CN102919175B - 一种有藻工厂化循环水养殖系统 - Google Patents

Abstract

一种有藻工厂化循环水养殖系统，包括养殖区域和水处理区域，水处理区域包括微滤机池，气浮池，黑暗处理区，生物处理区，紫外杀菌池、调节池和人工湿地，有藻工厂化循环水养殖系统布置在透光的钢架大棚或砖混结构车间内，养殖区域位于养殖系统的中心位置，水处理区域环绕养殖区域布置，环绕式布局充分利用车间平面空间，使整个车间布局紧凑，本系统能有效拦截养殖水体中的固体颗粒物、去除水体中的氨氮类物质，人工湿地处理技术使高颗粒物浓度水体可以集中收集并二次利用，有效减少因直接排放造成的环境污染和浪费，养殖规模可大可小，养殖设施简单，系统投资小，适于以个体或家庭为单位从事水产养殖生产，有利于推广使用。

Description

一种有藻工厂化循环水养殖系统

技术领域

本发明涉及工厂化水产养殖领域，尤其涉及一种有藻工厂化循环水养殖系统。

背景技术

我国是一个水产养殖大国，是世界水产品的重要供应地，但利用规模扩张的传统粗放型养殖方式目前已面临环境、政策、社会等多方面的巨大压力，因此，广泛推广具有节水、省地、环境友好的工厂化循环水养殖系统具有积极意义。

工厂化循环水养殖系统通常包括养殖区域和水处理区域两部分，养殖区域的中、下层养殖水体溶解氧含量低，并且通常沉积有鱼粪残饵等固体颗粒物，因此需要抽取到水处理区域进行水质净化处理，并为水体充氧，再返回养殖区域，达到水体循环利用的目的。

现阶段，工厂化循环水养殖系统普遍配置在建造规范、遮光性好的大型车间内，车间内要求无光照，将水体内的藻类含量控制到最低，避免因藻类大量生长繁殖、过度消耗中养殖水体中溶解氧，这种养殖模式具有一些明显的不足：

一是车间内要求无光照，以提供低藻或无藻的养殖水体，同时养殖模式规范化、设备集成度高，因此对车间内的场地和设施要求较高，设备操作复杂，适合大规模、高密度养殖，但是却与我国养殖业目前以个人养殖为主，养殖规模参差不齐的国情不符；

二是在水体净化过程中缺乏对固体颗粒物有限拦截手段，导致养殖水体中固体颗粒物含量居高不下，去除不彻底，养殖水体净化效果不理想；

三是此种养殖模式的布局多为左右布置，养殖区域和水处理区域并列布置在养殖车间内，并且均高于车间的水平地坪，两者之间通过通道连接，方便管理人员巡视，水处理区域和通道面积占用场地空间较大，养殖区域占有的车间区域比例率低，车间内的平面空间利用率不高；

四是由于水体低藻或无藻，导致溶解在水体中的氨氮类化合物含量较高，由于缺乏有效的净化手段，易对养殖水体造成污染；

五是养殖水体采用单路水循环模式，即养殖水体的中层水通过一条水处理路线完成，底层水则直接定期排放，缺乏对底层水的有效净化回收手段，易对环境造成污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种规模大小可灵活调整，可以在简易的透光车间内进行工厂化水产养殖，并且能够有效去除养殖水体中的固体颗粒物和氨氮类化合物，排放较低的有藻工厂化循环水养殖系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种有藻工厂化循环水养殖系统，包括养养殖区域和水处理区域，其中：

养殖区域包括多个呈矩阵排布的养殖鱼池，单个养殖鱼池呈矩形，四角为内切角，池壁上带有池壁穿管，池壁穿管一端位于池体内的中层水体内，一端接入池体外部的回水渠，

水处理区域包括首尾顺次相连的微滤机池，气浮池，生物处理区，紫外杀菌池和调节池，

回水渠接入微滤机池，

气浮池内的水体表层布置导泡挡板，导泡挡板一端伸出气浮池外，伸出端端部下方布置排泡井，

调节池通过回水管接入养殖鱼池，

养殖鱼池、微滤机池、生物处理区和紫外杀菌池底部均开设带有阀门的排污口，

其特征在于：

所述有藻工厂化循环水养殖系统布置在透光的钢架大棚或砖混结构车间内，

养殖区域位于养殖系统的中心位置，水处理区域环绕养殖区域布置，养殖区域的池体顶部位于车间地坪上方，水处理区域的池体顶部与车间地坪持平，水处理区域的池体上方间隔铺设跳板，形成一圈养殖区域的行走通道；

