CN106035190A - 一种海水工厂化循环水系统的双通道水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海水工厂化循环水系统的双通道水处理方法，属于渔业设施与装备技术领域。它是在目前普遍采用的工厂化循环水养殖系统生物膜法处理水方法的基础上，并联增加了贝藻生态过滤通道，利用鱼、虾、贝、藻、参等多营养层次海洋生物的和谐共生原理，通过大型海藻的快速生长和可再生的特性，以及贝类滤食养殖水中残饵粪便和其它颗粒有机物的能力，不仅可以连续地去除养殖水体中的营养物质，还能以贝藻生物量的形式将污损物转化为有价值的海产品，移除到循环水养殖系统之外。本发明方法，可以达到低成本、高效能处理养殖废水的目的。因此，将在我国海水工厂化循环水养殖中具有广阔的应用前景。

Description

一种海水工厂化循环水系统的双通道水处理方法

技术领域

本发明属于渔业设施与装备技术领域，具体地涉及一种海水工厂化循环水系统的双通道水处理方法。

背景技术

工厂化循环水养殖是指在全人工控制条件下的水产养殖生产，是一种先进的工业化养殖模式，是我国海水养殖业由粗放型养殖模式向现代化工业化养殖模式转变的必由之路。目前国内外工厂化循环水养殖系统中，养殖水处理工艺主要采用生物膜处理法，作为工厂化循环水系统的核心技术环节，生物膜处理法因其处理效能不稳定和处理成本高等问题，一直被人们所关注。

生物膜过滤法：属微生物修复，是利用自然界中的一些硝化细菌对养殖水中污染物的吸收、降解和转移等作用，达到减少或最终消除养殖水中因养殖鱼类等水生动物产生的残饵、粪便等排泄物造成的水体污染目的，目前国内外常用的工厂化循环水系统生物膜法水处理工艺流程图如图1所示。生物膜过滤法主要是一个硝化反应过程，在有氧条件下，生物膜细菌将养殖水中的有机污染物，作为营养物质被生物膜上的微生物所摄取，进而将氨态氮转化成亚硝态氮进而转化成硝态氮，即亚硝化细菌将非离子氨氧化成亚硝酸盐，再由硝化细菌将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。

但是，这种水处理方法一是容易造成养殖水中硝酸盐的积累，达到一定浓度后，对养殖生物有一定的影响；二是因生物膜细菌繁衍、增殖、老化、脱落和沉积过程，还容易造成系统养殖水的酸化，pH下降，对养殖生物生长不利，同时还存在着处理效能不稳定和处理成本高等问题。

贝藻生态过滤法：属植物和动物修复，是利用常见的滤食性牡蛎、扇贝、缢蛏和文蛤等滤食性贝类和大型藻类。作为底栖滤食性动物，在养殖水体中能消耗部分有机碎屑,可有效降低富营养化的封闭循环水系统中的有机质含量，在贝藻生态过滤中,贝类对沉积物的滤食及生物扰动作用，降低颗粒物质的浓度；海带、龙须菜、裙带、石莼和浒苔等藻类对养殖水中的主要污染因子氮磷营养盐具有较好的吸收、降解和转移等作用，促进了水体中的营养盐循环,通过大型海藻的快速生长和可再生的特性，以及贝类滤食养殖水中残饵粪便和其它颗粒有机物的能力，不仅可以连续地去除养殖水体中的营养物质，还能以贝藻生物量的形式将污损物转化为有价值的海产品，移除到循环水养殖系统之外,有效地减轻了水质恶化,增强了模式的稳定性和自净能力,还有水处理设备投资少，成本低的优势。

但是，贝藻生态过滤法一般是要在光合作用下才有较高的效能，在夜间其净化功能有一定的局限性，对于全天候的工厂化养殖需要与生物膜过滤法互为补充。

水生植物修复的机理：海水养殖环境植物修复作用，是指通过大型水生植物海藻对污染物的吸收、降解和转移等作用，达到减少或最终消除海水养殖环境污染，使受损的养殖生态系统得以恢复。水产养殖废水中较高的氮、磷等营养物质，为大型海藻快速生长提供了充足的营养因子。能使海藻在较短时间内形成相当高的生物量，当这些海藻成熟后被收割，大量的被藻体吸收C、N和P等营养元素从海水中被移出，从而达到了去除海水养殖环境中N、P等富营养因子的目的。

相关资料表明，养殖过程中85％的污染物来自养殖本身，即人们常说的“自身污染”。污染物来源所占的比例分别为:过剩饵料占35％，排泄物占50％,生活垃圾占5％,其他污染物占10％。据估计，在养殖1吨虾的过程中，可向养殖水体中增加大约0.25吨的N元素和0.04吨的P元素，其结果会引起养殖水体环境的恶化。

