CN114365714A - 一种斑节对虾低碳养殖装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水产养殖技术领域，涉及一种斑节对虾低碳养殖装置，主体结构包括养殖池、曝气管、热水管、推流泵和悬浮床，采用悬浮床替代现有技术中的底沙，悬浮床由里至外分别为活沙层、透水细布和网格状或网孔状的硬性塑料床体，增加斑节对虾活动栖息场所面积，采用设置在养殖池拐角处池壁或池底沿池中心对称的两台推流泵产生旋转水流，进行排污，使用前对沙挂膜，以控制氨和亚硝酸盐的浓度，无需设置循环水泵、蛋白质分离器、生化处理单元等设备，相较于RAS每生产一千克虾可节省4‑5度电，折合减少排放3.488‑4.360千克二氧化碳；其结构简单紧凑，设计巧妙，充分利用养殖空间，有效提高斑节对虾的产量，经济效益高，低碳环保，应用前景广泛。
Description
技术领域：
本发明属于水产养殖技术领域，涉及一种斑节对虾低碳养殖装置，将叠层活沙悬浮床和旋转水流技术相结合，对斑节对虾进行低碳养殖。
背景技术：
斑节对虾(Penaeus monodon)俗称黑虎虾、鬼虾、草虾、花虾、牛形对虾等，具有生长快、营养丰富和肉质鲜美等优点，是重要的水产经济动物。其属于底栖动物，喜栖息于泥质或泥沙质底部，白天一般潜沙不动，傍晚开始活跃觅食，底沙是斑节对虾主要栖息和活动场所。斑节对虾主要采用原始池底的池塘或滩涂养殖模式，存在两个方面的缺点：一是换水量大，每生产1千克斑节对虾需要使用50立方米的清洁水源，同时，大量的氮磷等营养元素会被排放到周围水域中，造成严重污染；二是投饵量随着养殖时间增加而增加，尤其是在养殖后期，大量的残饵和粪便等有机质在底沙表面沉积，细菌分解有机质的活动，使得底层水溶解氧快速被消耗，造成底沙由氧化状态转变为缺氧还原状态，底沙覆水的氨和亚硝酸盐氮浓度升高，导致底沙环境恶化，其中，氨和亚硝酸盐会严重影响斑节对虾呼吸系统，诱发病变，氨还可以直接透过鳃等器官进入斑节对虾体内，并大量积累，使血液载氧能力降低，诱使斑节对虾食欲降低，亚硝酸盐进入斑节对虾的淋巴后，会将氧合血蓝蛋白转化成脱氧血蓝蛋白，使其失去运输氧气的功能，导致斑节对虾缺氧死亡。基于此，营造良好的沙环境、控制氨和亚硝酸盐的浓度是斑节对虾成功养殖的关键。
针对上述问题，已经开发出循环水养殖模式(Recirculatingaquaculturesystems，RAS)和生物絮团技术(Biofloc technology，BFT)。例如，中国专利202110456472.8公开的一种斑节对虾室内多层立体循环水养殖系统，包括养殖池、水循环处理池、生物净化池和蓄水池，所述的养殖池、水循环处理池、生物净化池和蓄水池连通形成循环水路；所述的水循环处理池设置有用于净水的水处理机构，所述的生物净化池设置有用于进一步净水的生物过滤机构，所述的蓄水池设置有用于调节水体参数的水体调节机构；所述的养殖池中设置有多层由筛绢网布构成的养殖平面，同层内包括多个互相间隔设置的养殖平面，所述养殖平面的前端向下倾斜，从而在所述的养殖池中形成多个养殖水层；中国专利201410812435.6公开的一种斑节对虾工厂化高密度养殖装置，包括虾苗标粗池、中间培育池、成虾养殖池，转鼓式微滤机、气筛式蛋白分离器、正反式生物处理器、净化装置、沉淀池、藻类生物处理池和控制器，所述虾苗标粗池、所述中间培育池、所述成虾养殖池的底部分别通过管道相连通，所述虾苗标粗池、所述中间培育池、所述成虾养殖池内分别设置有生物絮团装置，所述转鼓式微滤机通过提水泵分别连接于所述虾苗标粗池、所述中间培育池、所述成虾养殖池，所述转鼓式微滤机处理后的清水流向气筛式蛋白分离器，然后再流向正反式生物处理器，所述正反式生物处理器处理的水进入所述净化装置，