CN107047442B - 一种智能化循环式生物絮团养殖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化循环式生物絮团养殖系统，包括养殖池、自动投饵机、碳源自动添加装置、增氧装置、生物絮团浓度调控装置、控制装置；其中增氧装置内设有混氧罐，自动投饵机位于养殖池中心正上方，养殖池出水口一个支路为正常循环支路，出水经混氧罐后回到养殖池，出水口另外一个支路主动调控支路，与生物絮团浓度调控装置相连，出水经生物絮团浓度调控装置分离生物絮团后再通过混氧罐回到养殖池，自动投饵机、碳源自动添加装置和生物絮团浓度调控装置的工作均由控制装置控制。本发明克服了传统生物絮团养殖过程中，由于絮团分布不均匀造成的水力与营养死区而导致的水质不易调控、絮团状态失稳等弊端，工作效率稳定、养殖对象成活率高。

Description

一种智能化循环式生物絮团养殖系统

技术领域

本发明涉及水产养殖领域，更具体地说涉及一种智能化循环生物絮团养殖系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，食品安全以及环境保护逐渐深入人心，水产养殖作为人们主要的优质蛋白供应来源以及水资源和土地使用的重点领域，其安全无污染养殖显得日益迫切。我国目前主要仍旧土塘养殖，其资源浪费严重，病害不易防控。虽然近年来国内循环水养殖有了一定的发展，但是其能源消耗较高且换水率高。在以上背景下，生物絮团技术逐渐兴起，通过污染物原位削减的方式，实现可持续养殖。

然而生物絮团技术运行机理依靠菌群调控，其日常操作过程繁琐，养殖系统内往往由于流态不平衡，导致存在絮团及营养死区，进而使水质恶化或絮团膨胀，最终导致养殖失败。因此，迫切需要一种操作方便、生物絮团含量可控、碳源以及饵料投加准确且自动化程度高的生物絮团稳定养殖系统，以解决传统生物絮团养殖系统费时费力、效率低，且系统易失稳的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种智能化循环式生物絮团养殖系统，以解决传统生物絮团养殖系统费时费力、效率低，且系统不稳定的问题。

一种智能化循环式生物絮团养殖系统，包括养殖池、自动投饵机、碳源自动添加装置、增氧装置、生物絮团浓度调控装置、控制装置；其中增氧装置内设有混氧罐，自动投饵机位于养殖池中心正上方，养殖池出水口一个支路为正常循环支路，出水经混氧罐后回到养殖池，出水口另外一个支路主动调控支路，与生物絮团浓度调控装置相连，出水经生物絮团浓度调控装置分离生物絮团后再通过混氧罐回到养殖池，自动投饵机、碳源自动添加装置和生物絮团浓度调控装置的工作均由控制装置控制。

所述生物絮团浓度调控装置包括涡旋分离器和生物絮团收集箱，所述的主动调控支路经电磁阀b与涡旋分离器进水口相连，所述的正常循环支路经电磁阀c与混氧罐进水口相连，涡旋分离器底排口通过电磁阀a连接于生物絮团收集箱，而涡旋分离器的出水口与增氧装置中的混氧罐进水口相接，液氧罐与混氧罐相连。

所述增氧装置包括纳米曝气环、混氧罐、液氧罐，混氧罐与液氧罐相连，纳米曝气环安装于养殖池的底部，通过气管与外部罗茨风机相连，纳米曝气环的直径为养殖池底部直径的一半。

所述的碳源自动添加装置包括环状滴管、输液管、碳源储备箱，环状滴管固定在养殖池池壁，环状滴管通过输液管与安放在碳源储备箱底部的潜水泵相连，潜水泵由控制装置控制，所述环状滴管低于养殖水液面5cm，朝向池底的一面开有等距间隔的圆孔，圆孔大小为2mm。

所述的养殖池的出水口处装有滤罩，滤罩形状为倒钟形。

与背景技术相比，具有的有益效果是：

本发明结合生物絮团污泥模型以及养殖对象生长模型，利用控制装置实现了养殖过程中饵料和碳源的定时定量精准添加，并且结合涡旋分离器实现了养殖池内生物絮团浓度的主动调控。同时，利用循环模式及精确气提循环布置，优化养殖池内流场分布，提高了生物絮团分布的均匀性，避免水力死区。其自动化程度高、操作过程精准且稳定性高，从而确保了生物絮团养殖的成功率，有助于达到水产养殖的零排放、零污染和无病害的健康养殖目标。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明一种智能化循环生物絮团养殖系统的主视图；

