CN109258545A - 一种闭环式鱼菜共生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的闭环式鱼菜共生系统，包括缓冲池、鱼池、沉淀池、消毒池、过滤池、生物过滤池、水培区、发酵池和干湿分离。鱼类产生的鱼粪等废弃物，经过沉淀、消毒、过滤、发酵等循环处理，转变成蔬菜所需的营养。蔬菜光合作用产生的氧气可以被鱼类利用，鱼类呼吸产生的二氧化碳，又为蔬菜光合作用提供原料，高效地利用了水、气、营养等资源。通过对系统各模块进行合理布局和闭环设计，有效提高了系统稳定性和运行效率，提高单位水体对应的水培面积，降低了建造成本，可实现规模化、商业化推广。本系统在避免水产养殖可能产生环境污染问题的同时，还可收获数量可观、质量安全的鱼类、蔬菜产品，满足人们对食品安全、环境保护等多方面的需求。

Description

一种闭环式鱼菜共生系统

技术领域

本发明涉及复合农业领域，更具体地，涉及一种闭环式鱼菜共生系统。

背景技术

水产养殖对水质的依赖程度很高。鱼类所产生的三氮（氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮，俗称“三氮”）等污染物，直接或间接影响其自身的生存。养殖废水的随意排放也加剧了水体环境污染，成为水体污染的重要污染源。另外，人们对食品的安全问题越来越重视，绿色无公害、营养健康的蔬菜产品受到人们的喜爱，对于提高人们的生活品质尤为重要。

近年来出现的鱼菜共生技术，集成了循环水养殖技术和蔬菜水培技术，利用硝化细菌和反硝化细菌等有益微生物，将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，利用蔬菜予以吸收。鱼菜共生的基本原理如下：鱼类产生的鱼粪等废弃物，经过处理转变成蔬菜所需的营养，蔬菜光合作用产生的氧气可以被鱼类利用，鱼类呼吸产生的二氧化碳，又为蔬菜光合作用提供原料。

但是现有的鱼菜共生技术还存在如下问题：一是水、营养物质的利用率还有待提高，如半闭环式鱼菜共生系统将鱼粪定期清除出系统并定期换水，系统集成度较低，鱼粪处理不彻底，水和营养物质存在浪费；二是系统全天候、周年运行的稳定性还不高，主要体现在水温季节、昼夜波动大造成总体水质的调控成本较高；三是系统设计不当造成日常维护繁琐、运行稳定性低，如采用固体介质（陶粒等）对鱼粪进行简单过滤、沉积，在达到高密度（大于30千克/立方米）养殖时，问题更为严重；四是一些系统机械地移植循环水设备，投入较大，如采用微滤机进行过滤，特别是在北方，一些用于生产的温室单体面积一般在400平方米左右，若每个温室都安装一台微滤机，一次性投入和运行成本均较大，这不利于规模化、商业化推广。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供一种闭环式鱼菜共生系统。

一种闭环式鱼菜共生系统包括：缓冲池、鱼池、沉淀池、消毒池1、过滤池1、生物过滤池、水培区、消毒池2、过滤池2、发酵池和干湿分离。

其中，所述鱼池、沉淀池、消毒池1、过滤池1、生物过滤池、水培区、消毒池2、过滤池2依次通过管道进行连通，形成闭环循环。

其中，所述鱼池底部安装有排水口，利用底排污的方式将含有鱼粪等污物的污水排至沉淀池。所述鱼池边还安装有自动投饵机，以方便为鱼类投放饵料。所述鱼池内布设增氧和造流设备，以保证水体较高的溶解氧水平。

其中，所述沉淀池中由于水流速度的降低，使大部分鱼粪颗粒被沉淀至池底部，上部清水通过管道流至消毒池。

其中，所述消毒池1采用紫外灯进行消毒，目的是消除水体中的各类细菌，经过消毒杀菌后，通过管道流至过滤池1。

其中，所述过滤池1采用滤网进行过滤，目的是过滤掉未被沉淀的悬浮或者漂浮污物。所述滤网目数大于80目。由于滤网本身就容易附着细菌，因此，应在过滤之前进行紫外消毒，以尽量减少滤网细菌着生造成滤网堵塞。被过滤后的净水通过管道流至生物过滤池。

其中，所述生物过滤池内部填充生物填料，如生化球或者毛刷，上部有一层分水板，目的是将水流进行分散，以类似雨淋的方式淋入池中，增加水体与空气接触面积，以提高水体溶解氧水平，在生物过滤池底部安装水泵，将水抽至水培区，或者采用虹吸将生物过滤池内的水定期排空，排出的水再抽至水培区，这两种处理方式的目的均是增加溶解氧水平，为生物填料上附着的硝化细菌等有益菌类提高充足的氧气，保证将水体氨氮等物质转化为植物所需的硝酸盐。

