CN101161061B - 一种基于微藻的循环水水产养殖系统 - Google Patents

一种基于微藻的循环水水产养殖系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用光能，以微藻为媒介的实现水循环使用、同时抑制水产养殖品种病害发生的水产养殖系统。该系统，包括：通过管道连通以进行养殖水循环的两养殖子系统。本发明的基于微藻的循环水水产养殖系统，通过两个养殖子系统的合理搭配，形成了生物循环链，大大提高了水产养殖的效率。基于微藻类的循环水将第一种水产品养殖中过剩的营养物带给第二种水产品，并作为第二种水产品的饵料，因此降低了水的消耗并且能将排出的“废物”变为有益的营养，还可以利用微藻分泌的天然抗生素抑制养殖水产品细菌性疾病的发生，同时降低感染病毒性疾病的机率。

Description

一种基于微藻的循环水水产养殖系统
技术领域
本发明涉及一种水产养殖系统，具体地说，涉及一种利用光能，以微藻作为媒介循环利用水资源的水产养殖系统。
背景技术
目前，水产养殖业遇到了两大难题，一是水资源及水产养殖所产生的环境污染问题，另一个是水产品病害的问题。这两个问题又是紧密联系在一起的，水环境的污染会导致有害菌的滋生，造成病害的频繁发生。传统养殖技术在大幅提高了面积产量的同时也带来潜在的危机，主要表现在养殖不仅是环境污染的受害者，同时也是环境污染的污染源之一，鱼虾蟹贝养殖对水域的污染物包括残饵、化肥、消毒药品等，特别是残饵溶解的氮磷等营养元素成为养殖水域富营养化的元凶。富营养化的水质是病原滋生的前提条件，甚而可能会诱发赤潮，带来养殖的灾难性后果。
对虾养殖一直以来是世界水产养殖业中的活跃角色，但是近年来我国的传统的对虾养殖方式遇到不小的困难，一方面是水资源的制约，每生产1千克对虾大约需要消耗20000升的水(Timmons和Losordo，1994)。另一方面是受到重大的虾病困扰，1980年代末在世界范围内暴虐的对虾养殖“瘟疫”(病毒性疾病)，从1993年开始在我国由北至南大面积蔓延，已造成数以百亿计的经济损失。
在传统的循环水养殖中主要是基于细菌的系统，水循环的处理系统中是利用细菌来去除过剩的营养物质。这样的系统所需的投资和运行费用在内的成本都比较高，导致此类系统在推广应用中受到很大的制约(Libey和Timmons，1996)。
因此，需要一种用于养殖水产品种，特别是对虾的系统。这种系统可以实现水资源的循环利用，降低水资源的消耗，还能抑制对虾病害的发生。同时能降低投资和运行费用在内的成本，增加系统运行的效益。
中国专利申请CN200410011209.4提供了一种全封闭海、淡水鱼类养殖、囤养的净化系统，其特征在于：包括单独的水质净化系统，可以分别进行海、淡水鱼类养殖，该净化系统由养殖池、沉淀池、生物净化池和增氧调温池自成体系，水在封闭的系统内循环，养殖池、沉淀池和生物净化池均设有排污管道，沉积的固体污物由此排出。其系统内只能对单一的水产品进行养殖，适用范围比较小，运行成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决循环水养殖中水处理工艺复杂，处理费用高等技术问题，提供一种利用光能，以微藻为媒介的实现水循环使用、同时抑制水产养殖品种病害发生的水产养殖系统。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于，包括：
养殖第一种水产品的第一养殖子系统，其包含多个养殖第一种水产品的第一养殖单元，多个第一养殖单元通过管道连通成养殖水循环网络，每个第一养殖单元中均养殖有微藻，微藻在光照下微藻的光合作用吸收溶解在水中的氮、磷类污染物；
养殖第二种水产品的第二养殖子系统，其包含多个养殖第二种水产品的第二养殖单元，第二养殖单元通过管道与第一养殖单元连通以进行养殖水循环，通过养殖水循环将第一养殖单元中养殖的微藻带入第二养殖单元，以作为第二种水产品的饵料。
本发明中，所述第一养殖单元，包括：
