CN111096259A - 一种采用全封闭循环水养殖虾的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用全封闭循环水养殖虾的方法和装置，其采用多级养殖体系，并定向培养微藻和功能菌，利用滤食性水生生物食用藻和菌来转化成动物蛋白，藻细胞数控制在5‑10万个/mL，菌细胞数控制在10‑100万个/ml；并通过多孔矿物质对养殖水进行中和沉淀，进入生物滤池处理后循环使用；这种设计非常规范，益于模块化复制，节省土地空间，提高养殖效率；循环水系统中，充分考虑到有机废物的转化路径，通过微藻和功能菌的定向控制水质，不同转化阶段的效率协同，引入滤食性水生生物对养殖水体中的菌藻进行利用，将藻体和菌体蛋白变成动物蛋白，最大程度降低养殖成本；本发明设计合理，在保证养殖效益的前提下保护环境。
Description
技术领域
本发明属于养殖水处理技术领域，尤其是涉及一种养殖水全封闭循环方法和装置。
背景技术
中国的虾养殖业今年来养殖成功率和成活率都较差，虽然养殖面积不断扩大，但养殖产量在不断降低。整个对虾养殖状况的影响因素有很多，养殖模式成为一个关键因素。
传统的虾养殖模式，虾苗的投放密度在400-600尾/立方，始终在同一密度下养殖65-90天甚至更长时间，全年只能养殖最多3批；而采用多级养殖模式，不仅能够方便管理，且全年养殖批次增加，养殖的效益会增加很多。
并且微藻作为虾苗的主要饵料，投放到养殖池内，构成养殖体系的初级生产力。不仅如此，微藻靠光合作用将海水中的无机物合成自身需要的有机物，能够净化养殖池中的水质，改善养殖池水体。但是，微藻的过渡繁殖也会对水体产生抑制作用，如何控制养殖水中微藻的含量，防止微藻过渡繁殖成为一个研究的重点。
随着养殖生产年限的递增，养殖面积日益扩大，养殖水大量排放，使沿岸海域受到不同程度的污染，导致病害频繁出现，阻碍虾养殖业的健康发展。因此，如何将养殖水合理有效的循环利用，并且将微藻、残饵、粪便等无益物质合理利用，成为有用资源，成为一个大力研究的方向。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种养殖水全封闭循环方法和装置，采用多级养殖模式，利用循环水养殖，并配有微藻作为饵料并净化体系；整体设计合理，在提高养殖效益的前提下保护环境。
一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，采用多级养殖体系，并定向培养微藻和功能菌，利用滤食性水生生物食用藻和菌来转化成动物蛋白，藻细胞数控制在5-10万个/mL，菌细胞数控制在10-100万个/ml；并通过多孔矿物质对养殖水进行中和沉淀，进入生物滤池处理后循环使用；优选的，养殖体系为三级，一级养殖池在中间，被二级养殖池以及三级养殖池包围，二级养殖池的长度与两个一级养殖池长度相当，三级养殖池的宽度与一级养殖池以及二级养殖池宽度总和相当，一级养殖池、二级养殖池以及三级养殖池分别连接于循环水处理系统。
优选的，三级养殖体系中，一级养殖池中虾苗密度为6000-10000尾/m3，养殖时间为20-25天；一级养殖中虾的体重达到0.02-0.05克/尾，进行转池；
二级养殖池中虾苗密度为1000-3000尾/m3，养殖时间为20-25天；二级养殖中虾的体重达到1.8-2.5克/尾，进行转池；
三级养殖池中虾苗密度为400-900尾/m3，养殖时间为25-30天；虾的体重达到12-20克/尾，进行收获。
优选的，三养殖体系中，每级养殖各包括8个养殖池；一组养殖体系包括两个一级养殖池、两个二级养殖池以及两个三级养殖池，四组养殖体系为一单元，共用一套循环水系统；一级养殖池中水量为80-300吨，二级养殖池中水量为300-1000吨，三级养殖池中水量为1000-5000吨。
