CN102296035B - 人工养殖池光合细菌光合作用促进装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，其方法是在人工养殖池底部的局部区域的黑泥层中施放至少一种光合细菌，然后利用导光装置将光能导引到施放光合细菌的局部区域的黑泥层中，对施放的光合细菌供应光能，以促进其光合作用和繁殖；其装置的导光部具有一导光体和光线散射头装置，该光线散射头装置设置在导光体的底端，导光体周围具有一空气层结构，空气层结构将该导光体包覆，使导光体与周围水体隔离，空气层结构具有空气间隙，空气间隙充入干燥空气、形成一包覆导光体的空气层。

Description

人工养殖池光合细菌光合作用促进装置

技术领域

本发明涉及水产养殖技术，特别是涉及一种利用光合细菌改善人工养殖池水质的方法及装置。

背景技术

水产养殖是重要的生产事业，利用光合细菌改善水质提高水产养殖效益的技术，近年来逐渐受到重视。

能利用光能作为能量来源的细菌，统称为光合细菌(Photosyntheticbacteria简称PSB)，光合细菌广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境中，也分布于可利用日光进行光合作用的一些泥和土壤中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。在自然界的淡水、海水中通常每毫升含有103～104个光合细菌。

光合细菌根据进行光合作用时是否产氧，可分类为产氧光合细菌和不产氧光合细菌；又可根据光合细菌碳源利用的不同，将光合细菌分类为光能自营和光能异营型，前者是以硫化氢为光合作用供氢体的红硫细菌(过去称为紫硫细菌)和绿硫细菌，后者是以各种有机物为供氢体和主要碳源的红螺细菌(过去称为紫色非硫细菌)。

在一般的情况下，光合细菌在厌氧条件下，利用光能把环境中的无机或有机碳源、及其它营养物质，转化为菌体，营光能异养而生长繁殖；它们在水中光照条件下，可直接利用有机酸、氨基酸、氨和醣类等有机物，使自身得以增殖，并同时净化了水体。

利用光合细菌独有的生理特性，来净化水质，能将养鱼水池中的残饵、排泄物等完全分解，具有改善水产养殖生态环境，降低氨氮、生化需氧量(BOD/Biochemical Oxygen Demand)作用。

增殖的光合细菌，还是某些水生生物的饵料。光合细菌是营养成份很丰富的菌类之一，蛋白质含量高达65％，其氨基酸组成接近轮虫和枝角类蛋白；B族维生素种类齐全，尤其是B12、叶酸、生物素的含量相当高，是啤酒酵母和小球藻的20至60多倍，因此光合细菌还具有较高的饲料价值，在水生生物食物链中具有一定的作用。

在天然水域中，光合细菌对水质污染的净化，维持适宜的水环境起着重要作用。在人工养殖池中，水生生物的密度大，是自然生态的几十倍至数百倍，在这个人工造成的异常环境中，养殖池中由施肥投饵及鱼虾排泄，而造成的污染，相当严重，使水中的负面物质增多，水质的各项理化指标，严重恶化。

在这种条件下，只靠天然存在的少量的光合细菌，不能满足养殖环境水质净化的要求；因此，有必要在养殖水体中，投入光合细菌，使其数量与有机污染物相对抗，起到改良水环境的作用。

整体来说，水产养殖使用光合细菌的功效，包括：可以清除水中的有毒硫化物，分解水体污染有机物，净化水质，提高水体中的溶解氧含量，增强鱼的抗病能力，光合细菌本身菌体蛋白，供滤食性鱼食用和微型藻类的营养，促进有益优质藻类的生长，抑制有害细菌和有害藻类的生长繁殖等。

光合细菌是一种厌氧菌，特别喜欢在人工养殖池底部，没有氧气的黑泥层环境中繁殖，但是，因为悬浮藻类与微粒物质的影响，日光不易到达养殖池底部，光合细菌的光合作用受到了限制，造成光合作用效率下降。

人工养殖池的上层水区，因为日光充足、含氧量较高，藻类占有生态优势，但不利于光合细菌的增殖，滤食性鱼类和微型藻类，也会消耗光合细菌，因此必须经常补充光合细菌。

比较理想的情况，是寻找出一种方法，在养殖池中建立光合细菌生物反应区，使光合细菌在人工养殖池中，能自我增殖，如此，则能完全不需要补充光合细菌，或者能减少补充量和补充次数，从而取得降低原料和人工成本的效果。

光合细菌的适应酸碱度范围，在PH 6～10之间，其适应的生长温度范围，为15℃～41℃，其生态环境条件，比水产养殖生物宽松，在光合细菌特别喜欢的人工养殖池底部，没有氧气的黑泥层环境中，日光是其进行光合作用增殖的主要制约因素。

