CN106797896A - 一种新的海水净化方式及其在科研用珊瑚养殖中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新的海水净化方式，并将其应用于科研用珊瑚养殖中。本发明主要包括珊瑚养殖缸、水净化系统和环境因子调节系统。珊瑚养殖缸中建立珊瑚礁生态系统，通过水体环境因子调节模拟自然海区的变化，来研究珊瑚礁生态系统的演替。水净化系统可以有效解决珊瑚养殖过程中营养盐富集等问题。环境因子调节系统可以模拟目前珊瑚礁生态系统正面临的主要问题，从而解决了自然海区制约珊瑚礁生态系统研究的众多难题。此外，本发明提供的水净化系统也适用于海水水族缸养殖，可以解决制约海水水族行业发展的一系列问题，推动海水水族行业的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种海水净化方式，尤其涉及一种珊瑚养殖海水净化方式。
背景技术
珊瑚礁生态系统作为典型的三大热带海洋生态系统之一，具有较高的初级生产力，被称为海洋中的热带雨林，具有重要的生态和经济价值。但是，由于全球气候变化、海洋酸化和环境污染，珊瑚礁生态系统正在遭受日益严重的威胁，将近50%的珊瑚已经死亡，因此开展珊瑚礁生态系统的基础研究和保护刻不容缓。目前关于珊瑚礁生态系统的相关研究主要在珊瑚礁海区进行，但由于自然海区水文条件复杂，干扰因素较多，研究相对比较困难。养殖的珊瑚及其模建的珊瑚礁生态系统将是未来珊瑚礁研究的主要对象，本发明提供的适用于珊瑚养殖的水净化系统和环境因子调节系统能构建珊瑚礁生态系统，并可以人工模拟环境胁迫来研究珊瑚礁生态系统的演替，为珊瑚礁生态系统的研究提供新技术和新思路。
此外，由于国内海水水族行业发展较慢，目前市场还没有成熟完善的海缸水净化系统，海水水族缸主要采用淡水缸水净化方式，但仅仅使用淡水水族缸的水净化方式远不能满足珊瑚养殖的水质要求。现有的珊瑚养殖主要有以下问题：
1、饵料及生物代谢废物容易造成营养盐富集，如果不能及时降低营养盐浓度，将严重威胁珊瑚的生长和繁育；
2、营养盐富集还会导致缸体中附生大量藻类，影响珊瑚生态系统的平衡；
3、有机物腐败容易产生大量亚硝酸盐等有毒物质，高浓度时会使缸内生物中毒死亡；
4、由于水体较小，水质难以稳定，需要经常补换水，影响珊瑚生长。
这一系列难题一直制约着珊瑚人工养殖的发展，同样也影响着珊瑚礁生态系统的研究和保护，而建成一套完善的适合珊瑚养殖的水净化系统则是解决这一难题的关键所在。因此，本发明提供的海水净化方式在珊瑚人工养殖中具有广阔的应用前景，对于珊瑚礁生态系统研究和保护具有重要意义。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新的海水净化方式，并应用于科研用珊瑚养殖来解决现存的问题，主要有以下特征：
1、一体化是每个成熟产品都必须具备的特征，只有实现一体化才能成为一个完整的产品，本发明提供的海水净化方式在保证净水效率的同时还将珊瑚养殖缸、水净化系统和科研用环境因子调节系统整合到一起，建成科研用一体化循环水的珊瑚缸，具有重要的科研价值；
2、生态化是水净化过程中一直追求的目标，本发明运用物理沉降和生物净化等措施，分步降低水体中固体颗粒性杂质、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐和磷酸盐等营养盐的含量，建成生态海水净化系统；
3、智能化水族缸在中国的发展还处于起步阶段，但这将是未来发展的主要方向。本发明根据智能家居的理念，采用先进的网络通信技术和自动控制技术将整个管理系统有机结合起来，实现智能化远程实时控制，使整个管理过程更加简易快捷；
4、循环水养殖作为目前养殖的主要发展模式，能降低养殖过程对海水供应的依赖，减少养殖过程中污水的排放，提高养殖成活率，降低养殖风险，实现绿色养殖。此外，内循环也可以减少换水的麻烦，对水族养殖业健康和可持续发展具有重要意义。
