CN114014490A - 基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统及其工作方法，属于生态环境保护领域。该系统包括固液分离装置、蛋白分离装置、氨氮分离装置、紫外线处理装置、新型净化装置、臭氧发生装置、循环水养殖池、增氧装置、控制系统、处理池、生物质、集水池；蛋白分离装置包括暴气泵、暴气发生器、暴气池；增氧装置包括增氧池、液氧存储罐、液氧控制阀、尾气管道。与现有技术相比，本申请的有益效果是：养殖尾水处理效率高、循环水溶氧量高、悬浮性颗粒物含量低、氨氮含量低。本申请能够降低尾水处理成本、提高处理尾水的水质和效率，是一项颇具市场和应用前景的新型水产养殖技术。
Description
技术领域
本申请涉及一种基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统及其工作方法，属于生态环境保护领域。
背景技术
水产养殖通过人为控制繁殖、培育进而收获水生动植物，水产养殖业已经成为推动我国渔业快速稳定发展的主要力量。2019年，我国水产养殖总产量超过5000万吨，占世界水产养殖总量的60％以上(王莹，林叙彬，陈连飞，等.广东省水产养殖设备发展现状及应用建议[J].现代农业装备，2021，42(04):86-89)。
基于水资源利用率情况，可将水产养殖模式分为粗放型、半粗放养殖、集约型养殖。前两种养殖模式对土地资源、水资源、自然环境资源依赖较多，且极其造成养殖水体污染，不符合可持续发展的科学理念。循环水养殖利用物理过滤、生物过滤、消毒、增氧等处理，将处理后的水重新输入养殖池，进而循环再利用的一种技术。但是，目前现有的循环水养殖存在养殖尾水处理效率低、循环水溶氧量低、悬浮性颗粒物含量过高、氨氮含量高等问题。
因此，亟需一种养殖尾水处理效率高、循环水溶氧量高、悬浮性颗粒物含量低、氨氮含量低的水产养殖系统。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统及其工作方法，以解决传统水产养殖系统所面临的诸多问题。本申请基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统及其工作方法具有养殖尾水处理效率高、循环水溶氧量高、悬浮性颗粒物含量低、氨氮含量低等优点。
为了实现上述目的，本申请提供了如下技术方案：
基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，其特征在于，包括固液分离装置、蛋白分离装置、氨氮分离装置、紫外线处理装置、新型净化装置、臭氧发生装置、循环水养殖池、增氧装置、控制系统、处理池、生物质、集水池；
所述蛋白分离装置包括暴气泵、暴气发生器、暴气池，暴气发生器的射流口位于暴气池的底部；暴气泵带动暴气发生器作业，产生微气泡；
所述增氧装置包括增氧池、液氧存储罐、液氧控制阀、尾气管道；液氧由液氧存储罐经过液氧控制阀进入到增氧池中，对进入增氧池中的养殖尾水进行增氧；其中未融入尾水中的氧气经尾气管道进入集气罐；
所述尾气管道依次通过集气罐、氧气控制阀，与处理池连接；集气罐中的氧气用于为处理池提供热能；
所述氨氮分离装置包括6～8排竖直放置的生物基载体，所述生物基载体上培养有硝化细菌；
所述控制系统包括控制主机、控制面板；
所述循环水养殖池产生第一沉淀物、所述固液分离装置产生第二沉淀物、所述蛋白分离装置产生漂浮杂质；
所述第一沉淀物、第二沉淀物、漂浮杂质组成排出物；
所述排出物与生物质经过预处理，得到膨化产物；
所述膨化产物进入处理池内发生理化反应并产生吸附颗粒体；
将吸附颗粒体粉碎、过0.15mm筛片，将粉碎过筛后的吸附颗粒体作为新型净化装置的吸附材料。
优选的，所述生物质包括50％的玉米秸秆、30％的小麦秸秆、20％的棉籽粕。
优选的，所述预处理包括以下步骤：步骤一、将生物质清理去除杂质，粉碎、过2.5mm筛片；步骤二、取5～8份处理后的生物质、取2～3份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；所述挤压膨化的螺杆转速为220～260r/min，工作温度为160～180℃，室内压力为2～3MPa，处理时间为30～40s，模孔直径为2～4mm，在0.5s以内快速卸压。
优选的，膨化产物进入处理池内发生理化反应，所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为420～460℃，作业时间为20～30min。
优选的，所述预处理中的步骤二中，取6份处理后的生物质、取2份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；所述挤压膨化的螺杆转速为240r/min，工作温度为170℃，室内压力为2.5MPa，处理时间为38s，模孔直径为3mm，在0.5s以内快速卸压。
