CN110122397B - 一种连续自动排污的水产养殖系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续自动排污的水产养殖系统及方法，包括至少一个环形跑道式养殖池，特点是环形跑道式养殖池的中间长方形区域沿宽度方向剖面底部呈V或W字形，环形跑道式养殖池的V或W字形底部沿长度方向平行设置有若干条第一曝气纳米管，环形跑道式养殖池的一端设置有底部为锥形的旋流分离区，旋流分离区的锥形底部中央连通设置有排污管，排污管上设置有用于控制排污管管路通断的电磁排污阀，旋流分离区的进出水口各安放一台气提推流装置，该方法通过适量添加有机碳源，提高养殖水体菌相水平，强化养殖系统的自净能力，优点是实现在养殖过程中的连续自动排污，自源头减轻养殖水体污染，改善养殖水体水质，提高养殖成活率。

Description

一种连续自动排污的水产养殖系统及方法

技术领域

本发明属于水产养殖技术领域，尤其是涉及一种连续自动排污的水产养殖系统及方法。

背景技术

水产养殖业是我国渔业领域的重要支柱性产业之一，目前我国水产养殖模式主要以池塘养殖和网箱养殖为主，存在生产效率和资源利用率低、污染环境等问题，亟待进行产业升级。水产养殖产业集约化、可持续发展方向之一是进行工厂化养殖，工厂化养殖主要依靠设施的投入，使得养殖环境更加可控，从而提高养殖成功率及产量。目前工厂化养殖主要以循环水养殖为主流模式，即将养殖池与水处理系统配套，形成一个闭合养殖系统，养殖过程中不外排废水；工厂化循环水养殖模式，也存在系统基建投资及运行维护成本高、能耗大、技术管理要求高等问题，难以规模化推广应用。而近年来出现的生物絮团养殖模式，通过在养殖池中添加碳源，调节养殖水体的C/N值，促进养殖池内水体微生物生长繁殖，在达到净化养殖水质的目的同时，能够促进养殖水体中的各类营养物质循环利用，并降低养殖中的饵料系数，养殖过程中外排尾水显著减少。生物絮团养殖模式逐渐显现出在水产养殖中解决经济效益与生态保护之间矛盾的优势。由于絮团养殖模式需要通过水体流动来保持絮团悬浮，而跑道式养殖池在养殖中能够形成环形水流，二者结合形成了跑道式絮团养殖，综合了二者的优势；但是做为一种新养殖模式，同样存在尚待解决的问题：1）能耗高。全程必须维持养殖水体以一定流速在跑道内流动，以防止残饵、粪便及絮团等沉于池底，能耗较大；

2）碳源投加量大，耗氧量高。需要按照与投加饵料成固定比例的量添加有机碳源，有机碳源投加量大，增加养殖成本；同时有机碳源最终在水体中被微生物氧化分解，需要消耗大量溶解氧，增加了养殖供氧压力；3）pH调节物料增多。投加的有机碳源被氧化分解生成大量二氧化碳，加速了养殖水体pH降低过程，为维持养殖水体处于适宜pH范围，需要投加的石灰、小苏打等碱性物料会增加；4）养殖全程絮团量难调控。在养殖各个阶段，投饵量差异大，特别是在后期，絮团量高，需要依靠外部沉降过滤设备控制絮团浓度，附属设备多，增加了管理难度；5）排污困难。环形跑道不易排污，残饵及粪便需要借助外部设施进行分离，或者全部积累在养殖系统中依靠生物絮团进行分解，但养殖后期容易造成有毒有害因子的累积，影响养殖成功率。

