CN111820178A - 立柱型鱼菜共生系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立柱型鱼菜共生系统，在养殖池的池口上设置有一圈中空的种植立柱，种植立柱的侧壁上分布有种植杯，硝化装置包括硝化罐，硝化罐的罐底设置有进水管、排污管及增氧管，进水管与养殖池池底出水口相连，硝化罐内的上部设置有膜式过滤袋，净水出水管伸到膜式过滤袋内；种植立柱内、硝化罐内以及膜式过滤袋内均填充有挂膜填料，净水出水管出来的水从种植立柱的顶部进入种植立柱，种植立柱的底端设置有立柱出水管，该立柱出水管的出水回到养殖池。可实现将养殖水中的氨氮和亚硝酸转化为易被植物吸收且对鱼类危害小的硝酸盐，进而实现种养殖的良性循环，氧气利用率高、动力消耗少，占地面积小，空间利用率高，设备简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种立柱型鱼菜共生系统，属于种养殖设备领域。
背景技术
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，消费者对水产品的需求在质量和数量上逐渐提高，中国的水产养殖业也随之呈加速发展的趋势，但传统的养殖业产生了大量的养殖废水，需要用换水的方式来保证养殖用水的水质，不但浪费了水资源还造成了水体污染。“养鱼不换水、种菜不施肥”且能自证“无害”的鱼菜共生系统不仅解决了养殖水污染问题、水资源学浪费问题，而且还生产很多有机食品如多种生态鱼和蔬菜，既丰富了人们的菜蓝子，又保证了人们的食品安全。
为了实现鱼菜的合理组合和大规模种养，常见的做法是将养鱼池和栽培区域分开。鱼菜共生系统根据栽培种菜区域的设置又可分为基质栽培、浮筏栽培(或浮床栽培)、营养膜管道栽培和气雾栽培，其中营养膜管道栽培是将目标植物栽培于立管的定植杯内，养殖池中的水被抽到管道内，让植物的根充分吸收来自养殖池的营养和水分，在流动过程中空气的氧还可溶解于水膜中供植物及微生物利用，净化后的水再回到养殖池里，具有占地面积小、空间利用率高、组成简单、氧气利用充分等优点，在庭院、家庭等占地面积有限的地方越来越受欢迎。
申请号为201710536202.1的专利文献公开了一种鱼菜共生立体养殖系统，虽然该发明充分利用位置有效地提高了单位可种植面积，但是没有考虑养殖水中NH3-N及NO2--N对鱼类的影响，难以保证系统长期良性循环。专利号为201420855362.4的发明专利和申请号为201410839131.9的专利文献公开一种鱼菜共生系统及其使用控制方法，虽然通过无氧矿化池、有氧矿化池及移动生物膜反应器能较好地实现养殖水的硝化，保证水质得到良性循环，但系统组成复杂、氧气利用率低、流程长、动力消耗较大等缺点。申请号为201910676699.6的专利文献公开了一种鱼植共生系统，虽然通过水质处理单元功能分区能保证水质安全，但污水处理流程长、池子多、组成复杂，而且硝化装置的水流由上至下、水力停留时短、无填料让硝化细菌附着生长，致使硝化装置的硝化功能难以充分发挥。
目前的鱼菜共生系统(或装置)一些着重于种植密度的提高，但忽略了水质处理要求；一些考虑到了水质处理的要求，但存在系统组成复杂、氧气利用率低、流程长等缺点。同时，健康意识越来越强的家庭也越来越多，为此急需开发一种占地面积小、组成简单、硝化完全、氧气利用充分、空间利用率高又、极具观赏性的鱼菜共生系统。
