CN114467832A

CN114467832A - 一种水体自循环淡水生态养殖系统

Info

Publication number: CN114467832A
Application number: CN202210228716.1A
Authority: CN
Inventors: 丁彦礼; 白少元; 陈晨; 张亚楠
Original assignee: Guilin University of Technology
Current assignee: Guilin University of Technology
Priority date: 2022-03-10
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2022-05-13

Abstract

本发明公开一种水体自循环淡水生态养殖系统，涉及淡水养殖技术领域，包括养殖区和生态净化区；所述生态净化区内设置有进水井和排水井，所述进水井用于将所述养殖区中的水排入所述生态净化区，所述排水井用于将所述生态净化区中的水排入所述养殖区。本发明中的水体自循环淡水生态养殖系统，将淡水养殖过程中产生的污染物通过植物、填料及微生物的联合作用去除，实现水体的原位净化，极大降低了成本，解决了淡水养殖过程的水质保障问题。

Description

一种水体自循环淡水生态养殖系统

技术领域

本发明涉及淡水养殖技术领域，特别是涉及一种水体自循环淡水生态养殖系统。

背景技术

随着我国人民生活水平的提高，高品质水产品的需求量日益增多。但生态环境保护对野生水产品捕捞的严格控制，传统捕捞行业早已不能满足需求，水产养殖行业迎来蓬勃的发展。然而高品质的水产品需要高品质的水质为基础，水产养殖过程中水体水质问题引发越来越多的关注。

养殖过程中的水质问题主要是由于鱼类排泄物、过量的鱼饲料残渣、鱼类用药等在水体中的累积，造成的溶解氧过低、水体酸化、氨氮浓度升高使鱼类自身的载氧能力降低，产生缺氧症，鱼类自身的新陈代谢缓慢、发病率升高，严重影响水产品品质及产量。

目前水产养殖业水质保障技术主要包括曝气充氧、抛洒石灰调节水体pH，以及工业化循环水养殖生物过滤技术，如沙滤池等。然后依靠物化作用维持水质，不仅无法保障自然的水环境状况，而且成本高昂，因此如何开发出基于自然的养殖水质解决方案，实现低成本的养殖水体的原位生态净化是现代养殖业健康发展的关键。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种水体自循环淡水生态养殖系统，促进淡水养殖业的绿色健康发展。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种水体自循环淡水生态养殖系统，包括养殖区和生态净化区；所述生态净化区内设置有进水井和排水井，所述进水井用于将所述养殖区中的水排入所述生态净化区，所述排水井用于将所述生态净化区中的水排入所述养殖区。

可选的，所述养殖区和所述生态净化区为同心结构，所述生态净化区位于所述养殖区周围。

可选的，所述养殖区为圆形或方形；所述生态净化区的体积与所述养殖区的水容量比值为1:3-1:10。

可选的，所述生态净化区外侧围墙高于所述生态净化区内侧围墙。

可选的，所述生态净化区内由上到下依次填充有第一层粗粒填料、第二层中粒填料、第三层细粒填料和第四层粗粒填料；所述第一层粗粒填料的粒径为10-20mm，厚度为10-20cm；所述第二层中粒填料的粒径为8-15mm，厚度为30-40cm；所述第三层细粒填料的粒径为3-8mm，厚度为20-30cm；所述第四层粗粒填料的粒径为10-20mm，厚度为10-20cm。

可选的，所述第一层粗粒填料和所述第四层粗粒填料为砾石或碎石；所述第二层中粒填料和所述第三层细粒填料为沸石、陶粒、石英砂、生物碳、焦炭、河沙、小砾石中的一种或几种。

可选的，所述生态净化区内种植湿生挺水植物；所述湿生挺水植物为美人蕉、芦苇、菖蒲、风车草、再力花、梭鱼草、黑麦草、象草中的一种或几种。

可选的，所述生态净化区的外侧围墙上设置有布水槽，所述布水槽宽度为20-40cm，所述进水井与所述布水槽相连通，所述布水槽两侧设置有溢流堰；所述溢流堰的位置高程与所述养殖区的设计水位相同。

可选的，所述排水井为方形结构，所述排水井底部通过出水孔与所述生态净化区相连通，所述出水孔位于所述生态净化区底部以上10-20cm处。

可选的，所述排水井内设置有回水管，所述回水管位于所述生态净化区底部以上5-10cm处；所述回水管的进水端设置有过滤网；所述回水管另一端与水泵的进水口相连通。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的水体自循环淡水生态养殖系统，将淡水养殖过程中产生的污染物通过植物、填料及微生物的联合作用去除，实现水体的原位净化，极大降低了成本，解决了淡水养殖过程的水质保障问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水体自循环淡水生态养殖系统的结构示意图；

