CN109380171A - 一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其技术方案要点是包括用水系统和净化系统，包括虾精养塘、初沉淀单元、接触氧化单元、贝类生态塘单元和推流式人工湿地单元，虾精养塘和接触氧化单元之间设置有三通阀门，三通阀门一端连接虾精养塘，一端连接初沉淀单元，还有一端用于泥污排放，初沉淀单元出水连接接触氧化单元，接触氧化单元连接贝类生态塘单元，贝类生态塘单元连接推流式人工湿地单元，推流式人工湿地单元采用提升泵将水输回虾精养塘形成闭环，该系统能够通过耦合集成生物处理技术、生态修复技术、生态处理技术，充分发挥三类技术的优势，达成复合净化效果，并促进综合效益最大化。
Description
技术领域
本发明涉及水质复合生态净化技术领域，更具体的说是涉及一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统。
背景技术
我国各地掀起南美白对虾养殖的浪潮，养殖模式由粗放式的养殖模式升级为集约化现代养殖模式。然而，制约海水养殖的因素和传统养殖模式的问题也日趋凸显：海洋环境污染严重制约了海水养殖用水，养殖风险相对拔高。每年因病害问题导致的海水养殖损失惨重：以对虾为例，仅病毒性病源目前发现的就有11种，其中对虾白斑综合症病毒（WSSV和桃拉病毒TSV发病死亡率高达80-100%，且多种海洋浮游动物证实均为WSSV的携带者和传播者，传统的高通量换水养殖引入病源的风险较大。同时，传统养殖模式自身的污染和浪费严重，水产养殖废水对环境的潜在不利影响，基本上正比于集约化养殖对颗粒饲料的利用程度和养殖系统内部环境与外部环境之间水体的交换率。未经处理的废水排出，从而导致水质恶化和疾病的爆发。因此，如何对养殖废水进行复合净化后重新用于对虾养殖成为重要问题。
最近几年，海水生态处理技术也被引入到海水养殖系统中，相关研究多基于微藻或大型藻类的净化作用，如在大型海藻和养殖对象共养的水体中，通过控制海藻的生物量降低营养物的浓度，维持水体中溶解氧，降低养殖对象发生窒息和水质恶化的危险性。但是缺陷是大型藻类在养殖废水处理过程中相对受到光照、水流、季节性等诸多因素的影响，而单胞藻类处理能力有限，且容易造成水体溶解氧波动。耐盐植物和水生蕨类植物也被用于养殖废水处理中的研究也有报道，将植物作为集约化或封闭式养殖系统中的一环，对营养盐进行吸收过滤，达到净化水质的目的，而且一些植物本身具有经济价值，可以提高养殖经济效益。但体系中的植物仍受到季节限制，且经济产出价值有限。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，该系统能够实现循环式的净化废水，且经济产出价值高。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其循环体系中包括用水系统和净化系统，所述包括虾精养塘、初沉池单元、接触氧化单元、贝类生态塘单元和推流式人工湿地单元，所述虾精养塘和接触氧化单元之间设置有三通阀门，所述三通阀门一端连接虾精养塘，一端连接初沉池单元，还有一端用于泥污排放，所述初沉池单元出水连接接触氧化单元，所述接触氧化单元连接贝类生态塘单元，所述贝类生态塘单元连接推流式人工湿地单元，所述推流式人工湿地单元采用提升泵将水输回虾精养塘形成闭环。
进一步的，所述海水养殖出水进入初沉池单元后沉淀去除大量的悬浮物，同时去除部分的颗粒态总氮和总磷；初沉池单元出水进入接触氧化单元，接触氧化单元通过微生物作用实现氨化、硝化反应将氨氮、亚硝氮转变为对海水养殖相对无害的硝酸盐氮；接触氧化单元出水进入贝类生态塘单元对接触氧化出水进行调理，贝类生态塘单元中贝类摄食悬浮物质，浮岛植物和浮游植物吸收氮磷污染物，贝类生态塘单元的出水进入推流式人工湿地单元，所述推流式人工湿地单元填充的基质可以吸收富集水中氮磷污染物。
进一步的，所述初沉池单元采用沉淀斜管组成。
进一步的，所述接触氧化单元内设置有容纳槽，所述容纳槽内设置有生物挂膜，所述生物挂膜一端容纳槽侧壁固定连接，所述生物挂膜采用弹性立体填料，该填料将聚烯烃类和聚酰胺为材料的丝条穿插固定在耐腐、高强度的中心绳上，丝条呈立体均匀排列呈辐射状态。