图2为图1中环状滴管的轴测图；

图3为图1中装有滤罩的养殖池的俯视图；

图4为图3中滤罩的轴测图；

图中： 1、养殖池，2、纳米曝气环，3、环状滴管，4、自动投饵机，5、信号线，6、PLC控制箱，7、电脑，8、PVC管，9、生物絮团收集箱，10、电磁阀a，11、涡旋分离器，12、液氧罐，13、混氧罐，14、碳源储备箱，15、输液管，16、电磁阀b，17、电磁阀c，18、滤罩，19、接头。

具体实施方式

如图1-4所示，一种智能化循环式生物絮团养殖系统，包括养殖池1、自动投饵机4、碳源自动添加装置、增氧装置、生物絮团浓度调控装置、控制装置；控制装置主要包括PLC控制箱6和电脑7。增氧装置内设有混氧罐13，自动投饵机4位于养殖池1中心正上方，并通过信号线5与PLC控制箱6相连，养殖池1出水口一个支路为正常循环支路，出水经混氧罐13后回到养殖池1，出水口另外一个支路主动调控支路，与生物絮团浓度调控装置相连，出水经生物絮团浓度调控装置分离生物絮团后再通过混氧罐13回到养殖池1，自动投饵机4、碳源自动添加装置和生物絮团浓度调控装置的工作均由控制装置控制。

所述生物絮团浓度调控装置包括涡旋分离器11和生物絮团收集箱9，所述的主动调控支路经电磁阀b16与涡旋分离器11进水口相连，所述的正常循环支路经电磁阀c17与混氧罐13进水口相连，涡旋分离器11底排口通过电磁阀a10连接于生物絮团收集箱9，而涡旋分离器11的出水口与增氧装置中的混氧罐13进水口相接，液氧罐12与混氧罐13相连。

所述增氧装置包括纳米曝气环2、混氧罐13、液氧罐12，混氧罐13与液氧罐12相连，纳米曝气环2安装于养殖池1的底部，通过气管与外部罗茨风机相连，纳米曝气环2的直径为养殖池1底部直径的一半，其中，纳米曝气环2作为主要日常供氧方式，当此方式出现问题时，液氧罐12将自动打开提供液氧以确保养殖池溶氧在5mg/L以上。

所述的碳源自动添加装置包括环状滴管3、输液管15、碳源储备箱14，环状滴管3固定在养殖池1池壁，环状滴管3通过输液管15与安放在碳源储备箱14底部的潜水泵相连，潜水泵由控制装置控制，所述环状滴管3低于养殖水液面5cm，朝向池底的一面开有等距间隔的圆孔，圆孔大小为2mm。图2中，环状滴管3设有接头19用于和输液管15相衔接。

所述的养殖池1的出水口处装有滤罩18，滤罩18形状为倒钟形。养殖池1出水口分别经电磁阀b16和电磁阀c17通过PVC管8与生物絮团浓度调控装置中的涡旋分离器11进水口相连和混氧罐13进水口相连。

另外，自动投饵机、碳源自动添加装置中的潜水泵、生物絮团浓度调控装置处的电磁阀a以及电磁阀b、c的工作均由PLC控制箱6进行控制，PLC控制箱6相关程序的调整通过电脑7完成。

本发明是这样工作的：养殖过程中，养殖池1里的养殖水液面高于环状滴管3约5cm，通过纳米曝气环2进行曝气，确保养殖水体溶解氧在5mg/L，同时，改变养殖池1内流场，通过CFD数值模拟，当纳米曝气环2直径为养殖池1直径一半时最利于生物絮团均匀分布。在确定养殖对象后根据养殖对象的生长模型和养殖密度通过PLC控制箱6控制自动投饵机4每日的投饵量和投饵时间（比如每日投喂三次，每次间隔8小时）；再根据每日的投饵量，在一定的碳氮比并结合ASM3模型情况下确定每日碳源的添加量，碳源由PLC控制箱6控制碳源储备箱14中的潜水泵抽取一定体积碳源通过环状滴管3进行定时（以每日投喂三次为例，在投饵后4个小时添加碳源，因为此时为养殖对象的排便时间）和定量添加，其中，环状滴管3如图2所示，其均匀分布的圆孔确保碳源能够均匀添加。