优选的，膨化产物进入处理池内发生理化反应，所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为450℃，作业时间为22min。
优选的，所述循环水养殖池中养殖的为锦鲤。
本申请还提供基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统的工作方法：所述循环水养殖池中的养殖尾水依次通过固液分离装置、蛋白分离装置、氨氮分离装置、紫外线处理装置、新型净化装置、臭氧发生装置，进入到增氧池中；增氧装置对处理后的养殖尾水进行增氧；增氧后的水体进入到集水池，经检测合格后回流进入循环水养殖池，进而实现一次养殖尾水循环。
按照本申请提供的基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统及其工作方法，与现有技术相比具有如下优点：
1.本申请通过将排出物与生物质预处理，得到膨化产物；将膨化产物进行理化反应产生吸附颗粒体，用以制备新型净化装置的吸附材料。本申请在清洁养殖尾水的同时，将循环水养殖池底部的饲料残渣、粪便等物质与生物质进行处理加工，实现有机物的碳化及循环利用，使得变废为宝，实现了资源的循环利用。
2.本申请通过将增氧装置中未融入尾水中的氧气进行回收，这样避免了氧气直接外排造成危险和能量浪费，还能够为处理池提供热能，减少生产能耗、降低运行成本。
3.本申请中的循环水养殖系统，能够缩短养殖周期；与传统养殖模式相比，本申请养殖环境可控性增强，可避免与自然环境养殖上市时间冲突，灵活调整上市时间，进而提高经济效益。
4.本申请中的紫外线处理装置和臭氧发生装置起到杀灭尾水中病原菌的作用；固液分离装置过滤养殖尾水中颗粒大于400微米的固体颗粒物；生物基载体上的硝化细菌能够去除养殖尾水中的过量的氨氮和亚硝氨。
5.本申请中的预处理是非常重要的步骤，能够杀灭生物质中的有害物质，同时利用高温高压瞬间泄压，打通组织内部通道、形成各种形状和大小的细孔，得到疏松、多孔结构，扩大表面积并提高吸附性能，进一步去除尾水中的氨氮磷等物质，降低尾水中的氨氮磷含量。
6.本申请中循环后的养殖尾水清澈见底，其中氨氮含量低于0.1mg/L，亚硝酸盐含量低于0.05mg/L，悬浮性颗粒物低于1.6mg/L，溶氧量高于10mg/L，pH值在6.5～7.3之间，水质指标符合要求；本申请是一项颇具市场和应用前景的新型水产养殖技术。
附图说明
图1为本申请整体结构的示意图。
图2为本申请中的蛋白分离装置的示意图。
图3为本申请中的氨氮分离装置。
图中，11-固液分离装置；12-蛋白分离装置；121-暴气泵；122-暴气发生器；123-暴气池；13-氨氮分离装置；131-生物基载体；132-硝化细菌；21-紫外线处理装置；22-新型净化装置；23-臭氧发生装置；4-循环水养殖池；5-增氧装置；50-增氧池；51-液氧存储罐；52-液氧控制阀；53-尾气管道；54-集气罐；55-氧气控制阀；6-控制系统；61-计算机；62-控制面板；7-处理池；71-第一沉淀物；72-第二沉淀物；73-漂浮杂质；8-生物质；9-集水池。
具体实施方式
如图1-3所示，基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统：包括固液分离装置11、蛋白分离装置12、氨氮分离装置13、紫外线处理装置21、新型净化装置22、臭氧发生装置23、循环水养殖池4、增氧装置5、控制系统6、处理池7、生物质8、集水池9；
所述蛋白分离装置12包括暴气泵121、暴气发生器122、暴气池123，暴气发生器122的射流口位于暴气池123的底部；暴气泵121带动暴气发生器122作业，产生微气泡；
所述增氧装置5包括增氧池50、液氧存储罐51、液氧控制阀52、尾气管道53；液氧由液氧存储罐51经液氧控制阀52进入到增氧池50中，对进入增氧池50中的养殖尾水进行增氧；其中未融入尾水中的氧气经尾气管道53进入集气罐54；
所述尾气管道53依次通过集气罐54、氧气控制阀55，与处理池7连接；集气罐54中的氧气用于为处理池7提供热能；
所述氨氮分离装置13包括6～8排竖直放置的生物基载体131，所述生物基载体131上培养有硝化细菌132；
所述控制系统6包括控制主机61、控制面板62；
所述循环水养殖池4产生第一沉淀物71、所述固液分离装置11产生第二沉淀物72、所述蛋白分离装置12产生漂浮杂质73；
所述第一沉淀物71、第二沉淀物72、漂浮杂质73组成排出物；
所述排出物与生物质8经过预处理，得到膨化产物；
所述膨化产物进入处理池7内发生理化反应并产生吸附颗粒体；