进一步的，贝类生态塘单元内设置有正边型生态浮岛，所述浮岛内可摘种浮岛植物，生态浮岛植物覆盖面积与贝类生态塘单元的面积比例为1:5～1:10。
进一步的，所述推流式人工湿地单元包括由牡蛎壳、砾石组成的潜流人工湿地，湿地填料层厚度为0.1m～0.9m，表层土层厚度为0.05m～0.15m，所选植物可采用秋茄和桐花，种植密度为10株/m2～50株/m2。
进一步的，所述净化装置包括过滤层和电解层，所述过滤层和电解层之间相通，所述过滤层内设置有若干个引流区和容纳腔，若干引流区连接呈“S”型设置，任意两相邻引流区的连接处设置用于过滤杂质的过滤板，所述引流区连接有进水口，所述容纳腔侧壁连接有出水口。
进一步的，所述电解层里设置有电解池，所述电解池上设置有一进水管道和一出水管道，所述出水口与进水管道连接，所述出水口和进水管道之间设置有单向阀。
进一步的，其电解方法如下：水流通过单向阀进入进水管道流入电解池内进行催化微电解使其产生出生态的强氧化性物质，再通过出水管道流出进入虾精养塘内。
进一步的，电解池内的工作电压为2V～18V，电流强度为1～5000A，电解池电解产生的强氧化物质能够杀灭原水中的浮游生物、微生物以及病毒，并在电场的作用下使浮游物溶解在水中，避免胶体物质、带电颗粒、藻类以及被杀灭细菌等形成更大颗粒。
本发明的有益效果：
1、海水养殖出水进入初沉池单元后去除了大量的悬浮物，同时去除了部分的颗粒态总氮和总磷，接触氧化单元通过微生物作用实现氨化、硝化反应将氨氮、亚硝氮转变为对海水养殖相对无害的硝酸盐氮，降低了水体中的有害物质，贝类生态塘单元中贝类摄食悬浮物质，浮岛植物和浮游植物能够吸收氮磷污染物，推流式人工湿地单元填充的基质可以吸收富集水中氮磷污染物，湿地植物吸收经过富集的氮磷污染物，同时通过根系泌氧作用和湿地内管道曝气作用进一步增加水中的溶解氧，经过上述循环处理后的水重新流回虾精养塘，完成对水体的净化。
2、斜管的管道存在倾斜角度，水流借用重力能够顺着斜管长度方向向下流动流入接触氧化单元内。
3、贝类生态塘单元中主要养殖滤食性海洋经济贝类，在贝类滤食塘中还栽种了浮岛植物，以此作为贝类滤食利用养殖废水的补充，两者相辅相成，能够共同降解水体中营养盐。
4、推流式人工湿地单元，由牡蛎壳、砾石等组成的潜流人工湿地，并在湿地内栽种秋茄和桐花等植物，能够对流经耐盐植物湿地的海水中的富营养物质进行吸收、沉降，达到净化水质的目的。
5、过滤层能够将水流进行初步的过滤，将一些杂质和水流分离开，电解池能够通过微电解的方法电解出强氧化物质，能够杀死原水中的浮游生物、微生物以及病毒。
附图说明
图1为的循环系统示意图；
图2为净化装置示意图；
图3为过滤层的俯视图。
图4为处理单元出水水质变化曲线图。
图5为容纳槽内的生物挂膜分布图。
附图标记：11、虾精养塘；12、初沉池单元；121、沉淀斜管；13、接触氧化单元；131、容纳槽；132、生物挂膜；14、贝类生态塘单元；15、推流式人工湿地单元；2、三通阀门；3、净化装置；31、过滤层；311、引流区；312、容纳腔；32、电解层；33、电解池；4、过滤板；5、进水口；6、出水口；7、进水管道；8、出水管道；9、单向阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
参照图1至5所示，本实施例的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其循环体系中包括用水系统和净化系统，所述包括虾精养塘11、初沉池单元12、接触氧化单元13、贝类生态塘单元14和推流式人工湿地单元15，所述虾精养塘11和接触氧化单元13之间设置有三通阀门2，所述三通阀门2一端连接虾精养塘11，一端连接初沉池单元，还有一端用于泥污排放，所述初沉池单元12出水连接接触氧化单元13，所述接触氧化单元13连接贝类生态塘单元14，所述贝类生态塘单元14连接推流式人工湿地单元，所述推流式人工湿地单元15采用提升泵将水输回虾精养塘11形成闭环。