优选的，所述微藻种类包括小球藻、海链藻、舟形藻中的一种或两种以上；一级养殖池中微藻藻细胞初始投放量为500-1000个/mL；优选的，三级养殖体系中，溶氧量维持在6mg/L到饱和状态之间；优选的，多级养殖体系中，光照为500-2000lux；温度为26-30℃；pH为8.2-8.8；优选的，每隔5～10天泼洒一次维生素，维生素添加量按近5～10天饲料添加量的平均值添加，每1kg饲料添加量平均值对应的维生素添加量为1～5mg。
优选的，所述功能菌包括假单胞菌、酵母菌、芽孢杆菌、乳酸菌中的一种或两种以上，通过添加不同碳源和控制溶氮来控制总菌数和菌的种类，总菌数量控制在10-100万个/ml；所述滤食性水生生物包括卤虫、牡蛎、桡足类中的一种或两种以上，优选的，滤食性水生生物为卤虫，养殖在饵料生物池，卤虫密度控制在3-5个/mL。
优选的，换水处理中，从多级养殖体系中将养殖的循环水以20-200吨/小时排出，将经过净化处理得到净化后的循环水以20-200吨/小时换入；净化处理顺序依次包括：中和絮凝处理、沉淀分离处理和生物处理。
优选的，中和絮凝处理中，持续曝气，采用氢氧化镁悬浮溶液作为絮凝剂，投加量为氨氮含量的4-12倍，同时加入磷酸盐，且磷酸盐的投加量为氨氮含量的1-9倍；在沉淀分离处理中，采用丰年虫回收水体中的微藻及小颗粒粪便或残饵；优选的，丰年幼虫的密度为2-3个/mL对应微藻的含量为6-8万个/mL；网笼中丰年幼虫初始大小为2-3mm；优选的，网笼采用60目绢网。
优选的，生物处理使用MBBR技术，经过生物处理后水体中的氨氮0-0.5mg/L,亚硝酸盐0-0.3mg/L,硝酸盐0-5mg/L，成为净化后的循环水。
本发明还提供一种如上所述的全封闭循环水养殖虾方法的装置，其特征在于：一级养殖池的出水口、二级养殖池的出水口和三级养殖池的出水口分别通过出水管路与中和絮凝池相连，所述中和絮凝池通过管路依次与沉淀分离池和生物处理池相连；所述生物处理池的出水口分别通过进水管路与一级养殖池的进水口、二级养殖池的进水口和三级养殖池的进水口相连。
优选的，所述中和絮凝池底部为锥形，在中和絮凝池底部布纳米充气管，在中和絮凝池内间隔设置中和絮凝池隔板；优选的，所述沉淀分离池内设置沉淀池隔板，且沉淀分离池每个间隔空间内放置带有丰年虫的网笼；优选的，网笼中丰年虫初始大小为2-3mm，网笼采用60目绢网；优选的，所述生物处理池内部设置隔墙。
本发明采用三级养殖体系，逐级放大，连续阶段式养殖，养殖池采用一级养殖池在中间，被二三级养殖池包围，二级养殖池的长度与两个一级养殖池长度相当，三级养殖池的宽度与一二级养殖宽度总和相当。这种设计非常规范，益于模块化复制，节省土地空间，提高养殖效率；循环水系统中，充分考虑到有机废物的转化路径，通过微藻和功能菌的定向控制水质，不同转化阶段的效率协同，引入滤食性水生生物对养殖水体中的菌藻进行利用，将藻体和菌体蛋白变成动物蛋白，最大程度降低养殖成本；生物处理部分利用特殊功能菌将残余氨氮、亚盐在较短时间内去除，避免回到养殖池中，给养殖系统带来影响；大大提高对虾养殖速率，60-75天可收获，养殖成活率达85-90％，单位产量10-12.5kg/立方水体，一年可以养殖6-8批，同时水质保持较好，不用更换新水，达到零排放的要求。本发明设计合理，在保证养殖效益的前提下保护环境。
相对于现有技术，本发明所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的方法和装置具有以下优势：
(1)本发明采用多级养殖模式，显著提高养殖效益，方便管理；且三级养殖池的布局形式，较为规范，益于模块化复制，节省土地空间，便于扩建。
