CN113149331A - 一种池塘旁路循环水体净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种池塘旁路循环水体净化系统，所述池塘旁路循环水体净化系统包括：养殖池；生态沟渠，与所述养殖池的出水口相连，用于通过所述生态沟渠内的植物对养殖池废水进行净化；人工湿地，与所述生态沟渠的出水口相连，用于吸附养殖池废水中的污染物；生态塘，与所述人工湿地的出水口相连，用于对养殖池废水进行进一步净化。本发明生态沟渠中种植的植物根系可对养殖废水的有机物等污染物进行吸附，得到净化水质的作用。生态沟渠、人工湿地和生态塘相配合达到对养殖废水的充分净化。

Description

一种池塘旁路循环水体净化系统
技术领域
本发明属于池塘水体净化技术领域，特别涉及一种池塘旁路循环水体净化系统。
背景技术
池塘养殖是目前我国主要的淡水渔业养殖方式。据统计，2019年淡水池塘养殖面积264.47万公顷，养殖产量2230万吨，占淡水养殖总产量的74％ (2020中国渔业统计年鉴)。在养殖过程中由于饵料的残留、养殖对象排泄物的积累等，经常导致养殖水体水质恶化，对养殖产生诸多不利影响。首先，有机物的分解，导致游离氨氮和亚硝酸盐氮含量升高，对养殖对象产生严重毒害作用；其次，生化需氧量和化学需氧量的升高会导致养殖对象缺氧，甚至大量死亡；再者，水质的富营养化，会使水中的有害微生物过量繁殖，使养殖对象易染病死亡。近年来对北方地区水产环境的监测结果表明，养殖水体都不同程度的存在养殖水体污染问题，因水质条件恶化发生大面积死鱼事件时有发生。换水是解决高密度池塘养殖水质恶化的有效手段，但养殖废水的排放会引起周边环境的污染，而且浪费大量的水资源，不适合北方地区这样重度缺水的地区，也不符合低碳、健康和环保的水产养殖业发展的方向。利用化学药剂与污染物发生氧化、还原、沉淀、聚合等反应，使污染物从养殖环境中分离或降解转化成无毒、无害的化学形态，虽然见效快，但处理的费用高，易造成二次污染，也不适合北方地区的池塘养殖方式。
发明内容
针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的在于提供一种池塘旁路循环水体净化系统。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种池塘旁路循环水体净化系统，包括：养殖池；
生态沟渠，与所述养殖池的出水口相连，用于通过所述生态沟渠内的植物对养殖池废水进行净化；
人工湿地，与所述生态沟渠的出水口相连，用于吸附养殖池废水中的污染物；
生态塘，与所述人工湿地的出水口相连，用于对养殖池废水进行进一步净化。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述池塘旁路循环水体净化系统还包括设置于所述养殖池和生态沟渠之间的沉淀池，所述沉淀池的入水口与所述养殖池的出水口相连，所述沉淀池的出水口与所述生态沟渠的入水口相连，所述沉淀池用于对养殖池废水进行初步沉淀，以去除养殖池废水中的颗粒物。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述池塘旁路循环水体净化系统还包括高位精养池，所述高位精养池用于养殖对水质要求较高的名优鱼类，所述高位精养池与所述生态塘的出水口相连，经过所述生态塘净化后的废水进入所述高位精养池用作所述高位精养池的水源；优选地，所述高位精养池设置于地面以上，以便于观察。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述生态沟渠的植物为多年生、吸附能力强、观赏性高的植物。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述生态沟渠依次包括一级生态沟渠、二级生态沟渠和三级生态沟渠，所述一级生态沟渠、二级生态沟渠和三级生态沟渠中植物的高度依次升高，以使得所述生态沟渠具有高的观赏性。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述一级生态沟渠与沉淀池的出水口相连接，所述一级生态沟渠中的植物为荷花，优选地，所述荷花的品种为莲韵牡丹、友谊牡丹、红盏托珠和微山湖红莲中的至少一种。