碳源采用液体碳源，为降低成本，碳源可采用水产品下脚料的发酵液。根据生物絮团活性污泥模型ASM3以及日常碳源的添加量可计算得出每日生物絮团的增加量。为保证养殖水体处于较为稳定有利于养殖对象生长的生物絮团浓度（总固体颗粒物含量），此部分生物絮团的增加量需要定时分离出水体。为分离生物絮团，养殖池1中出水有两条支路可以选择，其中一条支路为正常循环支路，PLC控制箱6控制电磁阀c17打开，而电磁阀b16关闭，养殖池1中出水通过PVC管8经电磁阀c17到混氧罐13直接回到养殖池1内；另一条支路即为生物絮团浓度自动调控，在投饵前1个小时，PLC控制箱6控制电磁阀c17关闭，而电磁阀b16打开，养殖水经电磁阀b16到涡旋分离器11，其中一部分生物絮团被沉积到涡旋分离器11底部，处理后的养殖水再经过混氧罐13流回养殖池；在涡旋分离器11进水口之前安装流量计，控制进水流量，在此流量条件下，涡旋分离器11分离生物絮团的效率是一定的，因此PLC控制此支路打开时间即可控制分离生物絮团的总量。生物絮团分离完毕后，再由PLC控制箱转换至另一支路，同时打开电磁阀a10排出沉积在涡旋分离器11底部的生物絮团至生物絮团收集箱9中。由于以上支路的循环，进一步改善了养殖池1内流场，促进生物絮团分布更均匀。为了确保在排水过程中养殖对象的逃逸，在排水口处安装滤罩18，其形状以及具体安装位置见图3和图4。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的说明，不能认定本发明的具体结构和实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种智能化循环式生物絮团养殖系统，其特征在于：包括养殖池（1）、自动投饵机（4）、碳源自动添加装置、增氧装置、生物絮团浓度调控装置、控制装置；其中增氧装置内设有混氧罐（13），自动投饵机（4）位于养殖池（1）中心正上方，养殖池（1）出水口一个支路为正常循环支路，出水经混氧罐（13）后回到养殖池（1），出水口另外一个支路为主动调控支路，与生物絮团浓度调控装置相连，出水经生物絮团浓度调控装置分离生物絮团后再通过混氧罐（13）回到养殖池（1），自动投饵机（4）、碳源自动添加装置和生物絮团浓度调控装置的工作均由控制装置控制；

所述生物絮团浓度调控装置包括涡旋分离器（11）和生物絮团收集箱（9），所述的主动调控支路经电磁阀b（16）与涡旋分离器（11）进水口相连，所述的正常循环支路经电磁阀c（17）与混氧罐（13）进水口相连，涡旋分离器（11）底排口通过电磁阀a（10）连接于生物絮团收集箱（9），而涡旋分离器（11）的出水口与增氧装置中的混氧罐（13）进水口相接，液氧罐（12）与混氧罐（13）相连；

所述增氧装置包括纳米曝气环（2）、混氧罐（13）、液氧罐（12），混氧罐（13）与液氧罐（12）相连，纳米曝气环（2）安装于养殖池（1）的底部，通过气管与外部罗茨风机相连，纳米曝气环（2）的直径为养殖池（1）底部直径的一半。

2.根据权利要求1所述的一种智能化循环式生物絮团养殖系统，其特征在于：所述的碳源自动添加装置包括环状滴管（3）、输液管（15）、碳源储备箱（14），环状滴管（3）固定在养殖池（1）池壁，环状滴管（3）通过输液管（15）与安放在碳源储备箱（14）底部的潜水泵相连，潜水泵由控制装置控制，所述环状滴管（3）低于养殖水液面5cm，朝向池底的一面开有等距间隔的圆孔，圆孔大小为2mm。

3.根据权利要求1所述的一种智能化循环式生物絮团养殖系统，其特征在于：所述的养殖池（1）的出水口处装有滤罩（18），滤罩（18）形状为倒钟形。