CN113213710A - 海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统和方法，该尾水处理系统为与大棚养殖池塘底部连接的多营养级廊道式结构，沿水流方向依次包括相互连通的多级沉淀池、固液分离池、生物膜曝气池、生态池和人工生态湿地，大棚养殖池塘底部排污口上方设有圆形吸污罩，圆形吸污罩上方设有水泥预制圆形盖板，排污时大棚养殖池塘底部的污染物可通过水压输送至固液分离池。本发明中海水养殖尾水依次经过生物絮团、物理沉淀、微生物发酵、机械曝气、生物膜过滤和生态池和人工生态湿地处理，外排养殖尾水符合《海水池塘养殖水排放要求》(SC/T9103‑2007)一级标准，可循环利用或原位排放。

Description

海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统和方法
技术领域
本发明属于养殖尾水处理技术领域，具体涉及海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统和方法。
背景技术
目前，随着南美白对虾养殖规模的不断扩大和集约化程度的提高，南美白对虾养殖自身污染和养殖尾水的无控制排放已经严重污染养殖环境和近海海洋环境。水产养殖污染主要来源于过量的饵料、养殖水产品排泄物、粪便和生物遗骸溶出或分解产生的N、P营养盐和有机质，以及在养殖过程中投放的化学或抗生素类药物残留。在南美白对虾主养地区，养殖尾水排放已引发日益突出的污染问题，成为引发养殖病害爆发及流行的主要原因之一，危及养殖业自身。过渡捕捞破坏的海洋资源可以通过休渔、增殖放流及人工鱼礁等进行保护和修复，而养殖环境一旦遭到破坏，其修复过程漫长甚至无法修复，结果造成无鱼可捕、无鱼可养的严重后果。
发明内容
为克服现有技术的上述不足，本发明的第一目的是提供海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，被设置为与海水工厂化大棚养殖南美白对虾的大棚养殖池塘底部连接的多营养级廊道式结构，沿水流方向依次包括相互连通的多级沉淀池、固液分离池、生物膜曝气池、生态池和人工生态湿地，所述固液分离池分别与所述大棚养殖池塘、多级沉淀池和生态池连通，所述生物膜曝气池内设有若干组平行排列毛刷结构的生物膜，所述生态池用于养殖贝类水产品，其内设有若干个生态浮床；
还包括若干气泵、纳米增氧盘和水泵分布于所述尾水处理系统内；其中：
所述大棚养殖池塘的面积为1.5-2.0亩，其由圆形或近正方形四角圆形的池体和圆锥形的池底组成，池体四周设有水车式增氧机，池底坡度不低于1：20，其底端的排污口四周深水区设有深水式纳米增氧盘用于养殖尾水集污处理，所述排污口上方设有圆形吸污罩，所述圆形吸污罩上方设有圆形盖板，在排污时所述圆形吸污罩四周集污处理后的污染物可通过水压经排污管输送至所述固液分离池。
优选地，所述圆形吸污罩的直径1米、高度0.5米；所述圆形盖板的直径2米，采用水泥预制结构。
优选地，所述生态浮床为大米草生态浮床。
优选地，所述多级沉淀池为三级沉淀池，宽度是所述生态池宽度的2倍，是所述人工生态湿地的4倍，数量为两个分别用于初级沉淀处理和二级沉淀处理。
优选地，所述贝类水产品选自彩色明缨蛤、毛蚶、杂色蛤、蛏子、青蛤、泥蚶或文蛤中的一种或两种以上。
优选地，所述固液分离池为固液分离发酵床。
优选地，所述人工生态湿地分割为若干种植区种植有米草。
优选地，所述海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统还包括贝类养殖净化池，与所述生态池连通。
本发明还提供海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理方法，通过所述海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统进行生物絮团、物理沉淀、微生物发酵、机械曝气、生物膜过滤、生态池和人工生态湿地净化的处理，包括以下步骤：
(1)所述大棚养殖池塘的养殖水体经过生物絮团处理后，在其池底集污并通过排污口高效排污至所述沉淀池进行物理沉淀；
(2)物理沉淀后的尾水经固液分离池进行微生物发酵处理，固体有机物经发酵分解成二氧碳和水，上层清液作为所述生态池内贝类水产品的营养液，沉底的残渣作为微碱性有机肥；