该系统迄今已运行2年，经历4个周期南美白对虾养殖试验，运行效果显示：系统水循环率可达到95%以上，对氨氮、亚硝态氮、硝态盐、COD、SS有明显去除效果，南美白对虾最高产量达到3277.8kg/亩，同时贝类塘毛蚶成活率达到96.1%，重量增长率为60.1%；以污染负荷最大的养殖后期（70-100d）为例，在处理水量为1.5m3/h的条件下，处理出水氨氮低于0.3mg/L，亚硝酸盐低0.2mg/L，硝态氮低于1.2mg/L，SS低于15mg/L，确保了对虾精养塘的水质安全，水流从虾精养糖中通过三通阀将水流入初沉池单元，一部分的淤泥沉淀通过另一阀门口排出，初沉池单元12的水进入接触氧化单元13再进入贝类生态塘单元，贝类生态塘单元中的水分别流入推流式人工湿地单元一，推流式人工湿地单元二，推流式人工湿地单元三，推流式人工湿地单元15中的水会沿着一定方向流动，在耐水植物和土壤的联合作用下使污水得到净化，进化完成之后的水采用提升泵将其重新流入虾精养塘11完成水流的再次利用。
作为改进的一种具体实施方式，所述海水养殖出水进入初沉池单元12后沉淀去除大量的悬浮物，同时去除部分的颗粒态总氮和总磷；初沉池单元12出水进入接触氧化单元13，接触氧化单元13通过微生物作用实现氨化、硝化反应将氨氮、亚硝氮转变为对海水养殖相对无害的硝酸盐氮；接触氧化单元13出水进入贝类生态塘单元14对接触氧化出水进行调理，贝类生态塘单元14中贝类摄食悬浮物质，浮岛植物和浮游植物吸收氮磷污染物，贝类生态塘单元14的出水进入推流式人工湿地单元15，所述推流式人工湿地单元15填充的基质可以吸收富集水中氮磷污染物。
在本实施例中虾精养塘11占地面积可设置成30m2、初沉池单元12占地面积可设置成1m2、接触氧化单元13占地面积可设置成4m2、贝类生态塘单元14占地面积可设置成25m2和推流式人工湿地单元15占地面积可设置成15m2，接触氧化单元13出水进入贝类生态塘单元14对接触氧化出水进行调理，贝类生态塘单元14中贝类摄食悬浮物质，浮岛植物和浮游植物吸收氮磷污染物，同时增氧机对水体进行复氧；推流式人工湿地单元15填充的基质可以吸收富集水中氮磷污染物，湿地植物吸收经过富集的氮磷污染物，同时通过根系泌氧作用和湿地内管道曝气作用进一步增加水中的溶解氧；经过上述循环处理后的水重新流回虾精养塘11，监测系统循环水的氨氮、亚硝态氮、硝酸盐、活性磷酸盐等四个指标，发现有明显的去除效果，系统水循环率达到95%以上，处理水量为1.5m3/h，确保了对虾精养塘的水质安全，试验数据如下：。
循环系统的复合净化效果
| 指标 | 硝酸盐 | 亚硝酸盐 | 氨氮 | 活性磷酸盐 |
| 海水进水 | 0.06±0.03 | 0.08±0.02 | 0.05±0.02 | 0.05±0.01 |
| 对虾塘出水 | 4.83±1.67 | 5.59±2.14 | 3.09±1.27 | 1.47±0.63 |
| 接触氧化单元出水 | 2.28±0.87 | 1.59±0.41 | 1.07±0.39 | 0.34±0.15 |
| 贝类生态塘出水 | 0.44±0.20 | 0.25±0.14 | 0.16±0.06 | 0.09±0.03 |
| 人工湿地出水 | 0.05±0.02 | 0.06±0.02 | 0.03±0.01 | 0.02±0.01 |
由上述监测结果可知，生态循环系统中养殖废水经过循环利用后，水质检测指标远低于海水进水水质，完全可以满足海水水产养殖循环利用的需求。
作为改进的一种具体实施方式，所述初沉池单元12采用沉淀斜管121组成。
沉淀斜管121的截面面积为1m2，材料可采用聚丙烯蜂窝斜管，水流借用重力能够顺着斜管长度方向向下流动流入接触氧化单元13内。
作为改进的一种具体实施方式，所述接触氧化单元13内设置有容纳槽131，所述容纳槽131内设置有生物挂膜132，所述生物挂膜132一端容纳槽131侧壁固定连接，所述生物挂膜132采用弹性立体填料，该填料将聚烯烃类和聚酰胺为材料的丝条穿插固定在耐腐、高强度的中心绳上，丝条呈立体均匀排列呈辐射状态。
