CN107018945B - 一种利用双循环亲虾培育的水处理系统进行养殖的方法 - Google Patents

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Abstract

一种双循环亲虾培育的水处理系统及培育方法：属于水产养殖技术领域，它包括亲虾培育车间养殖用水的内循环的水处理装置和循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置。本发明提供一种适合南美白对虾亲虾培育的循环水养殖系统的水处理方法和循环水养殖车间外排水再利用的水处理方法，使亲虾培育期间的日补充新水降至0.5％以内，从而有效杜绝了外界病原对亲虾的入侵，为生产无特定病原(SPF)苗种及养殖系统节能减排提供了有力保障。

Description

一种利用双循环亲虾培育的水处理系统进行养殖的方法
技术领域
本发明属于水产养殖技术领域，具体涉及一种双循环亲虾培育的水处理系统及培育方法。
背景技术
南美白对虾又称为白肢虾或白脚虾，曾译为凡纳滨对虾。学名 Penaeus(Litopenaeus)vannamei Boone 1931。分类学上隶属于节肢动物门、甲壳纲、软甲亚纲、十足目、枝鳃亚目、对虾总科、对虾科、对虾属、对虾亚属。南美白对虾为热带品种，主要分布于美洲西部太平洋沿岸热带水域，从墨西哥湾至秘鲁中部沿岸都有其踪迹，但大多集中在厄瓜多尔附近的海域。
南美白对虾具有：①生长速度快，生长期70-100天即可达到商品规格；②繁殖季节长，可全年育苗，全年养殖；③养殖密度高，最高亩产可达 8000kg；④适应性强，抗病能力强，养殖成活率一般在70％以上；⑤营养要求低，饲料中蛋白含量在25％-30％即可满足其正常生长需求；⑥营养价值高，出肉率高于65％；⑦离水存活时间长，容易鲜活销售，市场价值高等显著特点。
1991年中国科学研究院海洋研究所率先从美国和厄瓜多尔引进，20 多年来，南美白对虾以其优良的品种特性在我国得到飞速发展，据统计， 2014年我国南美白对虾养殖面积达到45万公顷，养殖总产量127万吨，产值超过550亿元。目前，我国南美白对虾苗种的年需求量突破15000亿尾，但由于南美白对虾属于外来引进品种，受累代繁育、养殖规模的快速扩张的影响，因种质退化、养殖环境污染和病原微生物引起的苗种质量问题日渐突出，成为南美白对虾养殖的瓶颈。
为此，中国水产科学研究院黄海水产研究所、中国科学院海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所、广东海大集团股份有限公司、湛江普瑞莫(中国)对虾苗种有限公司等国内多家研究机构和企业开展了南美白对虾苗种选育和原种引进工作，但由于南美白对虾亲虾培育时间长，传统的池塘培育和工厂化培育需要大量的换排水，无法有效避免外源污染物的入侵，苗种携带对虾白斑病病毒(WSSV)和引起对虾“偷死病”的副溶血性弧菌(EMS) 的现象依然时有发生。
封闭式循环水养殖是近几年来在海水鱼类、对虾养殖产业中快速发展起来的一种新型养殖模式，其通过物理过滤、生物净化、杀菌消毒、脱气增氧等技术处理使90％以上的养殖水得以循环利用，大大降低了养殖对水资源的消耗、养殖污水排放和养殖过程的控温能耗，具有养殖产量高、自动化程度高、产品绿色无公害等显著优势。
常见的封闭式循环水养殖系统的水循环利用率可达90％，系统每天需要的补水量大约为10％。如果这10％的补充水完全由外源水提供，一则会损失这部分水的热量，尤其是冬季外源水与循环水养殖系统温度相差较大的情况下，其能量损失非常显著；二则要把10％的补充水进行完全无菌处理，对于对虾苗种培育企业来说，需要严格和繁杂的消毒杀菌处理。“一种双循环水亲虾培育系统的水处理方法”正是针对产业实际需求，通过把亲虾循环水养殖车间的外排水进行进一步回收利用，新水补充量大幅降低至0.5％以内，从而实现亲虾培育与外环境的有效隔离，为无特定病原(SPF)苗种生产和节能减排提供了有力保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种双循环亲虾培育的水处理系统及培育方法。
