收作用，不仅能去除养殖水体中的悬浮物和营养盐，还能实现生物量的增长，获得良好的经济效益和生态效益。而利用滤食性贝类和大型藻类构建生物滤器进行水产养殖排放水处理的研究相对较少。本项发明是综合人工湿地和生物滤器构建综合的养殖排放处理系统，实现养殖用水的循环利用。

发明内容

鉴于现有技术的以上现状，本发明提供了一种双循环海水对虾综合养殖系统，其将人工湿地与生物滤器生物净化技术进行改进并结合，以提升海水养殖外排水的处理效果和综合养殖效益。

为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双循环海水对虾综合养殖系统，包括：对虾养殖池、污泥处理池、一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地、贝藻生物滤器和蓄水池，所述对虾养殖池、污泥处理池、一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和蓄水池依次序连通，所述蓄水池与对虾养殖池连通；所述贝藻生物滤器与一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地并联，即所述贝藻生物滤器分别与污泥处理池、蓄水池连通，所述贝藻生物滤器还设置支路由贝藻生物滤器连接至一级表面流人工湿地，所述支路上设置阀门。

优选地，所述贝藻生物滤器内养殖的藻类为海带、紫菜、石莼、江蓠、龙须菜、鼠尾藻和马尾藻中的一种或几种，所述贝藻生物滤器内养殖的贝类为扇贝、贻贝、牡蛎中的一种或几种。

优选地，所述一级表面流人工湿地和二级复合垂直流人工湿地种植耐盐植物；所述耐盐植物为互花米草；所述污泥处理池内养殖滩涂蟹类和弹涂鱼；所述一级表面流人工湿地内养殖滤食性鱼类、贝类和螺类。

优选地，所述二级复合垂直流人工湿地包括上行池和下行池，所述下行池上部设有接收来自一级表面流人工湿地排出水的二级复合垂直流人工湿地进水口，所述上行池上部设有向蓄水池排水的二级复合垂直流人工湿地出水口，所述二级复合垂直流人工湿地进水口的位置高于二级复合垂直流人工湿地出水口，所述上行池下部和下行池下部设置多孔隔离装置，所述多孔隔离装置与二级复合垂直流人工湿地底部之间形成阻塞减缓池，阻塞减缓池安装外排管道和阀门，可定期排放沉淀的颗粒污染物。

优选地，所述上行池和下行池内填设有填充基质，所述填充基质的高度低于二级复合垂直流人工湿地进水口且与二级复合垂直流人工湿地出水口的下边缘齐平。

优选地，所述填充基质的粒径从上到下、由小到大分为三级，分别为一级基质2～3mm、二级基质2～4cm、三级基质3～5cm。

优选地，所述蓄水池内设置杀菌消毒装置和循环水泵，所述对虾养殖池内设置增氧装置。

优选地，所述对虾养殖池的下部通过管道与污泥处理池的上部相连通，所述污泥处理池的顶部与一级表面流人工湿地通过多孔隔离装置相连通。

本发明构建复合了一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和贝藻生物滤器，对对虾养殖外排水进行净化，将其中的残饵、排泄物、氮磷营养物进行过滤净化，使对虾养殖外排水能够循环使用；在污泥处理池内养殖经济性滩涂蟹类、弹涂鱼，一级表面流人工湿地养殖滤食性鱼类、贝、螺，贝藻生物滤器养殖贝类和藻类，形成了海水对虾、贝、鱼、藻的复合式循环养殖系统，提升了系统的经济性和生态效益；养殖系统能耗低、节约能源。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明的系统流程图；

图2示出本发明二级复合垂直流人工湿地的结构示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。

一种双循环海水对虾综合养殖系统，如图1所示，其包括：对虾养殖池、污泥处理池、一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地、贝藻生物滤器和蓄水池，对虾养殖池、污泥处理池、一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和蓄水池依次序连通，蓄水池与对虾养殖池连通，贝藻生物滤器与一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地并联，即所述贝藻生物滤器分别与污泥处理池、蓄水池连通，贝藻生物滤器与蓄水池之间设置阀门，贝藻生物滤器还设置支路由贝藻生物滤器串联至一级表面流人工湿地，支路上设置阀门。

基于上述结构，对虾养殖池的外排水经由污泥处理池后分两路实现双循环，一路流向一级表面流人工湿地，另一路流向贝藻生物滤器，经过贝藻生物滤器过滤后的水有两种流向，一是流向蓄水池，二是流向一级表面流人工湿地，通过阀门控制，使水流选择一种流向。贝藻生物滤器不仅可以对养殖外排水进行净化，还能在其中养殖贝类和藻类，具有一定的经济效益。贝藻生物滤器净化的水可直接排入蓄水池，必要时也可以排入一级表面流人工湿地，进行二次深度处理。