物挂膜组合填料是在软性填料和半软性填料的基础上发展而成，其结构是将聚烯烃类和聚酰胺为材料的丝条定在环圈上，使其沿着中心绳均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率，使水气生物膜得到充分交换，使水中的有机物得到高效处理，并且塑料枝条可以勾住水流中的一些大体积杂质，一定程度上进化水源。
作为改进的一种具体实施方式，贝类生态塘单元14内设置有正边型生态浮岛，所述浮岛内可摘种浮岛植物，生态浮岛植物覆盖面积与贝类生态塘单元的面积比例为1:5～1:10。
贝类生态塘单元14主要进行滤食性海洋经济贝类的养殖，养殖种类可包括泥蚶、毛蚶、海瓜子、青蛤、文蛤、硬壳蛤、贻蛏等，在贝类滤食塘中还可以栽种浮岛植物，正六边型生态浮岛，边长设置为30cm，材料为聚苯乙烯塑料，由60个面积相等的六边形拼接而成，每个六边形内放置一个花篮栽种植物，生态浮岛植物覆盖面积占贝类生态塘的10%，以此作为贝类滤食利用养殖废水的补充，起协同效应，共同降解水体中营养盐。在生态净化塘适量养殖滤食性或刮食性鱼类如鲻鱼等，通过滤食生态净化区中的微藻，在清洁水质的同时也增加了产出效益。
作为改进的一种具体实施方式，所述推流式人工湿地单元15包括由牡蛎壳、砾石组成的潜流人工湿地，湿地填料层厚度为0.1m～0.9m，表层土层厚度为0.05m～0.15m，所选植物可采用秋茄和桐花，种植密度为10株/m2～50株/m2。
秋茄和桐花能够对流经耐盐植物湿地的海水中的富营养物质进行吸收、沉降，达到净化水质的目的。
作为改进的一种具体实施方式，所述净化装置3包括过滤层31和电解层32，所述过滤层31和电解层32之间相通，所述过滤层31内设置有若干个引流区311和一个容纳腔312，若干引流区311连接呈“S”型设置，任意两相邻引流区311的连接处设置用于过滤杂质的过滤板4，所述引流区311连接有进水口5，所述容纳腔312侧壁连接有出水口6。
水流通过进水口5进入过滤层31，依次流过引流区311，在流过引流区311的同时，水流会通过过滤板4流入容纳腔312内，大颗粒的杂质由于难以通过过滤板4而留在过滤板4上方，容纳腔312侧壁上有出水口6，水流通过出水口6流出流入电解层32，电解层32电解出氧气，水流进入虾精养塘11。
作为改进的一种具体实施方式，所述电解层32里设置有电解池33，所述电解池33上设置有一进水管道7和一出水管道8，所述出水口6与进水管道7连接，所述出水口6和进水管道7之间设置有单向阀9。
水流从出水口6流入进水管道7内，在出水口6和进水管道7之间设置单向阀9，使水流在进入进水管道7之后就不会在流回出水口6内，因此通过单向阀9的设置，可以水回流。
作为改进的一种具体实施方式，水流通过单向阀9进入进水管道7流入电解池33内进行催化微电解使其产生出生态的强氧化性物质，再通过出水管道8流出进入虾精养塘11内。
水流进入电解池33内，采用微电解的方式产生强氧化性物质，该氧化性物质能够杀死水中的有害物质。
作为改进的一种具体实施方式，电解池33内的工作电压为2V～18V，电流强度为1～5000A，电解池33电解产生的强氧化物质能够杀灭原水中的浮游生物、微生物以及病毒，并在电场的作用下使浮游物溶解在水中，避免胶体物质、带电颗粒、藻类以及被杀灭细菌等形成更大颗粒。
所述电解池33的工作电压为8～10V，电流强度为130～135A，纳米催化微电解产生的物质为氯，氯能够杀灭水中微生物、氧化分解水中的有机物。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：其循环体系中包括用水系统和净化系统，所述净化系统包括虾精养塘(11)、初沉池单元(12)、接触氧化单元(13)、贝类生态塘单元(14)和推流式人工湿地单元(15)，所述虾精养塘(11)和接触氧化单元(13)之间设置有三通阀门(2)，所述三通阀门(2)一端连接虾精养塘(11)，一端连接初沉池单元(12)，还有一端用于泥污排放，所述初沉池单元(12)出水连接接触氧化单元(13)，所述接触氧化单元(13)连接贝类生态塘单元(14)，所述贝类生态塘单元(14)连接推流式人工湿地单元(15)，所述推流式人工湿地单元(15)采用提升泵将水输回虾精养塘(11)形成闭环。