本发明根据南美白对虾的生物学特性和亲虾的培育要求，设计了一种适合南美白对虾亲虾培育的循环水养殖系统的水处理方法和循环水养殖车间外排水再利用的水处理方法，使亲虾培育期间的日补充新水降至0.5％以内，从而有效杜绝了外界病原对亲虾的入侵，为生产无特定病原(SPF)苗种及养殖系统节能减排提供了有力保障。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种双循环亲虾培育的水处理系统：它包括亲虾培育车间养殖用水的内循环的水处理装置和循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置。
所述亲虾培育车间养殖用水内循环的水处理装置包括：两栋养殖车间，封闭式隔离排污通道，每栋车间由衣帽间、消毒间、数字化控制中心或工具间、轨道式自动投饵系统操作间组成的管理区，由十六个跑道式养殖池组成的养殖区，由转鼓式微滤机、提水泵、移动床生物净化池、蛋白质泡沫分离器a、管道式紫外消毒器、臭氧发生器、板式换热器组成的水处理区，有回水管道、进水管道组成的管道系统及两栋车间共用的风机房和锅炉组成的辅助设施区；
封闭式隔离排污通道设置在两栋养殖车间之间，两栋养殖车间内的养殖池排出的污物共同进入封闭式隔离排污通道内，所述的管理区设置在养殖车间的一端，所述的水处理区和辅助设施区设置在养殖车间的另一端，与循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置相邻；
所述循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置包括：一栋钢结构保温大棚和一栋简易保温大棚；钢结构保温大棚内设置3个圆形序批式消毒沉淀池、一个高压过滤罐和一个蛋白质泡沫分离器b；简易保温大棚内为一大型高位生物修复池。
进一步，所述的数字化控制中心连接水质在线监测系统、室内视频监控系统和自动投饵系统。
本发明还提供一种利用上述系统进行养殖的方法，所述方法具体为养殖池排出的养殖用水进入回水管，同时由养殖池分离出来的大块污物进入封闭式隔离排污沟，回水管中的水经转鼓式微滤机过滤，滤出物排入封闭式隔离排污沟，滤出清水经提水泵进入板式换热器，滤出清水在板式换热器中由锅炉产生热蒸汽进行加热后依次进入一级移动床生物净化池、二级移动床生物净化池，并在两个移动床生物净化池中通过风机房充气增氧，经过二级移动床生物净化池处理后的滤出清水经过蛋白质泡沫分离器a和管道式紫外消毒器处理后进入进水管，最后再次进入养殖池；
封闭式隔离排污沟中的废水首先进入序批式消毒沉淀池，在序批式消毒沉淀池中把排出的污水进行快速沉淀和消毒处理，处理后的上清水抽入简易保温大棚内的生物修复池内，上清水在生物修复池经单胞藻和益生菌来进一步分解水中残留的包括氨氮、亚硝酸盐在内的对养殖生物有害的可溶性有机物和无机盐，并由风机房进行充气增氧，经过生物修复池处理后的水再依次进入高压过滤罐和蛋白质泡沫分离器b，最后再流入进水管进入养殖池进行再次养殖利用；
利用数字化控制中心连接水质在线监测系统实时监测养殖水质，通过室内视频监控系统随时监测养殖车间情况，利用自动投饵系统对养殖对虾进行投喂。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)根据南美白对虾亲虾的特点和培育要求设计了跑道式养殖池，该养殖池通过进水管、充气管和池子结构的特殊设计，使池内产生了水平环流和垂直环流，做到池内水流无死角，有效避免了养殖过程中污染物在池底的沉积。
(2)封闭式隔离排污通道、消毒间的设计一方面可以把残饵、粪便、死虾等污染源快速排出车间，同时保证车间操作人员不把外来污染物带入车间，达到了优质种虾培育所要求的隔离防疫条件。
(3)养殖车间内循环系统包含固体颗粒物去除、生物净化、蛋白分离、增氧、脱气、消毒杀菌和温度调控等全部水处理要素，水循环利用率达到 95％以上。外循环系统包含快速沉淀、生物修复、蛋白分离等重要水处理手段，水循环利用率达到90％。养殖水经过双循环处理后综合利用率达到 99.5％以上，节约养殖用水和控温能耗的同时，通过养殖初期在生物修复池储备一定水，可以使整个养殖期不需要再补充外源水，有效避免了近岸水环境中常见的对虾白斑病病毒(WSSV)和引起对虾“偷死病”的副溶血性弧菌(EMS)对对虾亲体的侵害，为生产无特定病原(SPF)优质虾苗创造了条件。
