CN109287552A - 一种滴灌式的鱼菜共生净水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业领域，尤其是涉及一种滴灌式的鱼菜共生净水系统。一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，包括由上而下依次设置的储水层、种植箱和养鱼层，储水层上设置有进水管，储水层与养鱼层之间通过供水管连接，种植箱的底部设置有硝化细菌床，硝化细菌床的上方设置有用于种植植物的栽种层，所述的种植箱内设置有过滤箱，过滤箱内设置有连通至养鱼层内的回水管，养鱼层内设置有循环水泵，循环水泵上连接有连通至栽种层的养殖水管，养殖水管位于栽种层的一端连接有横向设置在栽种层内的滴灌管，滴灌管上设置有用于对植物根部灌溉的滴孔。本发明能够增加废水的循环利用效率，减少水分的蒸发，以及避免植物根系长期浸没在水中。
Description
技术领域
本发明涉及农业领域，尤其是涉及一种滴灌式的鱼菜共生净水系统。
背景技术
在传统的水产养殖中，随着鱼的排泄物积累，水体的氨氮增加，毒性逐步增大。而在鱼菜共生系统中，水产养殖的水被输送到水培栽培系统，由细菌将水中的氨氮分解成亚硝酸盐然后被硝化细菌分解成硝酸盐，硝酸盐可以直接被植物作为营养吸收利用。鱼菜共生让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是可持续循环型零排放的低碳生产模式，也是有效解决农业生态危机的有效方法。但是在鱼菜共生系统中，传统的水培系统放净水植物长期浸没在水中，容易导致植物根系缺氧，净水植物的选择也相对比较局限。
发明内容
本发明主要是针对上述问题，提供一种能够增加废水的循环利用效率，减少水分的蒸发，以及避免植物根系长期浸没在水中的危害的滴灌式的鱼菜共生净水系统。
本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，包括由上而下依次设置的储水层、种植箱和养鱼层，所述的储水层上设置有与外界水源连通的进水管，所述的进水管上设置有位于储水层内部的第一水位控制器，所述的储水层与养鱼层之间通过供水管连接，所述的供水管位于养鱼层内的一端设置有第二水位控制器，所述的种植箱的底部设置有硝化细菌床，所述的硝化细菌床的上方设置有用于种植植物的栽种层，所述的种植箱内设置有过滤箱，所述的过滤箱的一侧设置有与硝化细菌床连通的滤水口，所述的过滤箱内设置有连通至养鱼层内的回水管，所述的回水管位于过滤箱内的一端连接有呈倒U型状的弯管，所述的养鱼层内设置有循环水泵，所述的循环水泵上连接有连通至栽种层的养殖水管，所述的养殖水管位于栽种层的一端连接有横向设置在栽种层内的滴灌管，所述的滴灌管上设置有用于对植物根部灌溉的滴孔。储水层上设置有与外界水源连通的进水管，进水管上设置有位于储水层内部的第一水位控制器，当储水层内部水位下降时，第一水位控制器也跟着水位一起下降，当下降到一定程度时，外界水源从进水管流入储水层内部，当外界水源为自来水时，储水层的设置还能解决自来水的曝气问题，储水层与养鱼层之间通过供水管连接，供水管位于养鱼层内的一端设置有第二水位控制器，养鱼层内养殖有各种鱼类，当养鱼层内水分蒸发水位降低时，第二水位控制器开启，使得储水层内部的水通过供水管流入养鱼层内进行补水，种植箱的底部设置有硝化细菌床，硝化细菌床的上方设置有用于种植植物的栽种层，种植箱内设置有过滤箱，过滤箱的一侧设置有与硝化细菌床连通的滤水口，过滤箱内设置有连通至养鱼层内的回水管，回水管位于过滤箱内的一端连接有呈倒U型状的弯管，养鱼层内设置有循环水泵，循环水泵上连接有连通至栽种层的养殖水管，养殖水管位于栽种层的一端连接有横向设置在栽种层内的滴灌管，滴灌管上设置有用于对植物根