经过净化装置净化的水返回到所述虾苗标粗池、所述中间培育池、所述成虾养殖池，所述转鼓式微滤机处理留下的沉淀进入所述沉淀池，所述气筛式蛋白分离器连接于所述沉淀池，所述正反式生物处理器连接所述沉淀池，所述沉淀池连接于藻类生物处理池，所述虾苗标粗池、所述中间培育池、所述成虾养殖池，所述转鼓式微滤机、所述气筛式蛋白分离器、所述正反式生物处理器、所述沉淀池、所述处理池相互之间的管路上分别设置有控制阀，所述控制阀通过电路与所述控制器相连，所述虾苗标粗池、所述中间培育池、所述成虾养殖池分别与储氧装置相连，所述虾苗标粗池、所述中间培育池、所述成虾养殖池设置有水质自动监控装置、自动投饵装置、自动加温装置，所述水质自动监控装置、所述自动投饵装置、所述自动加温装置分别与所述控制器相连，所述生物絮团装置向养殖水体中添加有机碳和有益菌，调节养殖水体内碳与氮比例大于10，所述控制器为PLC程序控制器。RAS通过系统每日换水5-10％控制氨和亚硝酸盐的浓度，利用外置水处理单元处理净化后再利用，是一种环境友好型的斑节对虾养殖模式，但是，RAS存在前期资本投入大、运行成本大和技术要求高等缺陷，难以大范围推广普及。BFT通过外部投加碳源调控养殖系统碳氮比，促进异养微生物在生长繁殖过程中消耗养殖水体中的氨氮合成菌体蛋白，絮体又可作为斑节对虾的食物来源，达到零换水调控水质和提高饵料转化率，但是，BFT也存在一些缺陷：首先，BFT需要持续投加蔗糖、糖蜜等有机碳源，使养殖成本增高；其次，BFT技术门槛高，在实际运行管理中絮团难以稳定控制；然后，BFT需要24小时保持高强度曝气，以防止絮团沉降和充分搅动养殖水体，这极大的提高了养殖成本；最后，由于底沙存在而无法彻底排污，使得养殖后期池底环境恶劣。
内循环养殖技术具有前期投入少、运行成本小、技术门槛低等优点，通过投加预先挂膜的具有硝化功能的填料，预先培养一定数量的氨氧化微生物(Ammonia oxidizingmicroorganism，AOM)和亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite oxidizing bacteria，NOB)将氨和亚硝酸盐氧化为毒性极低的硝酸盐以维持氨和亚硝酸盐在较低水平，生物膜亦可作为斑节对虾的食物来源。鉴于RAS和BFT系统设计的不足，基于生物膜技术的内循环养殖技术逐渐发展成熟，在充分考虑斑节对虾生活习性、养殖池立体空间和硝化功能微生物特性的基础上，研发设计一种叠层活沙悬浮床和旋转水流技术相结合的斑节对虾低碳养殖装置，充分利用养殖池立体空间，增加斑节对虾的栖息面积，将池底废物彻底排净，具有积极的社会和经济效益。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种斑节对虾低碳养殖装置，通过增加斑节对虾活动栖息场所的面积，提高斑节对虾的产量。
为实现上述目的，本发明涉及的斑节对虾低碳养殖装置的主体结构包括养殖池、曝气管、热水管、推流泵和悬浮床；养殖池的底部敷设有曝气管和热水管，内壁上设置有两台推流泵，内部设置有若干组悬浮床。
本发明涉及的养殖池的面积为20-40m2，高度为1.5-2.0m，水深为1-1.5m，长宽比为1-1.5：1，底部的坡度为2-5°，形状包括圆形和矩形，底部中心向下凹陷，并在最低处设置有排污管，排污管与养殖池的连接处设置有防止幼虾进入排污管的防逃网；曝气管为纳米曝气管，蛇形排布；热水管环形排布；推流泵为潜水泵，能够使用水下推流器替代，关于中心对称式设置在养殖池的内壁拐角处或底部中心处；悬浮床通过支架设置在养殖池的内部，每组悬浮床由若干个床体组成，每个床体的结构均相同，由边框和底板围合构成，底板上设置有透水布，透水布上设置有活沙层；边框和底板的形状相同，包括圆形和矩形，底板为网格状或网孔状结构。