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述二级生态沟渠与一级生态沟渠的出水口相连接，优选地，所述二级生态沟渠包括芡实和王莲区、荷花区、梭鱼草区和再力花区。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述三级生态沟渠与二级生态沟渠的出水口相连接，优选地，所述三级生态沟渠中的植物为黄花鸢尾和千屈菜的至少一种。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述人工湿地包括表面流人工湿地和潜流人工湿地。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述表面流人工湿地与所述生态沟渠的出水口相连，所述表面流人工湿地中的植物为具有观赏性的植物，优选为睡莲。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述潜流人工湿地与所述表面流人工湿地的出水口相连，所述潜流人工湿地包括具有吸附功能的物质，所述吸附功能的物质优选为砾石、火山岩或沙土。
在上述池塘旁路循环水体净化系统中，作为一种优选实施方式，所述生态塘内栽植水生植物和/或放置微生物载体对养殖废水中的有机物、N、P污染物进行处理；优选地，所述微生物载体为弹性填料。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本专利通过植物筛选和生态沟渠、人工湿地、生态塘设计与构建，形成了一套特别适用于北方地区的池塘旁路循环水体净化系统。
(2)本发明生态沟渠中种植的植物根系可对养殖废水的有机物等污染物进行吸附，得到净化水质的作用。生态沟渠、人工湿地和生态塘相配合达到对养殖废水的充分净化。
(3)本发明生态沟渠、人工湿地中种植的荷花等既具有净化养殖水的能力、又可达到较高观赏性的作用，而千屈菜等植物在实现高效净化水的同时，又具有较高的经济价值。
(4)本发明系统中的植物长势较好，植物根系系统更趋稳定，水质净化效率均有大幅度提高，氨氮和亚硝态氮的去除率均在60％以上，总氮、总磷和COD的去除率均超过40％以上，叶绿素(藻类)的去除率平均为50％以上。
(5)本发明系统运行过程中，整个池塘养殖没有对外排放污水，实现了零排水的目标，与普通养殖池塘的平均排水量相比，实现节水达到20％以上。
附图说明
图1为一种池塘旁路循环水体净化系统的结构图。
其中，1为养殖池，2为一级生态沟渠，3为二级生态沟渠，4为三级生态沟渠，5为人工湿地，6为生态塘，7为高位精养池，8为沉淀池。
具体实施方式
为了突出表达本发明的目的、技术方案及优点，下面结合实施例对本发明进一步说明，示例通过本发明的解释方式表述而非限制本发明。本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
本发明提供一种池塘旁路循环水体净化系统，该池塘旁路循环水体净化系统包括养殖池，生态沟渠，人工湿地和生态净化塘；该池塘旁路循环水体净化系统还包括沉淀池和高位精养池；下面参考图1对本发明系统的各个部件进行说明。
养殖池1，用于养殖水产品，比如鱼类，特别是淡水鱼，养殖池1的数量可为多个，例如3个、4个等；
沉淀池8，沉淀池8与养殖池1的出水口相连接，养殖废水首先从养殖池1进入沉淀池8进行初步沉淀，通过底部抽吸方式以去除鱼类粪便、残饵等颗粒物；
生态沟渠，生态沟渠主要通过植物根系作用吸附水中的营养物质，其主要包括依次可连通的一级生态沟渠2、二级生态沟渠3和三级生态沟渠4；其中一级生态沟渠1、二级生态沟渠2和三级生态沟渠3中所种植植物的高度依次升高，不仅可以增加养殖户的效益还可以使得生态沟渠整体具有高的观赏性；
具体地，一级生态沟渠2与沉淀池8的出水口相连接，沉淀池8的养殖废水进入一级生态沟渠2，通过一级生态沟渠2内种植的植物进行净化，其中一级生态沟渠2的规格优选为长80米，宽1.5米，一级生态沟渠1内种植的植物优选为荷花，荷花品种可包括莲韵牡丹、友谊牡丹、红盏托珠和微山湖红莲；