而为了保证鱼菜共生系统良性循环，其中的水处理装置非常重要。鱼通过鳃排放氨、通过消化系统排放鱼便以及剩余的鱼料等都会使水质变差，不利于鱼类的生存和繁殖，特别是污染物氨和亚硝酸盐会对鱼类产生毒害作用，因此需要开发一种带硝化系统的共生系统将养殖水中的氨和亚硝酸转化为易被植物吸收且对鱼类危害性小的硝酸盐，进而实现良性循环。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种一立柱型鱼菜共生系统，占地面积小，空间利用率高，可实现将养殖水中的氨氮和亚硝酸转化为易被植物吸收且对鱼类危害小的硝酸盐，进而实现良性循环，氧气利用率高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种立柱型鱼菜共生系统，包括养殖池，在所述养殖池的池口上设置有一圈中空的种植立柱，所述种植立柱的侧壁上分布有种植杯，种植于种植杯内的植物的根系能伸到种植立柱内，其特征在于：还包括硝化装置，所述硝化装置包括硝化罐，所述硝化罐的罐底设置有进水管、排污管及增氧管，所述增氧管与增氧泵相连，所述进水管与养殖池池底出水口相连，所述硝化罐内的上部设置有膜式过滤袋，净水出水管伸到膜式过滤袋内；所述净水出水管与种植立柱下方环形支管相连，所述环形支管上对应每个种植立柱设置喷淋支管；所述喷淋支管从种植立柱底部中心从下至上穿过达到顶部；所述喷淋支管的顶端与喷淋头相连，所述种植立柱内、硝化罐内以及膜式过滤袋内均填充有挂膜填料，所述净水出水管出来的水通过环形支管和喷淋支管从种植立柱的顶部喷淋到种植立柱的挂膜填料上，所述种植立柱的底端设置有立柱出水管，该立柱出水管的出水回到养殖池。
上述方案中，在所述膜式过滤袋内安装潜水泵，该潜水泵与净水出水管相连。潜水泵也可以安装在进水管上。
正常运行时，硝化装置内在养殖池水的重力作用充满着水，打开进水管上阀门、启动膜式过滤袋内的潜水泵和增氧泵，并关闭排污管上的阀门，硝化装置的出水在潜水泵作用下通过净水出水管从种植立柱的顶端进入种植立柱内，并从种植立柱顶端向下流，一部分送至种植杯中，一部分继续在立柱硝化细菌作用下继续硝化，并且还可以通过空气复氧，节省充氧能耗。通过硝化装置和种植立柱内填料上附着的硝化细菌等微生物以及植物净化作用后的处理水(降解和硝化后的处理水)通过立柱出水管又回到养殖池。整个运行过程中，养殖池内的水在潜水泵及气流作用下呈漩涡式流动，同时养殖池内的鱼粪及残渣也一并随水流进入硝化装置及种植立柱进行处理循环。
净水出水通过喷淋头喷洒在种植立柱内，这样可实现流水均匀从种植立柱流下。保证每个植物充分吸收养分。
在排污时，关闭潜水泵、增氧泵以及进水管上的阀门，开启排污管，硝化装置内脱落的生物膜以及残渣等在水的重力下排放。
上述方案中，所述挂膜填料为多面多孔空心球塑料填料。密度小、重量轻，不仅为硝化细菌的生长和截留提供环境，而且可切割氧气泡、利于水流紊流的形成进而强化氧气和营养物的传质，保证硝化功能的发挥。
上述方案中，所述种植立柱的高度小于等于1.5m。
上述方案中，在所述膜式过滤袋内安装潜水泵，该潜水泵与净水出水管相连。
上述方案中，所述硝化罐和种植立柱均采用非透光材料制成，所述硝化罐的顶端设置有密封盖。采用非透光材料制成，保证硝化细菌生长良好、免受光线的影响。所述硝化罐的上端出口安装有过滤网，防止填料流失。
上述方案中，所述硝化罐从上到下依次为罐口部、圆台形的罐肩部、圆柱形的罐身部以及圆锥形的罐底部。
上述方案中，所述硝化罐的罐底设置有进排水口，在该进排水口上设置进排水主管，所述进水管、排污管及增氧管均与该进排水主管相连。节省空间，方便管道布置。
上述方案中，所述硝化装置通过底部支架支撑安装。
上述方案中，所述养殖池的出水口设置在池底中心，所述养殖池池底与硝化装置的底部进排水口标高一样高，所述进水管及排污管上均设置有阀门。硝化装置的顶端高于养殖池顶端至少5cm，以保证养殖池内的水可在重力作用下能进入硝化装置且不会溢出。
有益效果：本发明的立柱型鱼菜共生系统可实现将养殖水中的氨氮和亚硝酸转化为易被植物吸收且对鱼类危害小的硝酸盐，进而实现种养殖的良性循环，氧气利用率高、动力消耗少，占地面积小，空间利用率高，设备简单，适合大规模推广。
附图说明
图1是本发明的俯视图。
图2为立面图(硝化装置排污状态)。