对虾养殖池内的水经污泥处理池将残饵和排泄物等污染物进行沉淀，然后流向一级表面流人工湿地利用植物和微生物进行氮、磷等污染物初步净化，净化后排向二级复合垂直流人工湿地，进一步除氮磷及其他污染物，最后将二级复合垂直流人工湿地净化水排入蓄水池储存。

湿地植物的种类很多，然而对于高盐海水养殖外排水，大多数不适合种植，能够适应海水的人工湿地植物不仅需要根系发达、耐盐，还要具有足够的去污能力、抗病能力以及植物材料的可获取性等因素；一般而言，挺水植物因根系发达、茎叶繁茂具有的净化水质能力较强，去污效果大小为挺水植物>浮水植物>沉水植物，耐盐能力强的植物有芦苇、碱蓬、大米草、互花米草等。

进一步地，所述耐盐植物为互花米草，互花米草为禾本科挺水植物，具有很强的耐盐和净水能力，其能够将盐从叶片上析出。种植密度为60株/m²。为了增强净化效果，污泥处理池内养殖滩涂蟹类和弹涂鱼，所述弹涂鱼为3～4cm长度的鱼苗，所述鱼苗密度为3～5尾/m²。为了增强对养殖外排水的过滤性能，一级表面流人工湿地内养殖滤食性鱼类、贝类和螺类，可以是鲈鱼、缢蛏等。

在某些实施方式中，贝藻生物滤器内养殖的藻类为海带、紫菜、石莼、江蓠、龙须菜、鼠尾藻和马尾藻中的一种或几种，贝藻生物滤器内养殖的贝类为扇贝、贻贝、牡蛎中的一种或几种。

为了提升二级复合垂直流人工湿地的净化效率，如图2所示，所述二级复合垂直流人工湿地包括上行池31和下行池30，所述下行池30上部设有接收来自一级表面流人工湿地排出水的二级复合垂直流人工湿地进水口33，所述上行池31上部设有向蓄水池排水的二级复合垂直流人工湿地出水口34，所述二级复合垂直流人工湿地进水口33的位置高于二级复合垂直流人工湿地出水口34，所述上行池31下部和下行池30下部通过阻塞减缓池35相连通。

阻塞减缓池35的主要作用是收集、排出沉淀，防止湿地水路堵塞。阻塞减缓池35为下、上向流池之间提供了缓冲空间，水流平稳有利于淤泥杂质的沉淀，阻塞减缓池35可设置反冲洗口，当淤泥积累到一定程度，通过反冲洗口把淤泥杂质冲洗排出。

优选地，上行池31和下行池30下部设有用于隔离填充介质的多孔隔离装置，所述多孔隔离装置可以是具孔版或刚性隔离网等，多孔隔离装置下方形成无填充介质的阻塞减缓池35。一级表面流人工湿地的滤后水先在二级复合垂直流人工湿地中先由上至下流动，然后从下行池30底部流入上行池31，由下至上流动至二级复合垂直流人工湿地出水口34。为了保持垂直水流的流动性，二级复合垂直流人工湿地进水口33位置要高于二级复合垂直流人工湿地出水口34位置。

进一步地，所述上行池31和下行池30内填设有填充基质32，所述填充基质32上方种植耐盐植物36，所述填充基质32由下至上粒径逐渐减小，即上行池31和下行池30越靠近下部填充基质32的粒径越大，其原因是为了防止小粒径填充介质堵塞上行池31和下行池30下部的多孔隔离装置，不同基质或者不同基质组合对废水的处理效率有所不同，在使用过程中应避免基质堵塞问题，尽量延长基质使用周期以提高湿地去污效率。填充基质32能够影响二级复合垂直流人工湿地系统的去污效果，一方面，基质具有较大的比表面积和孔隙，二级复合垂直流人工湿地可以通过基质的吸附、过滤、离子交换以及络合作用等来实现对废水中污染物的去除；一方面，填充基质32为湿地植物及根部生长提供了土壤环境并为系统中微生物提供了附着位点。

二级复合垂直流人工湿地中存在丰富的微生物群落，其共同作用、互利共生形成一个有机体系。二级复合垂直流人工湿地的脱氮主要是靠微生物作用，微生物除氮在系统脱氮过程中起着核心作用，微生物通过氨化作用、硝化作用、反硝化作用进行脱氮。酶的活性能够反映微生物特征，基质中脲酶、脱氢酶、硝酸还原酶的活性影响脱氮效率。

优选地，所述填充基质32的粒径从上到下、由小到大分为三级，分别为一级基质2～3mm、二级基质2～4cm、三级基质3～5cm。其中一级基质填充厚度分别小于二级和三级基质，二级和三级基质填充厚度可以相同。