(3)固液分离未去除的小颗粒悬浮物经过所述生物膜曝气池进行机械曝气处理，分解为生物膜微生物能吸收转化的小分子营养物质和贝类、藻类能直接吸收的小分子物质后，吸附于所述生物膜的微生物对尾水中的无机物和部分有机物进行分解，产生二氧化碳和水；
(4)曝气处理后的尾水流入所述生态池，经其内贝类水产品滤食吸收其中有机物、小型动物或藻类；
(5)所述生态池排放的尾水流入所述生态浮床和人工生态湿地中，尾水中残留的无机氮、磷经所述生态浮床和人工生态湿地中基质、水生植物、水生动物和微生物之间通过物理、化学和生物协同净化，直至外排养殖尾水符合《海水池塘养殖水排放要求》(SC/T9103-2007)一级标准。
优选地，所述生态池内沿着水流方向依次分区养殖彩虹明缨蛤、毛蚶、杂色蛤。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明根据大棚养殖池塘底部排污原位设计尾水处理系统，海水养殖尾水依次经过多级沉淀池、固液分离池、生物膜曝气池、生态池和人工生态湿地分别进行生物絮团、物理沉淀、微生物发酵、机械曝气、生物膜过滤、生态池和人工生态湿地净化的处理，外排养殖尾水符合《海水池塘养殖水排放要求》(SC/T9103-2007)一级标准循环利用或原位排放。
(2)本发明的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理方法采用多级沉淀、固液分离、曝气和生物膜处理、廊道式生态池养殖贝类和藻类品种的筛选与养成、人工生态湿地和耐高盐度植物的筛选与种植、以及净化池贝类养殖等多种技术结合，形成多种营养层级和多种生态处理模式，处理效率高且成本低。
参考以下详细说明更易于理解本发明的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更显著：
图1是实施例中海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统的区位分布示意图；
图2是实施例中海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统的结构示意图；
图3是实施例中海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统的形貌图；
图4是实施例中海水工厂化大棚养殖南美白对虾的尾水处理方法的流程示意图；
附图标记如下：
1a-三级沉淀池a、2a-固液分离发酵床a、1b-三级沉淀池b、2b-固液分离发酵床b、3-生物膜曝气池、4-生态池、5-生态浮床、6-人工生态湿地、7-气泵/水泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1至3示例性地描述了海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，基于底层水排放设计为多营养级廊道式结构，并与海水工厂化大棚养殖南美白对虾的大棚养殖池塘底部连接沿水流方向依次包括相互连通的三级沉淀池1a/1b、固液分离发酵床2a/2b、生物膜曝气池3、生态池4和人工生态湿地6，还包括若干气泵6/7、纳米增氧盘和水泵6/7；其中：大棚养殖池塘的面积为1.5-2.0亩，其由圆形或近正方形四角圆形的池体和圆锥形的池底组成，池体四周设有水车式增氧机，池底坡度不低于1：20，其底端的排污口四周深水区设有深水式纳米增氧盘用于养殖尾水集污处理，排污口上方设有直径1米、高度0.5米的圆形吸污罩，圆形吸污罩上方设有直径2米的水泥预制圆形盖板，在排污时圆形吸污罩四周集污处理的污染物可通过水压经排污管输送至沉淀池/固液分离池；
三级沉淀池的数量为两个，为三级沉淀池1a和1b分别用于初级沉淀处理和二级沉淀处理，宽度是生态池4宽度的2倍，是人工生态湿地6的4倍；生态池4内放置有多个大米草生态浮床5，其内养殖选自彩色明缨蛤、毛蚶、杂色蛤、蛏子、青蛤、泥蚶或文蛤的贝类水产品；固液分离发酵床2a/2b分别与大棚养殖池塘、三级沉淀池1a和1b和生态池4连通，生物膜曝气池3内设有若干组平行排列毛刷结构的生物膜，人工生态湿地6被分割为两个种植区种植米草。