(2)本发明通过合理的技术方案，实现循环水进行养殖，保护环境。
(3)本发明在虾养殖过程中，投放微藻，既为饵料，为虾提供良好的营养；又能净化水质，利用养殖水中的无机氮源，为后续的养殖水的处理减轻负担；
(4)传统的微藻养殖系统非常不稳定，本发明在保证给予光照的前提下，启动循环水，保证微藻藻细胞数量上限为5-10万个/mL，防止藻类过渡生长引起水体环境的剧烈变化，进而影响虾的生长；
(5)本发明在养殖水处理过程中，采用氢氧化镁悬浮溶液作为絮凝剂对水进行絮凝，中和pH,去除水体中的无机氮；
(6)利用放入丰年虫的网笼回收水体中的微藻，发挥生态链作用，不仅能简单有效的将处理水中的微藻去除，而且饲养了丰年虫，一举多得，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的装置示意图。
附图标记说明：
1-一级养殖池；2-二级养殖池；3-三级养殖池；4-中和絮凝池；41-纳米充气管；42-中和絮凝池隔板；5-沉淀池；51-带丰年虫的网笼；52-沉淀池隔板；6-生物处理池；61-隔墙。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
适用全封闭循环水养殖虾方法的装置，养殖体系为三级，一级养殖池在中间，被二级养殖池以及三级养殖池包围，二级养殖池的长度与两个一级养殖池长度相当，三级养殖池的宽度与一级养殖池以及二级养殖池宽度总和相当，所述一级养殖池的出水口、二级养殖池的出水口和三级养殖池的出水口分别通过出水管路与中和絮凝池相连，所述中和絮凝池通过管路依次与沉淀分离池和生物处理池相连；所述生物处理池的出水口分别通过进水管路与一级养殖池的进水口、二级养殖池的进水口和三级养殖池的进水口相连。需要特别说明的是，图1是结构示意图，仅仅表示各池体与循环水处理装置的管道连接关系，并不代表实际中的管道布局，在具体施工时，可以根据成本节约原则以及管道布局的合理性等原则，适当的调整管道的连接方式，最终只需实现各养殖池可以分别实现与循环水处理装置实现连通即可。
所述中和絮凝池底部为锥形，在中和絮凝池底部布纳米充气管，在中和絮凝池内间隔设置中和絮凝池隔板；纳米充气管保证氧充足，且提供搅动，利于均匀混合；且中和絮凝池隔板的设计，保证水以S型流动。
所述沉淀分离池内设置沉淀池隔板，且沉淀分离池每个间隔空间内放置带有丰年虫的网笼；
网笼中丰年虫初始大小为2-3mm，网笼采用60目绢网；所述生物处理池内部设置隔墙。沉淀池隔板和隔墙的设置均为保证水以S型流动。
藻类的控制：藻类的光合作用对降低氨氮，增加溶氧很有帮助，但是夜间的耗氧，以及对碱度和硬度的影响也会影响虾的生长，因此微藻的管理非常重要，微藻的种类为海链藻和/或舟形藻。提供微藻足够的营养，保持藻的活性，避免倒藻，每隔5～10天泼洒一次维生素，维生素添加量按近5～10天饲料添加量的平均值添加，每1kg饲料添加量平均值对应的维生素添加量为1～5mg；保持藻的稳定。这里的复合维生素也可以选用市售的微藻培养液替代。
实施例1
一级养殖中虾苗密度为10000尾/m3，养殖时间为20天；一级养殖中虾的体重达到0.02-0.05克/尾，进行转池；
二级养殖中虾苗密度为3000尾/m3，养殖时间为22天；二级养殖中虾的体重达到1.8-2.5克/尾，进行转池；
三级养殖中虾苗密度为450尾/m3，养殖时间为27天；
所述微藻种类包括海链藻和/或舟形藻；一级养殖中微藻藻细胞初始投放量为500-1000个/mL；
三级养殖体系中，每级各包括4个养殖池，一级养殖池中水量为80吨，二级养殖池中水量为300吨，三级养殖池中水量为1920吨。
