CN103704113B - 用于水产养殖污染控制与生态修复的生态坝装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有水产养殖污染控制和生态修复功能的生态坝装置。所述生态坝的基本组成单元是由填料浮床和植物浮床组合而成，填料浮床由浮床、填料和固定网构成，植物浮床设置于填料浮床内部水面。若干单元结构相互连接形成围坝，并加以固定。生态坝围绕养殖区构建，坝内养殖污染物经过生态坝时被微生物膜分解转化，浮床植物根系吸收氮磷营养物质，达到污染控制的目的，同时生态坝上丰富的生态系统构成的食物链，使物质得到循环利用，提高饵料利用率。在受污染养殖水体构建生态坝，则可以通过生态修复作用使坝内水体的生态系统得以恢复。与现有技术相比，本发明提高水产养殖的养殖容量及环境容量，实现资源开发利用与生态环境保护的双重功能。

Description

用于水产养殖污染控制与生态修复的生态坝装置

技术领域

在本发明涉及一种环境保护技术领域的装置，尤其涉及一种用于水产养殖污染控制和生态修复的生态坝装置。

背景技术

我国是水产养殖大国，养殖产量占世界水产养殖总量的70%左右，90%以上的产量出自池塘、浅海、湖泊、水库等水域的养殖。浅水湖泊是我国东部沿海地区与长江中下游地区主要的湖泊类型，也是天然淡水养殖的主要水域资源，主要以鱼类为主，发展到鱼虾贝类多种名特优新产品。然而，近些年来浅水湖泊水体富营养化频发，其中一个主要原因就是水产养殖污染。

自20世纪80年代以来，在浅水湖泊中普遍开展生产性围网养殖，取得了显著的经济效益，但由于缺乏科学指导和规划，过度地开发集约化养鱼导致大量外源性营养物质输入，超出水体的自净能力，对湖泊资源利用和环境保护带来了许多不良影响。由于围网养殖带来的生态负作用较大，我国将严格控制湖泊围网养殖规模，推广湖泊自然放养。太湖、巢湖、滇池“三湖”流域在2008年年底前将全面取消湖泊围网养殖。网箱养殖是又一类典型的养殖方式，它是指利用合成纤维或金属网片装配成一定形状的箱体，设置于天然水体中，通过箱体内外水体的不断交换，使箱内形成鱼类生长的适宜环境。由于养殖密度高、投饵量大，鱼类进食后留下的残饵以及排泄物的量也大，尽管箱体内水质因不断与外面交换而保持良好，但排出的污染物总量却很大，长期的养殖生产对附近水体质量影响很大，特别是一些地方只考虑短期的利益而盲目发展，严重超过养殖容量，造成大面积水域污染，已严重影响到当地居民生活与生产用水。

概括起来，养殖水体污染主要表要表现在以下方面：（1）营养污染物。水产养殖大多采用投饲外源性饵料，高密度养殖势必采用过量投饵，特别是网围、网箱养鱼直接投饵施肥技术迅速推广，其中喂食饲料、粪便和排泄物中含有的营养物质氮、磷、有机物对水环境的富营养化影响严重。由于颗粒饲料质量差，网箱设置不当，加之规模过大，盲目加大鱼种投放量等，导致网箱区和网箱外大范围水质恶化。研究表明，不论养殖的对象怎样，网箱区、网围区的总磷、氮、碳一般均高于对照区，透明度和溶氧低于对照区，并且对附近较大水域的水质产生影响。（2）化学药品污染物。在水产养殖过程中经常使用杀菌剂、杀寄生虫剂等防治水产动物疾病；使用杀藻剂、除草剂控制水生植物；此外，还使用消毒剂、环境改良剂等投入品。相关药品和投入品的使用量越来越大，造成抗药性、残留、毒性等生态风险性越来越强。同时，水产疾病防治技术的滞后及养殖户用药知识匮乏，导致大部分养殖户不能仔细分析病因，滥用药物使养殖水域出现药物残留进而对水域生态系统造成危害。

因此，在发展水产养殖的同时保护生态环境具有重要的现实意义。而我国养殖者越来越重视生态养殖，即将一种养殖生物排出的废物变为另一种养殖生物的营养，通过不同营养生态位生物间的组合，使进入养殖系统的营养物质得到多次或反复利用，从而使系统内能量和物质的利用效率得到提高。这种生态养殖模式既提高了养殖效益，又提高了养殖生态环境效益。但由于我国的生态养殖模式简单，生态系统不完善，对水域污染仍很严重。