部灌溉的滴孔，循环水泵启动时，能将养鱼层内的养殖废水通过养殖水管进入到滴灌管，进而从滴孔处直接流出到植物根部进行局部灌溉，能够避免植物根系长期浸没在水中的危害，在灌溉时，水不在空中运动，不打湿叶面，也没有有效湿润面积以外的土壤表面蒸发，因此直接损耗于蒸发的水量最少，容易控制水量，能对植物根区保持最佳供水状态和供肥状态，能起到增产作用，养殖废水内富含大量的氨氮，硝化细菌床的设置能够降解氨和亚硝酸盐，并产生可供植物吸收的硝酸盐，多余的废水在重力作用下下流从滤水口进入过滤箱内部，当水位到达弯管顶部时，整个管子全部排出空气，形成虹吸巨大水流直入养鱼层内，随后水位逐渐下降，一直到达弯管的入水部位，吸入空气再次水位上涨，如此反复人造“潮起潮落”，不仅可以避免植物根系长时间浸泡在水中，而且较高速的水流以及合理的水位控制导致了水中无分子态氧含量的增加，从而抑制了反硝化细菌的生理活动，同时，较高速的水流以及固定化后，能让硝化细菌更加充分的暴露在溶解氧含量较高的环境中，极大的提高了硝化细菌硝化作用的效率。
作为优选，所述的第一水位控制器与第二水位控制器均为浮球阀。第一水位控制器与第二水位控制器均为浮球阀，通过设置浮球阀能更好的起到进水止水的作用。
作为优选，所述的栽种层为过滤棉层。栽种层为过滤棉层，能够过滤鱼排泄的废物，同时为硝化细菌的附着生长提供巨大的表面积。
作为优选，所述的硝化细菌床的制备方法如下：
1）、PVA、SA悬浊液配置：称取一定量的PVA加入约100ml水，在80~90℃下水浴加热搅拌完全溶解，然后加入一定比例的SA搅拌至混合均匀；
2)、硝化细菌预处理：取适量培养好的硝化细菌菌液在3000r/min下离心20min后移去上清液，用0.9%生理盐水清洗、离心2次后，稀释制成悬浮液，然后加入0.2g活性炭，混合吸附10分钟；
3）、固定化颗粒的制备：待步骤1）中悬浊液冷却后，将步骤2）中悬浮液加入步骤1的悬浊液中，搅拌混合均匀，用滴管滴加混合溶液到5%CaCl2的饱和硼酸溶液中；
4）、交联了30min-60min后，在5℃条件下固定化5min-10min后，取出，用生理盐水洗2~3次得到固定化颗粒，存放于4℃冰箱，待用。
作为优选，步骤1）中PVA浓度为4wt%，SA浓度为2wt%。
作为优选，步骤3）中所述的饱和硼酸溶液中的硼酸浓度为4wt%，其用NaHCO3调pH至6.5。
因此，本发明的一种滴灌式的鱼菜共生净水系统具备下述优点：本发明的设计能够增加废水的循环利用效率，减少水分的蒸发，以及避免植物根系长期浸没在水中的危害，硝化细菌床的设计能有效去除养殖废水中的低浓度氨氮。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图。
图示说明：1-进水管，2-种植箱，3-供水管，4-过滤箱，5-弯管，6-回水管，7-第二水位控制器，8-养鱼层，9-第一水位控制器，10-储水层，11-植物，12-滴孔，13-滴灌管，14-栽种层，15-硝化细菌床，16-滤水口，17-养殖水管，18-循环水泵。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
如图1所示，一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，包括由上而下依次设置的储水层10、种植箱2和养鱼层8，储水层10上设置有与外界水源连通的进水管1，进水管1上设置有位于储水层10内部的第一水位控制器9，当储水层10内部水位下降时，第一水位控制器9也跟着水位一起下降，当下降到一定程度时，外界水源从进水管1流入储水层10内部，当外界水源为自来水时，储水层10的设置还能解决自来水的曝气问题，储水层10与养鱼层8之间通过供水管3连接，供水管3位于养鱼层8