附图说明
图1 本发明提供的一种新的海水净化方式在珊瑚养殖中的应用示意图
图中：1、珊瑚养殖缸；2、藻屏缸；3、珊瑚石缸；4、藻缸；5、水质监测系统；6、智能化控制系统；7、科研用环境因子调节系统；8、温度控制系统；9、滴定系统；10、基于水体盐度的补水系统；11、钙反系统 。
具体实施方式
本发明提供了新的海水净化方式并将其应用于珊瑚养殖，建成了科研用珊瑚养殖系统，具有重要的科研价值。而且本发明提供的海水净化方式可以应用于海水水族养殖，具有广阔的市场前景。
1、珊瑚养殖缸
珊瑚养殖缸主要根据不同种类珊瑚生活习性不同对珊瑚进行摆放，并引入珊瑚礁常见鱼类等动物，模拟自然海区珊瑚礁生态系统，建成珊瑚礁生态系统演替模型。
2、水净化系统
目前珊瑚养殖水净化方法主要以柏林系统为主，但柏林系统占用空间大，耗能高，且各种水净化方式的组合比较杂乱，系统难以维护和长期稳定运行，不适合科研用珊瑚养殖。本发明将物理沉降和生物净水方式进行整合，解决了现有水净化系统存在的问题，提供了一套适用于科研用珊瑚养殖的水净化系统。
（1）藻屏缸
影响珊瑚养殖缸水质的主要因素是鱼类及珊瑚等动物的饵料残留及代谢产物，本发明通过泡沫分离器将这些有机颗粒性杂质排出。藻屏采用溢流的方式，下水先流经藻屏，使藻屏净水效果最大化。
藻屏缸主要有藻床和光源，其利用缸内原有的低等藻类附生在藻床上并增殖来净化水质。利用纱网制作藻床，海水溢流过藻床，低等藻类将在藻床上大量附着并生长，从而消耗海水中的营养盐。当藻类生长形成厚厚的一层时，用刮板刮去藻类，然后再重新使用。藻屏可以有效降低水体铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐和金属离子的含量。
表一、不同水体对应藻屏面积
（2）珊瑚石缸
珊瑚石缸内装有珊瑚骨骼，由于珊瑚骨内有许多孔隙，硝化细菌等耗氧菌在孔隙内大量繁殖，孔隙深处生活有反硝化细菌，它们可以有效地分解粪便、代谢产物及饵料等有机物，防止水体中的铵盐及亚硝酸盐等有害物质的富集，还可以补充珊瑚生长所需要的钙镁离子。
（3）藻缸
藻缸底部铺设珊瑚石，表层养高等藻类，包括衫叶厥藻、羽毛藻和葡萄藻。厥藻生长速度较快，可以作为理想的生物“过滤器”，能有效的吸收水体营养物质。珊瑚共生藻类光合作用提供的营养成分不能完全满足珊瑚生长的需要，珊瑚还要不断地捕食动物性浮游生物以维持生命。但人工环境下海水缸内的动物性饵料含量偏低，倘若长期处于饥饿或半饥饿状态，珊瑚会出现萎缩甚至死亡的现象。藻缸可以培育很多浮游动物，为捕食性珊瑚提供食物，无需再投喂珊瑚粮，避免污染水质。
（4）水质监测系统
水质监测系统包括温度计、盐度计、PH计和联网设备等，能实时监测温度、盐度、pH和钙镁离子浓度等水质指标，当有水质指标超出合理范围后，联网设备将自动报警。根据智能家居的理念，采用先进的网络通信技术和自动监测技术将整个系统有机结合起来，可以实现智能化线上实时监测和反馈，使整个监测过程更加简易快捷。
3、环境因子调节系统
本发明提供的环境因子调节系统包括温度控制系统、滴定系统、补水系统和钙反系统等，一方面可以用来改善养殖水体的水质，还可以用来模拟海水升温、水体富营养化和海洋酸化等目前珊瑚礁生态系统正在面临的主要问题，满足珊瑚礁生态系统研究需要。
（1）温度控制系统：生物都具有适宜生长的温度范围，相对于其他海洋生物，珊瑚的最适温度范围更窄，温度过高和过低都会导致珊瑚白化死亡。本发明通过冷暖水机控制水体温度，来维持水体温度恒定，减少外界环境对水体温度的影响，还可以模拟海水温度升高，满足科研实验需求。
（2）滴定系统：滴定系统主要用于准确控制各营养盐的浓度，来模拟水体富营养化等。此外，滴定系统也可以用于滴定MgCl2、CaCl2和NaHCO3等溶液，能及时补充珊瑚生长所必须的钙镁等离子，维持缸内水体KH值恒定。