发明内容

本发明针对目前水产养殖污染问题，提供一种用于水产养殖污染控制和生态修复功能的生态坝装置。

所述的生态坝装置其单元结构包括填料浮床和植物浮床，填料浮床由浮床、填料和固定网构成，填料一端固定在填料浮床固定网，另一端垂直延伸固定在湖底固定网，植物浮床置于填料浮床内部水面，若干单元结构相互连接形成围坝，并加以固定。

所述生态坝装置的填料浮床单元采用轻质、高强度、耐老化的管材拼接制成环形框架，其几何形状根据需要设计，管材具备一定浮力，并配置浮球，足够支撑填料及附属设施。填料浮床周边超过水面不低于30cm，以减轻风力对区域内浮床植物的影响。填料浮床底部平面设置填料固定网，用于悬挂弹性生物填料，网格尺寸一般为20cm。填料浮床由固定于湖底桩基上的固定绳连接，避免漂移。

所述的生态坝装置，其填料浮床单元连接的上方搭建桥架，宽度不小于30-40cm，便于人工栽种和采摘植物。

所述的生态坝装置的植物浮床由浮板单元相互连接组成，浮板单元设置一定数量的种植篮，用于种植水生植物；植物浮床置于填料浮床单元区域的水面，在不适宜种植的季节可以将其取出。

所述生态坝装置的填料选用轻质、高强度、耐老化、易于微生物附着的材料，填料直径15-20cm，填料间隔不小于20cm，填料延伸至湖底并固定于湖底桩基；可以根据需要在垂直填料之间水平增设填料，形成立体网状。

所述的生态坝装置可避免坝外水面聚集的藻类和其它漂浮杂物进入坝内区域，而水面以下的固定化生物填料则保持生态坝内、外水体具有良好的水力交换条件。

所述的生态坝装置围绕养殖区构建，坝内养殖污染物经过生态坝时被微生物膜分解转化，浮床植物根系吸收氮磷营养物质，达到污染控制的目的，同时生态坝上丰富的生态系统构成的食物链，使物质得到循环利用，提高饵料利用率。

所述的生态坝装置在受污染养殖水体构建生态坝，可实现坝内水域的生态修复的目的，坝外养殖污染物经过生态坝时得到分解转化，而坝内水生态系统得到逐步恢复。

所述的生态坝装置的植物浮床种植适合当地经济需求的水生经济植物，也可以是花卉等具有景观价值的水生植物，既可以净化水质，同时可以体现经济补偿作用，也成为水产养殖的附加产品。

所述的若干单元结构相互连接形成围坝形状可以根据养殖区域的景观特征设计，美化水体环境，成为昆虫、鸟类等的栖息场所。

本发明的生态坝装置是由填料浮床和植物浮床组合而成，其中植物浮床置于填料浮床内部水面，填料浮床悬挂填料垂直延伸到湖底固定，若干单元结构围合形成生态坝。生态坝围绕养殖区构建，坝内养殖污染物经过生态坝时被微生物膜分解转化，浮床植物根系吸收氮磷营养物质，达到污染控制的目的，同时生态坝上丰富的生态系统构成的食物链，使物质得到循环利用，提高饵料利用率。在受污染养殖水体构建生态坝，则可以通过生态修复作用使坝内水体的生态系统得以恢复。与现有技术相比，本发明提高水产养殖的养殖容量及环境容量，实现资源开发利用与生态环境保护的双重功能。

附图说明

图1为本发明的用于水产养殖污染控制和生态修复功能的生态坝装置的结构示意图；其中，1——填料浮床；2——植物浮床；3——植物；4——填料固定网；5——桥架；6——浮球；7——填料；8——固定绳；9——固定桩基；10——养殖区；11——湖区

图2为生态坝对养殖水体的污染控制模式示意图；其中，1——生态坝；2——养殖区；3——湖区

图3为生态坝对养殖水体的生态修复模式示意图。其中，1——生态坝；2——养殖区；3——修复区。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图2所示，生态坝对某大闸蟹养殖污染的控制。

构建（围网）养殖区域，长20米，宽10米，以1.5米间隔设立竹桩，超过水面1米，铺设围网，底部设置地笼。

围绕养殖区构建生态坝单元，填料浮床单元长2米，宽1米，固定化弹性填料长度为1.5米，植物浮床单元浮板长1m，宽0.5m，设置8个植物种植蓝，采用4块浮板连接；

在围网养殖区内将36个生态坝单元相互连接组成长方形围坝，生态坝外围长20米，宽10米，坝内水域长16米，宽6米，长边各14个浮床，宽边各4个。

浮床种植空心菜、水芹菜等经济作物。

水产养殖区域内投放的饵料，除了一部分被养殖物利用外，剩余部分沉积到湖泊底部，在底泥微生物的分解代谢下，以污染物的形式向养殖区域外部扩散，同时，养殖区养殖物的代谢产物也作为污染物向外扩散。当氮、磷、有机物等污染物经过生态坝，固定化生物填料上面的微生物将有机污染物一部分分解为二氧化碳和水，一部分转化为细胞体，微生物细胞体进一步通过生态系统食物链进行迁移转化，最终又被养殖物所利用；氮、磷等营养物质一部分被植物根系吸收，进而通过植物收割而转移，另一部分通过生态系统食物链转移，也被养殖物所利用。