研究发现，作为生物净化的大型海藻能有效地吸收、利用养殖环境中的氨氮(NH₄±N)、硝酸氮(NO₃-N)及亚硝酸氮(NO₂-N)，将其转化为有机物。在光合作用中能够吸收海水中的HCO3-将其转化为有机碳并释放02，根据测算，海带、龙须菜、紫菜、长心卡帕藻等主要经济海藻中有机碳含量为24.25％～38.19％。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种海水工厂化循环水系统的双通道生物水处理方法，即白天采用贝藻生态过滤法，利用光合作用，将工厂化养殖水循环通过贝藻混养滤池对循环水系统水环境进行原位修复，有效降低N、P等营养物的浓度和数量；夜里，将循环水系统中养殖养殖废水，通过电动阀门组切换到工厂化生物滤池中，进行生物膜净化处理，从而形成一条通道为生物膜净化滤池，另一条通道为贝藻生态过滤池，两者互为切换、互为补充的一种效率高、费用低、精准性强的工厂化水处理技术和工艺，同时，还可以利用冬季阳光温棚中的太阳能来提升养殖系统的水温，减少加热成本；并且还有一定数量的贝藻产品产出，从而达到低成本、高效能处理养殖废水的目的，在我国海水工厂化循环水养殖中将具有广阔的应用前景。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种海水工厂化循环水系统的双通道水处理方法，所述方法的养殖设施包括养殖池、总回水管路、白天电动调节阀、夜间电动调节阀、涡旋分离池、多级贝藻净化池、多级生物膜滤池、循环水泵、微滤机或砂滤池、紫外杀菌和溶氧池、总进水管路和阳光温棚；所述的多级贝藻净化池位于阳光温棚内，白天或晴天，养殖池中的养殖水，经总回水管路通过白天电动调节阀切换进入阳光温棚中的涡旋分离池和多级贝藻净化池内，在光合作用下，通过多级贝藻净化池内的生物净化，使循环系统中的养殖水进行原位修复，有效降低养殖水中包括N、P在内的营养物浓度和数量，经过多级贝藻净化池处理的养殖水再至紫外杀菌和溶氧池，经杀菌消毒和溶氧后再由循环水泵提水至总进水管路分配到各养殖池，形成贝藻生态过滤法循环水处理通道；夜间或阴雨天，关闭白天电动调节阀，养殖池中的养殖水通过总回水管路和经过夜间电动调节阀门，进入到微滤机或沙滤池中，再流入多级生物膜过滤池中，进行生物膜净化处理，再依次流入到紫外杀菌和溶氧池中，经杀菌消毒和溶氧后再由循环水泵提水进入总进水管路内，分配到各养殖池中，形成生物膜法循环水处理通道。

进一步，在工厂化养殖车间的南侧，顺养殖车间建设半坡型阳光温棚，将多级贝藻净化池布置其中，多级贝藻净化池中吊养贝类和藻类，在池底养殖海参，以腐殖质沉淀物为海参的饵料，经过一段时间的养殖后，待贝藻参的生物量增加到一定量后，将其取出，再新补充苗种，保持多级贝藻净化池的净化效能的稳定。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)采用双通道水处理方法，增加了贝藻生态净化法，通过大型海藻的快速生长和可再生的特性，以及贝类滤食养殖水中残饵粪便和其它颗粒有机物的能力，不仅可以连续地去除养殖水体中的营养物质，还能以贝藻生物量的形式将污损物转化为有价值的海产品，移除到循环水养殖系统之外，可以有效减少单一生物膜过滤方法不利影响，有利于保持工厂化养殖水环境的健康。

(2)在多级贝藻净化池中实施贝藻套养，吊养海带、龙须菜、裙带、石莼和浒苔为主，大型海藻处于第一营养级，在养殖废水和适宜的条件下自行生长，不需要人为施加能量，是一个自然过程，因而是一种比较经济的方法。

(3)在工厂化海水生物池中实施贝藻套养，吊养龙须菜、石莼、裙带等藻类和牡蛎、缢蛏和扇贝等贝类间养，以及池底养殖的海参，以腐殖质沉淀物为饵料，实现了多级贝藻净化池的综合利用，提高产出效益。

(4)在贝藻生态过滤池的阳光温棚中，冬季白天可吸收太阳能加热水温，节能环保，且降低了生产成本。

(5)本发明的双通道水处理系统，通过智能自动控制系统，使两通道的电动调节阀和互相切换、互为补充，形成一种效率高、费用低、精准性强的工厂化水处理技术和工艺。

附图说明

图1：工厂化循环水系统生物膜法水处理工艺流程图；

图2：海水工厂化循环水系统双通道水处理工艺图；

图3：海水工厂化循环水系统双通道水处理车间平面图：1、养殖池，2、总回水管路，3、白天电动调节阀，4、夜间电动调节阀，5、微滤机或砂滤池，6、循环水泵，7、多级贝藻净化池，8、多级生物膜滤池，9、紫外杀菌和溶氧池，10、总进水管路，11、阳光温棚，12、涡旋分离池。