三级养殖体系中，每级养殖中配有微藻藻细胞数量达到8万个/mL，采用可再次利用的循环水进行换水处理；循环水每天循环1-2次，将养殖的循环水以每小时流量为20-200吨排出，将经过净化处理得到净化后的循环水以20-200吨/小时换入；换水的水量根据实际情况进行调节；溶氧量为6.8-7.8mg/L，养殖温度为26-30℃，光照为1000-1200lux。
排出的养殖循环水初始状态：微藻含量6-8万个/mL；氨氮含量2.3-2.5mg/L；亚硝酸盐含量0.2-0.5mg/L和硝酸盐20-30mg/L。
一级养殖池、二级养殖池和三级养殖池排出的养殖循环水汇流经过絮凝中和池，持续曝气，采用氢氧化镁悬浮溶液作为絮凝剂，投加量为9-10mg/L。其中氢氧化镁悬浮溶液采用氨必净产品(AQUA-Cal+TM)，并加入磷酸盐，且磷酸盐的投加量为氨氮含量的9倍。
在沉淀分离池中，放入丰年虫的网笼，丰年虫的密度为2-3个/mL，对应微藻的含量为6-8万个/mL。
净化后的循环水处理结果：经过MBBR生物处理后水体中的氨氮0-0.5mg/L,亚硝酸盐0-0.3mg/L,硝酸盐0-5mg/L；可再次被投入进行养殖培养。
养殖结果：一年养殖期，养殖6批次，获得虾的产量为86400kg；丰年虫产量800kg。
实施例2
多级养殖体系采用三级养殖体系。
一级养殖中虾苗密度为6000尾/m3，养殖时间为20天；一级养殖中虾的体重达到0.02-0.05克/尾，进行转池；
二级养殖中虾苗密度为1500尾/m3，养殖时间为20天；二级养殖中虾的体重达到1.8-2.5克/尾，进行转池；
三级养殖中虾苗密度为500尾/m3，养殖时间为30天；
所述微藻种类包括海链藻和/或舟形藻；一级养殖中微藻藻细胞初始投放量为800个/mL；
三级养殖体系中，每级各包括4个养殖池，一级养殖池中水量为200吨，二级养殖池中水量为800吨，三级养殖池中水量为4000吨。
三级养殖体系中，每级养殖中配有微藻藻细胞数量达到6万个/mL左右，采用可再次利用的循环水进行换水处理；循环水每天循环1-2次，将养殖的循环水以每小时流量为20-200吨排出，将经过净化处理得到净化后的循环水以20-200吨/小时换入；换水的水量根据实际情况进行调节；溶氧量为6.8-7.8mg/L，养殖温度为26-30℃，光照为1000-1200lux。
排出的养殖水初始状态：微藻含量6-8万个/mL；氨氮含量0.5-2.5mg/L；亚硝酸盐含量0.05-0.5mg/L和硝酸盐20-30mg/L。
一级养殖池、二级养殖池和三级养殖池排出的养殖循环水汇流经过絮凝中和池，持续曝气，采用氢氧化镁悬浮溶液作为絮凝剂，投加量为23-25mg/L；养殖水处理量为20-40吨/小时。其中氢氧化镁悬浮溶液采用氨必净产品(AQUA-Cal+TM)，并加入磷酸盐，且磷酸盐的投加量为氨氮含量的9倍。
在沉淀分离池中，放入丰年虫的网笼，丰年虫的密度为2-3个/mL，对应微藻的含量为6-8万个/mL；
循环水处理结果：经过MBBR生物处理后水体中的氨氮0-0.5mg/L,亚硝酸盐0-0.3mg/L,硝酸盐0-5mg/L；可再次被投入进行养殖培养。
养殖结果：一年养殖期，养殖6批次，获得虾的产量为180000kg；丰年虫产量1000kg。
实施例3
一级养殖中虾苗密度为8000尾/m3，养殖时间为20天；一级养殖中虾的体重达到0.02-0.05克/尾，进行转池；
二级养殖中虾苗密度为1300尾/m3，养殖时间为20天；二级养殖中虾的体重达到1.8-2.5克/尾，进行转池；
三级养殖中虾苗密度为440尾/m3，养殖时间为25天；
所述微藻种类包括海链藻和/或舟形藻；一级养殖中微藻藻细胞初始投放量为6-8万个/mL。
三级养殖体系中，每级各包括6个养殖池，一级养殖池中水量为180吨，二级养殖池中水量为980吨，三级养殖池中水量为3240吨。