上述问题的形成，本质上是跑道式絮团养殖系统不易排污，养殖过程产生的残饵及粪便不断积累造成的，需要对跑道式絮团养殖系统的硬件设施进行系统性和整体性设计解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现在养殖过程中的连续自动排污，及时排出跑道式养殖系统中的残饵及粪便，自源头减轻养殖水体污染，改善养殖水体水质，提高养殖成活率的连续自动排污的水产养殖系统及方法，该方法通过适量添加有机碳源，提高养殖水体菌相水平，强化养殖系统的自净能力，提高养殖成功率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种连续自动排污的水产养殖系统，包括至少一个环形跑道式养殖池，所述的养殖池主体为长方形且其两端设有半圆区，所述的养殖池的正中竖向设有中间隔墙，所述的中间隔墙与所述的养殖池的长池壁相平行设置，所述的养殖池的长方形主体沿宽度方向剖面底部呈V或W字形，所述的养殖池的底部且位于所述的中间隔墙的两侧对称设置有至少一条与所述的中间隔墙平行的第一曝气纳米管，所述的中间隔墙的一端竖向设置有开口朝外的弧形隔墙，所述的弧形隔墙与与其同侧的所述的养殖池的半圆区相围形成用于离心分离固体残渣的旋流分离区，所述的弧形隔墙的一侧壁与所述的养殖池内壁之间设置有用于形成上升气流并将所述的养殖池长方形区域内的水流推送进入所述的旋流分离区内的进水气提推流装置，所述的弧形隔墙的另一侧壁与所述的养殖池内壁之间设置有用于形成上升气流并将所述的旋流分离区内的水流推送进入所述的养殖池长方形区域内的出水气提推流装置，所述的旋流分离区的锥形底部中央连通设置有用于排出固体残渣的排污管。

所述的旋流分离区的锥形底部安放一圈第二曝气纳米管，所述的第二曝气纳米管通过压缩空气管与外部增氧机连接，所述的压缩空气管上设置有用于控制所述的压缩空气管管路通断的电磁空气阀，所述的排污管上设置有用于控制所述的排污管管路通断的电磁排污阀，所述的电磁空气阀和所述的电磁排污阀分别电连接控制器。

所述的进水气提推流装置和所述的出水气提推流装置均包括气提筒以及若干根位于所述的气提筒内的第三纳米曝气管，所述的气提筒位于所述的弧形隔墙的侧壁与所述的养殖池内壁之间。

所述的进水气提推流装置的进水口位于所述的养殖池底部且距离所述的养殖池底部12-18cm，所述的进水气提推流装置的出水口位于所述的旋流分离区上部且其出水口水流沿所述的旋流分离区外沿切向进入所述的旋流分离区内。

所述的出水气提推流装置的进水口位于所述的旋流分离区内且距离所述的旋流分离区底部28-32cm，所述的出水气提推流装置的出水口朝向所述的养殖池的长方形区域并接近水面。

所述的养殖池的V或W字形坡度为5-20‰。

上述连续自动排污的水产养殖系统进行高密度水产养殖的方法，包括以下步骤：

（1）养殖前，将消毒后的养殖用水引入环形跑道式养殖池中，开启第一曝气纳米管，然后利用第一曝气纳米管进行曝气充氧，曝气强度调节为较低水平，同时保持养殖池内水体溶解氧的浓度不低于5.0毫克/升；

（2）苗种投放，开启进水气提推流装置和出水气提推流装置，控制环形跑道式养殖池内水流横向的旋转速度低于0.1m/s，然后放苗；

（3）养殖初期，每日按照投饵质量的5-20%添加红糖，一次性溶于水后，再逐步添加进入养殖池；养殖初期按照1ml/m³养殖池的投加量添加3-4次含硝化菌、乳酸菌和芽孢杆菌的复合益生菌进行接种，提高养殖池水中的菌相水平，并逐步形成生物絮团；

（4）养殖全程，投饵期间旋流分离区底部的第二曝气纳米管开启，其余时段第二曝气纳米管均处于关闭状态，旋流分离区持续进行固液分离，分离的残饵和粪便通过旋流分离区底部排污管连续排出；

（5）养殖中后期，红糖添加量维持为投饵质量的5-10%。

步骤（4）具体为：

1）养殖过程中，在第一曝气纳米管的曝气作用及进水气提推流装置和出水气提推流装置的提水作用下，在环形跑道式养殖池内形成缓慢水平推进的螺旋状水流，环形跑道式养殖池内的残饵、粪便及其絮团始终保持悬浮状，并不断进入旋流分离区内；

2）开启电磁排污阀，关闭电磁空气阀，在旋流分离区内由进水气提推流装置气提进入的残饵、粪便及其絮团，在旋转水流的离心作用及重力作用下，被分离沉淀于旋流分离区底部，分离的沉淀物通过排污管持续排出养殖池；