内的一端设置有第二水位控制器7，养鱼层内养殖有各种鱼类，当养鱼层内水分蒸发水位降低时，第二水位控制器开启，使得储水层内部的水通过供水管流入养鱼层内进行补水；第一水位控制器与第二水位控制器均为浮球阀，通过设置浮球阀能更好的起到进水止水的作用，种植箱2的底部设置有硝化细菌床15，硝化细菌床15的上方设置有用于种植植物11的栽种层14，栽种层14为过滤棉层，能够过滤鱼排泄的废物，同时为硝化细菌的附着生长提供巨大的表面积，种植箱2内设置有过滤箱4，过滤箱4的一侧设置有与硝化细菌床15连通的滤水口16，过滤箱4内设置有连通至养鱼层内的回水管6，回水管6位于过滤箱内的一端连接有呈倒U型状的弯管5，养鱼层8内设置有循环水泵18，循环水泵18上连接有连通至栽种层14的养殖水管17，养殖水管17位于栽种层14的一端连接有横向设置在栽种层14内的滴灌管13，滴灌管上设置有用于对植物根部灌溉的滴孔12，循环水泵18启动时，能将养鱼层8内的养殖废水通过养殖水管17进入到滴灌管13，进而从滴孔12处直接流出到植物11根部进行局部灌溉，能够避免植物根系长期浸没在水中的危害，在灌溉时，水不在空中运动，不打湿叶面，也没有有效湿润面积以外的土壤表面蒸发，因此直接损耗于蒸发的水量最少，容易控制水量，能对植物根区保持最佳供水状态和供肥状态，能起到增产作用，养殖废水内富含大量的氨氮，硝化细菌床的设置能够降解氨和亚硝酸盐，并产生可供植物吸收的硝酸盐，多余的废水在重力作用下下流从滤水口16进入过滤箱4内部，当水位到达弯管5顶部时，整个管子全部排出空气，形成虹吸巨大水流直入养鱼层8内，随后水位逐渐下降，一直到达弯管5的入水部位，吸入空气再次水位上涨，如此反复人造“潮起潮落”，不仅可以避免植物根系长时间浸泡在水中，而且较高速的水流以及合理的水位控制导致了水中无分子态氧含量的增加，从而抑制了反硝化细菌的生理活动，同时，较高速的水流以及固定化后，能让硝化细菌更加充分的暴露在溶解氧含量较高的环境中，极大的提高了硝化细菌硝化作用的效率。
实施例2：硝化细菌床的制备方法如下：
1）、PVA、SA悬浊液配置：称取一定量的PVA加入约100ml水，在80℃下水浴加热搅拌完全溶解，然后加入一定比例的SA搅拌至混合均匀；PVA浓度为4wt%，SA浓度为2wt%；
2)、硝化细菌预处理：取适量培养好的硝化细菌菌液在3000r/min下离心20min后移去上清液，用0.9%生理盐水清洗、离心2次后，稀释制成悬浮液，然后加入0.2g活性炭，混合吸附10分钟；
3）、固定化颗粒的制备：待步骤1）中悬浊液冷却后，将步骤2）中悬浮液加入步骤1的悬浊液中，搅拌混合均匀，用滴管滴加混合溶液到5%CaCl2的饱和硼酸溶液中；饱和硼酸溶液中的硼酸浓度为4wt%，其用NaHCO3调pH至6.5；
4）、交联了30min后，在5℃条件下固定化5min后，取出，用生理盐水洗2~3次得到固定化颗粒，存放于4℃冰箱，待用。
实施例3：硝化细菌床的制备方法如下：
1）、PVA、SA悬浊液配置：称取一定量的PVA加入约100ml水，在85℃下水浴加热搅拌完全溶解，然后加入一定比例的SA搅拌至混合均匀；PVA浓度为4wt%，SA浓度为2wt%；
2)、硝化细菌预处理：取适量培养好的硝化细菌菌液在3000r/min下离心20min后移去上清液，用0.9%生理盐水清洗、离心2次后，稀释制成悬浮液，然后加入0.2g活性炭，混合吸附10分钟；
3）、固定化颗粒的制备：待步骤1）中悬浊液冷却后，将步骤2）中悬浮液加入步骤1的悬浊液中，搅拌混合均匀，用滴管滴加混合溶液到5%CaCl2的饱和硼酸溶液中；饱和硼酸溶液中的硼酸浓度为4wt%，其用NaHCO3调pH至6.5；
4）、交联了40min后，在5℃条件下固定化8min后，取出，用生理盐水洗2~3次得到固定化颗粒，存放于4℃冰箱，待用。