三级养殖体系中，每级养殖中配有微藻藻细胞数量达到7万个/mL，采用可再次利用的循环水进行换水处理；循环水每天循环1-2次，将养殖的循环水以每小时流量为20-200吨排出，将经过净化处理得到净化后的循环水以20-200吨/小时换入；换水的水量根据实际情况进行调节；溶氧量为6.8-7.8mg/L，养殖温度为26-30℃，光照为1000-1200lux。
排出的养殖水初始状态：微藻含量6-8万个/mL；氨氮含量2.3-2.5mg/L；亚硝酸盐含量0.2-0.5mg/L和硝酸盐20-30mg/L。
一级养殖池、二级养殖池和三级养殖池排出的养殖循环水汇流经过絮凝中和池，持续曝气，采用氢氧化镁悬浮溶液作为絮凝剂，投加量为15-20mg/L；养殖水处理量为20-200吨/小时，根据水的处理量进行调节。其中氢氧化镁悬浮溶液采用氨必净产品(AQUA-Cal+TM)，并加入磷酸盐，且磷酸盐的投加量为氨氮含量的9倍。
在沉淀分离池中，放入丰年虫的网笼，丰年虫的密度为2-3个/mL，对应微藻的含量为6-8万个/mL；残余的微藻被分离出，再次投入到N级养殖体系中进行培养利用。
循环水处理结果：经过MBBR生物处理后水体中的氨氮0-0.5mg/L,亚硝酸盐0-0.3mg/L,硝酸盐0-5mg/L；可再次被投入进行养殖培养。
养殖结果：一年养殖期，养殖6批次，获得虾的产量为145800kg；丰年虫产量1200kg。
对比例1
传统的养殖模式投放虾苗的密度在400-600尾/立方米，始终在同一密度下养殖65-90天，甚至更长时间，全年最多只能养殖3批次。
得到虾养殖的水量为2300m3计算，其中水中含虾的密度为7.5kg/m3。
结果获得虾的产量为：2300m3*7.5kg/m3＝17250kg
17250kg*3批＝51750kg
而采用实施例1的三级养殖体系养殖后：一级养殖池水量为80m3，二级养殖池水量为300m3，三级养殖池水量为1920m3。一级养殖时间短，进行转池后，可以根据情况继续养殖。全年至少养殖6批次。
结果获得虾的产量为：1920m3*7.5kg/m3＝14400kg
14400kg*6批＝86400kg
对比例1与实施例1相比，虾的产量显著增加，且丰年虫产量达到800kg，采用本发明实施方式效益显著增加。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，其特征在于：采用多级养殖体系，并定向培养微藻和功能菌，利用滤食性水生生物食用藻和菌来转化成动物蛋白，藻细胞数控制在5-10万个/mL，菌细胞数控制在10-100万个/ml；并通过多孔矿物质对养殖水进行中和沉淀，进入生物滤池处理后循环使用；优选的，养殖体系为三级，一级养殖池在中间，被二级养殖池以及三级养殖池包围，二级养殖池的长度与两个一级养殖池长度相当，三级养殖池的宽度与一级养殖池以及二级养殖池宽度总和相当，一级养殖池、二级养殖池以及三级养殖池分别连接于循环水处理系统。
2.根据权利要求1所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，其特征在于：三级养殖体系中，一级养殖池中虾苗密度为6000-10000尾/m3，养殖时间为20-25天；一级养殖中虾的体重达到0.02-0.05克/尾，进行转池；
二级养殖池中虾苗密度为1000-3000尾/m3，养殖时间为20-25天；二级养殖中虾的体重达到1.8-2.5克/尾，进行转池；
三级养殖池中虾苗密度为400-900尾/m3，养殖时间为25-30天；虾的体重达到12-20克/尾，进行收获。