综上所述，将日光导入人工养殖池底部，特别是到达人工养殖池底部、缺乏氧气的黑泥层中，将能改善人工养殖池黑泥层中、光合细菌生态环境，促进光合细菌的光合作用和增殖，使光合细菌在人工养殖池中，能加速自我增殖，这种在人工养殖池底部黑泥层中，促进光合细菌的光合作用和增殖的方法，对于应用光合细菌的水产养殖技术，具有建设性的意义。

但是，水产养殖一般都是大规模进行，才有经济效益，因此，水产养殖设施本身的成本价格和容易使用性，也是技术可行性和产生整体经济效益的关键。

目前的增强光照促进光合作用的装置设施，仍然太过复杂，例如：美国专利号US 5716442「Light pipe with solar bulb energy conversionsystem」，利用复杂的导光机构，将日光和人工光源导入生物反应器，和美国专利号US 6603069B1「Adaptive，full-spectrum solar energysystem」，利用光纤将日光导入生物反应器，其设施本身的成本价格都太高，其经济效益，不能符合水产养殖的需求。

发明内容

本发明的目的是公开一种人工养殖池光合细菌光合作用促进方法及

装置，克服现有技术存在的缺陷，在人工养殖池中建立光合细菌生物反应区，改善养殖池中光合细菌生态环境，促进光合细菌光合作用和增殖。

为达到上述目的，本发明公的技术解决方案是：

一种人工养殖池光合细菌光合作用促进方法，首先在养殖池底部的局部区域的黑泥层中施放光合细菌，然后利用导光装置将光能导引到施放光合细菌的区域，对光合细菌供应足够的光能，促进养殖池底部黑泥层中光合细菌的光合作用，增进光合细菌增殖。

一种人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，能克服水体表面反射和水体中悬浮物的阻挡，将日光导入水体内部深处，特别是能到达养殖池底部的黑泥层中，以供应日光能，促进黑泥层中光合细菌的光合作用进行，增进光合细菌增殖，进而改善水体环境，提高水产养殖效率和增进经济效益。

人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，包括：

一日光入射部、以及一导光部，该日光入射部具有一聚光透镜，而聚光透镜底侧具有空气腔室；其导光部具有一导光体和光线散射头装置，该光线散射头装置设置在导光体的底端，导光体周围具有一空气层结构，空气层结构将该导光体周围包覆，使导光体周围与水体隔离，空气层结构具有空气间隙，空气间隙充入干燥空气、形成一包覆导光体周围的空气层，导光体的材质为相对于空气能产生全反射的透明材质；日光入射部的空气腔室底端与导光部的上端气密接合。

根据上述人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，所述空气层结构，为一双层周壁管体，该双层周壁管体由一内层周壁、以及一外层周壁所组成，其内层周壁为透明气密材质，而外层周壁为气密材质；内层周壁和外层周壁两端气密封闭，形成一中间具有空气间隙的双层周壁管体，空气间隙充入干燥空气，形成一空气层；双层周壁管体的管腔注入透明的水体，双层周壁管体的底端具有透明封口装置，使双层周壁管体内、透明的水体与外界水体隔离，透明的水体与透明的内层周壁，共同建构成导光体。

根据上述人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，所述空气层结构，为一双层周壁管体，双层周壁管体的内层周壁，为软质透明导光材质，而外层周壁为硬质不透明材质。

根据上述人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，所述空气层结构，为一双层周壁管体，双层周壁管体的内层周壁，为硬质透明导光材质，而外层周壁是软质材质。

根据上述人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，所述日光入射部的空气腔室与导光部的总排水量，大于或等于该装置整体的总质量，置于水体中时，至少日光入射部的聚光透镜，是浮于人工养殖池水体的水面上方。

根据上述人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，所述人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，附加有漂浮辅助设施。

本发明的有益效果：

1.本发明人工养殖池的光合细菌光合作用促进方法，利用光合细菌广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境中，也分布于可利用日光进行光合作用的一些泥和土壤中，特别喜欢人工养殖池底部没有氧气的黑泥层环境的生态特性，用人工装置将日光引导到黑泥层中，补强黑泥层中光照不足的弱点，促进光合细菌的光合作用，增进光合细菌增殖，有利于分解水中的残饵、排泄物等，具有改善水产养殖生态环境，降低氨氮、生化需氧量(BOD/Biochemical Oxygen Demand)作用，本发明的原理安全可靠，没有生态危险性。

2.本发明人工养殖池之光合细菌光合作用促进方法，能降低生化需氧量(BOD/Biochemical Oxygen Demand)，增加水中含氧量，因此可减少增氧机的运作时间，减少电费。

3.本发明的一种人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，结构简单、组装容易、维修方便，其经济效益符合水产养殖的需求。