在气浮池与生物处理池之间布置黑暗处理区，黑暗处理区为一条或多条并列排布的长形地沟，地沟一端与气浮池连通，一端与生物处理区连通，地沟底部为漏斗形，漏斗最低处开设带有阀门的排污口，沟内装填过滤填料，地沟上覆盖不透光的遮光盖板，地沟内部无光照；

在水处理区域的环形外侧布置人工湿地，人工湿地为一个长形池体，沿其长度方向，池体内部由墙体分隔为相互独立的沉淀池、湿地主体和蓄水池三个部分，沉淀池底部开设带有阀门的排污口，湿地主体内铺设卵石层，卵石层上种植水培植物，

沉淀池和湿地主体之间的墙体顶部位于人工湿地内的上层水体内，两者的上层水体之间相互连通，

湿地主体和蓄水池之间的墙体顶部位于人工湿地内的水面上方，湿地主体内的水体和蓄水池内的水体之间通过过水管连通，过水管一端埋设在湿地主体的卵石层，埋入段上间隔开设多个透水孔，一端穿过湿地主体和蓄水池之间的墙体、接入蓄水池内，

养殖鱼池、微滤机池、黑暗处理区、生物处理区、紫外杀菌池的排污口以及气浮池的排泡井通过排污管接入人工湿地的沉淀池，人工湿地的蓄水池水体通过提水泵接入调节池。

本系统可以直接布置在简易钢架大棚或砖混结构的透光车间内，养殖区域内有光照，养殖水体中有藻类生长，从而利用水体中藻类的光合作用去除氨氮类物质，同时在水处理区域中增设了黑暗处理区，其顶部覆盖了遮光盖板，使黑暗处理区基本没有光照，水体流过该区域时，藻类会因光照不足部分死亡，从而有效控制水体中的藻类浓度，适宜的藻类浓度能避免由于藻类的大量繁殖而造成的水质下降及夜间大量耗氧。

养殖区域大小可视养殖规模、场地环境灵活改变，水处理区域呈环绕式，将养殖鱼池包拢在中间，并在水处理区域铺设跳板，作为道路通行，无需另外占用场地作为通道，充分的利用了车间平面空间，使整个车间布局紧凑，解决了养殖水面面积与水处理水面面积比值低的问题。

在水处理工艺上，摒弃了现有的养殖模式中仅中层水体净化，底层水体直接定期排放的单路循环水模式，采用双路循环水模式，即养殖区域的中层水循环进入水处理区域进行水质净化，养殖区域和水处理区域的底层水及浮泡定期通过人工湿地净化：

①固体颗粒物含量较大的养殖区域底层水定期由排污管排入车间内部的人工湿地内，经人工湿地的沉淀、生物处理后，即可以抽回鱼池使用或直接达标排放，经沉淀后的鱼粪残饵等固体颗粒物可以收集深加工。

②养殖鱼池内的中层水体由池壁穿管引出，单池水体流出后进入养殖鱼池旁边的回水渠，汇总后流入微滤机池进行物理过滤，经处理过的水体进入气浮池，过滤出的污水通过排污管进入人工湿地进行处理。

气浮池安装挡板，可将产生的泡沫收集进排泡井，排泡井预埋排污管，泡沫流入人工湿地进行处理。

经气浮池后，水体继续自流进入黑暗处理区。黑暗处理区上铺设了遮光盖板，可有效控制水体中的藻类浓度，此外，黑暗处理区内填充了过滤填料，可对水体中飘浮的的固体颗粒物起到有限的拦截作用，被拦截的固体颗粒物下沉到黑暗处理区的漏斗形底部，经排污管定期排出，进入人工湿地。

黑暗处理区后串联生物处理区，生物处理区内配置有曝气装置，并且具有光照，利于藻类的生长，通过藻类的光合作用对水体起到氨氮降解作用，沉淀在生物处理区底部的污物定期排入人工湿地。