（3）基于水体盐度的补水系统：目前常用的补水系统主要是基于海水液面变化的浮阀式补水系统，主要补充纯净水，易导致水体中珊瑚生长所必需的钙镁等元素含量偏低。缸内水量减少主要是由于日常蒸发和废水排出，因此不能简单的采用浮阀式补水系统进行补水。本发明提供了基于水体盐度的补水系统，当水体盐度低于35时，控制系统打开海水储水桶向缸内补充海水，在补水的同时补充珊瑚生长所必需的钙镁等元素；当水体盐度高于35时，控制系统打开纯净水储水桶进行补水。本发明提供的补水系统不仅可以保证缸内水量的恒定而且可以避免长期补充纯净水导致水体中珊瑚生长所必须的各种元素含量偏低的问题。
（4）钙反系统：钙反系统主要由二氧化碳钢瓶、直径1-2cm珊瑚石颗粒和pH计组成。珊瑚生长会利用水体中的钙离子，导致水体中钙离子含量偏低，钙反系统提供的二氧化碳与珊瑚石碳酸钙反应，为水体补充钙离子并供给珊瑚。钙反系统还可以通过控制水体pH来模拟海洋酸化。
表二、本发明提供的珊瑚养殖系统各项水质指标
从表二统计结果表明：本发明提供的海水净化方式具有较高的净水效率，可以使珊瑚缸中各水质指标长期处在较合理的水平。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (3)
1.一种新的海水净化方式及其在科研用珊瑚养殖中的应用，主要包括珊瑚养殖缸、水净化系统和环境因子调节系统：
（1）珊瑚养殖缸中模拟自然海区珊瑚生活环境，建立珊瑚礁生态系统；
（2）水净化系统主要由藻屏缸、珊瑚石缸、藻缸和水质监测系统组成，可以有效解决珊瑚养殖过程中营养盐富集等问题，是珊瑚礁生态系统研究和保护的一个重大突破；
（3）环境因子调节系统主要通过温度控制系统、滴定系统、基于水体盐度的自动补水系统和钙反系统等来模拟海水升温、水体富营养化和海洋酸化等目前珊瑚礁生态系统正面临的主要问题，从而解决了自然海区水文条件复杂、采样困难和干扰因素多等制约珊瑚礁生态系统研究的难题，对珊瑚礁生态系统研究和保护具有重要意义。
2.如权利要求1所述的水净化系统，其特征在于：
（1）所述的水净化系统在保证净水效率的同时还将珊瑚养殖缸和环境因子调节系统整合到一起，建成科研用一体化循环水处理的珊瑚养殖模式，具有重要的科研价值；
（2）所述的水净化系统运用物理沉降和生物净化等方式，主要通过水体中的低等藻类、细菌和大型海藻来净化水质，建成生态水净化系统，具有较高的净水效率，并使珊瑚缸水体各水质指标长期处于较合理的水平；
（3）所述的水净化系统为内循环式水处理系统，能降低养殖过程对海水供应依赖，减少养殖过程中污水排放，提高养殖成活率，降低养殖风险，实现绿色养殖，此外，内循环还可以减少换水的麻烦，对水族养殖业健康和可持续发展具有重要意义；
（4）根据智能家居的理念，采用先进的网络通信技术和自动监测技术将整个管理系统有机结合起来，实现智能化远程实时监测，使整个管理过程更加简易快捷。
3.如权利要求1所述的环境因子调节系统，其特征在于：
（1）所述的环境因子调节系统主要用于模拟海水升温、水体富营养化和海洋酸化等目前珊瑚礁生态系统正在面临的主要问题，还可以用来改善水质，维持水体内的生态系统平衡；
（2）所述的温度控制系统可以维持水体温度恒定，减少外界环境对水体温度的影响；
（3）所述的滴定系统能及时补充珊瑚生长所必须的钙镁离子，维持缸内水体KH值恒定；
（4）所述的钙反系统可以通过控制输入二氧化碳的量及时补充水体中的钙离子，以供给珊瑚生长；
（5）所述的基于水体盐度的补水系统打破了传统补水方式的局限性，不仅可以保证缸内水量的恒定，而且可以避免长期补充纯净水导致水体中珊瑚生长所必须的各种元素含量不断降低的问题。
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