3）在喂饵时，关闭电磁排污阀，开启电磁空气阀，在第二曝气纳米管的曝气作用下，搅动旋流分离区内的水体，防止刚投加的饵料被分离沉淀排出；在养殖对象吃饵结束后，关闭电磁空气阀，开启电磁排污阀，重新进入连续排污过程，直至下一次投饵时再次重复上述过程。

本发明工作原理如下：在养殖水体中，残饵及粪便等固形物通过重力作用沉淀，然后通过斜坡滑落到V或W字形的底部，由于环形跑道底部的水在曝气纳米管曝气作用下上升并形成横向旋转流，残饵、粪便等固形物被上升水流携带重新处于悬浮状态；而在两个气提推流装置的作用下，旋流分离区内的水体形成水平旋流，对残饵、粪便等固形物进行高效分离，分离的残饵、粪便等固形物在锥形底部污泥区浓缩排出养殖系统；同时由于旋流分离区内的进出水，整个跑道系统内的水体具有一定纵向流速，推动跑道内的水体均经过旋流分离区，进行固液分离。旋流分离区内的水不断地流入流出，溶氧水平较高，能够保证养殖对象在旋流分离区内正常活动。旋流分离区内的曝气管仅在投饵期间工作，其余时间均停止，其作用是防止刚投加的饵料被分离排出，避免饵料浪费。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）整体系统构建简单，排出残饵、粪便不需要外部设施，所用均为水产养殖中常见设施设备，整体系统运行管理简单；

（2）残饵及粪便能够以固形物形式高效及时浓缩排出。养殖过程，跑道内的水体均被气提推流装置持续不断提升进入旋流分离区，整个养殖系统残饵及粪便能够及时排出养殖系统；

（3）有机碳源投加量显著减少。残饵及粪便能够以固形物高效及时浓缩排出，进入养殖水体中的残余污染物少，在菌相养殖模式时，可以对应显著降低碳源投加量；

（4）能耗低。通过构建V字或W字形断面跑道，在曝气管曝气过程中形成的水位差下自然形成螺旋流，不需要维持较高的水平流速即可防止絮团、残饵、粪便等固形物沉降在养殖池底部，降低了传统跑道式养殖系统推流所需能耗；

（5）持续排污有利于尾水集中净化处理装置的稳定运行。连续排污过程，有利于排出尾水集中净化处理装置的稳定运行，保证良好净化效果。

附图说明

图1为具体实施例一单体环形跑道式养殖池的结构示意图；

图2为图1剖面示意图；

图3为具体实施例二多个单体环形跑道式养殖池构建的规模化养殖系统结构示意图；上述图中各标注如下：1养殖池，2旋流分离区，3第一曝气纳米管，4中间隔墙，5弧形隔墙、6进水气提推流装置，7出水气提推流装置，8第二曝气纳米管，9压缩空气管，10排污管，11电磁空气阀，12电磁排污阀，13控制器。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

具体实施例一

一种连续自动排污的水产养殖系统，如图1和图2所示，包括至少一个环形跑道式养殖池1，养殖池1主体为长方形且其两端设有半圆区，养殖池1的正中竖向设有中间隔墙4，中间隔墙4与养殖池1的长池壁相平行设置，养殖池1的长方形主体沿宽度方向剖面底部呈V（或W）字形，养殖池1的底部且位于中间隔墙4的两侧对称设置有至少一条与中间隔墙4平行的第一曝气纳米管3，中间隔墙4的一端竖向设置有开口朝外的弧形隔墙5，弧形隔墙5与与其同侧的养殖池1的半圆区相围形成用于离心分离固体残渣的旋流分离区2，弧形隔墙5的一侧壁与养殖池1内壁之间设置有用于形成上升气流并将养殖池1长方形区域内的水流推送进入旋流分离区2内的进水气提推流装置6，弧形隔墙5的另一侧壁与养殖池1内壁之间设置有用于形成上升气流并将旋流分离区2内的水流推送进入养殖池1长方形区域内的出水气提推流装置7，旋流分离区2的锥形底部中央连通设置有用于排出固体残渣的排污管10。

在此具体实施例中，旋流分离区2的锥形底部安放一圈第二曝气纳米管8，第二曝气纳米管8通过压缩空气管9与外部增氧机连接，压缩空气管9上设置有用于控制压缩空气管9管路通断的电磁空气阀11，排污管10上设置有用于控制排污管10管路通断的电磁排污阀12，电磁空气阀11和电磁排污阀12分别电连接控制器13。