二级生态沟渠3与一级生态沟渠2的出水口相连接，经过一级生态沟渠2 处理后的养殖废水进入二级生态沟渠3，通过二级生态沟渠3内种植的植物继续净化，其中二级生态沟渠3的规格优选为长250米，宽3米，二级生态沟渠3内种植的植物优选为芡实和王莲区、多花色荷花区、梭鱼草区和再力花区；
三级生态沟渠4与二级生态沟渠3的出水口相连接，经过二级生态沟渠 3处理后的养殖废水进入三级生态沟渠4，通过三级生态沟渠4内种植的植物继续净化，其中三级生态沟渠4的规格优选为长120米，宽1.5米，三级生态沟渠4内种植的植物优选为黄花鸢尾和千屈菜；本发明的千屈菜等植物即可达到净化水质的作用、又具有较高的经济价值。
人工湿地5，人工湿地包括表面流人工湿地和潜流人工湿地，表面流人工湿地与三级生态沟渠4的出水口相连接，表面流人工湿地的规格优选为长 15米，宽3.5米，主要种植多品种、多花色的睡莲，以使得更具有观赏性；潜流人工湿地与表面流人工湿地的出水口相连接，养殖废水经过表面流人工湿地进入潜流人工湿地，潜流人工湿地包括砾石、火山岩或沙土等具有较强吸附功能的物质，具有强吸附功能的物质对养殖废水中的污染物进行吸附，之后养殖废水进入生态净化塘；
生态塘6，与所述人工湿地的出水口相连，通过人工栽植水生植物、放置微生物载体对养殖废水中的有机物、N、P等污染物进行高效降解、吸附、吸收处理，使得养殖池废水进行进一步净化。
经过生态塘6处理后的养殖废水即可得到净化后的水，该净化后的水可进行排放或者通入高位精养池7进行再利用，其中高位精养池7用于养殖对水质要求较高的名优鱼类，经过生态塘6处理后的养殖废水水质情况较好，可满足水质要求较高的名优鱼类的用水要求，达到养殖废水的循环再利用；优选地，高位精养池7和一级生态沟渠2相邻，以使得一级生态沟渠2内的荷花和高位精养池7内的名贵鱼类一同构成极具观赏性的景色。
在本发明中，水生植物的选用可遵循一定原则，首要原则是选取根系发达、粗壮密集可深入基质内部的水生植物，这样有利于吸收水中更多的营养物质。其次要看水体中需要去除污染物的种类，从而考虑选择何种植物。例如当水体中富含BOD时，就应该选取具有强大根系以及具有较强传氧能力的植物；而需要植物快速吸收水中氮、磷等元素时，就应该选择具有较好的吸收能力且生长迅速的种类。凤眼莲和大漂根系发达，生长速度快，能够富集多种重金属；芦苇、香蒲等可以分泌克藻物质，并快速吸收BOD和氮。其次应根据不同水深配置不同植物。如水深常年在一米以上且透明度较高，可以种植沉水植物，再配以生态浮岛。水深在0.3-1米之间的区域，可以以荷花、睡莲等为主，再配置沉水植物；常年水深在0.5米以内的，主要选择挺水植物。当基质是砾石或沙土时，往往要选择某些宿根性多年生挺水植物，只有它们才能借助发达的根状茎和根系向裸露的砾石基质上扩展，通过其促淤作用逐渐的形成沉积物；如果是潜流人工湿地，则要考虑湿地的水位，选用适宜水位变化的品种，例如鸢尾、千屈菜和美人蕉等。最后可以根据不同水体情况，将挺水植物、浮叶植物和沉水各类植物进行优化搭配；也可以多年生物种与一年生物种搭配；植物高矮不同、花期不同也可以搭配。总之，选择多种不同类型的植物，可以增加生态系统的多样性和稳定性。
实施例1
一种池塘旁路循环水体净化系统包括3个养殖池1；
沉淀池8，沉淀池8与养殖池1的出水口相连接；
生态沟渠，生态沟渠包括一级生态沟渠2、二级生态沟渠3和三级生态沟渠4；具体地，一级生态沟渠2与沉淀池8的出水口相连；其中，一级生态沟渠2长80米，宽1.5米，一级生态沟渠2内种植的为莲韵牡丹、友谊牡丹、红盏托珠和微山湖红莲四种荷花，莲韵牡丹、友谊牡丹、红盏托珠和微山湖红莲四种荷花的比例为1:1:1:1；二级生态沟渠3与一级生态沟渠2的出水口相连；其中，二级生态沟渠3长250米，宽3米，二级生态沟渠3内种植的为芡实和王莲区、多花色荷花区、梭鱼草区和再力花区；芡实和王莲区 (芡实和王莲比例为1:1)、多花色荷花区、梭鱼草区和再力花区的比例为 1:1:1:1；三级生态沟渠4与二级生态沟渠3的出水口相连；三级生态沟渠4 为长120米，宽1.5米，三级生态沟渠4内种植的为黄花鸢尾和千屈菜，黄花鸢尾和千屈菜的比例为1:1；
人工湿地5，人工湿地包括表面流人工湿地和潜流人工湿地，表面流人工湿地与三级生态沟渠4的出水口相连，表面流人工湿地内规格为长15米，宽3.5米，种植多花色的睡莲；潜流人工湿地与表面流人工湿地的出水口相连，潜流人工湿地内规格为长15米，宽3.5米的潜流人工湿地内包括的吸附功能的物质为从底由上依次为砾石、火山岩或沙土等；