养殖水体经过物理过滤及生物处理后，进入开放式紫外杀菌池，杀菌池内的灯管数量及功率可根据水处理量自由控制，杀菌池底沉积的污物定期排入人工湿地。

养殖水体经过全部水处理环节后，流入调节池，调节池中可根据生产需要增加生物填料，以增强系统的生物过滤能力。

调节池水体回流进入养殖鱼池。

进一步的，生物处理区为与黑暗处理区相匹配的一条或多条并列排布的长形地沟，地沟内部装填HDPE滤料，地沟底部为漏斗形，排污口开设在漏斗最低处，地沟底部间隔布置曝气装置。

再进一步，养殖鱼池、微滤机池、气浮池、黑暗处理区、生物处理区、紫外杀菌池、和调节池内的水体之间采用自流形式顺次连通，调节池内配置提水泵，调节池内的水体通过提水泵打入养殖鱼池。养殖区域水体进入水处理区域，水处理区域内的水体流动均采用自流形式，仅水处理区域水体回流入养殖区域、人工湿地水体进入水处理区域采用提水泵抽取，可有限减少整套系统的动力配置。

再进一步，调节池的相对两侧池壁上交错伸出多段平行墙体，墙体伸出端与池壁之间留有空隙，墙体将池腔分隔为迂回的廊形池腔，池腔的一端与紫外杀菌池相连通，一端配置提水泵。回廊式的结构能有效延长水体在调节池内的流动距离，在增强水质调节效果的同时，不会增大水处理区域的占地面积。

再进一步，各排污口上的阀门为立式布置的插管，插管下端紧插到排污口入，上端外露在水面上，只要通过插拔拔管就能开启各排污口，操作方便。

再进一步，黑暗处理区内的过滤填料是填充率为200％的立体网状填料或者沿沟体长度方向间隔布置的多道毛刷。

再进一步，养殖区域为横向布置的一排或多排养殖鱼池，回水管和排污管布置在养殖区域后侧，黑暗处理区和生物处理区布置在养殖区域前侧，调节池和紫外杀菌池位于养殖区域右侧，微滤机池和气浮池位于养殖区域左侧，人工湿地位于微滤机池和气浮池左侧。

本发明的有益效果在于：

1、通过环绕式布置水处理区域及在水处理区域上搭建行走通道的方式，充分利用车间平面空间，使整个车间布局紧凑，改善养殖水面面积与水处理水面面积比值低的问题。

2、通过黑暗处理区的过滤填料有效拦截了养殖水体中的固体颗粒物，解决了养殖系统中的固体颗粒物含量高，不易去除的问题。

3、通过藻类的光合作用去除水体中的氨氮类物质，并且在光照较好条件下保证了水体中的溶解氧浓度，同时采用黑暗处理技术，防止水体中的藻类大量生长污染水体，维持藻类浓度适当，有效改善水质指标。

4、采用人工湿地处理技术，使高颗粒物浓度水体既可以达标排放，也可以集中回用并二次利用，有效减少因直接排放造成的环境污染和浪费；同时，通过种植观赏性植物，可以增加循环水养殖车间的美观度。

5、采用双路循环模式，回收底层水体中的鱼粪残饵等固体颗粒物、收集深加工后充分利用，减少了环境负担。

6、养殖规模可大可小，养殖设施简单，系统投资小，适于以个体或家庭为单位从事水产养殖生产，有利于系统推广使用。

附图说明

图1为现有无藻化循环水养殖系统的车间平面布置示意图

图2为现有无藻化循环水养殖系统有水体处理工艺示意图

图3为图2中工艺的设备连接示意图

图4为本发明有藻化循环水养殖系统的车间平面布置示意图

图5为本发明有藻化循环水养殖系统的水体处理工艺示意图

图6为图5中工艺的设备连接示意图

图7为人工湿地的结构示意图

图1-7中：1为人工湿地，101为沉淀池，102为湿地主体，104为过水管，2为微滤机池，3为排污管，4为排污口，5为回水管，6为养殖鱼池，8为调节池，10为气浮池，12为生物处理区，11为黑暗处理区，13为紫外杀菌池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