2.根据权利要求1所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：所述海水养殖出水进入初沉池单元(12)后沉淀去除大量的悬浮物，同时去除部分的颗粒态总氮和总磷；初沉池单元(12)出水进入接触氧化单元(13)，接触氧化单元(13)通过微生物作用实现氨化、硝化反应将氨氮、亚硝氮转变为对海水养殖相对无害的硝酸盐氮；接触氧化单元(13)出水进入贝类生态塘单元(14)对接触氧化出水进行调理，贝类生态塘单元(14)中贝类摄食悬浮物质，浮岛植物和浮游植物吸收氮磷污染物，贝类生态塘单元(14)的出水进入推流式人工湿地单元(15)，所述推流式人工湿地单元(15)填充的基质可以吸收富集水中氮磷污染物。
3.根据权利要求2所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：所述初沉池单元(12)采用沉淀斜管(121)组成。
4.根据权利要求3所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：所述接触氧化单元(13)内设置有容纳槽(131)，所述容纳槽(131)内设置有生物挂膜(132)，所述生物挂膜(132)一端容纳槽(131)侧壁固定连接，所述生物挂膜(132)采用弹性立体填料，该填料将聚烯烃类和聚酰胺为材料的丝条穿插固定在耐腐、高强度的中心绳上，丝条呈立体均匀排列呈辐射状态。
5.根据权利要求4所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：贝类生态塘单元(14)内设置有正边型生态浮岛，所述浮岛内可摘种浮岛植物，生态浮岛植物覆盖面积与贝类生态塘单元(14)的面积比例为1:5～1:10。
6.根据权利要求5所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：所述推流式人工湿地单元(15)包括由牡蛎壳、砾石组成的潜流人工湿地，湿地填料层厚度为0.1m～0.9m，表层土层厚度为0.05m～0.15m，所选植物可采用秋茄和桐花，种植密度为10株/m2～50株/m2。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：所述净化装置(3)包括过滤层(31)和电解层(32)，所述净化装置(3)设置于虾精养塘(1)注水处，所述过滤层(31)和电解层(32)之间相通，所述过滤层(31)内设置有若干个引流区(311)和一个容纳腔(312)，若干引流区(311)连接呈“S”型设置，任意两相邻引流区(311)的连接处设置用于过滤杂质的过滤板(4)，所述引流区(311)连接有进水口(5)和出水口。
8.根据权利要求7所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：所述电解层(32)里设置有电解池(33)，所述电解池(33)上设置有一进水管道(7)和一出水管道(8)，所述出水口(6)与进水管道(7)连接，所述出水口(6)和进水管道(7)之间设置有单向阀(9)。
9.根据权利要求8所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统，其特征在于：其电解方法如下：水流通过单向阀(9)进入进水管道(7)流入电解池(33)内进行催化微电解使其产生出生态的强氧化性物质，再通过出水管道(8)流出进入虾精养塘(11)内。
10.根据权利要求9所述的一种南美白对虾海水养殖生态循环净化系统：其特征在于：电解池(33)内的工作电压为2V～18V，电流强度为1～5000A，电解池(33)电解产生的强氧化物质能够杀灭原水中的浮游生物、微生物以及病毒，并在电场的作用下使浮游物溶解在水中，避免胶体物质、带电颗粒、藻类以及被杀灭细菌等形成更大颗粒。
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