图2为本发明水体自循环淡水生态养殖系统的A-A结构示意图；

图3为本发明水体自循环淡水生态养殖系统的B-B结构示意图；

图4为本发明水体自循环淡水生态养殖系统的C-C结构示意图。

附图标记说明：1、养殖区；2、生态净化区；3、进水井；4、排水井；5、进水管；6、布水槽；7、水生植物；8、出水孔；9、回水管；10、水泵；11、颗粒填料；12、养殖区常水位；13、进水井水位；14、出水井水位；15、过滤网；16、净化区内侧围墙；17、净化区外侧围墙；

111、第一层粗粒填料；112、第二层中粒填料；113、第三层细粒填料；114、第四层粗粒填料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种水体自循环淡水生态养殖系统，包括养殖区1和生态净化区2；生态净化区2内设置有进水井3和排水井4，进水井3用于将养殖区1中的水排入生态净化区2，排水井4用于将生态净化区2中的水排入养殖区1。

养殖区1内的水体经进水井3进入生态净化区2后，经生态净化区2净化后排出至排水井4，在排水井4的作用下源源不断回流抽送至养殖区1，从而实现低成本的养殖水体的原位生态净化。

下面结合更具体的实施例对本发明中的水体自循环淡水生态养殖系统做进一步说明。

实施例一：

如图1至4所示，本实施例提供一种水体自循环淡水生态养殖系统，包括养殖区1和生态净化区2；生态净化区2内设置有进水井3和排水井4，进水井3用于将养殖区1中的水排入生态净化区2，排水井4用于将生态净化区2中的水排入养殖区1。

于本具体实施例中，养殖区1为方形；养殖区1和生态净化区2为同心结构，生态净化区2位于养殖区1周围。生态净化区2的体积与养殖区1的水容量比值为1：7。生态净化区2外侧围墙高于生态净化区2内侧围墙20-40cm，优选30cm，以防止雨水径流携带的泥沙、氮磷及农药等污染物进入塘体对水质造成影响。

生态净化区2内由上到下依次填充有第一层粗粒填料111、第二层中粒填料112、第三层细粒填料113和第四层粗粒填料114；第一层粗粒填料111的粒径为15mm，厚度为15cm；第二层中粒填料112的粒径为10mm，厚度为33cm；第三层细粒填料113的粒径为5mm，厚度为25cm；第四层粗粒填料114的粒径为15mm，厚度为15cm。第一层粗粒填料111和第四层粗粒填料114为砾石或碎石；第二层中粒填料112和第三层细粒填料113为沸石、陶粒、石英砂、生物碳、焦炭、河沙、小砾石混合填料。

生态净化区2内在第一层粗粒填料111上种植湿生挺水植物；湿生挺水植物为美人蕉、芦苇、菖蒲、风车草、再力花、梭鱼草、黑麦草、象草混合种植。

生态净化区2的外侧围墙上设置有布水槽6，布水槽6宽度为35cm，进水井3与布水槽6相连通，布水槽6两侧设置有溢流堰；溢流堰的位置高程与养殖区1的设计水位相同。

排水井4为方形结构，排水井4底部通过出水孔8与生态净化区2相连通，出水孔8位于生态净化区2底部以上15cm处。

排水井4内设置有回水管9，回水管9位于生态净化区2底部以上8cm处；回水管9的进水端设置有过滤网15，防止井中植物掉落叶片等杂物堵塞回水管9；回水管9另一端与水泵10的进水口相连通，水泵10将排水井4中水抽出并以射流形式循环回养殖区1，同时起到曝气充氧的作用。

于更进一步的实施例中，生态净化区2内，根据养殖区1的养殖密度及处理水量的大小，可以设置一个或多个进水井3及排水井4，进水井3及排水井4可对称分布或间隔分布，以利于进水及出水水流运动，使养殖区1水体有效循环，保持水质均匀。

进水井3为方形结构，底部通过进水管5与生态净化区2相连通，进水管5上安装过滤网15，防止养殖区1鱼、水草及杂物等堵塞进水管5；表面通过布水槽6与净化区相连通；养殖区1水通过底部进水管5流入并充满进水井3后，流入并充满布水槽6，并通过布水槽6两侧的溢流堰流入净化区，向下滴滤通过生态净化区2中分层填充的颗粒填料，最后经排水井4底部出水孔8流入排水井4中。

布水槽6两侧溢流位置高程与养殖区1设计水位相同，单个布水槽6的布水宽度为30-100cm；当净化区面积较大，宽度超过100cm时，应增加布水槽6数量，设置双道或多道布水槽6。