养殖第一种水产品的养殖池；
设置在所述养殖池中心的排污管；
设置在养殖池壁的增氧曝气装置；
与其他第一养殖单元连通，以进行养殖水循环，保持各第一养殖单元水位平衡的连通管；
养殖池向第二养殖单元输送养殖水的循环管；
从第二养殖单元回收养殖水的回水管，回水管以切向方式回水，使得养殖池形成一定的旋转水流。
所述第一种水产品，包含鱼类、虾类等水产品，所述微藻包含硅藻等。
每个养殖池外靠近增氧曝气装置，还设有气泵，其通过增氧曝气装置在夜晚或阴天硅藻无法进行光合作用时，给养殖池进行补充增氧。
所述第一养殖单元还设有与养殖池相连的泡沫分离装置，其可除去养殖池水中多余的微藻，再将处理过后的养殖水输送回养殖池，所述泡沫分离装置，包括：
一分离筒；
设置在分离筒上部的电动机，电动机通过导管连接微气泡发生器，微气泡发生器向下伸入分离筒中；
设置在分离筒上部的溢泡口；
设置在分离筒中部的从养殖池进水和回水的进水口和回水口；
设置在分离筒底部的排空口。
本发明中，所述第二养殖单元，包括：
养殖第二种水产品的养殖池；
设置在养殖池中的多个养殖桶；
与第一养殖单元相连进行进水和回水的进水口和回水口。
所述第二养殖单元还设有排空所述养殖第二种水产品养殖池中养殖水的排空口，以便于取出第二种水产品。
所述第二种水产品为滤食性生物，如贝类、卤虫等。
本发明中，为了增强整个水产养殖系统的养殖水循环，本系统进一步可包含一集水器，所述集水器与每个第一养殖单元的循环管相连，汇集每个第一养殖单元中的养殖水，再通过水泵与第二养殖单元的进水口相连，将养殖水输送到第二养殖单元。
为了避免多个第二养殖单元分别与第一养殖单元连通时造成系统结构复杂，多个第二养殖单元的进水口和回水口可首尾相连形成单元组，首单元的进水口连接所述水泵，尾单元的回水口与至少一个第一养殖单元的回水管连接。
本发明的基于微藻的循环水水产养殖系统，通过两个养殖子系统的合理搭配，形成了生物循环链，大大提高了水产养殖的效率。基于微藻类的循环水将第一种水产品养殖中过剩的营养物带给第二种水产品，并作为第二种水产品的饵料，因此降低了水的消耗并且能将排出的“废物”变为有益的营养，而且利用微藻分泌的天然抗生素抑制养殖水产品细菌性疾病的发生，同时降低感染病毒性疾病的机率。
附图说明
图1为本发明水产养殖系统的结构示意图。
图2为本发明第一养殖单元的结构示意图。
图3为本发明第二养殖单元的结构示意图。
图4为本发明泡沫分离装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种基于微藻的循环水水产养殖系统，包括养殖第一种水产品的第一养殖子系统和养殖第二种水产品的第二养殖子系统，第一养殖子系统和第二养殖子系统通过管道连通进行养殖水循环。第一养殖子系统中养殖人们食用的主水产品，如鱼类、虾类等，但在养殖过程中水产品的排泄物、残饵等在水中会分解形成氮、磷类污染物，从而影响到养殖水体的水质。因此，本发明是利用在光照下微藻的光合作用吸收溶解在第一养殖子系统水中的氮类污染物，净化养殖用水，并通过养殖水的循环将微藻带入第二养殖子系统中，第二养殖子系统中的滤食性的生物，如：双壳贝类、卤虫等，滤食水中的藻类，并及时的从系统中收获滤食性生物，形成一个生物循环链。
本发明是一种可以适用于养殖各种水产品的系统，优选的实施例是基于硅藻用于海水对虾和双壳贝类养殖的系统，即第一养殖子系统基于硅藻进行对虾养殖，第二养殖子系统中养殖双壳贝类，可以理解的是本实施例只是以对虾和双壳贝类进行示例性的说明，并不是对本发明的限制。
再参见图1，本实施例中，养殖对虾的第一养殖子系统，包括四个第一养殖单元100，其分布在整个水产养殖系统的四周，彼此之间等距设置，每个第一养殖单元中放有海水、对虾和硅藻，并定时给对虾投放饲料。四个第一养殖单元100两两通过连通管102将水路进行连通，保持每个第一养殖单元100之间的水位平衡。