有藻工厂化循环水养殖系统通常包括养养殖区域和水处理区域：

养殖区域包括多个呈矩阵排布的养殖鱼池6，单个养殖鱼池6呈矩形，四角为内切角，池壁上带有池壁穿管，池壁穿管一端位于池体内的中层水体内，一端接入池体外部的回水渠，

水处理区域包括首尾顺次相连的微滤机池2，气浮池10，生物处理区12，紫外杀菌池13和调节池8，回水渠3接入微滤机池2，气浮池10内的水体表层布置导泡挡板，导泡挡板一端伸出气浮池10外，伸出端端部下方布置排泡井，调节池8通过回水管5接入养殖鱼池6，养殖鱼池6、微滤机池2、生物处理区12和紫外杀菌池13底部均开设带有阀门的排污口4。

现有的无藻工厂化循环养殖系统普遍配置在建造规范、遮光性好的大型车间内，车间内要求无光照，将水体内的藻类含量控制到最低，避免因藻类大量生长繁殖、过度消耗中养殖水体中溶解氧。养殖模式的布局多为左右布置，养殖区域和水处理区域并列布置在养殖车间内，并且均高于车间的水平地坪，两者之间铺设通道，水处理区域和通道面积占用场地空间较大，养殖区域占有的车间区域比例率低，车间内的平面空间利用率不高，如图1所示。养殖水体采用单路水循环模式，如图2，3所示，养殖水体的中层水通过单路水处理路线完成，底层水直接排放，循环管路水处理设备的运行压力大，投资成本高，并且排放会对环境造成一定污染。

本发明有藻工厂化循环水养殖系统布置在透光的钢架大棚或砖混结构车间内，养殖区域位于养殖系统的中心位置，水处理区域环绕养殖区域布置，养殖区域的池体顶部位于车间地坪上方，水处理区域的池体顶部与车间地坪持平，水处理区域的池体上方间隔铺设跳板，形成一圈环形的养殖区域行走通道。养殖区域为横向布置的一排或多排养殖鱼池6，回水管5和排污管3布置在养殖区域后侧，黑暗处理区11和生物处理区12布置在养殖区域前侧，调节池8和紫外杀菌池13位于养殖区域右侧，微滤机池2和气浮池10位于养殖区域左侧，人工湿地1位于微滤机池2和气浮池10左侧，如图4所示。

在气浮池10与生物处理区12之间布置黑暗处理区11，黑暗处理区11为一条或多条并列排布的长形地沟，地沟一端与气浮池10连通，一端与生物处理区12连通，地沟底部为漏斗形，漏斗最低处开设带有阀门的排污口4，沟内装填填充率为200％的立体网状填料或者沿沟体长度方向间隔布置的多道毛刷，地沟上覆盖不透光的遮光盖板，地沟内部无光照。

生物处理区12为与黑暗处理区11相匹配的一条或多条并列排布的长形地沟，地沟内部装填HDPE滤料，地沟底部为漏斗形，排污口4开设在漏斗最低处，地沟底部间隔布置曝气装置。

在水处理区域的环形外侧布置人工湿地1，如图7所示。人工湿地1为一个长形池体，沿其长度方向，池体内部由墙体分隔为相互独立的沉淀池101、湿地主体102和蓄水池103三部分：沉淀池101底部开设带有阀门的排污口4，湿地主体102内铺设卵石层，卵石层上种植水培植物，沉淀池101和湿地主体102之间的墙体顶部位于人工湿地1内的上层水体内，两者的上层水体之间相互连通；湿地主体102和蓄水池103之间的墙体顶部位于人工湿地1内的水面上方，湿地主体102内的水体和蓄水池103内的水体之间通过过水管104连通，过水管104一端埋设在湿水主体的卵石层，埋入段上间隔开设多个透水孔，一端穿过湿地主体102和蓄水池103之间的墙体、接入蓄水池103内。

养殖鱼池6、微滤机池2、黑暗处理区11、生物处理区12、紫外杀菌池13的排污口4以及气浮池10的排泡井通过排污管3接入人工湿地1的沉淀池101，人工湿地1的蓄水池103水体通过提水泵接入调节池8。

