CN107251830B - 一种循环水产养殖工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环水产养殖工艺及系统，该养殖系统包括养殖单元、过滤单元、生物反应单元、脱气单元、植物净化单元、增氧消毒单元、给排水单元以及智能控制单元；所述养殖单元、过滤单元、生物反应单元、脱气单元、植物净化单元、增氧消毒单元通过给排水单元的管路依次连接形成循环系统。本发明的有益效果是：微纳米气泡曝气技术增氧效果好，提高细胞生物活性，提高养殖密度；微纳米臭氧气泡和紫外线协同消毒效果提高，减少用药，保证食品安全。给排水、温度、pH、增氧、消毒、投饲实现自动化，节约劳动力；污水处理后可用于灌溉或进入系统循环利用，污泥变为有机肥，形成封闭式生态链，实现零排放，节水、节能、环保。

Description

一种循环水产养殖工艺及系统

技术领域

本发明涉及水产养殖领域，具体涉及一种循环水产养殖工艺及系统。

背景技术

为提高生产效益和实现环保，循环水产养殖系统应运而生，主要工艺包括机械过滤、生物处理、增氧、消毒等。国内智能化控制应用程度不高，工艺中机械设备应用情况也不理想，水质得不到良好控制时往往采用药物控制，使得药物残留超标，引发食品安全问题。国际多采用智能化控制，整个工艺全部机械化，引入国内使用，除设备投资及运营费用高昂外，管理费用也较高；有的工艺中还结合水培生产蔬菜，但是在国内市场达不到相应的销售价格而不能得到良好的推广与应用。针对上述问题，开发一种适合我国国情的循环水产养殖系统势在必行。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种循环水产养殖工艺及系统。

根据本发明的第一方面，提供一种循环水产养殖系统(装置)，包括养殖单元、过滤单元、生物反应单元、脱气单元、植物净化单元、增氧消毒单元、给排水单元以及智能控制单元；所述养殖单元、过滤单元、生物反应单元、脱气单元、植物净化单元、增氧消毒单元通过给排水单元的管路依次连接形成循环系统；其中，

所述养殖单元包括养殖池，养殖池设有进水装置、底排水和上排水，底排水和上排水连接给排水单元的排水管道，养殖池底部设置加温装置；

所述过滤单元包括微滤机，与养殖池的排水管道连接；

所述生物反应单元包括生物反应池、气浮系统、微纳米气泡生物增氧装置；

所述脱气单元包括脱气池，脱气池中设置有介质和曝气盘；

所述植物净化单元包括水培和基质培两部分，水培植物净化单元设置在脱气单元与增氧消毒单元之间，接收来自脱气单元的水体进行净化；基质培植物净化单元设置在过滤单元与水培植物净化单元之间，接收来自过滤单元的水体进行净化。

所述增氧消毒单元包括集水池，所述集水池包括独立的A池、B池和C池并顺次相连；A池与植物净化单元相连，C池与养殖池相连；A池设置微纳米臭氧气泡水产消毒装置和紫外线消毒器，B池设置臭氧去除装置，C池设置微纳米气泡水产增氧装置；

所述智能控制单元包括软件控制程序、PC终端、PLC控制箱和电控柜。

进一步地，还包括降解单元，接收来自微滤机过滤后含颗粒物的污水，所述降解单元包括沉淀池和降解池。

进一步地，还包括湿地净化单元，所述湿地净化单元接收来自降解单元的水体，所述湿地为潜流型，包括基质、湿地植物和微生物。

进一步地，还包括自动投饲机，与养殖池连接，包括控制器、驱动系统、储料罐和投喂器。

进一步地，还包括自动收获分级单元，与养殖池连接，包括自动收获机、分级筛选机和鲜储箱，所述自动收获机包括控制器、动力泵和鱼水输送软管。

根据本发明的第二方面，提供一种循环水产养殖工艺(方法)，包括以下步骤：

(1)将养殖池、微滤机、生物反应单元、植物净化单元、集水池通过给排水管路连接成循环回路；其中在生物反应单元中设置微纳米气泡生物增氧装置；集水池包括独立的A池、B池和C池并顺次相连；A池与植物净化单元相连，C池与养殖池相连；A池设置微纳米臭氧气泡水产消毒装置和紫外线消毒器，B池设置臭氧去除装置，C池设置微纳米气泡水产增氧装置；