图4示例性地描述了海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理方法，通过图1至3所示海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统进行生物絮团、物理沉淀、微生物发酵、机械曝气、生物膜过滤、生态池和人工生态湿地净化的处理，包括以下步骤：
(1)大棚养殖池塘的养殖水体经过生物絮团处理后，在其池底集污并通过排污口高效排污至沉淀池进行物理沉淀；
(2)物理沉淀后的尾水经固液分离池进行微生物发酵处理，固体有机物经发酵分解成二氧碳和水，上层清液作为生态池内贝类水产品的营养液，沉底的残渣作为微碱性有机肥；
(3)固液分离未去除的小颗粒悬浮物经过生物膜曝气池进行机械曝气处理，分解为生物膜微生物能吸收转化的小分子营养物质和贝类、藻类能直接吸收的小分子物质后，吸附于生物膜的微生物对尾水中的无机物和部分有机物进行分解，产生二氧化碳和水；
(4)曝气处理后的尾水流入生态池，经其内贝类水产品滤食吸收其中有机物、小型动物或藻类；
(5)生态池排放的尾水流入生态浮床和人工生态湿地中，尾水中残留的无机氮、磷经生态浮床和人工生态湿地中基质、水生植物、水生动物和微生物之间通过物理、化学和生物协同净化，直至外排养殖尾水符合《海水池塘养殖水排放要求》(SC/T9103-2007)一级标准。
以下通过具体实施例进一步解释说明本发明的技术方案。
实施例1
构建多营养级廊道式结构的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，与海水工厂化大棚养殖南美白对虾的大棚养殖池塘底部连接，沿水流方向依次包括相互连通的多级沉淀池、固液分离发酵床、生物膜曝气池、生态池和人工生态湿地，还包括若干气泵、纳米增氧盘和水泵分布其中，具体如下：
1.有效集污处理
大棚养殖池塘小型化，面积1.5-2.0亩为宜，建成圆形或近正方形四角圆形，池底建成圆锥形，增加池底坡度，以1：20以上为好，四周设有水车式增氧机，池底设有深水式纳米增氧盘，在排污口四周的深水区增加深水式纳米增氧盘，通过水车式增氧机推进水的水平圆周运动，使颗粒污染物在向心力的作用下向大棚养殖池塘中心集聚，加上是小型化池塘和高坡度池底，从而将污染物有效的集中在池塘中心底端的排污口附近。
2.高效排污处理
在池塘中心底端的排污口上方设有直径1米、高度0.5米的圆形吸污罩，在圆形吸污罩上方设有直径2米的水泥预制圆形盖板。在排污时利用水压将圆形吸污罩四周最大面积集污的污染物通过排污管送至固液分离池，不但能高效排污，而且在换水时将底层水换出去，不像普通的排污装置通过旋涡将养殖池塘中间的上层好水排掉，从而减少了换水量，提高了换水效率，节能效果明显。
3.生物絮团水质控制在南美白对虾养殖过程中积累的氨氮及亚硝酸氮等有害营养盐，已经成为限制高密度集约化养殖产量的重要因素。向养殖水体中添加有机碳源，调节水体中碳氮比(C/N)，提高水体中异养细菌的数量，利用微生物同化无机氮，将水体中的氨氮等含氮化合物转化成菌体蛋白，其干物质中粗蛋白质的含量超过50％，粗脂肪含量为2.5％，纤维含量为4％，灰分为7％，是养殖对虾很好的营养型饵料。生物絮团能有效地减少饵料投放量，降低养殖成本，起到改善水质、减少养殖病害、提高养殖对虾品质和食用安全性的作用，而且可以大量减少养殖污染物排放，减轻养殖尾水处理系统的压力。
4.养殖尾水处理如图1至3所示的廊道式尾水处理系统，尾水在有限的处理池内停留尽量长的时间，最大限度地减少养殖过程中有机物、氨氮、亚硝酸盐等无机物及COD的排放，包括多级沉淀池、发酵床固液分离、曝气池、生物膜装置、生态池、人工湿地系统、贝类养殖净化池，同时配有气泵、纳米增氧盘、水泵等设备。
利用尾水多级沉淀、固液分离、曝气和生物膜处理、生态池养殖贝类的筛选与养成、生态湿地的构建和耐高盐度植物的筛选与种植、净化池贝类养殖等多种技术结合，引领水产品绿色养殖理念，注重养殖环境修复，使养殖尾水排放引发的日益突出污染问题得到较好的解决，促进了养殖业的可持续发展，且设施建设成本低、运行稳定、经济实用、效果好、可复制性强。
4.1多级沉淀
多级沉淀池的宽度是生态池宽度的2倍，是人工生态湿地的4倍，使尾水的流速减慢，停留时间延长，使用三级沉淀池可以利用物理原理尽量多的使较大固体颗粒悬浮物沉淀在沉淀池，减少后道生态池处理和生态湿地处理的压力。
4.2固液分离