养殖鱼池6、微滤机池2、气浮池10、黑暗处理区11、生物处理区12、紫外杀菌池13、和调节池8内的水体之间采用自流形式顺次连通，调节池8内配置提水泵7，调节池8内的水体通过提水泵7打入养殖鱼池6。

调节池8的相对两侧池壁上交错伸出多段平行墙体，墙体伸出端与池壁之间留有空隙，墙体将池腔分隔为迂回的廊形池腔，廊形首端与紫外杀菌池13相连通，尾端配置提水泵7。

本发明系统可以直接布置在简易钢架大棚或砖混结构的透光车间内，养殖区域内有光照，养殖水体中有藻类生长，从而利用水体中藻类的光合作用去除氨氮类物质，同时在水处理区域中增设了黑暗处理区11，其顶部覆盖了遮光盖板，使黑暗处理区11基本没有光照，水体流过该区域时，藻类会因光照不足部分死亡，从而有效控制水体中的藻类浓度，适宜的藻类浓度能避免由于藻类的大量繁殖而造成的水质下降及夜间大量耗氧。

养殖区域大小可视养殖规模灵活改变，水处理区域呈环绕式，将养殖鱼池包拢在中间，并在水处理区域铺设跳板，作为道路通行，无需另外占用场地作为通道，充分的利用了车间平面空间，使整个车间布局紧凑，改善养殖水面面积与水处理水面面积比值低的问题。

在水处理工艺上，摒弃了现有的养殖模式中仅中层水体净化，底层水体直接定期排放的单路循环水模式，采用双路循环水模式，即养殖区域的中层水循环进入水处理区域进行水质净化，养殖区域和水处理区域的底层水及浮泡定期通过人工湿地净化，如图5，6所示：

①固体颗粒物含量较大的养殖区域底层水定期由排污管3排入车间内部的人工湿地1内，经人工湿地1的沉淀、生物处理后，即可以抽回养殖鱼池6使用或直接达标排放，经沉淀后的鱼粪残饵等固体颗粒物可以收集深加工。

②养殖鱼池6内的中层水体由池壁穿管引出，单池水体流出后进入养殖鱼池6旁边的回水渠，汇总后流入微滤机池2进行物理过滤，经处理过的水体进入气浮池10，过滤出的污水通过排污管3进入人工湿地1进行处理。

气浮池10安装挡板，可将产生的泡沫收集进入排泡井，排泡井预埋排污管，泡沫流入人工湿地1进行处理。

经气浮池后，水体继续自流进入黑暗处理区11。黑暗处理区11上铺设了遮光盖板，可有效控制水体中的藻类浓度，此外，黑暗处理区11内填充了过滤填料，可对水体中飘浮的固体颗粒物起到有限的拦截作用，被拦截的固体颗粒物下沉到黑暗处理区11的漏斗形底部，经排污管3定期排出，进入人工湿地1。

黑暗处理区11后串联生物处理区12，生物处理区12内配置有曝气装置，并且具有光照，利于藻类的生长，通过藻类的光合作用对水体起到氨氮降解作用，沉淀在生物处理区12底部的污物定期排入人工湿地1。

养殖水体经过物理过滤及生物处理后，进入开放式紫外杀菌池13，杀菌池内的灯管数量及功率可根据水处理量自由控制，杀菌池底沉积的污物定期排入人工湿地1。

养殖水体经过全部水处理环节后，流入调节池8，调节池8中可根据生产需要增加生物填料，以增强系统的生物过滤能力。

调节池8水体回流进入养殖鱼池6。

Claims (7)

1.一种有藻工厂化循环水养殖系统，包括养殖区域和水处理区域，其中：

养殖区域包括多个呈矩阵排布的养殖鱼池（6），单个养殖鱼池（6）呈矩形，四角为内切角，池壁上带有池壁穿管，池壁穿管一端位于池体内的中层水体内，一端接入池体外部的回水渠，