实施例4：硝化细菌床的制备方法如下：
1）、PVA、SA悬浊液配置：称取一定量的PVA加入约100ml水，在90℃下水浴加热搅拌完全溶解，然后加入一定比例的SA搅拌至混合均匀；PVA浓度为4wt%，SA浓度为2wt%；
2)、硝化细菌预处理：取适量培养好的硝化细菌菌液在3000r/min下离心20min后移去上清液，用0.9%生理盐水清洗、离心2次后，稀释制成悬浮液，然后加入0.2g活性炭，混合吸附10分钟；；
3）、固定化颗粒的制备：待步骤1）中悬浊液冷却后，将步骤2）中悬浮液加入步骤1的悬浊液中，搅拌混合均匀，用滴管滴加混合溶液到5%CaCl2的饱和硼酸溶液中；饱和硼酸溶液中的硼酸浓度为4wt%，其用NaHCO3调pH至6.5；
4）、交联了60min后，在5℃条件下固定化10min后，取出，用生理盐水洗2~3次得到固定化颗粒，存放于4℃冰箱，待用。
应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，其特征在于，包括由上而下依次设置的储水层、种植箱和养鱼层，所述的储水层上设置有与外界水源连通的进水管，所述的进水管上设置有位于储水层内部的第一水位控制器，所述的储水层与养鱼层之间通过供水管连接，所述的供水管位于养鱼层内的一端设置有第二水位控制器，所述的种植箱的底部设置有硝化细菌床，所述的硝化细菌床的上方设置有用于种植植物的栽种层，所述的种植箱内设置有过滤箱，所述的过滤箱的一侧设置有与硝化细菌床连通的滤水口，所述的过滤箱内设置有连通至养鱼层内的回水管，所述的回水管位于过滤箱内的一端连接有呈倒U型状的弯管，所述的养鱼层内设置有循环水泵，所述的循环水泵上连接有连通至栽种层的养殖水管，所述的养殖水管位于栽种层的一端连接有横向设置在栽种层内的滴灌管，所述的滴灌管上设置有用于对植物根部灌溉的滴孔。
2.根据权利要求1所述的一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，其特征在于，所述的第一水位控制器与第二水位控制器均为浮球阀。
3.根据权利要求1所述的一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，其特征在于，所述的栽种层为过滤棉层。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，其特征在于，所述的硝化细菌床的制备方法如下：
1）、PVA、SA悬浊液配置：称取一定量的PVA加入约100ml水，在80~90℃下水浴加热搅拌完全溶解，然后加入一定比例的SA搅拌至混合均匀；
2)、硝化细菌预处理：取适量培养好的硝化细菌菌液在3000r/min下离心20min后移去上清液，用0.9%生理盐水清洗、离心2次后，稀释制成悬浮液，然后加入0.2g活性炭，混合吸附10分钟；
3）、固定化颗粒的制备：待步骤1）中悬浊液冷却后，将步骤2）中悬浮液加入步骤1的悬浊液中，搅拌混合均匀，用滴管滴加混合溶液到5%CaCl2的饱和硼酸溶液中；
4）、交联了30min-60min后，在5℃条件下固定化5min-10min后，取出，用生理盐水洗2~3次得到固定化颗粒，存放于4℃冰箱，待用。
5.根据权利要求4所述的一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，其特征在于，步骤1）中PVA浓度为4wt%，SA浓度为2wt%。
6.根据权利要求4所述的一种滴灌式的鱼菜共生净水系统，其特征在于，步骤3）中所述的饱和硼酸溶液中的硼酸浓度为4wt%，其用NaHCO3调pH至6.5。
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