本发明涉及的斑节对虾低碳养殖装置使用时，具体操作步骤包括准备、挂膜和养殖共三个步骤：
(1)准备：
将曝气管与外接的曝气泵连接，开启曝气泵和热水管，将养殖池内的溶解氧控制在2.5-6.0mg/L，温度控制在25-33℃，pH值控制在7.8-8.8，盐度控制在20-30‰；
(2)挂膜：
首先，在沙中投加由AOM和NOB组成的硝化细菌菌剂，硝化细菌菌剂体积占沙体积的0.2-0.5％，然后，投加氯化铵使各个床体的氨氮浓度分别达到设定值，每隔24小时监测氨氮和亚硝酸盐氮的含量，通过投加氯化铵使氨氮和亚硝酸盐氮浓度同时降至0.1mg/L以下，完成挂膜(生物膜)；
(3)养殖：
将斑节对虾苗投入养殖池内，悬浮床为斑节对虾苗营造生长环境，沙附着的生物膜将氨和亚硝酸盐转化为硝酸盐，开启推流泵，通过推流泵产生的旋转水流充分集污，通过排污管彻底排污，定期投加碳酸钠或碳酸氢钠以补充硝化作用消耗的碱度，每日监测包括氨氮、亚硝酸盐氮浓度、水温和溶解氧的常规水质指标，直至斑节对虾成熟，完成一个养殖周期。
本发明涉及的一个养殖周期结束后，使用新鲜海水对悬浮床进行清洗，并集中在一个水体溶解氧为3.0mg/L的养殖池内保存，可以直接堆叠放置；下一个养殖周期开始前，置于养殖池内，投加氯化铵使氨氮浓度达到10mg/L，以活化活沙层；当两个养殖周期间隔4个月以上时，对活沙层进行冲洗后晾晒，堆积放置，下一个养殖周期开始前重新挂膜。
本发明与现有技术相比，采用悬浮床替代现有技术中的底沙，悬浮床由里至外分别为活沙层、透水细布和网格状或网孔状的硬性塑料床体，增加斑节对虾活动栖息场所面积，采用设置在养殖池拐角处池壁或池底沿池中心对称的两台推流泵产生旋转水流，进行排污，使用前对沙挂膜，以控制氨和亚硝酸盐的浓度，无需设置循环水泵、蛋白质分离器、生化处理单元等设备，相较于RAS每生产一千克虾可节省4-5度电，折合减少排放3.488-4.360千克二氧化碳；其结构简单，结构紧凑，设计巧妙，充分利用养殖空间，有效提高斑节对虾的产量，经济效益高，低碳环保，应用前景广泛。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
图2为本发明的主体结构平面布置示意图。
图3为本发明的主体结构横向剖视图。
图4为本发明的主体结构纵向剖视图。
图5为本发明涉及的悬浮床的结构示意图。
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的说明。
实施例1：
本实例涉及的一种斑节对虾低碳养殖装置的的主体结构包括养殖池1、曝气管2、热水管3、推流泵4、悬浮床5、排污管6和支架7；矩形结构的养殖池1的底部敷设有曝气管2和热水管3，内壁上设置有两台关于中心对称的推流泵4，内部设置有两组悬浮床5；养殖池1的底部呈锅状结构，最低处设置有排污管6，排污管6与养殖池1的连接处设置有防逃网；悬浮床5通过支架7设置在养殖池1的内部，每组悬浮床5由三个床体组成，每个床体均由边框8和底板9围合构成，底板9上依次设置有透水布10和活沙层11。
本实施例涉及的养殖池1的长度和宽度均为5m，水深为1.5m；曝气管2之间的距离为60-90cm，且铺设在悬浮床5的底部，以防止活沙层11的内部缺氧；推流泵4能够使养殖水体旋转流动，便于残饵和粪便等废物聚集于养殖池1的最低处，并通过排污管6排出，推流泵4与养殖池1底部的距离为10-20cm；支架7的材质包括硬性聚乙烯材料或混凝土；床体的高度为8-15cm，面积为养殖池1的面积的30-50％，两个床体之间的距离为20-30cm，最下层的床体距离养殖池1的池底5-10cm，最上层的床体距离水面15-30cm；底板9的网格或者网孔能够使活沙层11的间隙水与养殖水体进行充分的水力交换；透水布10包括细布和绢布，能够避免沙飞散；活沙层11的厚度为8-12cm，为普通海沙、珊瑚沙、菲律宾沙或其组合，粒径为1-3mm范围，通过充分暴晒等措施消毒以灭杀弧菌等致病菌。