进水气提推流装置6和出水气提推流装置7均包括气提筒以及若干根位于气提筒内的第三纳米曝气管，气提筒位于弧形隔墙5的侧壁与养殖池1内壁之间。进水气提推流装置6的进水口位于养殖池1底部且距离养殖池1底部12-18cm，进水气提推流装置6的出水口位于旋流分离区2上部且其出水口水流沿旋流分离区2外沿切向进入旋流分离区2内。出水气提推流装置7的进水口位于旋流分离区2内且距离旋流分离区2底部28-32cm，出水气提推流装置7的出水口朝向养殖池1的长方形区域并接近水面。养殖池1的V或W字形坡度为5-20‰。

具体实施例二

同上述具体实施例一，其区别在于：参照图3，对于规模化养殖场，可以将多个环形跑道式养殖池1进行组合。其中各个排污管10汇总到总排污管10处，各个排污管10上分别设置有电磁排污阀12，各个电磁排污阀12分别连接控制器13。

具体实施例三

利用上述具体实施例一或二中的连续自动排污的水产养殖系统进行高密度水产养殖的方法，包括以下步骤：

（1）养殖前，将消毒后的养殖用水引入环形跑道式养殖池1中，开启第一曝气纳米管3，然后利用第一曝气纳米管3进行曝气充氧，曝气强度调节为较低水平，同时保持养殖池1内水体溶解氧的浓度不低于5.0毫克/升；

（2）苗种投放，开启进水气提推流装置6和出水气提推流装置7，控制环形跑道式养殖池1内水流横向的旋转速度低于0.1m/s，然后放苗；

（3）养殖初期，每日按照投饵质量的5-20%添加红糖，一次性溶于水后，再逐步添加进入养殖池1；养殖初期按照1ml/m³养殖池1的投加量添加3-4次含硝化菌、乳酸菌和芽孢杆菌的复合益生菌进行接种，提高养殖池1水中的菌相水平，并逐步形成生物絮团；

（4）养殖全程，投饵期间旋流分离区2底部的第二曝气纳米管8开启，其余时段第二曝气纳米管8均处于关闭状态，旋流分离区2持续进行固液分离，分离的残饵和粪便通过旋流分离区2底部排污管10连续排出；

（5）养殖中后期，红糖添加量维持为投饵质量的5-10%。

步骤（4）具体为：

1）养殖过程中，在第一曝气纳米管3的曝气作用及进水气提推流装置6和出水气提推流装置7的提水作用下，在环形跑道式养殖池1内形成缓慢水平推进的螺旋状水流，环形跑道式养殖池1内的残饵、粪便及其絮团始终保持悬浮状，并不断进入旋流分离区2内；

2）开启电磁排污阀12，关闭电磁空气阀11，在旋流分离区2内由进水气提推流装置6气提进入的残饵、粪便及其絮团，在旋转水流的离心作用及重力作用下，被分离沉淀于旋流分离区2底部，分离的沉淀物通过排污管10持续排出养殖池1；