(2)向养殖池中投入水产苗种，通过设置在养殖池底部的加热装置控制水温；通过自动投饲机自动向养殖池中投放饲料和益生菌；

(3)将养殖池中的水抽到微滤机中进行过滤，过滤后不含颗粒物的水体一部分进入生物反应单元进行反应，反应后的水体经脱气单元脱气后进入水培植物净化单元进行净化，另一部分进入基质培植物净化单元进行净化后再进入水培植物净化单元进行净化；

(4)经水培植物净化单元净化后的水体进入集水池，进行微纳米臭氧气泡水消毒、紫外线消毒、调节pH后，再经微纳米气泡水增氧后返回到养殖池中；

(5)采用自动收获分级单元收获养殖池中的水产，收获后经过分级筛选机，不同规格的水产进入相应的鲜储箱，重量不达标的水产将被放回养殖池再饲养一段时间。

进一步地，将微滤机过滤后收集的含颗粒物污水进行沉淀，上层污水进入湿地净化单元，经过湿地净化有效降低了氨氮离子浓度，净化后的水体重新循环利用或作为灌溉水源使用；下层沉淀物进入降解池中降解，在降解池中设置蚯蚓和微生物以降解颗粒物转化成有机肥。

进一步地，新水补给通过集水池进行微纳米臭氧气泡水消毒、紫外线消毒、调节pH、微纳米气泡水增氧后再进入养殖池。

进一步地，通过智能控制单元自动控制循环回路中的给排水、温度、pH、增氧、消毒、投饲。

本发明的有益效果是：养殖池便于安装、拆卸移动和重复利用，便于排污清理及独立控制温度；微纳米气泡曝气技术增氧效果好，提高微生物的细胞生物活性，提高养殖密度；微纳米臭氧气泡和紫外线协同消毒效果提高，减少用药，保证食品安全；自动收获分级系统，避免损伤感染；给排水、温度、pH、增氧、消毒、投饲实现自动化，节约劳动力；污水处理后可用于灌溉或进入系统循环利用，污泥变为有机肥料，形成封闭式生态链，实现零排放，节水、节能、环保。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明的系统示意图；

图3是本发明的生物反应单元和脱气单元示意图；

图4是本发明的水培植物净化单元示意图；

图5是本发明的基质培植物净化单元示意图；

图6是本发明的集水池示意图；

图7是本发明的智能控制单元示意图。

其中，1-养殖池，2-微滤机，3-生物反应池，4-脱气池，5-水培植物净化单元，6-基质培植物净化单元，7-集水池，8-沉淀池，9-降解池，10-湿地净化单元，11-水泵，12-自动投饲机，13-自动收获分级系统，14-加热装置，15-微纳米气泡生物增氧装置，16-气浮系统，17-微纳米臭氧气泡水产消毒装置，18-紫外线消毒器，19-臭氧去除装置，20-微纳米气泡水产增氧装置，21-臭氧在线监测仪，22-溶解氧在线监测仪，23-pH在线监测仪，24-温度在线监测仪，25-新水补给单元，26-曝气盘，27-微纳米气泡曝气器，28-悬浮式填料，29-固定式填料，30-介质，31-硬质海绵介质，32-定植板，33-定植孔，34-定值绵，35-植物，36-水培槽，37-陶粒基质，38-牡蛎壳，39-智能控制单元，40-给排水单元，41-节水灌溉单元。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

实施例：循环水养鱼工艺及系统

循环水养殖工艺及系统分别如图1和图2所示，该系统包括养殖池1、微滤机2、生物反应池3、脱气池4、水培植物净化单元5、基质培植物净化单元6、集水池7、沉淀池8、降解池9、湿地净化单元10、水泵11、自动投饲机12、自动收获分级单元13、新水补给单元25、智能控制单元39、给排水单元40、节水灌溉单元41。所述养殖池1、微滤机2、生物反应池3、脱气池4、水培植物净化单元5、基质培植物净化单元6、集水池7和水泵11通过给排水单元40的管路连接形成封闭回路系统。