沉淀在沉淀池内的固体有机物定期用泵收集到固液分离发酵床，利用自然的微生物将固体有机物发酵分解成二氧碳和水，生产的上层清液作为生态池贝类的营养液，沉底的残渣作为具有微碱性的有机肥，可以改善因大量长期使用无机肥而硬化酸化的土壤，适当使用这种有机肥可以减少蔬菜、瓜果的病虫害，尤其可以提高西瓜、红美人等瓜果的甜度和品质，是有机肥料新品种。
4.3曝气处理
固液分离未去除的小颗粒悬浮物通过曝气处理，分解为生物膜微生物能吸收转化的小分子营养物质和贝类、藻类直接能吸收利用的小分子物质，供后续微生物、生物和植物综合利用。
4.4生物膜处理
因毛刷具有极大的表面积，能吸附大量的微生物，利用吸附的微生物对尾水中无机物和部分有机物进行利用和分解产生二氧化碳和水而无害化，极大地减轻后道生态池和人工生态湿地处理的压力。
4.5生态池
进入生态池的尾水选用合适的养殖生物对尾水中有机物、小型动物和藻类等进行滤食吸收，转化成有价值的养殖产品，既可实现对养殖尾水的处理，减少环境污染，又可实现高品质养殖产品的收获，获得较好的经济效益，实现系统的可持续利用。经过筛选，贝类耐污能力最强的是彩虹明缨蛤，但经济价值不高，养殖在前段，处理尾水效果好；其次是毛蚶，养殖在中段；杂色蛤净化水质能力很强，但耐污能力比毛蚶差，养殖在后段。蛏子经济价值高，但不宜高密度养殖，耐污染能力也不强，生态池不宜养殖。生态池试养殖过龙须菜、江蓠、浒苔等大型藻类，都因为在7月份后水温过高或水色过浓而生长不好。
4.6生态浮床和人工生态湿地
通过生物絮团、物理沉淀、微生物发酵、机械曝气、生物膜和生态池等处理排放的尾水中有机污染已基本消除，COD含量基本达到海水养殖排放一级标准要求，引起养殖污染的氮、磷等也大部分被转化利用。残留的部分无机氮、磷再经生态浮床、人工生态湿地中基质、水生植物、水生动物和微生物之间通过物理、化学和生物协同作用净化，达到养殖用水回用要求或无害化排放。
其中，生态浮床和人工生态湿地的功能一样，因人工生态湿地的建造占地面积大、建设费用高，利用生态池的水面放置生态浮床增加生态湿地的面积，有效地减少养殖尾水处理系统用地面积和建设费用。人工生态湿地和生态浮床的耐盐植物目前筛选到的净化效果好、生长快、能快速形成湿地功能的大米草，但大米草没有经济价值；筛选具有高经济价值的适宜生态浮床和生态湿地种植的耐盐植物，使尾水处理系统更具活力，更好地保护养殖环境，使水产养殖业健康绿色。
4.7贝类净化池
贝类净化池是利用养殖的贝类对尾水中营养物质进一步吸收和利用，贝类品种主要按净化池底质来决定如青蛤、泥蚶、蛏子、杂色蛤、毛蚶、文蛤等常规品种都能养殖，也收到很好效益。
以下通过具体应用例进一步证明本发明的技术效果。
应用例1
本实施例中以象山蓝尚海洋科技有限公司构建的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统为例，其养殖尾水经多级沉淀、固液分离后，一部分回收制成有机肥，一部分经滤食性贝类吸收用于生产养殖副产品，最后经过人工生态湿地吸收，具有投资小、占地面积小和治标治本的特点，尾水处理后循环养殖效果显著。
应用例2
本实施例中以象山海尚养殖公司构建的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统为例。象山海尚养殖公司的南美白对虾育苗和养殖采用小型化大棚养殖池塘，构建如图1至3所示的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其中大棚养殖池塘的深度在2.5米至3米，池塘挖得深可以不受天气、温度的影响，保持水温恒定，先后建成苗种繁育厂房3000平方米、育苗水体2500立方米、饵料孵化池50立方米、藻类培育室300平方米、沙滤池80立方米、暗贮水池500立方米、小型化高标准池塘51亩以及养殖用水沉淀净化池51亩，四周砖砌高标准钢质大棚46亩，养殖排放尾水处理池8亩，海水养殖尾水依次经过初级沉淀、二级沉淀、曝气处理、贝类养殖净化和米草湿地处理，以及单塘末级处理达标排放等，实现海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水的高效循环利用或者原位达标排放。

Claims (10)

1.海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其特征在于，