进一步地，所述一级基质为砂石或细珊瑚石，所述二级基质为煤渣，所述三级基质为粗珊瑚石。珊瑚石、煤渣比表面积较大，有利于微生物的着附生长。砂石价格低廉，容易获得，且粒径较小有利于悬浮物的去除适合作为植物根系的附着材料；煤渣富含Al³⁺、Fe³⁺、Ca^{2 +}和Mg²⁺等金属离子，且其结构疏松，表面和内部有大量孔隙，尤其是对磷具有很好的吸附能力，而被作为一种吸附剂用来处理废水且是火电厂的产生的废物，属于废物再利用。

更进一步地，下行池30中填充基质32高度低于二级复合垂直流人工湿地出水口34的高度，其目的是让均匀布的水流充分接触空气，以达到部分复氧的效果，提高基质表层的溶氧量，促进基质耗氧微生物繁殖以及其对NH₄-N的转化。上行池31中填充基质32高度与二级复合垂直流人工湿地出水口34下边缘齐平，目的是避免水体在湿地表面形成积水，滋生蚊虫等。一级表面流人工湿地可参照现有的一级表面流人工湿地的结构布局。

优选地，所述蓄水池内设有用于将水流导向对虾养殖池的循环水泵，将净化后的水进行循环使用，还可对蓄水池中的水进行紫外杀菌等处理，然后再通向对虾养殖池。优选在蓄水池内设置杀菌消毒装置和循环水泵，对虾养殖池内设置增氧装置，对水进行增氧处理。本发明将对虾养殖外排水先进行污泥沉淀，然后依次经过一级表面流人工湿地和二级复合垂直流人工湿地净化，接着在蓄水池中进行杀菌消毒，最后用水泵将水排回对虾养殖池并在其中进行增氧处理。

在某些实施方式中，对虾养殖池的下部通过管道与污泥处理池的上部相连通，污泥处理池的顶部与一级表面流人工湿地通过多孔隔离装置相连通。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双循环海水对虾综合养殖系统，其特征在于，包括：对虾养殖池、污泥处理池、一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地、贝藻生物滤器和蓄水池，所述对虾养殖池、污泥处理池、一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地和蓄水池依次序连通，所述蓄水池与对虾养殖池连通；所述贝藻生物滤器与一级表面流人工湿地、二级复合垂直流人工湿地并联，所述贝藻生物滤器还设置支路由贝藻生物滤器连接至一级表面流人工湿地，所述支路上设置阀门。

2.根据权利要求1所述的双循环海水对虾综合养殖系统，其特征在于，所述贝藻生物滤器内养殖的藻类为海带、紫菜、石莼、江蓠、龙须菜、鼠尾藻和马尾藻中的一种或几种，所述贝藻生物滤器内养殖的贝类为扇贝、贻贝、牡蛎中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的双循环海水对虾综合养殖系统，其特征在于，所述一级表面流人工湿地和二级复合垂直流人工湿地种植耐盐植物；所述耐盐植物为互花米草；所述污泥处理池内养殖滩涂蟹类和弹涂鱼；所述一级表面流人工湿地内养殖滤食性鱼类、贝类和螺类。

4.根据权利要求1所述的双循环海水对虾综合养殖系统，其特征在于，所述二级复合垂直流人工湿地包括上行池和下行池，所述下行池上部设有接收来自一级表面流人工湿地排出水的二级复合垂直流人工湿地进水口，所述上行池上部设有向蓄水池排水的二级复合垂直流人工湿地出水口，所述二级复合垂直流人工湿地进水口的位置高于二级复合垂直流人工湿地出水口，所述上行池下部和下行池下部设置多孔隔离装置，所述多孔隔离装置与二级复合垂直流人工湿地底部之间形成阻塞减缓池。

5.根据权利要求4所述的双循环海水对虾综合养殖系统，其特征在于，所述上行池和下行池内填设有填充基质，所述填充基质的高度低于二级复合垂直流人工湿地进水口且与二级复合垂直流人工湿地出水口的下边缘齐平。

6.根据权利要求5所述的双循环海水对虾综合养殖系统，其特征在于，所述填充基质的粒径从上到下、由小到大分为三级，分别为一级基质2～3mm、二级基质2～4cm、三级基质3～5cm。

7.根据权利要求1所述的双循环海水对虾综合养殖系统，其特征在于，所述蓄水池内设置杀菌消毒装置和循环水泵，所述对虾养殖池内设置增氧装置。

8.根据权利要求1所述的双循环海水对虾综合养殖系统，其特征在于，所述对虾养殖池的下部通过管道与污泥处理池的上部相连通，所述污泥处理池的顶部与一级表面流人工湿地通过多孔隔离装置相连通。