CN116177804A - 一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统及方法，包括：依次连接的pH调节池、养殖池、过滤池和曝气生物滤池；所述pH调节池设置在所述养殖池的上方，调节养殖水体的pH值并流向所述养殖池；所述养殖池用于养殖大口黑鲈，养殖水体经管道流向所述过滤池；所述过滤池过滤养殖水体并由水泵抽提至所述曝气生物滤池；所述曝气生物滤池设置在养殖池上方，其中过滤后的养殖水体经高度差再流回所述养殖池，形成水体循环。本发明在pH调节池中采用NaHCO3溶液作为pH调节剂，操作简单，维持效果长久。本发明设置的火山石过滤池对固体颗粒物的去除效果和微滤机相当，可以使系统能耗大大降低，节能的同时也节省了人力成本。
Description
技术领域
本发明属于水产养殖领域，特别是涉及一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统及方法。
背景技术
水处理是循环水养殖的核心，是保障系统正常运转的关键。已公开文献资料表明，循环水养殖系统水处理技术常采用固液分离、生物滤池净化、增氧等技术手段实现水体净化和循环利用。生物滤池是水处理系统的核心，已有发明人利用活性污泥启动生物滤池，实现硝化作用，从而去除水体氨氮和亚硝酸盐氮。也有发明人采用泼洒微生物制剂的方法实现生物膜的快速生长，从而净化水质。现有技术手段聚焦生物滤池中生物膜的培养，步骤繁琐、硝化作用启动时间较长。或者采用多级生物滤池进行水处理，增加养殖成本。
现有的一种养殖水质调控系统及调控方法，利用植物浮床吸收水体中的氮磷元素，以达到水质净化的目的。现有的一种南美白对虾淡水池塘养殖水质调控方法，主要包括：厌氧硝化：在初始活性污泥中添加乳酸菌进行培养，启动厌氧硝化反应；好氧硝化：好氧硝化在开放式曝气池中进行，每周向曝气池中添加芽孢杆菌、每次添加100毫升；光和细菌净化：此过程在光合细菌反应器中进行，每周向反应器中加100毫升光合细菌；微藻培养净化：此过程在微藻培养池中进行,微藻选自小环藻、中肋骨条藻、小球藻和栅藻中的一种或其中多种的组合。现有的一种工厂化水产养殖专用水质调控剂及其生产方法中涉及的水质调控剂包括以下成份及质量份数：白泥50-95％、硅酸盐0-30％、稀土0-5％、火山灰0-30％和小苏打0-20％。现有的一种工厂化水产养殖的水质调控系统与方法包括：数据采集模块、决策模块和水质调节设备，水质调节设备主要指供氧设备，主要解决水体溶解氧控制问题，
对上述现有的水质调控系统及方法进行分析可知，现有的技术方案存在以下问题：
(1)多利用活性污泥培养生物膜，硝化反应时间较长；
(2)用光合细菌和微藻作为水质净化剂，需要培养、扩繁等步骤，不仅耗时且步骤繁琐，不易操作，在循环水养殖过程中，随着养殖时间的延长，水体pH逐渐降低，不利于养殖对象的生长；
(3)现有的技术方案多采用商品微生物水质净化剂、藻类、活性污泥等成分调节水质，商品制剂存在质量不稳定、需要活化等问题；
(4)循环水养殖过程中，随着养殖时间的延长，水体中残饵粪便和养殖对象的呼吸作用等因素会导致水体pH逐渐降低，不利于养殖对象正常生长。
因此，亟需提出一种水质调控系统，旨在解决循环水养殖大口黑鲈过程中，水体中氨氮和亚硝酸盐氮偏高，特别是在生物膜培养阶段，水体中氨氮和亚硝酸盐氮呈先升高后降低的变化规律，在生物膜成熟前，水体中氨氮积累量高，不利于养殖对象的生长的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统和方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统，包括：依次连接的pH调节池、养殖池、过滤池和曝气生物滤池；
所述pH调节池设置在所述养殖池的上方，调节养殖水体的pH值并流向所述养殖池；所述养殖池用于养殖大口黑鲈，养殖水体经管道流向所述过滤池；所述过滤池过滤养殖水体并由水泵抽提至所述曝气生物滤池；所述曝气生物滤池设置在养殖池上方，其中过滤后的养殖水体经高度差再流回所述养殖池，形成水体循环。