4.本发明的一种人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，在人工养殖池中建立光合细菌生物反应区，使光合细菌在人工养殖池中能自我增殖，能完全不需要补充光合细菌，或者能减少补充量和补充次数，从而取得降低原料和人工成本的效果。

5.本发明的一种人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，能将日光引导到人工养殖池底部，改善水产养殖生态环境，因此人工养殖池的深度可以增加，增加土地利用效率。

附图说明

图1：本发明第一实施例的说明示意图；

图2：本发明第二实施例的说明示意图；

图3：为第二实施例的第二种实施方式的说明示意图；

图4：为第二实施例的第三种实施方式的说明示意图；

图5：本发明用于人工养殖池中的应用实施示意图。

具体实施方式

本发明的一种人工养殖池光合细菌光合作用促进方法，包括：

首先在人工养殖池底部的局部区域的黑泥层中，施放至少一种光合细菌，然后利用导光装置将光能导引到施放光合细菌的区域，对光合细菌供应光能，促进人工养殖池底部黑泥层中光合细菌的光合作用，促进光合细菌增殖。

为使前述的本发明人工养殖池光合细菌光合作用促进方法能够落实，本发明还公开了一种人工养殖池光合细菌光合作用促进装置技术方案，该装置技术方案依图标详细说明如后：

如图1所示，为本发明第一实施例的说明示意图。图1中的人工养殖池P，设置有本发明的人工养殖池光合细菌光合作用促进装置1，其包括一日光入射部2、以及一导光部3，日光入射部2具有一聚光透镜21，聚光透镜21底侧具有空气腔室22，空气腔室22内面具有反射面23；

其导光部3具有一导光体31、及一设置于导光体31底端的光线散射头装置32，该导光体31的周围，具有一空气层结构33，该空气层结构33将该导光体31的周围包覆，使导光体31与周围的人工养殖池P的水体W隔离，导光体31的材质为相对于空气能产生全反射的透明材质，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA/俗称压克力，折射率为1.49)塑料材质；

空气层结构33具有一外层周壁35、及一空气间隙G，该空气间隙G内充入干燥空气A、形成一包覆导光体31周围的空气层，该空气层结构33的外层周壁35两端，为与导光体31气密封闭；

而该透明套管34是为一结构辅助件，且该透明套管34与导光体31黏合后，再与外层周壁35和日光入射部2的底端黏合，该外层周壁35是由气密材质所构成；日光入射部2的空气腔室22底端，与导光部3的上端，是为气密接合。

导光部3与日光入射部2的空气腔室22，其两者的总排水量，大于或等于人工养殖池光合细菌光合作用促进装置1的整体总质量，置于水中时，至少日光入射部2的聚光透镜21，为浮于人工养殖池P的水体W的水面上方，而必要时，更能设置漂浮辅助设施F，该漂浮辅助设施F由具有浮力的材料所制成。

前述的散射头装置32，特别是其表层，为使用耐磨、且质量比较大的透明材料所制成，例如：玻璃，以利于插入人工养殖池P池底的泥层B，并使人工养殖池光合细菌光合作用促进装置1于漂浮时，能保持垂直的姿态。

如图2所示，为本发明第二实施例的说明示意图。图2中人工养殖池光合细菌光合作用促进装置1的导光部3的导光体31，其空气层结构33，是为一双层周壁管体36，该双层周壁管体36是由一内层周壁37、及一外层周壁35所组成。

其内层周壁37是为透明气密材质，而外层周壁35是为气密材质，内层周壁37和外层周壁35的两端、气密封闭，形成一中间具有空气间隙G的双层周壁管体36，空气间隙G内充入干燥空气A，形成一空气层。

双层周壁管体36的管腔，注入透明的水体CW，双层周壁管体36的底端，具有一透明的封口设施38，使双层周壁管体内透明、干净的水体CW与人工养殖池的水体W隔离，透明的水体CW与透明的内层周壁37，共同建构成导光体31。

如图3所示，为第二实施例的第二种实施方式的说明示意图。图中揭示出，该双层周壁管体36的内层周壁37，是为软质透明导光材质，例如：透明PC塑料材质；而其外层周壁35，是为硬质不透明材质，例如：硬质塑料材质。

外层周壁35套于该内层周壁37外，两端气密封闭；日光入射部2的空气腔室22底部和双层周壁管体36的底端的透明封口设施38的上部，分别设置了以方便组合为目的的组合结构39、40，与双层周壁管体36两端气密结合。

如图4所示，为第二实施例的第三种实施方式的说明示意图。图中揭示出，该内层周壁37是为硬质透明导光材质，例如：透明的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA/俗称压克力)塑料材质，其折射率为1.49；而其外层周壁35是为塑料材质软管；该外层周壁35为套设于该内层周壁37外，两端气密封闭。