将吸附颗粒体粉碎、过0.15mm筛片，将粉碎过筛后的吸附颗粒体作为新型净化装置22的吸附材料。
基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统的工作方法：所述循环水养殖池4中的养殖尾水依次通过固液分离装置11、蛋白分离装置12、氨氮分离装置13、紫外线处理装置21、新型净化装置22、臭氧发生装置23，进入到增氧池50中；增氧装置5对处理后的养殖尾水进行增氧；增氧后的水体进入到集水池9，经检测合格后回流进入循环水养殖池4，进而实现一次养殖尾水循环。
优选的，所述生物质8包括50％的玉米秸秆、30％的小麦秸秆、20％的棉籽粕。
优选的，所述预处理包括以下步骤：步骤一、将生物质8清理去除杂质，粉碎、过2.5mm筛片；步骤二、取5～8份处理后的生物质8、取2～3份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；所述挤压膨化的螺杆转速为220～260r/min，工作温度为160～180℃，室内压力为2～3MPa，处理时间为30～40s，模孔直径为2～4mm，在0.5s以内快速卸压。
优选的，膨化产物进入处理池7内发生理化反应，所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为420～460℃，作业时间为20～30min。
优选的，所述预处理中的步骤二中，取6份处理后的生物质8、取2份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；所述挤压膨化的螺杆转速为240r/min，工作温度为170℃，室内压力为2.5MPa，处理时间为38s，模孔直径为3mm，在0.5s以内快速卸压。
优选的，膨化产物进入处理池7内发生理化反应，所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为450℃，作业时间为22min。
优选的，所述循环水养殖池4中养殖的为锦鲤。
以下是本申请的几个具体实施例，进一步说明本申请，但是本申请不仅限于此实施例。
实施例1
基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，包括固液分离装置11、蛋白分离装置12、氨氮分离装置13、紫外线处理装置21、新型净化装置22、臭氧发生装置23、循环水养殖池4、增氧装置5、控制系统6、处理池7、生物质8、集水池9；
所述蛋白分离装置12包括暴气泵121、暴气发生器122、暴气池123，暴气发生器122的射流口位于暴气池123的底部；暴气泵121带动暴气发生器122作业，产生微气泡；
所述增氧装置5包括增氧池50、液氧存储罐51、液氧控制阀52、尾气管道53；液氧由液氧存储罐51经液氧控制阀52进入到增氧池50中，对进入增氧池50中的养殖尾水进行增氧；其中未融入尾水中的氧气经尾气管道53进入集气罐54；
所述尾气管道53依次通过集气罐54、氧气控制阀55，与处理池7连接；集气罐54中的氧气用于为处理池7提供热能；
所述氨氮分离装置13包括6～8排竖直放置的生物基载体131，所述生物基载体131上培养有硝化细菌132；
所述控制系统6包括控制主机61、控制面板62；
所述循环水养殖池4产生第一沉淀物71、所述固液分离装置11产生第二沉淀物72、所述蛋白分离装置12产生漂浮杂质73；
所述第一沉淀物71、第二沉淀物72、漂浮杂质73组成排出物；
所述排出物与生物质8经过预处理，得到膨化产物；所述预处理包括以下步骤：步骤一、将生物质8清理去除杂质，粉碎、过2.5mm筛片；步骤二、取5～8份处理后的生物质8、取2～3份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；所述挤压膨化的螺杆转速为220r/min，工作温度为160℃，室内压力为2MPa，处理时间为40s，模孔直径为2mm，在0.5s以内快速卸压；
所述膨化产物进入处理池7内发生理化反应并产生吸附颗粒体；所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为420℃，作业时间为30min；
将吸附颗粒体粉碎、过0.15mm筛片，将粉碎过筛后的吸附颗粒体作为新型净化装置22的吸附材料。
实施例2
基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，包括固液分离装置11、蛋白分离装置12、氨氮分离装置13、紫外线处理装置21、新型净化装置22、臭氧发生装置23、循环水养殖池4、增氧装置5、控制系统6、处理池7、生物质8、集水池9；