可选地，所述养殖池、曝气生物滤池、过滤池和pH调节池的面积比为10:3:3:1。
可选地，所述pH调节池的池中加入曝气24h的自来水，并按照50g/L的质量比加入NaHCO3溶液，搅拌溶解。
可选地，所述过滤池的高度低于所述养殖池的底部，所述过滤池中设置一隔板，用于放置火山石填料，养殖水体经所述火山石填料过滤后经所述过滤池底部的水泵抽提至所述曝气生物滤池；其中，所述火山石填料的直径为3～5cm，孔隙率80～85％，密度1.5～2.0g/cm3，放置密度为300～400g/L养殖水体。
可选地，所述曝气生物滤池中放置若干个方形海绵填料，所述方形海绵填料的填充密度为16.7g/L养殖水体。
本发明还提供一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控方法，包括以下步骤：
养殖开始，基于预设放养密度，在养殖池中放入若干尾大口黑鲈，在过滤池中放入火山石填料，在曝气生物滤池中放入方形海绵填料，在pH调节池中加入预设浓度的NaHCO3溶液，打开所述过滤池中的水泵，使养殖水体形成内循环；
养殖第4d，在所述曝气生物滤池中加入单一微生物制剂菌粉30～35g；
养殖第5d，在所述曝气生物滤池中加入复合微生物制剂菌粉20～25g；
养殖第10d，在所述曝气生物滤池中加入复合微生物制剂菌粉20～25g；并打开所述pH调节池的阀门，向所述养殖池中加入NaHCO3溶液1.5L，之后每天向所述养殖池中加入NaHCO3溶液500ml；
养殖第12d，在所述曝气生物滤池中加入单一微生物制剂菌粉30～35g。
可选地，所述单一微生物制剂为枯草芽孢杆菌，所述复合微生物制剂由枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌纯菌种按质量等分比例混合制成；其中，枯草芽孢杆菌和乳酸菌的菌落总数要求≥1.0×109CFU/g，酵母菌菌落总数要求≥1.5×106CFU/g。
本发明的技术效果为：
本发明在pH调节池中采用NaHCO3溶液作为pH调节剂，操作简单，维持效果长久。本发明设置的火山石过滤池对固体颗粒物的去除效果和微滤机相当，但是可以使系统能耗大大降低，节能的同时也节省了人力成本，符合绿色渔业、节能渔业的要求。
本发明边挂膜边添加微生物制剂，根据水体中氨氮和亚硝酸盐氮的变化规律，调整对应的微生物制剂添加量和使用频次，在水体中形成优势菌群，以达到高效水处理的目的。此外，本发明根据试验结果，按需添加不同种类的微生物菌种，边挂膜边定向培养生物膜，节省时间，水体中氨氮和亚硝酸盐氮去除效果明显，操作简单，可有效节省资源。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中的循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统结构示意图，其中：1-养殖池，2-过滤池，3-曝气生物滤池，4-pH调节池，5-水泵，6-火山石，7-隔板，8-聚氨酯海绵填料，9-阀门；
图2为本发明实施例中的添加微生物制剂对水体氨氮的去除效果图；
图3为本发明实施例中的不同添加量对水体氨氮去除率的影响示意图；
图4为本发明实施例中的添加微生物制剂对水体亚硝酸盐氮的去除效果图；
图5为本发明实施例中的不同添加量对水体亚盐去除率的影响示意图；
图6为本发明实施例中的水体pH变化规律示意图；
图7为本发明实施例中的大口黑鲈末体重变化情况示意图；
图8为本发明实施例中的大口黑鲈存活率情况示意图；
图9为本发明实施例中的大口黑鲈饲料系数示意图；
图10为本发明实施例中的系统能耗情况示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
如图1所示，本实施例涉及一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统及方法，系统包括：养殖池1，过滤池2，曝气生物滤池3，pH调节池4，水泵5，火山石6，隔板7，聚氨酯海绵填料8，阀门9。养殖池1、曝气生物滤池3、过滤池2、pH调节池4的面积比为10:3:3:1。