本实施例的实施，使得养殖污染得到有效控制，生态坝内外水体水质差异明显，同时也受水力条件和气候条件影响；生态坝生态效应明显，固定化弹性填料附着大量微生物膜，呈黄褐色，通过观察存在大量原生动物、后生动物，附着有大型浮游水生动物，生态坝附近聚集较多数量的大闸蟹，并有大闸蟹依附植物浮床进行推壳；饵料投放量较平常减少50％，但大闸蟹生长状态良好；各类水生植物总体长势良好。

实施例2

如图3所示，生态坝对某养殖污染水体的生态修复。

某大闸蟹养殖湖水水深1.5米，经过长期养殖后，水质降到Ⅴ类水，透明度60cm，沉水植物大量死亡，水生态系统恶化；

构建围网生态修复区域，长20米，宽10米，以1.5米间隔设立竹桩，超过水面1米，从湖底至竹桩铺设围网；

构建生态坝单元，浮床长2米，宽1米，固定化填料长度为1.8米；36个生态坝单元相互连接组成长方形围坝，生态坝外围长20米，宽10米，坝内水域长16米，宽6米；生态坝区域内不再投放饵料。

浮床种植选择了以下5种水生植物：千屈菜、水生常绿鸢尾、黄花鸢尾、紫叶美人蕉、水芹菜。

生态坝外围区域是养殖区，受污染水产养殖水在经过生态坝的过程中，固定化生物填料上面的微生物将有机污染物一部分分解为二氧化碳和水，一部分转化为细胞体，微生物细胞体进一步通过生态系统食物链进行迁移转化，最终又被养殖物所利用；氮、磷等营养物质一部分被植物根系吸收，进而通过植物收割而转移，另一部分通过生态系统食物链转移，最终饵料污染物通过食物链被大闸蟹再次利用。而生态坝内部区域则免受饵料投放的污染和大闸蟹的代谢活动，处于休养生息的过程，在生态坝的作用下，内部水域受到水动力扰动较小，内部污染逐步得到净化，水体透明度增加，水生植物，尤其是沉水植物逐步恢复，生态系统得以修复。

在本实施例运行中，生态坝生态修复区内水体中的浊度、COD_Mn、N、P营养盐浓度都明显低于养殖区；当养殖区水质波动时，生态坝中的水质比较稳定；固定化填料微生物生长一直保持良好状态，生态系统组成丰富；春季气温升，随着植物生长，生态坝对水体中营养盐的去除效果明显增加，沉水植物生长良好。植物浮床种植的水生植物长势良好，并有水鸭在浮床上产蛋。

Claims (1)

1.一种用于水产养殖污染控制与生态修复的生态坝装置，其特征在于，由若干单元结构相互连接形成围坝，该单元结构包括：填料浮床和植物浮床，其中：填料浮床由浮床、填料和填料固定网构成，填料固定网分别设在浮床底部平面以及湖底，之间悬挂固定填料，植物浮床置于填料浮床内部水面，

所述的填料浮床采用轻质、高强度、耐老化的管材拼接制成环形框架，管材具备一定浮力，并配置浮球，足够支撑填料及附属设施，填料浮床周边超过水面不低于30cm，以减轻风力对区域内浮床植物的影响，所述的填料固定网用于悬挂弹性生物填料，网格尺寸为20cm，填料浮床由固定于湖底的固定桩基上的固定绳连接，避免漂移，相邻填料浮床连接的上方搭建桥架，宽度不小于40cm，便于人工栽种和采摘植物；

所述的植物浮床由浮板单元相互连接组成，浮板单元设置一定数量的种植篮，用于种植水生植物；将所述植物浮床在不适宜种植的季节取出，植物浮床种植适合当地经济需求的水生经济植物或具有景观价值的水生植物以净化水质、体现经济补偿作用并成为水产养殖的附加产品；

所述的填料选用轻质、高强度、耐老化、易于微生物附着的材料，填料直径15-20cm，填料间隔不小于20cm，填料延伸至湖底并固定于湖底填料固定网；根据需要在垂直填料之间水平增设填料，形成立体网状。