所述的养殖池1采用玻璃钢、水泥预制板或PP板拼接，养殖池1设有进水装置、底排水和上排水，池体为正N边形(N≥6)或圆形，池底呈锥形，池底中心设置排水孔，排水孔上方设置水位调节管，底排水和上排水连接给排水单元40的排水管道；养殖池1底部设置加温装置14。这样设置的有益效果是：养殖池便于安装、拆卸移动和重复利用；进水装置使水进入养鱼池以一定的流速喷出，在正多边形养鱼池形成漩涡流动，一方面便于颗粒杂质沉积到锥形池底利于排放，另一方面鱼类等逆流游动更易于呼吸氧气；养殖池随着边数增多，相邻两壁的角度增大，一方面流速增大，另一方面角落存留的颗粒物更容易清理；底排水利于粪便残饵等颗粒物沉积排放，上排水利于悬浮杂质的排放；各养殖池根据品种可以独立调节温度；投放益生菌，调节水质。

所述的微滤机2采用转鼓式微滤机，微孔筛网50-120微米，过滤的颗粒物通过给排水单元管道收集后进一步处理，转鼓式微滤机设置有自动淋洗装置。这样设置的有益效果是：经转鼓式微滤机过滤后，颗粒物分离彻底，自动淋洗装置及时清洁微孔筛网，避免堵塞。

还参见图3，所述的生物反应池3与水泵11相连，生物反应池3与脱气池4邻接。经微滤机2过滤后不含颗粒物的水体进入生物反应池3进行净化。生物反应池3中设置有悬浮式填料28和固定式填料29两部分，微纳米气泡生物增氧装置15和气浮系统16与生物反应池3连接，微纳米气泡曝气器27、曝气盘26均设置在悬浮式填料28单元。气浮系统16与曝气盘26相连，使悬浮式填料28始终翻滚悬浮于水中，并具有一定的增氧作用。微纳米气泡生物增氧装置15与微纳米气泡曝气器27相连，曝气产生微纳米气泡进行增氧，溶解氧10-20mg/L。这样设置的有益效果是：在常规曝气基础上增加微纳米气泡增氧技术，微纳米气泡比表面积大、气体溶解效率高，为微生物提供充足的溶解氧、促进细胞生物活性。

脱气池4中设置有介质30和曝气盘26，其中曝气盘26与气浮系统16连接。这样设置的有益效果是：经生物反应单元处理的水体流经介质30进行切割，再经曝气盘26鼓风吹脱，迫使CO₂和H₂S等不利气体逸出。

参见图4和图5，植物净化单元包括水培和基质培两部分，基质培植物净化单元6与水泵11相连，接收来自过滤单元的水体进行净化，主要包括水培槽36、陶粒基质37、净化植物35。水培植物净化单元5接收来自脱气池4和基质培植物净化单元6的水体进行净化，主要包括水培槽36、定植板32、硬质海绵介质31、定植孔33、定植绵34和净化植物35，硬质海绵介质31设置于定植槽36中并避开定植孔33，便于微生物附着繁殖。所述净化植物35包括但不限于：水芹、水雍菜、生菜、香蒲、美人蕉、大薸、凤眼莲、金鱼藻。这样设置的有益效果是：基质培植物净化单元具有生物反应单元功能，可减轻生物反应单元的负载；植物吸收水体中富含的氮磷等营养元素，微生物在硬质海绵介质和陶粒基质繁殖并净化水质；同时收获蔬菜可以增加经济效益。