生态净化区2同时具有好氧、缺氧及厌氧环境，能够在生态净化区2中富集好氧-缺氧微生物，共同完成污染物的代谢。具体来说：养殖水体经进水井3和布水槽6进入生态净化区2后，由出水孔8排出至排水井4，在水泵10的作用下源源不断回流抽送至养殖区1，排水井4中水位的下降促使水流由进水井3经净化区到出水井的连续流动，而水流流动及排出过程中能够在填料孔隙中产生负压，从而使空气进入生态净化区2的填料孔隙间，并在生态净化区2水位以上的床体中形成好氧环境，在水位以下区域形成缺氧、厌氧环境，使自养、异养微生物大量富集，共同完成有机物、氮磷等污染物的代谢；而所选湿生植物茎中具有良好的通气组织，能够将氧气从叶片传输到根部，并分泌到根系周围填料中，促进植物根系附近微生物的繁殖，进一步提升污染物降解能力。

生态净化区2内的水位主要通过控制回流泵流量的大小来控制，正常运行时，将水位控制在第二层中粒填料112和第三层细粒填料113的交界处，此时，第一层粗粒填料111和第二层中粒填料112为好氧环境，第三层细粒填料113和第四层粗粒填料114为缺氧-厌氧环境；

养殖水体在生态净化区2的代谢过程如下：水体由表面进入生态净化区2后，首先被第一层粗粒填料111层过滤，将水中不可溶性大颗粒物质过滤拦截；随后溶解性污染物及小颗粒物质随水体进入第二层中粒填料112，在硝化菌及好氧微生物的作用下使有机氮及氨氮充分降解为硝态氮，同时将水体中的有机物转化为二氧化碳气体；污染物及水流继续进入第三层细粒填料113，主要为缺氧区，以有机物为碳源在反硝化菌作用下，将硝态氮转化为氮气，完成脱氮及有机物去除，最后进入第四层粗粒填料114收集后进入排水井4，循环回流至养殖区1，从而完成水体的原位生态净化；

生态净化区2运行一段时间后，根据床体过水状况，可以通过调整水泵10流量，使生态净化区2内水位周期式上下移动，实现床体交替式饱和与非饱和状态，完成反冲洗，解决床体堵塞问题，反冲洗水通过水泵10外排。

实施例二：

如图1至4所示，本实施例中，养殖区1为方形结构，水深为2m，长度为15m，宽度为10m，水面面积150m²，养殖区1设计水位情况下，水容量为300m³，生态净化区2构建体积与养殖区1设计水容量的比值为1:5，则净化区构建有效体积为60m³。

生态净化区2位于养殖区1外围，宽度为1m的环状结构，填料填充高度为1.1m，总有效体积为50m³；净化区外侧围墙17高于净化区内侧围墙1620cm。

生态净化区2内分层填充颗粒填料11从上到下依次为：第一层粗粒填料111粒径20mm，厚度10cm；第二层中粒填料112粒径8-15mm，厚度40；第三层细粒填料113粒径3-8mm，厚度30cm；第四层粗粒填料114粒径10-20mm，厚度20cm。

第一层粗粒填料111及第四层粗粒填料114可以为砾石，第二层中粒填料112为焦炭，第三层细粒填料113石英砂。

生态净化区2内填料之上水生植物7，本实施例中，水生植物7为种植湿生挺水植物美人蕉。

本例共设置两个进水井3及两个出水井，其中进水井3在长度方向中间位置，出水井在宽度方向上的中间位置，进水井3为正方形结构，边长为1m，底部与生态净化区2通过进水管5相连接，进水管5上安装有过滤网15，进水井3与生态净化区2通过布水槽6相连通。养殖区1水通过底部进水管5流入并充满进水井3后到达进水井水位13，流入并充满布水槽6，并通过布水槽6两侧的溢流堰流入净化区，向下滴滤通过净化区中分层填充的颗粒填料，最后经排水井4底部出水孔8流入排水井4中。

布水槽6宽度为30cm，布水槽6溢流水位与养殖区1设计常水位相同，单道布水槽6。

排水井4为正方形结构，边长为1m，底部通过出水孔8与生态净化区2相连通，每个排水井4有两个出水孔8，位于排水井4与生态净化区2相连的两堵墙体下部等高位置处，管中心高度位于净化区底部以上15cm位置处。

排水井4与养殖区1相连的墙体底部以上5cm处设有回水管9，回水管9进水端在排水井4内，安装有过滤网15，防止井中植物掉落叶片等杂物堵塞回水管9，回水管9另一端与水泵10相连，将排水井4中水抽出并以射流形式循环回养殖区1，同时起到曝气充氧的作用。