参见图2，每个第一养殖单元100，包括养殖对虾的养殖池101、连通管102、排污管103、循环管104、曝气装置105和回水管106。海水、对虾和硅藻均投放在养殖池101中，硅藻光合作用吸收溶解在养殖池101水中的氮类污染物，以净化养殖用水。连通管102、循环管104和回水管106设置在养殖池101四周，循环管104和回水管106分别向第二养殖子系统输送和回收养殖水，以形成养殖水的循环。回水管106进行回水时以切向方式回水，使得养殖池101形成一定方向的水流，利用水流旋转所形成的二次流作用，将固形污染物汇集到养殖池的中心位置，通过设置在养殖池101中心位置的排污管103每天定时将固形污染物排出养殖池101，通常排水量为总水体量的5％-10％。曝气装置105设置在养殖池101壁上，在夜晚或阴天硅藻无法进行光合作用，养殖池101中溶氧低时，养殖池101外侧靠近曝气装置105的气泵150通过曝气装置105对养殖池101进行鼓风曝气增氧，以提高养殖池101中含氧量，通常气泵105采用常见的旋涡风机即可。
再参见图1，本实施例中，第二养殖子系统进行双壳贝类的养殖，其包括16个第二养殖单元110，16个第二养殖单元4个一组，设置在4个第一养殖单元100之间的空隙中，在整个水产养殖系统的中心位置向四周进行排列成“十”字形。
参见图3，每个第二养殖单元110包括养殖池111、设置在养殖池111中的12个养殖桶112、与第一养殖单元100相连进行进水和回水的进水口113和回水口114，以及一个排空口115。养殖池111的每个养殖桶112中均进行双壳贝类的养殖，每个养殖桶112均与养殖池111相同，可以与养殖池111进行养殖水的循环与交换。进水口113和回水口114分别与第一养殖单元的循环管104和回水管106相连，以与第一养殖单元100进行养殖水循环，养殖水循环将第一养殖单元100中的硅藻带入养殖池111中的每个养殖桶112，以作为双壳贝类的饵料，当双壳贝类成熟后，即可打开设置在养殖池111中排空口115，将养殖池111中的水排空，以便于取出其中的养殖桶112，重新更换新的养殖桶112，以进行新一轮双壳贝类的养殖。
而且对于整个养殖系统来说，硅藻的去除也是必需的，由于在光照下硅藻的生长速度是极快的，如果不及时清理容易造成养殖水的富营养，不利于对虾的养殖。较适宜的去除硅藻的周期约为24小时，每个周期较适宜的去除量约为80％的硅藻，而且对硅藻的清除可以不仅仅限于利于双壳贝类，也可以采用其他的物理方式进行补充。参见图1和图4，第一养殖单元100还包含与养殖池101相连的泡沫分离装置120，其作为一种补充，其可除去养殖池水中多余的微藻，其包括分离筒122、电动机121、微气泡发生器123、溢泡口124、进水口125和回水口126。进水口125设置在分离筒122中部与养殖池101连通，分离筒122通过进水口125从养殖池101引入养殖水，电动机121设置在分离筒122上部，电动机121通过导管连接微气泡发生器123，微气泡发生器123向下伸入分离筒122中以产生微气泡，除去引入养殖水中多余的硅藻，产生的多余气泡可以从分离桶122上部的溢泡口124排除分离筒122，经过处理的养殖水再通过与养殖池101连通的回水口126回到养殖池101，完成硅藻清除。
每个第二养殖单元110都与至少一个第一养殖单元100进行连通时，必然会造成系统结构的复杂，管道的排管布线困难。参见图1，为了增强整个水产养殖系统的养殖水循环，本系统进一步可包含一集水器130，集水器130与每个第一养殖单元100的循环管104相连，集水器130再连接多个水泵140，将养殖水输送到第二养殖单元110。本实施例中，16个第二养殖单元110，每个4个一组构成单元组，每个第二养殖单元110的进水口113通过管道分别与水泵140连接，同组的4个第二养殖单元110的回水口114相互串连，然后与第一养殖单元100的回水管106连接，根据实际情况的不同，可以与多个第一养殖单元的回水管106进行连接，以促进养殖水的循环，这样就构成了本发明基于微藻的循环水水产养殖系统。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.一种基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于，包括：