生态净化塘6，生态净化塘6内栽植有凤眼莲、鸢尾、千屈菜和美人蕉等水生植物，及放置有弹性填料的微生物载体，通过弹性填料对水中的微生物进行富集，及水生植物的作用进一步对养殖废水中的有机物、N、P等污染物进行高效降解、吸附、吸收处理
采用上述池塘旁路循环水体净化系统对总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮 (NH4 +-N)、亚硝酸盐氮(NO2 --N)、叶绿素a(Chla)和化学需氧量(COD) 的去除效果进行了评估，分别在5月-10月每月对养殖池水体、生态沟渠出水、人工湿地出水和生态净化塘出水水质进行测定，具体结果如下：
(1)总氮(TN)
池塘旁路循环水体净化系统中5-10月份各月份在养殖池塘、生态沟渠、人工湿地和生态净化塘中的TN值。生态沟渠对TN的平均去除率为23.24％，其中9月份净化效果最好，TN去除率达到44.83％；人工湿地对TN的平均去除率为29.19％，其中8月份净化效果最好，TN去除率达到38.71％；生态净化塘对TN的平均去除率为50.38％，其中7月份和9月份净化效果最好，TN去除率分别达到63.16％和63.64％。整个水质净化系统对TN的总去除率为73.03％；
(2)总磷(TP)
池塘旁路循环水体净化系统中5-10月份各月份在养殖池塘、生态沟渠、人工湿地和生态净化塘中的TP值。生态沟渠对TP的平均去除率为21.43％，其中7月份净化效果最好，TP去除率达到35％；人工湿地对TP的平均去除率为23.64％，其中7月份净化效果最好，TP去除率达到46.15％；生态净化塘对TP的平均去除率为40.48％，其中7月份净化效果最好，TP去除率达到 64.29％。整个水质净化系统对TP的总去除率为64.29％。
(3)氨氮(NH4 +-N)
池塘旁路循环水体净化系统中5-10月份各月份在养殖池塘、生态沟渠、人工湿地和生态净化塘中的NH4 +-N值。生态沟渠对NH4 +-N的平均去除率为29.67％，其中8月份净化效果最好，NH4 +-N去除率达到45.4％；人工湿地对 NH4 +-N的平均去除率为28.61％，其中9月份净化效果最好，NH4 +-N去除率达到56.92％；生态净化塘对NH4 +-N的平均去除率为48.76％，其中6月份净化效果最好，NH4 +-N去除率达到92.11％。整个水质净化系统对NH4 +-N的总去除率为74.27％。
(4)亚硝酸盐氮(NO2 --N)
池塘旁路循环水体净化系统中5-10月份各月份在养殖池塘、生态沟渠、人工湿地和生态净化塘中的NO2 --N值。生态沟渠对NO2 --N的平均去除率为 62.16％，其中9月份净化效果最好，NO2 --N去除率达到83.33％；人工湿地对NO2 --N的平均去除率为48.81％，其中6月份和7月份净化效果最好， NO2 --N去除率均达到60％；生态净化塘对NO2 --N的平均去除率为58.14％，其中10月份净化效果最好，NO2 --N去除率达到93.33％。整个水质净化系统对NO2 --N的总去除率为91.89％。
(5)叶绿素a(Chla)
池塘旁路循环水体净化系统中5-10月份各月份在养殖池塘、生态沟渠、人工湿地和生态净化塘中的Chla值。生态沟渠对Chla的平均去除率为 27.88％，其中7月份净化效果最好，Chla去除率达到46.48％；人工湿地对 Chla的平均去除率为40.37％，其中6月份净化效果最好，Chla去除率达到 46.21％；生态净化塘对Chla的平均去除率为56.69％，其中10月份净化效果最好，Chla去除率达到83.02％。整个水质净化系统对Chla的总去除率为81.37％。
(6)化学需氧量(COD)
池塘旁路循环水体净化系统中5-10月份各月份在养殖池塘、生态沟渠、人工湿地和生态净化塘中的COD值。生态沟渠对COD的平均去除率为 15.59％，其中8月份净化效果最好，COD去除率达到30.43％；人工湿地对COD的平均去除率为23.42％，其中6月份净化效果最好，COD去除率达到 32.65％；生态净化塘对COD的平均去除率为37.65％，其中10月份净化效果最好，COD去除率达到57.89％。整个水质净化系统对COD的总去除率为59.69％。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，包括：养殖池；