3.根据权利要求1所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，其特征在于：三养殖体系中，每级养殖各包括8个养殖池；一组养殖体系包括两个一级养殖池、两个二级养殖池以及两个三级养殖池，四组养殖体系为一单元，共用一套循环水系统；一级养殖池中水量为80-300吨，二级养殖池中水量为300-1000吨，三级养殖池中水量为1000-5000吨。
4.根据权利要求1所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，其特征在于：所述微藻种类包括小球藻、海链藻、舟形藻中的一种或两种以上；一级养殖池中微藻藻细胞初始投放量为500-1000个/mL；优选的，三级养殖体系中，溶氧量维持在6mg/L到饱和状态之间；优选的，多级养殖体系中，设有光源，光照为500-2000lux；温度为26-30℃；pH为8.2-8.8；优选的，每隔5～10天泼洒一次维生素，维生素添加量按近5～10天饲料添加量的平均值添加，每1kg饲料添加量平均值对应的维生素添加量为1～5mg。
5.根据权利要求1所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，其特征在于：所述功能菌包括假单胞菌、酵母菌、芽孢杆菌、乳酸菌中的一种或两种以上，通过添加不同碳源和控制溶氮来控制总菌数和菌的种类，总菌数量控制在10-100万个/ml；所述滤食性水生生物包括卤虫、牡蛎、桡足类中的一种或两种以上，优选的，滤食性水生生物为卤虫，养殖在饵料生物池，卤虫密度控制在3-5个/mL。
6.权利要求1所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，其特征在于：换水处理中，多级养殖体系中的水每天至少循环一次；净化处理顺序依次包括：中和絮凝处理、沉淀分离处理和生物处理。
7.根据权利要求5所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，其特征在于：中和絮凝处理中，持续曝气，采用氢氧化镁悬浮溶液作为絮凝剂，投加量为氨氮含量的4-12倍，同时加入磷酸盐，且磷酸盐的投加量为氨氮含量的1-9倍；在沉淀分离处理中，采用丰年虫回收水体中的微藻及小颗粒粪便或残饵；优选的，丰年幼虫的密度为2-3个/mL对应微藻的含量为6-8万个/mL；网笼中丰年幼虫初始大小为2-3mm；优选的，网笼采用60目绢网。
8.权利要求1所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的方法，其特征在于：生物处理使用MBBR技术，经过生物处理后水体中的氨氮0-0.5mg/L,亚硝酸盐0-0.3mg/L,硝酸盐0-5mg/L，成为净化后的循环水。
9.一种适用如权利要求1-8任一项所述的全封闭循环水养殖虾方法的装置，其特征在于：一级养殖池的出水口、二级养殖池的出水口和三级养殖池的出水口分别通过出水管路与中和絮凝池相连，所述中和絮凝池通过管路依次与沉淀分离池和生物处理池相连；所述生物处理池的出水口分别通过进水管路与一级养殖池的进水口、二级养殖池的进水口和三级养殖池的进水口相连。
10.根据权利要求9所述的一种采用全封闭循环水养殖虾的装置，其特征在于：所述中和絮凝池底部为锥形，在中和絮凝池底部布纳米充气管，在中和絮凝池内间隔设置中和絮凝池隔板；优选的，所述沉淀分离池内设置沉淀池隔板，且沉淀分离池每个间隔空间内放置带有丰年虫的网笼；优选的，网笼中丰年虫初始大小为2-3mm，网笼采用60目绢网；优选的，所述生物处理池内部设置隔墙。
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