本实施例涉及的斑节对虾低碳养殖装置使用时，具体操作步骤包括准备、挂膜和养殖共三个步骤：
(1)准备：
将曝气管2与外接的曝气泵连接，开启曝气泵和热水管3，将养殖池1内的溶解氧控制在4-5.5mg/L，温度控制在26-28℃，pH值控制在8.2，盐度控制在25‰；
(2)挂膜：
首先，在沙中投加由AOM和NOB组成的硝化细菌菌剂，其中AOM与NOB数量比为1.5-3:1，硝化细菌菌剂体积占沙体积的0.2-0.5％，或者接种其余养殖池的成熟活沙，以加快挂膜速度，活沙体积占沙总体积的10-20％，然后，投加氯化铵使三个床体的氨氮浓度由上至下分别达到5mg/L、10mg/L和20mg/L，每隔24小时监测氨氮和亚硝酸盐氮的浓度，通过投加氯化铵使氨氮和亚硝酸盐氮浓度同时降至0.1mg/L以下时，完成挂膜(生物膜)，挂膜在10-15天完成；
(3)养殖：
将斑节对虾苗投入养殖池1内，悬浮床5为斑节对虾苗营造良好的生长环境，沙附着的生物膜将氨和亚硝酸盐转化为硝酸盐，开启推流泵4，通过推流泵4产生的旋转水流充分集污，通过排污管6彻底排污，定期投加碳酸钠或碳酸氢钠以补充硝化作用消耗的碱度，每日监测包括氨氮、亚硝酸盐氮浓度、水温和溶解氧的常规水质指标，直至斑节对虾成熟，完成一个养殖周期。
本实施例涉及的曝气管2与推流泵4结合，将养殖水体充分混合，无废物积累和缺氧死角；热水管3供热时，推流泵4产生的旋转水流加速热传递，避免局部高温，节省能量损耗；推流泵4与悬浮床5相辅相成，缺一不可，仅使用悬浮床5，排污不彻底，养殖池1易出现死角，导致局部环境恶劣；仅使用推流泵4，需要设置底沙，而底沙的存在使得池底不能设置排污口，只能通过排污泵抽吸去除污染物，如果排污不及时，会导致池底因微生物氧化分解有机废物而缺氧，产生大量氨，使得池底环境恶劣，诱发斑节对虾的死亡。
本实施例涉及的推流泵4能够产生旋转水流，利用水体旋转流动时的离心力将废物与水体分离，并聚集在排污管6的排污口处，达到养殖过程中在不换水的前提下大量排污的目的；推流泵4固定在养殖池1的池底或池壁，间歇运行，投饵后关闭三小时，其余时间正常运行。
本实施例涉及的悬浮床5采用多层设置的方式，充分利用了养殖的立体空间，增大了沙的平面面积和斑节对虾的栖息场所，同时，增加了沙表面形成的生物膜的生物量，维持了养殖系统水质的稳定性，不会使污染物在底层活沙表面积累，营造良好沙环境，保持黑暗环境，最大程度的还原了斑节对虾的原始生活环境；悬浮床5可以采用移动式或固定式：养殖池1与悬浮床5分离的移动式，清池时可将悬浮床5移出养殖池1，对养殖池1彻底排污和消毒；养殖池1与悬浮床5为一体式结构的固定式，具有运行成本低和运行稳定的优点。
本实施例涉及的活沙层11的沙是具有硝化功能微生物生长所需的载体，在沙的表面形成生物膜，一方面可以控制氨氮和亚硝酸盐氮浓度，另一方面可以作为斑节对虾的饵料来源，提高饲料转化率；沙需要进行筛选处理，去除过粗和过细颗粒，保留粒径为1-3mm的颗粒，因为，斑节对虾喜欢栖息于粒径极小的沙中，但是，沙粒粒径过小会导致活沙过于密实，沙间隙水与养殖水体水力交换不足，使得悬浮床5的内部缺氧，致使氨在沙内大量积累；活沙层11的厚度为8-12cm，过厚会产生因沙间隙水与养殖水体交换不足，内部缺氧的问题，过薄会产生养殖后期成虾体型过大无法潜沙的问题；由于海沙会吸附弧菌等致病菌，使用前需要通过暴晒和喷撒消毒液的手段进行消毒处理；活沙能够重复利用，再利用前需要进行活化处理，防止生物膜老化导致的生物活性不足现象。