图3和图4中的导光体31，都是以透明、干净的水体CW作为导光体31的主要部分，水体折射率为1.33，空气折射率为1.00，任何折射率不小于水体的透明材质，都能作为导光体31的局部或全部，其关键是，相对于空气层结构33中空气间隙G的空气层，能产生全反射。

以透明、干净的水体CW作为导光体31的主要部分，能显著降低材料成本。

如图5所示，为本发明装置用于人工养殖池中的应用实施示意图。在图5的左方，人工养殖池P的局部区域51中，设置的本发明人工养殖池光合细菌光合作用促进装置53，其导光部57的长度L1，大于人工养殖池P的水体深度D，导光体底端的光线散射头装置59，插入人工养殖池P的池底黑泥B中，对池底黑泥B中的光合细菌60供应光能，将池底的局部黑泥环境55，转化为光合细菌60的生物反应区，使光合细菌60能在池底的局部黑泥环境55中，有效的利用光能，进行光合作用并增殖。

另外，如图5的右方所示，在人工养殖池P局部区域52设置的本发明人工养殖池光合细菌光合作用促进装置54，附加有漂浮辅助设施56，而且人工养殖池光合细菌光合作用促进装置54的导光部57的长度L2，小于人工养殖池P的水体深度D，漂浮辅助设施56使该人工养殖池光合细菌光合作用促进装置54，漂浮于人工养殖池P中，在接近池底的区域，改善光照环境，促进局部区域52池底的光合细菌60的光合作用并增殖。

漂浮辅助设施56，是用任何能浮于水面的材料所制成，并且设置有容置人工养殖池光合细菌光合作用促进装置的定位孔58；漂浮辅助设施56能防止在任何情况，例如：空气层结构损坏时，人工养殖池光合细菌光合作用促进装置不会沉底，有助于回收和维护，漂浮辅助设施56也有利于多只装置集合使用的状况。

如图5所示，局部区域51、52设置的本发明人工养殖池光合细菌光合作用促进装置53、54，利用漂浮辅助设施56，插入多只的人工养殖池光合细菌光合作用促进装置53、54集合使用，集合使用有利于近一步强化光合细菌的生态环境。

最后再次说明的是，为了便于阅读者能易于检视，上述各图中的空气间隙G，在绘制时比较夸大，实际上空气间隙G在目视时，是无法分辨的，因为导光体31与外层周壁35之间、内层周壁37和外层周壁35之间的空气间隙G，实际上是呈接触状态，其中的干燥空气A已足够造成全反射作用。

以上，依据附图所示的实施例详细说明了本发明装置的构造、特征及作用效果，由于符合新颖及进步性要件，遂爰依法提出发明专利申请；但以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明不以图面所示限定实施范围，因此举凡与本发明意旨相符的修饰性变化，只要在均等范围内都应含属于本发明权利要求书的保护范围内。

Claims (6)

1.一种人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，其特征在于，包括：

一日光入射部、以及一导光部，该日光入射部具有一聚光透镜，而聚光透镜底侧具有空气腔室；其导光部具有一导光体和光线散射头装置，该光线散射头装置设置在导光体的底端，导光体周围具有一空气层结构，空气层结构将该导光体包覆，使导光体与周围的水体隔离，空气层结构具有空气间隙，空气间隙充入干燥空气、形成一包覆导光体的空气层，导光体的材质为相对于空气能产生全反射的透明材质；日光入射部的空气腔室底端与导光部的上端气密接合。

2.根据权利要求1所述的人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，其特征在于：所述空气层结构，为一双层周壁管体，该双层周壁管体由一内层周壁、以及一外层周壁所组成，其内层周壁为透明气密材质，而外层周壁为气密材质；内层周壁和外层周壁两端气密封闭，形成一中间具有空气间隙的双层周壁管体，空气间隙充入干燥空气，形成一空气层；双层周壁管体的管腔注入透明的水体，双层周壁管体的底端具有透明封口装置，使双层周壁管体内透明的水体与外界水体隔离，管腔内透明的水体与透明的内层周壁，共同建构成导光体。

3.根据权利要求2所述的人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，其特征在于：所述双层周壁管体的内层周壁，为软质透明导光材质，而外层周壁为硬质不透明材质。

4.根据权利要求2所述的人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，其特征在于：所述双层周壁管体的内层周壁，为硬质透明导光材质，而外层周壁是软质材质。

5.根据权利要求1所述的人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，其特征在于：所述日光入射部的空气腔室与导光部的总排水量，大于或等于人工养殖池的光合细菌光合作用促进装置的整体总质量，置于水体中时，至少日光入射部的聚光透镜，是浮于养殖池水体的水面上方。

6.根据权利要求1所述的人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，其特征在于：所述人工养殖池光合细菌光合作用促进装置，附加有漂浮辅助设施。

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