(4)水质在线监测系统、室内视频监控系统、自动投饵系统和水处理设备的自动管理系统的应用，节省了大量人力的同时，减少了人员操作污染，提升了对虾亲本培育的科技含量和自动化、智能化管理水平。
附图说明
图1本发明水处理系统的俯视图：1、养殖车间，2、封闭式隔离排污通道，3、衣帽间，4、消毒间，5、数字化控制中心，6、工具间，7、轨道式自动投饵系统操作间，8、养殖池，9、转鼓式微滤机，10、提水泵，11、移动床生物净化池，12、蛋白质泡沫分离器a，13、管道式紫外消毒器， 14、臭氧发生器，15、板式换热器，16、回水管道，17、进水管道，18、风机房，19、锅炉，20、钢结构保温大棚，21、简易保温大棚，22、序批式消毒沉淀池，23、高压过滤罐，24、蛋白质泡沫分离器b，25、高位生物修复池。
图2、培育车间养殖用水的内循环的水处理工艺流程图；
图3、循环水养殖车间外排水再利用的水处理工艺流程图。
具体实施方式：
下面通过实施例来对本发明技术方案作进一步解释，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
一种双循环亲虾培育的水处理系统，如图1所示，亲虾培育车间养殖用水的内循环的水处理装置和循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置。
所述亲虾培育车间养殖用水内循环的水处理装置包括：两栋养殖车间 1，封闭式隔离排污通道2，每栋车间由衣帽间3、消毒间4、数字化控制中心5或工具间6、轨道式自动投饵系统操作间7组成的管理区，由十六个跑道式养殖池8组成的养殖区，由转鼓式微滤机9、提水泵10、两级移动床生物净化池11、蛋白质泡沫分离器a12、管道式紫外消毒器13、臭氧发生器14、板式换热器15组成的水处理区，有回水管道16、进水管道17 组成的管道系统及两栋车间共用的风机房18和锅炉19组成的辅助设施区；
封闭式隔离排污通道设置在两栋养殖车间之间，两栋养殖车间内的养殖池排出的污物共同进入封闭式隔离排污通道内，所述的管理区设置在养殖车间的一端，所述的水处理区和辅助设施区设置在养殖车间的另一端，与循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置相邻；
所述循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置包括：一栋钢结构保温大棚20和一栋简易保温大棚21；钢结构保温大棚内设置3个圆形序批式消毒沉淀池22、一个高压过滤罐23和一个蛋白质泡沫分离器b24；简易保温大棚内为一大型高位生物修复池25；
所述的数字化控制中心连接水质在线监测系统、室内视频监控系统和自动投饵系统。
钢结构养殖车间1：长75.48米，宽15.48米，建筑面积1168.43平方米，墙体为砖混结构，侧墙高3.0米；屋顶为钢结构，屋面铺设保温彩钢瓦，为增加室内亮度，两侧墙体开双层玻璃窗16扇，屋面开双层阳光板采光窗16扇，采光面积约为墙体和屋面面积的10％。
封闭式隔离排污通道2：位于两栋钢结构养殖车间1之间，长75.48 米，宽2.4米，建钢结构保温屋顶，内设排污沟和操作通道，起分离养殖车间排污和防止养殖车间外排水受外源污染物污染的作用。
衣帽间3：设在每栋车间入口处，内置衣帽柜、鞋柜，进入车间前在此换穿经消毒过的专用衣服、鞋和帽子。
消毒间4：位于衣帽间3和进入养殖区的通道内，内设洗手池、消毒足盆和风淋房，以保证人员进入养殖区不会带入外源污染源。
数字化控制中心5：位于其中一个衣帽间3的一侧，置水质在线监测系统、室内视频监控系统、自动投饵系统和水处理设备的中央处理器、控制终端和显示终端。
工具间6：位于另一个衣帽间3的一侧，主要用于放置生产工具。
轨道式自动投饵系统操作间7：位于每栋车间衣帽间3的另一侧，内置轨道式自动投饵机、自动升料设备和料仓。