图3为立面图(运行状态)
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
实施例1，如图1-3所示，本发明的立柱型鱼菜共生系统由养殖池1、种植立柱 2、种植杯 3、硝化罐 4、进水管 5、排污管 6、增氧管 7、增氧泵 8、膜式过滤袋 9、净水出水管10、挂膜填料 11、立柱出水管 12、潜水泵 13、喷淋头 14、环形支管 15、进排水主管 16、支架 17和阀门 18组成。
养殖池1为圆柱形，为利于鱼粪及残渣的收集，养殖池1的池底可设计成锥形，其池底中心设置出水口。
在养殖池1的池口上均匀设置有一圈中空的种植立柱2，根据水的体量种植立柱数量可调整，尽可能达到最优鱼菜比例。为保证鱼菜共生系统有鱼有菜，养殖池1内至少养殖一种鱼类，种植立柱2内至少栽培有一种植物。
为充分利用空间、控制动力消耗，且便于种植植物的采摘，种植立柱2的高度小于等于1.5m。种植立柱2的侧壁上等高度、等距离设置种植杯3。种植于种植杯3内的植物的根系能伸到种植立柱2内。以充分保证植物能充分吸收种植杯内的营养液。
硝化装置设置在养殖池1旁边，硝化装置通过底部支架17支撑安装。养殖池1池底与硝化装置的底部进排水口标高一样高，硝化装置的顶端高于养殖池顶端至少5cm。硝化装置包括硝化罐4，硝化罐4从上到下依次为罐口部、圆台形的罐肩部、圆柱形的罐身部以及圆锥形的罐底部，罐口部为圆柱形。硝化罐4的罐底设置有进水管5、排污管6及增氧管7。优选硝化罐4的罐底设置有进排水口，在该进排水口上设置进排水主管16，进水管5、排污管6及增氧管7均与该进排水主管16相连。进水管5及排污管6上均设置有阀门18。增氧管7与增氧泵8相连，进水管5与养殖池1池底出水口相连，硝化罐4内的上部设置有膜式过滤袋9，净水出水管10伸到膜式过滤袋9内。膜式过滤袋9内安装潜水泵13，该潜水泵13与净水出水管10相连。
硝化罐4和种植立柱2均采用非透光材料制成，如PVC等。减轻光线对硝化细菌的不利影响，硝化罐4的顶端设置有密封盖。种植立柱2内、硝化罐4内以及膜式过滤袋9内均填充有挂膜填料11，挂膜填料11为多面多孔空心球塑料填料。
净水出水管10出来的水从种植立柱2的顶部进入种植立柱2，种植立柱2的底端靠边上设置有立柱出水管12，该立柱出水管12的出水回到养殖池1。优选每个种植立柱2内的顶部设置有喷淋头14，喷淋头14可以为花洒喷头，以便水能均匀的从种植立柱2流下，并供给种植立柱2周围的种植杯3中的植物生长。净水出水管10位于种植立柱2下方的侧面，与种植立柱2下方环形支管15相连，环形支管15上对应每个种植立柱设置喷淋支管，喷淋支管从种植立柱底部中心从下至上穿过达到顶部，喷淋支管的顶端与喷淋头14相连。净水出水管10出来的水通过环形支管15和喷淋支管从种植立柱2的顶部喷淋到种植立柱2的挂膜填料11上。立柱出水管12与环形支管15间隔一定距离。
正常运行时，硝化装置内在养殖池水的重力作用充满着水，打开进水管5上阀门18、启动膜式过滤袋9内的潜水泵13和增氧泵8，并关闭排污管6上的阀门18，硝化装置的出水在潜水泵13作用下通过净水出水管10、环形支管15和喷淋头从种植立柱2顶端均匀下流，一部分出水送至种植杯3中，水流中的营养物质如NO3 --N会被植物吸收利用从而净化水流，一部分继续在立柱硝化细菌作用下继续硝化，并且还可以通过空气复氧，节省充氧能耗。通过硝化装置和种植立柱2内填料上附着的硝化细菌等微生物以及植物净化后的处理水(降解和硝化后的处理水)通过种植立柱2底部立柱出水管12又回到养殖池1。整个运行过程中，养殖池1内的水在潜水泵13及气流作用下呈漩涡式流动，同时养殖池1内的鱼粪及残渣也一并随水流进入硝化装置2及种植立柱2进行处理循环。
在排污时，关闭潜水泵13、增氧泵8以及进水管5上的阀门18,开启排污管上阀门，硝化装置内脱落的生物膜以及残渣等在水的重力下排放。