生态净化区2同时具有好氧、缺氧及厌氧环境，能够中床体中富集好氧-缺氧微生物，共同完成污染物的代谢。具体来说：养殖水体经进水井3、布水槽6进入净化区后，由出水孔8排出至排水井4，在水泵10的作用下源源不断回流抽送至养殖区1，保持排水井4中的低水位，排水井4中水位的下降促使水流由进水井3经生态净化区2到出水井的连续流动，而水流流动及排出过程中能够在填料孔隙中产生负压，从而使空气进入生态净化区2的填料孔隙间，并在生态净化区2水位以上的床体中形成好氧环境，在水位以下区域形成缺氧、厌氧环境，使自养、异养微生物大量富集，共同完成有机物、氮磷等污染物的代谢；而所选湿生植物茎中具有良好的通气组织，能够将氧气从叶片传输到根部，并分泌到根系周围填料中，促进植物根系附近微生物的繁殖，进一步提升污染物降解能力。

生态净化区2内的水位主要通过控制回流泵流量的大小来控制，正常运行时，将水位控制在第二层中粒填料112和第三层细粒填料113的交界处，此时，第一层粗粒填料111和第二层中粒填料112为好氧环境，第三层细粒填料113及第四层粗粒填料114为缺氧-厌氧环境。

养殖水体在生态净化区2的代谢过程如下：水体由表面进入生态净化区2后，首先被第一层粗粒填料111层，将水中不可溶性大颗粒物质过滤拦截；随后溶解性污染物及小颗粒物质随水体进入第二层中粒填料112，在硝化菌及好氧微生物的作用下使有机氮及氨氮充分降解为硝态氮，同时将水体中的有机物转化为二氧化碳气体；污染物及水流继续进入第三层细粒填料113，主要为缺氧区，以有机物为碳源在反硝化菌作用下，将硝态氮转化为氮气，完成脱氮及有机物去除，最后进入第四层粗粒填料114层收集后进入排水井4，循环回流至养殖区1，从而完成水体的原位生态净化。

生态净化区2运行一段时间后，根据床体过水情况，判断床体是否堵塞，此时，通过调整水泵10流量，使生态净化区2内水位在各层填料之间，周期式上下移动，实现床体交替式饱和与非饱和状态，完成反冲洗，反冲洗水通过水泵10外排，解决堵塞问题。

本发明提供的一种水体原位生态净化淡水养殖系统利用生态方法将淡水养殖过程中产生的污染物通过植物、填料及微生物的联合作用去除，实现水体的原位净化，极大降低了成本，解决了淡水养殖过程的水质保障问题。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，包括养殖区和生态净化区；所述生态净化区内设置有进水井和排水井，所述进水井用于将所述养殖区中的水排入所述生态净化区，所述排水井用于将所述生态净化区中的水排入所述养殖区。

2.根据权利要求1所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述养殖区和所述生态净化区为同心结构，所述生态净化区位于所述养殖区周围。

3.根据权利要求1或2所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述养殖区为圆形或方形；所述生态净化区的体积与所述养殖区的水容量比值为1:3-1:10。

4.根据权利要求1所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述生态净化区外侧围墙高于所述生态净化区内侧围墙。

5.根据权利要求1所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述生态净化区内由上到下依次填充有第一层粗粒填料、第二层中粒填料、第三层细粒填料和第四层粗粒填料；所述第一层粗粒填料的粒径为10-20mm，厚度为10-20cm；所述第二层中粒填料的粒径为8-15mm，厚度为30-40cm；所述第三层细粒填料的粒径为3-8mm，厚度为20-30cm；所述第四层粗粒填料的粒径为10-20mm，厚度为10-20cm。

6.根据权利要求5所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述第一层粗粒填料和所述第四层粗粒填料为砾石或碎石；所述第二层中粒填料和所述第三层细粒填料为沸石、陶粒、石英砂、生物碳、焦炭、河沙、小砾石中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述生态净化区内种植湿生挺水植物；所述湿生挺水植物为美人蕉、芦苇、菖蒲、风车草、再力花、梭鱼草、黑麦草、象草中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述生态净化区的外侧围墙上设置有布水槽，所述布水槽宽度为20-40cm，所述进水井与所述布水槽相连通，所述布水槽两侧设置有溢流堰；所述溢流堰的位置高程与所述养殖区的设计水位相同。

9.根据权利要求1所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述排水井为方形结构，所述排水井底部通过出水孔与所述生态净化区相连通，所述出水孔位于所述生态净化区底部以上10-20cm处。

10.根据权利要求1所述的水体自循环淡水生态养殖系统，其特征在于，所述排水井内设置有回水管，所述回水管位于所述生态净化区底部以上5-10cm处；所述回水管的进水端设置有过滤网；所述回水管另一端与水泵的进水口相连通。