养殖池8：长条形两端设计成圆弧状，通过池中央隔墙使养殖池成跑道形，跑道周长28.3米，跑道宽1.4米，跑道深1.0米，有效养殖养殖面积33.0平方米；养殖池池面高出室内地坪0.8米，在养殖池一端圆弧的中间设排污管，排污管通过套管式倒虹吸管控制养殖池水位和连通回水管道 16；进水管17连通预埋在中央隔墙底部的控流分水嘴，养殖池水在控流分水嘴的推动下在养殖池内形成水平环流；采用纳米充气管增氧，纳米充气管安装在养殖池内壁的底部，距离池底12.0厘米，养殖池水在气提作用下在跑道内形成垂直环流。
转鼓式微滤机9：采用最大水处理量200立方米/小时，最大处理精度 50微米，具有液面自动感应反冲洗功能的转鼓式微滤机，主要作用是去除养殖水中的残饵、粪便、大型原生动物等固体颗粒物。
提水泵10：采用低扬程(4米)、大流量(200立方米/小时)变频防腐蚀离心泵。
移动床生物净化池11：采用两级高位生物净化池，池长6.0米、池宽 3.0米、池深1.9米，有效水体68.4立方米，池面高出室内地坪1.7米，池底预埋排水管，填料为多空塑料环，填充量为生物净化池的2/5，生物净化池的作用是利用填料表面附着的硝化、反硝化细菌吸收、分解、同化养殖水中的可溶性有害有机物和无机盐。
蛋白质泡沫分离器a：最大水处理量200立方米/小时，产气量10立方米/小时，气泡初始直径纳米级，蛋白质泡沫分离器a的作用是利用微气泡表面张力吸附养殖水中的悬浮微小固体颗粒物和黏性物质；蛋白质泡沫分离器a12与臭氧发生器14联合使用，还可以起到分解养殖水中的可溶性有害有机物和无机盐、杀灭水中的有害微生物的效果。
管道式紫外消毒器13：最大水处理量200立方米/小时，功率配置1 千瓦，波长253纳米，管道式紫外消毒器的作用是杀灭养殖水中的有害细菌。
臭氧发生器14：采用液氧源陶瓷管臭氧发生器，产气量100克/小时，主要作用是分解养殖水中的可溶性有害有机物和无机盐、杀灭水中的有害微生物，与蛋白质泡沫分离器a12联合使用。
板式换热器15：采用钛合金板式换热器，有效面积60平方米，板式换热器是通过养殖水和锅炉水或地下井水在钛合金板将的热交换，起到调节养殖水温的作用。
回水管16：连接养殖池排水口与水处理系统的管道，为管径200毫米的PVC养殖专用管。
进水管17：把经过处理的养殖水送回养殖池的管道，为管径200毫米的PVC养殖专用管。
充气房18：位于封闭式隔离排污通道2的一端，是养殖池和生物净化池增氧、曝气的气源，配一台5.5千瓦和一台7.5千瓦的罗兹鼓风机，气压大于3千帕。
燃油(气)锅炉19：根据亲虾培育车间保温和环保要求，配一台小型燃油(气)锅炉，最大热供应量3000卡/小时。
钢结构保温大棚20：侧墙高1.0米，其他结构同钢结构养殖车间1。
简易保温大棚21：类似于普通蔬菜大棚，屋架为镀锌钢管，屋面为防辐射塑料膜。
序批式消毒沉淀池22：直径8.0米、边深1.9米的砖混池，有效水体 80立方米；消毒沉淀池池面与室内地坪持平，池底锅底形，设中央排污槽，池底坡底60厘米，序批式消毒沉淀池的作用是把钢结构养殖车间1每天排出的污水收集到一个消毒沉淀池，在池中用消毒药物进行快速的沉淀和消毒处理，处理后的上清水抽入生物修复池25。
高压过滤罐23：最大水处理量50立方米/小时，过滤精度小于10微米。
蛋白质泡沫分离器b24：功能和结构同蛋白质泡沫分离器a12，最大水处理量50立方米/小时，产气量5立方米/小时。
生物修复池25：为一长宽均为28米的高位池塘，平均水深2.0米，有效容积1500立方米，池底和边坡都用土工布做护坡处理，池内配水车式增氧机一台；生物修复池的作用是把经过序批式消毒沉淀池22快速处理后的循环水养殖车间的外排水汇集于此，通过增氧和在池内接种单胞藻和益生菌来进一步分解水中残留的氨氮、亚硝酸盐等对养殖生物有害的可溶性有机物和无机盐。
养殖池排出的养殖用水进入回水管，同时由养殖池分离出来的大块污物进入封闭式隔离排污沟，回水管中水经转鼓式微滤机，滤出物排入封闭式隔离排污沟，滤出清水经提水泵进入板式换热器，滤出清水在板式换热器中由锅炉产生热蒸汽进行加热后依次进入一级移动床生物净化池、二级移动床生物净化池，并在两个净化池中通过风机房充气增氧，经过二级移动床生物净化池处理后的滤出清水经过蛋白质泡沫分离器a和管道式紫外消毒器处理后进入进水管，最后再次进入养殖池；如图2所示。