参见图6，经植物净化的水体通过水泵11进入集水池7进行消毒、增氧及调节pH。集水池7包括独立的A池、B池和C池并顺次相连，A池与水培植物净化单元5和新水补给单元25相连，C池与养殖池1相连。A池设置微纳米臭氧气泡水产消毒装置17、微纳米气泡曝气器27和紫外线消毒器18，微纳米臭氧气泡水产消毒装置17和微纳米气泡曝气器27相连，曝气产生微纳米臭氧气泡水，控制臭氧浓度1-2mg/L，再流经紫外线消毒器18协同消毒。B池均匀布置臭氧去除装置19，将消毒后残余的臭氧去除，通过臭氧在线监测仪21监控臭氧浓度小于0.06mg/L。C池设置微纳米气泡水产增氧装置20、微纳米气泡曝气器27、溶解氧在线监测仪22、pH在线监测仪23和牡蛎壳38(或珊瑚骨、火山石)，微纳米气泡水产增氧装置20和微纳米气泡曝气器27相连，曝气产生微纳米气泡进行增氧，通过溶解氧在线监测仪22监控溶解氧浓度保持在8-10mg/L。这样设置的有益效果是：微纳米气泡比表面积大、气体溶解效率高、气泡具有缓释效果、表面带电，微纳米气泡可以氧化去除金属离子，并对管道有清洁作用；A池经过微纳米气泡臭氧和紫外线协同消毒，杀菌能力增强；B池去除残余臭氧；C池经微纳米气泡增氧，迅速提高水体中溶解氧含量，牡蛎壳调节水质pH速度快、效率高、安全性极佳，微纳米气泡在pH调节时具有良好的辅助混匀效果以及清洁牡蛎壳的作用。

参见图7，智能控制单元39包括软件控制程序、PC终端、PLC控制箱、电控柜、给排水控制器、溶解氧在线监测仪、臭氧在线监测仪、温度在线监测仪、pH在线监测仪、投饲机控制器等。这样设置的有益效果是：系统自动化运行，节约劳动力，实现远程监测和控制，便于采集数据分析。

再参见图1和图2，所述降解单元接收来自微滤机过滤后含颗粒物的污水，包括沉淀池8和降解池9，沉淀池8为圆形锥底并设置排污泵；排污泵将颗粒污泥排放到降解池9；降解池9中设置了蚯蚓和微生物以降解颗粒物转化成有机肥。这样设置的有益效果是：将颗粒物转化为有机肥，实现整个工艺系统零排放。

湿地净化单元10接收来自降解单元的水体，所述湿地为潜流型，包括基质、湿地植物、微生物，基质材料由下到上分别为砾石层、煤灰渣层、沙粒层，湿地植物包括但不限于芦苇、香蒲、美人蕉、大薸、水雍菜、凤眼莲、金鱼藻。这样设置的有益效果是：水体经过湿地净化有效降低了氨氮等离子浓度，净化后的水体可以作为灌溉水源使用。

自动投饲机12包括控制器、驱动系统、储料罐、投喂器。这样设置的有益效果是：自动投饲机可节约劳动力，提高效率。

收获分级单元13包括自动收获机、分级筛选机和鲜储箱，所述自动收获机包括控制器、动力泵和鱼水输送软管。这样设置的有益效果是：收获时鱼随水流入管道，避免鱼受伤感染；收获后经过分级筛选机，不同规格的鱼进入相应的鲜储箱，重量不达标的鱼将被放回养鱼池再饲养一段时间。

给排水单元40包括进水管道、排水管道、输水渠道、电磁阀等，连接系统中各单元进行给排水。

节水灌溉单元41与湿地净化单元10、集水池C池相连。这样设置的有益效果是：经湿地净化后的水体仍含一定营养成分，可作为肥水灌溉作物，减少肥料使用量；经消毒、增氧、调节pH后的优质水源用于灌溉，可促进生长。

本文中，微纳米气泡是指直径小于或等于50μm的极端微小的气泡，与普通的微小气泡相比，其在水中上升缓慢，能够在水中停留更长的时间，并且微纳米气泡会自我压缩，溶解在水中，所以其在水中具有很高的溶解度。微纳米气泡具备自增压，带负电荷和强氧化性的自由基等特性。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种循环水产养殖系统，其特征在于，包括养殖单元、过滤单元、生物反应单元、脱气单元、增氧消毒单元、给排水单元、植物净化单元以及智能控制单元；所述养殖单元、过滤单元、生物反应单元、脱气单元、增氧消毒单元通过给排水单元的管路依次连接形成循环系统；其中，