养殖第一种水产品的第一养殖子系统，其包含多个养殖第一种水产品的第一养殖单元，多个第一养殖单元通过管道连通成养殖水循环网络，每个第一养殖单元中均养殖有微藻，微藻在光照下微藻的光合作用吸收溶解在水中的氮类污染物；
养殖第二种水产品的第二养殖子系统，其包含多个养殖第二种水产品的第二养殖单元，第二养殖单元通过管道与第一养殖单元连通以进行养殖水循环，通过养殖水循环将第一养殖单元中养殖的微藻带入第二养殖单元，以作为第二种水产品的饵料；
所述第一养殖单元，包括：
养殖第一种水产品的养殖池；
设置在所述养殖池中心的排污管；
设置在养殖池壁的增氧曝气装置；
与其他第一养殖单元连通，以进行养殖水循环，保持各第一养殖单元水位平衡的连通管；
养殖池向第二养殖单元输送养殖水的循环管；
从第二养殖单元回收养殖水的回水管；
所述第一养殖单元设有与养殖池相连，除去养殖池水中多余的微藻，再将处理过后的养殖水输送回养殖池的泡沫分离装置；
所述泡沫分离装置，包括：
一分离筒；
设置在分离筒上部的电动机，电动机通过导管连接微气泡发生器，微气泡发生器向下伸入分离筒中；
设置在分离筒上部的溢泡口；
设置在分离筒中部的从养殖池进水和回水的进水口和回水口；
设置在分离筒底部的排空口。
2.如权利要求1所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：所述回水管以切向方式回水，使得所述第一养殖单元的养殖池形成一定的旋转水流。
3.如权利要求1所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：所述第一种水产品，包含鱼类、虾类。
4.如权利要求1所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：所述微藻为硅藻。
5.如权利要求1所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：所述养殖池外靠近增氧曝气装置，设有气泵，其通过增氧曝气装置在夜晚或阴天硅藻无法进行光合作用时，给养殖池进行补充增氧。
6.如权利要求1所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：所述第二养殖单元，包括：
养殖第二种水产品的养殖池；
设置在养殖池中的多个养殖桶；
与第一养殖单元相连进行进水和回水的进水口和回水口。
7.如权利要求1或6所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：所述第二养殖单元设有排空所述养殖第二种水产品养殖池中养殖水的排空口。
8.如权利要求1所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：所述第二种水产品为滤食性生物。
9.如权利要求1或8所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：所述第二种水产品为包含贝类和卤虫。
10.如权利要求1所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：进一步可包含一集水器，所述集水器与每个第一养殖单元的循环管相连，汇集每个第一养殖单元中的养殖水，再通过水泵与第二养殖单元的进水口相连，将养殖水输送到第二养殖单元。
11.如权利要求1、6或10所述的基于微藻的循环水水产养殖系统，其特征在于：每个第二养殖单元的进水口通过管道分别与水泵连接，同组的4个第二养殖单元的回水口相互串连，然后至少与一个第一养殖单元的回水管连接。
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