3）在喂饵时，关闭电磁排污阀12，开启电磁空气阀11，在第二曝气纳米管8的曝气作用下，搅动旋流分离区2内的水体，防止刚投加的饵料被分离沉淀排出；在养殖对象吃饵结束后，关闭电磁空气阀11，开启电磁排污阀12，重新进入连续排污过程，直至下一次投饵时再次重复上述过程。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种连续自动排污的水产养殖系统，包括至少一个环形跑道式养殖池，所述的养殖池主体为长方形且其两端设有半圆区，所述的养殖池的正中竖向设有中间隔墙，所述的中间隔墙与所述的养殖池的长池壁相平行设置，其特征在于：所述的养殖池的长方形主体沿宽度方向剖面底部呈V或W字形，所述的养殖池的底部且位于所述的中间隔墙的两侧对称设置有至少一条与所述的中间隔墙平行的第一曝气纳米管，所述的中间隔墙的一端竖向设置有开口朝外的弧形隔墙，所述的弧形隔墙与与其同侧的所述的养殖池的半圆区相围形成用于离心分离固体残渣的旋流分离区，所述的弧形隔墙的一侧壁与所述的养殖池内壁之间设置有用于形成上升气流并将所述的养殖池长方形区域内的水流推送进入所述的旋流分离区内的进水气提推流装置，所述的弧形隔墙的另一侧壁与所述的养殖池内壁之间设置有用于形成上升气流并将所述的旋流分离区内的水流推送进入所述的养殖池长方形区域内的出水气提推流装置，所述的旋流分离区的锥形底部中央连通设置有用于排出固体残渣的排污管，所述的旋流分离区的锥形底部安放一圈第二曝气纳米管，所述的第二曝气纳米管通过压缩空气管与外部增氧机连接，所述的压缩空气管上设置有用于控制所述的压缩空气管管路通断的电磁空气阀，所述的排污管上设置有用于控制所述的排污管管路通断的电磁排污阀，所述的电磁空气阀和所述的电磁排污阀分别电连接控制器，所述的进水气提推流装置和所述的出水气提推流装置均包括气提筒以及若干根位于所述的气提筒内的第三纳米曝气管，所述的气提筒位于所述的弧形隔墙的侧壁与所述的养殖池内壁之间，所述的进水气提推流装置的进水口位于所述的养殖池底部且距离所述的养殖池底部12-18cm，所述的进水气提推流装置的出水口位于所述的旋流分离区上部且其出水口水流沿所述的旋流分离区外沿切向进入所述的旋流分离区内，所述的出水气提推流装置的进水口位于所述的旋流分离区内且距离所述的旋流分离区底部28-32cm，所述的出水气提推流装置的出水口朝向所述的养殖池的长方形区域并接近水面。

2.根据权利要求1所述的一种连续自动排污的水产养殖系统，其特征在于：所述的养殖池的V或W字形坡度为5-20‰。

3.一种利用权利要求1-2中任一项所述的连续自动排污的水产养殖系统进行高密度水产养殖的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)养殖前，将消毒后的养殖用水引入环形跑道式养殖池中，开启第一曝气纳米管，然后利用第一曝气纳米管进行曝气充氧，曝气强度调节为较低水平，同时保持环形跑道式养殖池内水体溶解氧的浓度不低于5.0毫克/升；

(2)苗种投放，开启进水气提推流装置和出水气提推流装置，控制环形跑道式养殖池内水流横向的旋转速度低于0.1m/s，然后放苗；

(3)养殖初期，每日按照投饵质量的5-20％添加红糖，一次性溶于水后，再逐步添加进入环形跑道式养殖池；养殖初期按照1ml/m³环形跑道式养殖池的投加量添加3-4次含硝化菌、乳酸菌和芽孢杆菌的复合益生菌进行接种，提高环形跑道式养殖池水中的菌相水平，并逐步形成生物絮团；

(4)养殖全程，投饵期间旋流分离区底部的第二曝气纳米管开启，其余时段第二曝气纳米管均处于关闭状态，旋流分离区持续进行固液分离，分离的残饵和粪便通过旋流分离区底部排污管连续排出；

(5)养殖中后期，红糖添加量维持为投饵质量的5-10％。

4.根据权利要求3所述的一种高密度水产养殖的方法，其特征在于步骤(4)具体为：

1)养殖过程中，在第一曝气纳米管的曝气作用及进水气提推流装置和出水气提推流装置的提水作用下，在环形跑道式养殖池内形成缓慢水平推进的螺旋状水流，环形跑道式养殖池内的残饵、粪便及其絮团始终保持悬浮状，并不断进入旋流分离区内；

2)开启电磁排污阀，关闭电磁空气阀，在旋流分离区内由进水气提推流装置气提进入的残饵、粪便及其絮团，在旋转水流的离心作用及重力作用下，被分离沉淀于旋流分离区底部，分离的沉淀物通过排污管持续排出环形跑道式养殖池；

3)在喂饵时，关闭电磁排污阀，开启电磁空气阀，在第二曝气纳米管的曝气作用下，搅动旋流分离区内的水体，防止刚投加的饵料被分离沉淀排出；在养殖对象吃饵结束后，关闭电磁空气阀，开启电磁排污阀，重新进入连续排污过程，直至下一次投饵时再次重复上述过程。

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