所述蛋白分离装置12包括暴气泵121、暴气发生器122、暴气池123，暴气发生器122的射流口位于暴气池123的底部；暴气泵121带动暴气发生器122作业，产生微气泡；
所述增氧装置5包括增氧池50、液氧存储罐51、液氧控制阀52、尾气管道53；液氧由液氧存储罐51经液氧控制阀52进入到增氧池50中，对进入增氧池50中的养殖尾水进行增氧；其中未融入尾水中的氧气经尾气管道53进入集气罐54；
所述尾气管道53依次通过集气罐54、氧气控制阀55，与处理池7连接；集气罐54中的氧气用于为处理池7提供热能；
所述氨氮分离装置13包括6～8排竖直放置的生物基载体131，所述生物基载体131上培养有硝化细菌132；
所述控制系统6包括控制主机61、控制面板62；
所述循环水养殖池4产生第一沉淀物71、所述固液分离装置11产生第二沉淀物72、所述蛋白分离装置12产生漂浮杂质73；
所述第一沉淀物71、第二沉淀物72、漂浮杂质73组成排出物；
所述排出物与生物质8经过预处理，得到膨化产物；所述预处理包括以下步骤：步骤一、将生物质8清理去除杂质，粉碎、过2.5mm筛片；步骤二、取5～8份处理后的生物质8、取2～3份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；所述挤压膨化的螺杆转速为240r/min，工作温度为170℃，室内压力为2.5MPa，处理时间为38s，模孔直径为3mm，在0.5s以内快速卸压；
所述膨化产物进入处理池7内发生理化反应并产生吸附颗粒体；所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为450℃，作业时间为22min；
将吸附颗粒体粉碎、过0.15mm筛片，将粉碎过筛后的吸附颗粒体作为新型净化装置22的吸附材料。
实施例3
基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，包括固液分离装置11、蛋白分离装置12、氨氮分离装置13、紫外线处理装置21、新型净化装置22、臭氧发生装置23、循环水养殖池4、增氧装置5、控制系统6、处理池7、生物质8、集水池9；
所述蛋白分离装置12包括暴气泵121、暴气发生器122、暴气池123，暴气发生器122的射流口位于暴气池123的底部；暴气泵121带动暴气发生器122作业，产生微气泡；
所述增氧装置5包括增氧池50、液氧存储罐51、液氧控制阀52、尾气管道53；液氧由液氧存储罐51经液氧控制阀52进入到增氧池50中，对进入增氧池50中的养殖尾水进行增氧；其中未融入尾水中的氧气经尾气管道53进入集气罐54；
所述尾气管道53依次通过集气罐54、氧气控制阀55，与处理池7连接；集气罐54中的氧气用于为处理池7提供热能；
所述氨氮分离装置13包括6～8排竖直放置的生物基载体131，所述生物基载体131上培养有硝化细菌132；
所述控制系统6包括控制主机61、控制面板62；
所述循环水养殖池4产生第一沉淀物71、所述固液分离装置11产生第二沉淀物72、所述蛋白分离装置12产生漂浮杂质73；
所述第一沉淀物71、第二沉淀物72、漂浮杂质73组成排出物；
所述排出物与生物质8经过预处理，得到膨化产物；所述预处理包括以下步骤：步骤一、将生物质8清理去除杂质，粉碎、过2.5mm筛片；步骤二、取5～8份处理后的生物质8、取2～3份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；所述挤压膨化的螺杆转速为260r/min，工作温度为180℃，室内压力为3MPa，处理时间为30s，模孔直径为4mm，在0.5s以内快速卸压；
所述膨化产物进入处理池7内发生理化反应并产生吸附颗粒体；所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为460℃，作业时间为20min；
将吸附颗粒体粉碎、过0.15mm筛片，将粉碎过筛后的吸附颗粒体作为新型净化装置22的吸附材料。
表1循环后的养殖尾水的指标测定结果
| 评价指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 氨氮含量(mg/L) | 0.08 | 0.07 | 0.07 |
| 亚硝酸盐含量(mg/L) | 0.02 | 0.03 | 0.02 |
| 悬浮性颗粒物(mg/L) | 0.72 | 1.18 | 0.95 |
| 溶氧量(mg/L) | 11.7 | 14.8 | 12.9 |
| pH值 | 7.2 | 6.6 | 7.0 |
| 清澈度 | 清澈见底 | 清澈见底 | 清澈见底 |
| 尾水总体评价 | 品质好 | 品质好 | 品质好 |