所述尾水处理系统被设置为与海水工厂化大棚养殖南美白对虾的大棚养殖池塘底部连接的多营养级廊道式结构，沿水流方向依次包括相互连通的多级沉淀池、固液分离池、生物膜曝气池、生态池和人工生态湿地，所述固液分离池分别与所述大棚养殖池塘、多级沉淀池和生态池连通，所述生物膜曝气池内设有若干组平行排列毛刷结构的生物膜，所述生态池用于养殖贝类水产品，其内设有若干个生态浮床；
还包括若干气泵、纳米增氧盘和水泵分布于所述尾水处理系统内；其中：
所述大棚养殖池塘的面积为1.5-2.0亩，其由圆形或近正方形四角圆形的池体和圆锥形的池底组成，池体四周设有水车式增氧机，池底坡度不低于1：20，其底端的排污口四周深水区设有深水式纳米增氧盘用于养殖尾水集污处理，所述排污口上方设有圆形吸污罩，所述圆形吸污罩上方设有圆形盖板，在排污时所述圆形吸污罩四周集污处理后的污染物可通过水压经排污管输送至所述固液分离池。
2.根据权利要求1所述的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其特征在于，所述圆形吸污罩的直径1米、高度0.5米；所述圆形盖板的直径2米，采用水泥预制结构。
3.根据权利要求1所述的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其特征在于，所述生态浮床为大米草生态浮床。
4.根据权利要求1所述的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其特征在于，所述多级沉淀池为三级沉淀池，宽度是所述生态池宽度的2倍，是所述人工生态湿地的4倍，数量为两个分别用于初级沉淀处理和二级沉淀处理。
5.根据权利要求1所述的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其特征在于，所述贝类水产品选自彩色明缨蛤、毛蚶、杂色蛤、蛏子、青蛤、泥蚶或文蛤中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其特征在于，所述固液分离池为固液分离发酵床。
7.根据权利要求1所述的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其特征在于，所述人工生态湿地分割为若干种植区种植有米草。
8.根据权利要求1所述的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统，其特征在于，还包括与所述生态池连通的贝类养殖净化池。
9.海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理方法，其特征在于，通过权利要求1至8任一项所述海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理系统进行生物絮团、物理沉淀、微生物发酵、机械曝气、生物膜过滤、生态池和人工生态湿地净化的处理，包括以下步骤：
(1)所述大棚养殖池塘的养殖水体经过生物絮团处理后，在其池底集污并通过排污口高效排污至所述沉淀池进行物理沉淀；
(2)物理沉淀后的尾水经固液分离池进行微生物发酵处理，固体有机物经发酵分解成二氧碳和水，上层清液作为所述生态池内贝类水产品的营养液，沉底的残渣作为微碱性有机肥；
(3)固液分离未去除的小颗粒悬浮物经过所述生物膜曝气池进行机械曝气处理，分解为生物膜微生物能吸收转化的小分子营养物质和贝类、藻类能直接吸收的小分子物质后，吸附于所述生物膜的微生物对尾水中的无机物和部分有机物进行分解，产生二氧化碳和水；
(4)曝气处理后的尾水流入所述生态池，经其内贝类水产品滤食吸收其中有机物、小型动物或藻类；
(5)所述生态池排放的尾水流入所述生态浮床和人工生态湿地中，尾水中残留的无机氮、磷经所述生态浮床和人工生态湿地中基质、水生植物、水生动物和微生物之间通过物理、化学和生物协同净化，直至外排养殖尾水符合《海水池塘养殖水排放要求》(SC/T9103-2007)一级标准。
10.根据权利要求9所述的海水工厂化大棚养殖南美白对虾尾水处理方法，其特征在于，所述生态池内沿着水流方向依次分区养殖彩虹明缨蛤、毛蚶和杂色蛤。
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