Claims (10)
1.一种斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，主体结构包括养殖池、曝气管、热水管、推流泵和悬浮床；养殖池的底部敷设有曝气管和热水管，内壁上设置有用以产生旋转水流的推流泵，内部设置有若干组悬浮床。
2.根据权利要求1所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，养殖池的面积为20-40m2，高度为1.5-2.0m，水深为1-1.5m，长宽比为1-1.5：1，底部的坡度为2-5°，形状包括圆形和矩形，底部中心向下凹陷，并在最低处设置有排污管。
3.根据权利要求1所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，曝气管为纳米曝气管，蛇形排布。
4.根据权利要求1所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，热水管环形排布。
5.根据权利要求1所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，推流泵为潜水泵，能够使用水下推流器替代，关于中心对称式设置在养殖池的内壁拐角处或底部中心处。
6.根据权利要求1所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，悬浮床通过支架设置在养殖池的内部，每组悬浮床由若干个床体组成，每个床体的结构均相同，由边框和底板围合构成，底板上设置有透水布，透水布上设置有活沙层。
7.根据权利要求2所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，排污管与养殖池的连接处设置有防止幼虾进入排污管的防逃网。
8.根据权利要求6所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，边框和底板的形状相同，包括圆形和矩形，底板为网格状或网孔状结构。
9.根据权利要求1-6所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，使用时，具体操作步骤包括准备、挂膜和养殖共三个步骤：
(1)准备：
将曝气管与外接的曝气泵连接，开启曝气泵和热水管，将养殖池内的溶解氧控制在2.5-6.0mg/L，温度控制在25-33℃，pH值控制在7.8-8.8，盐度控制在20-30‰；
(2)挂膜：
首先，在沙中投加由AOM和NOB组成的硝化细菌菌剂，硝化细菌菌剂体积占沙体积的0.2-0.5％，然后，投加氯化铵使各个床体的氨氮浓度分别达到设定值，每隔24小时监测氨氮和亚硝酸盐氮的含量，通过投加氯化铵使氨氮和亚硝酸盐氮浓度同时降至0.1mg/L以下，完成挂膜；
(3)养殖：
将斑节对虾苗投入养殖池内，悬浮床为斑节对虾苗营造生长环境，沙附着的生物膜将氨和亚硝酸盐转化为硝酸盐，开启推流泵，通过推流泵产生的旋转水流充分集污，通过排污管排污，定期投加碳酸钠或碳酸氢钠以补充硝化作用消耗的碱度，每日监测包括氨氮、亚硝酸盐氮浓度、水温和溶解氧的常规水质指标，直至斑节对虾成熟，完成一个养殖周期。
10.根据权利要求9所述的斑节对虾低碳养殖装置，其特征在于，一个养殖周期结束后，对悬浮床进行清洗，并集中在水体溶解氧为3.0mg/L的环境中保存；下一个养殖周期开始前，置于氨氮浓度为10mg/L的养殖池内，活化活沙层；当两个养殖周期间隔4个月以上时，对活沙层进行冲洗后晾晒，堆积放置，下一个养殖周期开始前重新挂膜。
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