生态沟渠，与所述养殖池的出水口相连，用于通过所述生态沟渠内的植物对养殖池废水进行净化；
人工湿地，与所述生态沟渠的出水口相连，用于吸附养殖池废水中的污染物；
生态塘，与所述人工湿地的出水口相连，用于对养殖池废水进行进一步净化。
2.根据权利要求1所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，所述池塘旁路循环水体净化系统还包括设置于所述养殖池和生态沟渠之间的沉淀池，所述沉淀池的入水口与所述养殖池的出水口相连，所述沉淀池的出水口与所述生态沟渠的入水口相连，所述沉淀池用于对养殖池废水进行初步沉淀，以去除养殖池废水中的颗粒物。
3.根据权利要求1所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，所述池塘旁路循环水体净化系统还包括高位精养池，所述高位精养池用于养殖对水质要求较高的名优鱼类，所述高位精养池与所述生态塘的出水口相连，经过所述生态塘净化后的废水进入所述高位精养池用作所述高位精养池的水源；优选地，所述高位精养池设置于地面以上，以便于观察。
4.根据权利要求1所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，所述生态沟渠的植物为多年生、吸附能力强、观赏性高的植物。
5.根据权利要求1所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，所述生态沟渠依次包括一级生态沟渠、二级生态沟渠和三级生态沟渠，所述一级生态沟渠、二级生态沟渠和三级生态沟渠中植物的高度依次升高，以使得所述生态沟渠具有高的观赏性。
6.根据权利要求5所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，所述一级生态沟渠与沉淀池的出水口相连接，所述一级生态沟渠中的植物为荷花，优选地，所述荷花的品种为莲韵牡丹、友谊牡丹、红盏托珠和微山湖红莲中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，所述二级生态沟渠与一级生态沟渠的出水口相连接，优选地，所述二级生态沟渠包括芡实和王莲区、荷花区、梭鱼草区和再力花区。
8.根据权利要求5所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，所述三级生态沟渠与二级生态沟渠的出水口相连接，优选地，所述三级生态沟渠中的植物为黄花鸢尾和千屈菜的至少一种。
9.根据权利要求1所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，所述人工湿地包括表面流人工湿地和潜流人工湿地；
优选地，所述表面流人工湿地与所述生态沟渠的出水口相连，所述表面流人工湿地中的植物为具有观赏性的植物，优选为睡莲；
优选地，所述潜流人工湿地与所述表面流人工湿地的出水口相连，所述潜流人工湿地包括具有吸附功能的物质，所述吸附功能的物质优选为砾石、火山岩或沙土。
10.根据权利要求1所述的池塘旁路循环水体净化系统，其特征在于，
所述生态塘内栽植水生植物和/或放置微生物载体对养殖废水中的有机物、N、P污染物进行处理；优选地，所述微生物载体为弹性填料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113754204A (zh) * 2021-10-12 2021-12-07 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心 一种水产养殖污染防控与水资源循环利用系统及操作方法
CN115520971A (zh) * 2022-10-25 2022-12-27 河北环境工程学院 以菖蒲为植被的人工湿地处理污水的方法

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