封闭式隔离排污沟中的废水首先进入序批式消毒沉淀池，在序批式消毒沉淀池中把排出的污水进行快速沉淀和消毒处理，处理后的上清水抽入简易保温大棚内的生物修复池内，上清水在生物修复池经单胞藻和益生菌来进一步分解水中残留的包括氨氮、亚硝酸盐在内的对养殖生物有害的可溶性有机物和无机盐，并由风机房进行充气增氧，经过生物修复池处理后的水再依次进入高压过滤罐和蛋白质泡沫分离器b，最后再流入进水管进入养殖池进行再次养殖利用；如图3所示。
2015年8月青岛卓越集团有限公司开始建设该系统，当年11月23日开始养殖运行，亲虾为中国水产科学研究院黄海水产研究所选育的“海壬 1号”南美白对虾新品种，亲虾平均体长20.5厘米，平均体重23.2克，亲虾入池前经过严格的筛选和病原体检测，无明显体表伤，不带白斑病病毒(WSSV)和副溶血性弧菌(EMS)，放养密度20对/平方米；养殖用水为经过过滤的近岸海水，养殖运行前把室内养殖系统和生物修复池加满水，所用养殖用水均用100ppm漂白液经过24小时的消毒处和充分的曝气。培育期至2016年3月15日，整个养殖期未从系统外进水，养殖过程中，养殖车间水质指标达到对虾无公害养殖的要求，养殖成活率99.2％，培育后的种虾未检测到特定病原。

Claims (2)

1.一种利用双循环亲虾培育的水处理系统进行养殖的方法，其特征在于所述的水处理系统包括亲虾培育车间养殖用水的内循环的水处理装置和循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置；
所述亲虾培育车间养殖用水内循环的水处理装置包括：两栋养殖车间(1)，封闭式隔离排污通道(2)，每栋车间由衣帽间(3)、消毒间(4)、数字化控制中心(5)或工具间(6)、轨道式自动投饵系统操作间(7)组成的管理区，由十六个跑道式养殖池(8)组成的养殖区，由转鼓式微滤机(9)、提水泵(10)、移动床生物净化池(11)、蛋白质泡沫分离器a(12)、管道式紫外消毒器(13)、臭氧发生器(14)、板式换热器(15)组成的水处理区，有回水管道(16)、进水管道(17)组成的管道系统及两栋车间共用的风机房(18)和锅炉(19)组成的辅助设施区；
封闭式隔离排污通道设置在两栋养殖车间之间，两栋养殖车间内的养殖池排出的污物共同进入封闭式隔离排污通道内，所述的管理区设置在养殖车间的一端，所述的水处理区和辅助设施区设置在养殖车间的另一端，与循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置相邻；
所述循环水养殖车间外排水再利用的水处理装置包括：一栋钢结构保温大棚(20)和一栋简易保温大棚(21)；钢结构保温大棚内设置3个圆形序批式消毒沉淀池(22)、一个高压过滤罐(23)和一个蛋白质泡沫分离器b(24)；简易保温大棚内为一大型高位生物修复池(25)；
所述方法具体为养殖池排出的养殖用水进入回水管，同时由养殖池分离出来的大块污物进入封闭式隔离排污沟，回水管中的水经转鼓式微滤机过滤，滤出物排入封闭式隔离排污沟，滤出清水经提水泵进入板式换热器，滤出清水在板式换热器中由锅炉产生热蒸汽进行加热后依次进入一级移动床生物净化池、二级移动床生物净化池，并在两个移动床生物净化池中通过风机房充气增氧，经过二级移动床生物净化池处理后的滤出清水经过蛋白质泡沫分离器a和管道式紫外消毒器处理后进入进水管，最后再次进入养殖池；
封闭式隔离排污沟中的废水首先进入序批式消毒沉淀池，在序批式消毒沉淀池中把排出的污水进行快速沉淀和消毒处理，处理后的上清水抽入简易保温大棚内的生物修复池内，上清水在生物修复池经单胞藻和益生菌来进一步分解水中残留的包括氨氮、亚硝酸盐在内的对养殖生物有害的可溶性有机物和无机盐，并由风机房进行充气增氧，经过生物修复池处理后的水再依次进入高压过滤罐和蛋白质泡沫分离器b，最后再流入进水管进入养殖池进行再次养殖利用；
利用数字化控制中心连接水质在线监测系统实时监测养殖水质，通过室内视频监控系统随时监测养殖车间情况，利用自动投饵系统对养殖对虾进行投喂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的数字化控制中心连接水质在线监测系统、室内视频监控系统和自动投饵系统。
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