所述养殖单元包括养殖池，养殖池设有进水装置、底排水和上排水，底排水和上排水连接给排水单元的排水管道，养殖池底部设置加温装置；

所述过滤单元包括微滤机，与养殖池的排水管道连接；

所述生物反应单元包括生物反应池、气浮系统、微纳米气泡生物增氧装置；生物反应池中设置有悬浮式填料和固定式填料两部分，微纳米气泡生物增氧装置和气浮系统与生物反应池连接，微纳米气泡曝气器、曝气盘均设置在悬浮式填料单元；气浮系统与曝气盘相连，使悬浮式填料始终翻滚悬浮于水中，并具有一定的增氧作用；微纳米气泡生物增氧装置与微纳米气泡曝气器相连，曝气产生微纳米气泡进行增氧；

所述脱气单元包括脱气池，脱气池中设置有介质和曝气盘；其中曝气盘与气浮系统连接；

所述植物净化单元包括水培植物净化单元和基质培植物净化单元，水培植物净化单元设置在脱气单元与增氧消毒单元之间，接收来自脱气单元的水体进行净化；基质培植物净化单元设置在过滤单元与水培植物净化单元之间，接收来自过滤单元的水体进行净化；

所述增氧消毒单元包括集水池，所述集水池包括独立的A池、B池和C池并顺次相连；A池与水培植物净化单元相连，C池与养殖池相连；A池设置微纳米臭氧气泡水产消毒装置和紫外线消毒器，B池设置臭氧去除装置，C池设置微纳米气泡水产增氧装置；

所述智能控制单元包括软件控制程序、PC终端、PLC控制箱和电控柜。

2.根据权利要求1所述的循环水产养殖系统，其特征在于，还包括降解单元，接收来自微滤机过滤后含颗粒物的污水，所述降解单元包括沉淀池和降解池。

3.根据权利要求2所述的循环水产养殖系统，其特征在于，还包括湿地净化单元，所述湿地净化单元接收来自降解单元的水体，所述湿地为潜流型，包括基质、湿地植物和微生物。

4.根据权利要求1所述的循环水产养殖系统，其特征在于，还包括自动投饲机，与养殖池连接，包括控制器、驱动系统、储料罐和投喂器。

5.根据权利要求1所述的循环水产养殖系统，其特征在于，还包括自动收获分级单元，与养殖池连接，包括自动收获机、分级筛选机和鲜储箱，所述自动收获机包括控制器、动力泵和鱼水输送软管。

6.一种循环水产养殖工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）提供如权利要求1-5之一所述的循环水产养殖系统；

（2）向养殖池中投入水产苗种，通过设置在养殖池底部的加热装置控制水温；通过自动投饲机自动向养殖池中投放饲料和益生菌；

（3）将养殖池中的水抽到微滤机中进行过滤，过滤后不含颗粒物的水体一部分进入生物反应单元进行反应，反应后的水体经脱气单元脱气后进入水培植物净化单元进行净化，另一部分进入基质培植物净化单元进行净化后再进入水培植物净化单元进行净化；

（4）经水培植物净化单元净化后的水体进入集水池，进行微纳米臭氧气泡水消毒、紫外线消毒、调节pH后，再经微纳米气泡水增氧后返回到养殖池中；

（5）采用自动收获分级单元收获养殖池中的水产，收获后经过分级筛选机，不同规格的水产进入相应的鲜储箱，重量不达标的水产将被放回养殖池再饲养一段时间。

7.根据权利要求6所述的循环水产养殖工艺，其特征在于，将微滤机过滤后收集的含颗粒物污水进行沉淀，上层污水进入湿地净化单元，经过湿地净化有效降低氨氮离子浓度，净化后的水体重新循环利用或作为灌溉水源使用；下层沉淀物进入降解池中降解，在降解池中设置蚯蚓和微生物以降解颗粒物转化成有机肥。

8.根据权利要求6所述的循环水产养殖工艺，其特征在于，新水补给通过集水池进行微纳米臭氧气泡水消毒、紫外线消毒、调节pH、微纳米气泡水增氧后再进入养殖池。

9.根据权利要求6所述的循环水产养殖工艺，其特征在于，通过智能控制单元自动控制循环回路中的给排水、温度、pH、增氧、消毒、投饲。

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