水处理区域包括首尾顺次相连的微滤机池（2），气浮池（10），生物处理区（12），紫外杀菌池（13）和调节池（8），

回水渠（3）接入微滤机池（2），

气浮池（10）内的水体表层布置导泡挡板，导泡挡板一端伸出气浮池（10）外，伸出端端部下方布置排泡井，

调节池（8）通过回水管（5）接入养殖鱼池（6），

养殖鱼池（6）、微滤机池（2）、生物处理区（12）和紫外杀菌池（13）底部均开设带有阀门的排污口（4），

其特征在于：

所述有藻工厂化循环水养殖系统布置在透光的钢架大棚或砖混结构的车间内，

养殖区域位于养殖系统的中心位置，水处理区域环绕养殖区域布置，养殖区域的池体顶部位于车间地坪上方，水处理区域的池体顶部与车间地坪持平，水处理区域的池体上方间隔铺设跳板，形成一圈环形的养殖区域行走通道；

在气浮池（10）与生物处理池之间布置黑暗处理区（11），黑暗处理区（11）为一条或多条并列排布的长形地沟，地沟一端与气浮池（10）连通，一端与生物处理区（12）连通，地沟底部为漏斗形，漏斗最低处开设带有阀门的排污口（4），沟内装填过滤填料，地沟上覆盖不透光的遮光盖板，地沟内部无光照；

在水处理区域的环形外侧布置人工湿地（1），人工湿地（1）为一个长形池体，沿其长度方向，池体内部由墙体分隔为相互独立的沉淀池（101）、湿地主体（102）和蓄水池（103）三个部分，沉淀池（101）底部开设带有阀门的排污口（4），湿地主体（102）内铺设卵石层，卵石层上种植水培植物，

沉淀池（101）和湿地主体（102）之间的墙体顶部位于人工湿地（1）的上层水体内，两者的上层水体之间相互连通，

湿地主体（102）和蓄水池（103）之间的墙体顶部位于人工湿地（1）的水面上方，湿地主体（102）的水体和蓄水池（103）的水体之间通过过水管（104）连通，过水管（104）一端埋设在湿地主体（102）的卵石层，埋入段上间隔开设多个透水孔，一端穿过湿地主体（102）和蓄水池（103）之间的墙体、接入蓄水池（103）内，

养殖鱼池（6）、微滤机池（2）、黑暗处理区（11）、生物处理区（12）、紫外杀菌池（13）的排污口（4）以及气浮池（10）的排泡井通过排污管接入人工湿地（1）的沉淀池（101），蓄水池（103）的水体通过提水泵接入调节池（8）。

2.根据权利要求1所述有藻工厂化循环水养殖系统，其特征在于：所述生物处理区（12）为与黑暗处理区（11）相匹配的一条或多条并列排布的长形地沟，地沟内部装填HDPE滤料，地沟底部为漏斗形，排污口（4）开设在漏斗最低处，地沟底部间隔布置曝气装置。

3.根据权利要求1所述有藻工厂化循环水养殖系统，其特征在于：

养殖鱼池（6）、微滤机池（2）、气浮池（10）、黑暗处理区（11）、生物处理区（12）、紫外杀菌池（13）、和调节池（8）内的水体之间采用自流形式顺次连通，

调节池（8）内配置提水泵（7），调节池（8）内的水体通过提水泵（7）打入养殖鱼池（6）。

4.根据权利要求1所述有藻工厂化循环水养殖系统，其特征在于：调节池（8）的相对两侧池壁上交错伸出多段平行墙体，墙体伸出端与池壁之间留有空隙，墙体将池腔分隔为迂回的廊形池腔，池腔首端与紫外杀菌池（13）相连通，尾端配置提水泵（7）。

5.根据权利要求1所述有藻工厂化循环水养殖系统，其特征在于：所述各排污口（4）上的阀门为立式布置的插管，插管下端紧插到排污口（4）入，上端外露在水面上。

6.根据权利要求1所述有藻工厂化循环水养殖系统，其特征在于：所述黑暗处理区（11）内的过滤填料是填充率为200％的立体网状填料或者沿沟体长度方向间隔布置的多道毛刷。

7.根据权利要求1所述有藻工厂化循环水养殖系统，其特征在于：

所述养殖区域为横向布置的一排或多排养殖鱼池（6），回水管（5）和排污管（3）布置在养殖区域后侧，黑暗处理区（11）和生物处理区（12）布置在养殖区域前侧，

调节池（8）和紫外杀菌池（13）位于养殖区域右侧，微滤机池（2）和气浮池（10）位于养殖区域左侧，人工湿地（1）位于微滤机池（2）和气浮池（10）左侧。

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