其中，所述水培区是由一排排水培槽组成，水培槽上开有定植孔，可利用定植篮进行蔬菜栽培。所述水培区采用的水培方式为：深液流，水深大于3cm。经过水培区，被蔬菜吸收净化后的水由管道集中排至消毒池2进行紫外消毒，尽量减少有害病菌进入鱼池，经过消毒后水体通过管道流至过滤池2进行过滤，目的是减少水培区产生的根、叶等杂物阻塞排水管道。所述滤网目数大于40目。之后水体流回鱼池完成闭环循环。

其中，所述缓冲池是用于调整补入系统的水质，以避免造成系统水质突变，对鱼类、蔬菜及有益微生物的生长造成危害。需要调整水质参数包括：水温、pH值、电导率。各参数与系统水体的差异为：温度小于3摄氏度，pH值1，电导率小于300μS/s。缓冲池与沉淀池通过管道连接，补进的水首先进入沉淀池。

另一方面，所述沉淀池的沉积物、过滤池1和过滤池2的过滤物分别通过管道排至发酵池进行发酵。所述发酵池内部设有搅拌和曝气装置，定期进行搅拌和曝气，为微生物的发酵过程提供氧气并保证发酵充分。发酵池经过自行沉淀后的上清液排入沉淀池，进行沉淀、消毒、过滤处理后，最终再次进入栽培区为蔬菜生长提供营养。定期对发酵池经过自行沉淀后的下层沉积物进行干湿分离，可以通过滤网袋进行。所述滤网袋目数大于120目。所述干湿分离后所得的清水排入沉淀池，进行沉淀、消毒、过滤处理后，最终再次进入栽培区为蔬菜生长提供营养。所述干湿分离后所得的少量固形物可用于有机肥料的制作，最终可用于蔬菜育苗土的配制或者有机栽培。

进一步的，所述各个池体应建造成地下式或者地上式，但地上式应对各池体进行隔热处理，目的是减弱系统水体的温度波动。

进一步的，本系统还包括电控装置和备用电源。所述电控装置用于所述水泵、投饵机、增氧、造流、消毒灯的调控。所述备用电源用于保证系统在断电后能够正常运行4小时以上。

本发明提供的鱼菜共生系统将鱼类产生的鱼粪等废弃物，经过沉淀、消毒、过滤、发酵等循环处理，转变成蔬菜所需的营养。高效地利用了水、气、营养等资源。通过对系统各模块进行合理布局和闭环设计，有效提高了系统稳定性和资源利用效率，提高单位水体对应的水培面积，降低了建造成本，可实现规模化、商业化推广。本系统在避免水产养殖可能产生环境污染问题的同时，还可收获数量可观、质量安全的鱼类、蔬菜产品，满足人们对食品安全、环境保护等多方面的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的闭环式鱼菜共生系统技术方案示意图。

图2为本发明实施例提供的闭环式鱼菜共生系统的平面布局示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明实施例提供的闭环式鱼菜共生系统的平面布局示意图，如图2所示，该系统包括：鱼池1、鱼池排水口2、沉淀池3、消毒池4、过滤池5、过滤网6、生物过滤池7、生物填料8、水泵9、水培区供水管路10、水培槽11、水培区排水管路12、定植孔13、消毒池14、过滤池15、过滤网16、发酵池17、搅拌器18、曝气装置19、干湿分离20、缓冲池21、水源进水口22、鱼池进水口23、气石24、造流泵25。

其中，所述鱼池1、沉淀池3、消毒池4、过滤池5、生物过滤池7、消毒池14、过滤池15、发酵池17均采用水泥浇筑，均为地下式。

具体地，鱼池1尺寸如下：长5m、宽4m，深0.4m-0.6m，平均深0.5m，池底边缘至中部为斜坡状，便于鱼粪等杂物沉淀至池底中部的鱼池排水口2。

具体地，其它各池尺寸如下：沉淀池3：0.5m*0.5m*1m、消毒池4：0.5m*0.5m*0.3m、过滤池5：0.5m*0.5m*1m、生物过滤池7：1m*1m*1m、消毒池14：0.5m*0.5m*0.3m、过滤池15：0.5m*0.5m*1m、发酵池17：1m*1m*1m。过滤网6、过滤网16、干湿分离20所用滤网目数分别为80目、40目、120目。干湿分离20可不单独建池，由人工定期（2周/次）利用过滤网袋进行即可。

具体地，生物过滤池7内部填充的生物填料8为黑色塑料生化球，生物过滤池7上部有一层分水板，水流被分散后以类似雨淋的方式淋入池中。在生物过滤池7底部安装水泵9，将水抽至水培区，水泵9的流量为10T/h。

具体地，缓冲池21为地上式，池壁做隔热处理，材质可为水泥或者塑料制作，容积大于300L。缓冲池21中水体在进入系统之前，需要调整水质参数包括：水温、pH值、电导率。各参数与系统水体的差异为：温度小于3摄氏度，pH值1，电导率小于300μS/s。

具体地，发酵池17内部布置搅拌器18和曝气装置19。

具体地，所述消毒池4、消毒池14顶部架设紫外灯进行流水式消毒。

具体地，水培槽11由2cm厚隔热泡沫板制作成槽体，内铺0.1mm厚的塑料膜防漏。槽体宽30cm，高15cm，长6m。槽盖板上开两列直径3cm定植孔13，孔间距15cm，适合种植叶菜类蔬菜。若需种植其它果菜类蔬菜，可根据需要对孔间距进行调整。