实验养殖池1直径2100mm、高1300mm。硝化罐4直径760mm、罐身部分高920mm，罐肩部分高130mm、罐口部直径为360cm，罐底部高200mm，在硝化装置内装填好密度小、重量轻、直接为50mm的PP多面空心球塑料填料，安装固定有直径D360mm、高500mm的膜式过滤袋，并在袋内装填有密度小、重量轻、直径为50mm的PP多面空心球塑料填料，在圆形养殖池1的上面圆周边上设置了8根种植立柱，其直径为200mm、高1280mm。根据上面安装好管道和阀门。潜水泵为LX-95W循环泵，增氧机为D0-902 18W、其产气量为25L/min。
初运行时，硝化装置内充满着水，启动膜式过滤袋内的LX-95W循环泵和增氧泵、打开进水管上阀门并关闭排污管上阀门。在开始的1周内，水质监测表明NH3-N、NO2-N-有些积累，NH3-N浓度积累甚至到了0.3mg/L左右，减少鱼食的喂养和加大曝气量运行1周左右，又恢复原来的喂养和曝气量运行1周左右，期间始终保持DO在3mg/L左右，如此反复3个循环(共计42天)，养殖池内NH3-N、NO2-N-和NO3-N-浓度分别为0.05-0.1mg/L、0.05-0.1mg/L、3-40mg/L，至此整个鱼菜共生系统运行正常、达到平衡稳定状态。根据循环泵运行功率的变化，大约每30d进行排污1次，即关闭循环泵、增氧泵和进水支管上的阀门，开启排水支管上的阀门，硝化装置内脱落的生物膜以及残渣等在水的重力下排放。
本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种立柱型鱼菜共生系统，包括养殖池，在所述养殖池的池口上设置有一圈中空的种植立柱，所述种植立柱的侧壁上分布有种植杯，种植于种植杯内的植物的根系能伸到种植立柱内，其特征在于：还包括硝化装置，所述硝化装置包括硝化罐，所述硝化罐的罐底设置有进水管、排污管及增氧管，所述增氧管与增氧泵相连，所述进水管与养殖池池底出水口相连，所述硝化罐内的上部设置有膜式过滤袋，净水出水管伸到膜式过滤袋内；所述净水出水管与种植立柱下方环形支管相连，所述环形支管上对应每个种植立柱设置喷淋支管；所述喷淋支管从种植立柱底部中心从下至上穿过达到顶部；所述喷淋支管的顶端与喷淋头相连，所述种植立柱内、硝化罐内以及膜式过滤袋内均填充有挂膜填料，所述净水出水管出来的水通过环形支管和喷淋支管从种植立柱的顶部喷淋到种植立柱的挂膜填料上，所述种植立柱的底端设置有立柱出水管，该立柱出水管的出水回到养殖池。
2.根据权利要求1所述立柱型鱼菜共生系统，其特征在于：所述挂膜填料为多面多孔空心球塑料填料。
3.根据权利要求1所述立柱型鱼菜共生系统，其特征在于：所述种植立柱的高度小于等于1.5m。
4.根据权利要求1所述立柱型鱼菜共生系统，其特征在于：在所述膜式过滤袋内安装潜水泵，该潜水泵与净水出水管相连。
5.根据权利要求1-4任一项所述立柱型鱼菜共生系统，其特征在于：所述硝化罐和种植立柱均采用非透光材料制成，所述硝化罐的上端出口安装有过滤网。
6.根据权利要求5所述立柱型鱼菜共生系统，其特征在于：所述硝化罐从上到下依次为罐口部、圆台形的罐肩部、圆柱形的罐身部以及圆锥形的罐底部。
7.根据权利要求6所述立柱型鱼菜共生系统，其特征在于：所述硝化罐的罐底设置有进排水口，在该进排水口上设置进排水主管，所述进水管、排污管及增氧管均与该进排水主管相连。
8.根据权利要求7所述立柱型鱼菜共生系统，其特征在于：所述硝化装置通过底部支架支撑安装。
9.根据权利要求8所述立柱型鱼菜共生系统，其特征在于：所述养殖池的出水口设置在池底中心，所述养殖池池底与硝化装置的底部进排水口标高一样高，所述进水管及排污管上均设置有阀门。
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