图4：海水工厂化循环水系统双通道水处理车间剖面图：1、养殖池，2、总回水管路，7、多级贝藻净化池，10、总进水管路，11、阳光温棚。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图来对本发明的技术方案作进一步研究，但本发明的保护范围不受实施例任何形式上的限制。

实施例1

一种海水工厂化循环水系统的双通道水处理方法，本方法是在目前普遍采用的工厂化循环水养殖系统生物膜法处理水的基础上，通过并联了一条贝藻生态过滤通道，利用水生植物修复的机理和鱼、虾、贝、藻、参等多营养层次海洋生物的和谐共生原理，形成工厂化循环水系统的双通道水处理的新方法。

如图2、3、4所示，所述方法的养殖设施包括养殖池1、总回水管路2、白天电动调节阀3、夜间电动调节阀4、微滤机或砂滤池5、循环水泵6、多级贝藻净化池7、多级生物膜滤池8、紫外杀菌和溶氧池9、总进水管路10、阳光温棚11和涡旋分离池12；所述的多级贝藻净化池位于阳光温棚内；整个工厂化循环水系统的水处理部分由工厂化生物膜法水处理通道和贝藻生态过滤法水处理通道，构成双通道水处理系统。

白天或晴天，养殖池1中的养殖水，经总回水管路2通过白天电动调节阀3切换进入阳光温棚11中的多级贝藻净化池7内，在光合作用下，通过多级贝藻净化池7内的生物净化，使循环系统中的养殖水进行原位修复，有效降低养殖水中N、P等营养物的浓度和数量，再通过紫外杀菌和溶氧池9，经杀菌消毒和溶氧后再由循环水泵6提水至总进水管路10分配到各养殖池1中，形成贝藻生态过滤法循环水处理通道；夜间或阴雨天，关闭白天电动调节阀3，切换打开夜间电动调节阀门4，养殖池1中的养殖水，通过总回水管路2进入到微滤机或沙滤池5中，再进入多级生物膜过滤池8中，进行生物膜净化处理，再依次进入紫外杀菌和溶氧池9中，经杀菌消毒和溶氧后再由循环水泵6提水至总进水管路10分配到各养殖池1中，形成生物膜法循环水处理通道。

在工厂化养殖车间的南侧，顺养殖车间走向建设半坡型阳光温棚11，将多级贝藻净化池7布置其中，多级贝藻净化池7中吊养生物包括海带、龙须菜、裙带、石莼、浒苔和贝类以牡蛎、缢蛏、扇贝等贝类，在池底可以养殖海参，以腐殖质沉淀物为海参的饵料，经过一段时间的养殖后，待贝藻参等的生物量增加到一定量后，将其取出大部分，再新补充部分苗种，保持多级贝藻净化池的净化效能的稳定，从而提高工厂化循环水系统水处理的效能。

利用上述水处理系统对200m³水体的大菱鲆进行工厂化循环水养殖，经过一年的养殖试运行，养殖系统的水质良好且状态稳定，同时产出的贝类或藻类等价值近1万元，提高了养殖经济效益。

Claims (2)

1.一种海水工厂化循环水系统的双通道水处理方法，其特征在于所述方法的养殖设施包括养殖池、总回水管路、白天电动调节阀、夜间电动调节阀、涡旋分离池、多级贝藻净化池、多级生物膜滤池、循环水泵、微滤机或砂滤池、紫外杀菌和溶氧池、总进水管路和阳光温棚；所述的多级贝藻净化池位于阳光温棚内，白天或晴天，养殖池中的养殖水，经总回水管路通过白天电动调节阀切换进入阳光温棚中，通过涡旋分离池进入多级贝藻净化池内，在光合作用下，通过多级贝藻净化池内的生物净化，使循环系统中的养殖水进行原位修复，有效降低养殖水中包括N、P在内的营养物浓度和数量，经过多级贝藻净化池处理的养殖水再至紫外杀菌和溶氧池，经杀菌消毒和溶氧后再由循环水泵提水至总进水管路分配到各养殖池中，形成贝藻生态过滤法循环水处理通道；夜间或阴雨天，关闭白天电动调节阀，养殖池中的养殖水通过总回水管路和经过夜间电动调节阀门，进入到微滤机或沙滤池中，再流入多级生物膜过滤池中，进行生物膜净化处理，再依次流入到紫外杀菌和溶氧池中，经杀菌消毒和溶氧后再由循环水泵提水进入总进水管路内，分配到各养殖池中，形成生物膜法循环水处理通道。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在工厂化养殖车间的南侧，顺养殖车间建设半坡型阳光温棚，将多级贝藻净化池布置其中，形成贝藻生态过滤法水处理通道；在多级贝藻净化池中吊养贝类和藻类，在多级贝藻净化池池底养殖海参，经过一段时间的养殖后，将其取出再新补充苗种，保持多级贝藻净化池的净化效能的稳定。