具体地，鱼池排水口2、水培区供水管路10、水培区排水管路12、水源进水口22、鱼池进水口23均由PVC水管建造，利用连接件与对应槽体连接，确保不漏水。

具体地，鱼池1内布设气石24和造流泵25，以保证水体较高的溶解氧水平。

具体地，本实施例的运行效果如下：鱼池1内的鱼粪等污物沉积至鱼池出水口2，并排入沉淀池3中，在沉淀池3中，由于水流速度的降低，使大部分鱼粪颗粒被沉淀至池底部，上部清水通过管道流至消毒池4，经过消毒杀菌后，通过管道流至过滤池5，经过滤后淋入生物过滤池7，经税务过滤后积聚在生物过滤池7底部的水由水泵9通过水培区供水管路10抽至水培槽11，水体营养被蔬菜吸收净化后，由水培区供水管路12排至消毒池14进行消毒，经过消毒后水体通过管道流至过滤池15进行过滤，过滤之后通过鱼池进水口23流回鱼池。

具体地，本实施例的运行效果的另一方面为：所述沉淀池3中的沉积物、过滤池5和过滤池15的过滤物分别通过管道排至发酵池17进行发酵，利用发酵池17内部的搅拌器18和曝气装置19，定期进行曝气和搅拌，发酵池17经过自行沉淀后的上清液排入沉淀池3，进行沉淀、消毒、过滤处理后，最终再次进入栽培区为蔬菜生长提供营养。

进一步地，定期对发酵池17经过自行沉淀后的下层沉积物通过滤网袋进行干湿分离20，所得的清水排入沉淀池3，进行沉淀、消毒、过滤处理后，最终再次进入栽培区为蔬菜生长提供营养，所得的少量固形物可用于有机肥料的制作，最终可用于蔬菜育苗土的配制或者有机栽培。

进一步地，利用水源进水口22定期往缓冲池21充水，并在缓冲池21中对水质进行调整，通过管道将需要补入的水流入沉淀池3，进行沉淀、消毒、过滤处理后为系统所用。

在上述实施例的基础上，所述鱼池1边还安装有自动投饵机，以方便为鱼类投放饵料。

在上述实施例的基础上，本系统还包括电控装置和备用电源。所述电控装置用于所述水泵、投饵机、增氧、造流、消毒灯的调控。所述备用电源用于保证系统在断电后能够正常运行4小时以上。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种闭环式鱼菜共生系统，其特征在于，包括：缓冲池、鱼池、沉淀池、消毒池1、过滤池1、生物过滤池、水培区、消毒池2、过滤池2、发酵池和干湿分离；

所述鱼池、沉淀池、消毒池1、过滤池1、生物过滤池、水培区、消毒池2、过滤池2依次通过管道进行连通，形成闭环循环。

2.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，所述沉淀池的固体沉积物、过滤池1和过滤池2的过滤物分别通过管道排至发酵池进行发酵；

所述发酵池内部设有搅拌和曝气装置，定期进行搅拌和曝气，为微生物的发酵过程提供氧气并保证发酵充分。

3.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，所述发酵池经过自行沉淀后的上清液排入沉淀池，进行沉淀、消毒、过滤处理后，最终进入栽培区为蔬菜生长提供营养；

所述发酵池经过自行沉淀后的下层沉积物进行干湿分离，可以通过滤网袋进行，滤网目数应大于120目；

所述干湿分离后所得的清水排入沉淀池，进行沉淀、消毒、过滤处理后，最终进入栽培区为蔬菜生长提供营养；

所述干湿分离后所得的少量固形物可用于有机肥料的制作，最终可用于蔬菜育苗土的配制或者有机栽培。

4.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，所述缓冲池是用于调整补入系统的水质，主要包括：水温、pH值、电导率，各参数与系统水体的差异为：温度小于3摄氏度，pH值1，电导率小于300μS/s;

所述缓冲池与沉淀池通过管道连接，补进的水首先进入沉淀池。

5.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，所述鱼池边安装有自动投饵机；鱼池内布设增氧和造流设备；

所述水培区采用的水培方式为：深液流。

6.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，所述消毒池1和消毒池2采用紫外消毒方式，且消毒应在过滤之前进行。

7.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，所述过滤池1和过滤池2采用滤网进行过滤，其中过滤池1滤网目数大于80目，过滤池1滤网目数大于40目。

8.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，所述生物过滤池内填充有球形或者毛刷形生物填料，且采用滴滤或者虹吸方式。

9.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，所述各个池体应建造成地下式或者地上式，但地上式应对池体进行隔热处理。

10.根据权利要求1所述的共生系统，其特征在于，还包括电控装置和备用电源；所述电控装置用于所述水泵、投饵机、增氧、造流、消毒灯的调控；所述备用电源用于保证系统在断电后能够正常运行4小时以上。