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，其特征在于：包括固液分离装置(11)、蛋白分离装置(12)、氨氮分离装置(13)、紫外线处理装置(21)、新型净化装置(22)、臭氧发生装置(23)、循环水养殖池(4)、增氧装置(5)、控制系统(6)、处理池(7)、生物质(8)、集水池(9)；
所述蛋白分离装置(12)包括暴气泵(121)、暴气发生器(122)、暴气池(123)，暴气发生器(122)的射流口位于暴气池(123)的底部；暴气泵(121)带动暴气发生器(122)作业，产生微气泡；
所述增氧装置(5)包括增氧池(50)、液氧存储罐(51)、液氧控制阀(52)、尾气管道(53)；液氧由液氧存储罐(51)经液氧控制阀(52)进入到增氧池(50)中，对进入增氧池(50)中的养殖尾水进行增氧；其中未融入尾水中的氧气经尾气管道(53)进入集气罐(54)；
所述尾气管道(53)依次通过集气罐(54)、氧气控制阀(55)，与处理池(7)连接；集气罐(54)中的氧气用于为处理池(7)提供热能；
所述氨氮分离装置(13)包括6～8排竖直放置的生物基载体(131)，所述生物基载体(131)上培养有硝化细菌(132)；
所述控制系统(6)包括控制主机(61)、控制面板(62)；
所述循环水养殖池(4)产生第一沉淀物(71)、所述固液分离装置(11)产生第二沉淀物(72)、所述蛋白分离装置(12)产生漂浮杂质(73)；
所述第一沉淀物(71)、第二沉淀物(72)、漂浮杂质(73)组成排出物；
所述排出物与生物质(8)经过预处理，得到膨化产物；
所述膨化产物进入处理池(7)内发生理化反应并产生吸附颗粒体；
将吸附颗粒体粉碎、过0.15mm筛片，将粉碎过筛后的吸附颗粒体作为新型净化装置(22)的吸附材料。
2.根据权利要求1所述的基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，其特征在于：所述生物质(8)包括50％的玉米秸秆、30％的小麦秸秆、20％的棉籽粕。
3.根据权利要求1所述的基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，其特征在于：所述预处理包括以下步骤：
步骤一、将生物质(8)清理去除杂质，粉碎、过2.5mm筛片；
步骤二、取5～8份处理后的生物质(8)、取2～3份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；
所述挤压膨化的螺杆转速为220～260r/min，工作温度为160～180℃，室内压力为2～3MPa，处理时间为30～40s，模孔直径为2～4mm，在0.5s以内快速卸压。
4.根据权利要求1所述的基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，其特征在于：膨化产物进入处理池(7)内发生理化反应，所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为420～460℃，作业时间为20～30min。
5.根据权利要求1或3所述的基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，其特征在于：所述预处理中的步骤二中，取6份处理后的生物质(8)、取2份所述排出物，混合均匀，用螺杆挤压膨化机对其进行挤压膨化，得到膨化产物；
所述挤压膨化的螺杆转速为240r/min，工作温度为170℃，室内压力为2.5MPa，处理时间为38s，模孔直径为3mm，在0.5s以内快速卸压。
6.根据权利要求1或4所述的基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，其特征在于：膨化产物进入处理池(7)内发生理化反应，所述理化反应的条件为：绝氧环境，作业温度为450℃，作业时间为22min。
7.根据权利要求1所述的基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统，其特征在于：所述循环水养殖池(4)中养殖的为锦鲤。
8.根据权利要求1-7任意一项所述基于保护生态环境的集约型工业化循环水养殖系统的工作方法，其特征在于：所述循环水养殖池(4)中的养殖尾水依次通过固液分离装置(11)、蛋白分离装置(12)、氨氮分离装置(13)、紫外线处理装置(21)、新型净化装置(22)、臭氧发生装置(23)，进入到增氧池(50)中；增氧装置(5)对处理后的养殖尾水进行增氧；增氧后的水体进入到集水池(9)，经检测合格后回流进入循环水养殖池(4)，进而实现一次养殖尾水循环。
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