可实施的，养殖池1中放养大口黑鲈，放养密度为3.4kg/m3，养殖水体经池中管道流向过滤池。
可实施的，过滤池2高度要低于养殖池底部10cm，过滤池中设置一隔板7，用于放置填料，即火山石6。火山石填料的直径为3～5cm，孔隙率80～85％，密度1.5～2.0g/cm3，放置密度为300～400g/L养殖水体，火山石要用网袋套牢，以便拿取。过滤池2底部放置水泵5，水体经火山石6过滤后由水泵5抽提至曝气生物滤池3。
可实施的，曝气生物滤池3设置在养殖池1上方，曝气生物滤池3中的水体经高度差再流回养殖池1，以此形成水体循环。生物滤池中放置方形聚氨酯海绵填料8，材质为聚氨酯，外形为边长2.0cm的立方体，比表面积3.2-3.5×104m2/m3，填料填充密度为16.7g/L水体。
可实施的，pH调节池4位于养殖池上方，可和曝气生物滤池3平行。池中加入曝气24h的自来水，按照50g/L质量比加入NaHCO3，搅拌溶解。池底设置阀门9和出水口，以便pH调节池水体流向养殖池。
具体方法如下：
本实施例所用的微生物制剂有2种：一种为复合微生物制剂(枯草芽孢杆菌：酵母菌：乳酸菌纯菌种，按等分比例混合制成)，另一种为单一微生物制剂枯草芽孢杆菌。其中，枯草芽孢杆菌和乳酸菌的菌落总数要求≥1.0×109CFU/g，酵母菌菌落总数要求≥1.5×106CFU/g。
微生物菌种的使用方法如下：养殖第4d，称取枯草芽孢杆菌菌粉30～35g，放入一干净烧杯中，加入100～150ml蒸馏水，搅拌溶解，曝气生物滤池全池泼洒；养殖第5d，称取复合微生物制剂菌粉20～25g，放入一干净烧杯中，加入50～100ml蒸馏水，搅拌溶解，曝气生物滤池全池泼洒；养殖第10d，称取复合微生物制剂菌粉20～25g，放入一干净烧杯中，加入50～100ml蒸馏水，搅拌溶解，曝气生物滤池全池泼洒；养殖第12d，称取枯草芽孢杆菌菌粉30～35g，放入一干净烧杯中，加入100～150ml蒸馏水，搅拌溶解，曝气生物滤池全池泼洒。
养殖第10d，打开pH调节池阀门，加入50g/L的NaHCO3溶液1.5L，之后每天向养殖池中加入NaHCO3溶液500ml。
实施例二
养殖系统的具体要求：
作为具体的实施例，在养殖池中放入有效水体520L，养殖品种为大口黑鲈，放养密度为3.4kg/m3，养殖缸水体经池中管道流向过滤池。
过滤池为长方形，容积为156L，高度要低于养殖池底部10cm。过滤池中放置火山石填料，放置密度为300～400g/L水体，火山石要用网袋套牢，以便放取。过滤池水面下5cm处设置一固定隔板，隔板面积和过滤池底面积相同，固定在过滤池四周，火山石放置在过滤池隔板上。距过滤池底部5cm处设置一台功率为50-80W、扬程3.0-3.5m的小型水泵，水体经过火山石过滤后，由水泵抽提至曝气生物滤池。
曝气生物滤池设置在养殖池上方，底部高于养殖池即可。生物滤池中放置方形海绵填料，材质为聚氨酯，外形为边长2.0cm的立方体，比表面积3.2-3.5×104m2/m3，填料放置密度为16.7g/L水体。生物滤池中的水体经高度差再流回养殖池，以此形成水体循环。
pH调节池为带盖子的圆柱形，容积为52L，其位置和曝气生物滤池平行，位于养殖池上方。养殖系统运行前，在pH调节池中加入的自来水40L，曝气24h后，加入NaHCO3溶液2kg，搅拌溶解。池底设置阀门和出水口，以便pH调节池水体流向养殖池。NaHCO3溶液用完时按照上述方法及时补充。
养殖系统的运行方法：
养殖开始后，根据本实施例中建议的放养密度，放入养殖对象大口黑鲈，过滤池和生物滤池中放置对应的生物填料，pH调节池中准备好对应的NaHCO3溶液。打开过滤池中的水泵，使养殖水体形成内循环。
养殖第4d，称取枯草芽孢杆菌菌粉30～35g，放入一干净烧杯中，加入100～150ml蒸馏水，搅拌溶解，曝气生物滤池全池泼洒；养殖第5d，称取复合微生物制剂菌粉20～25g，放入一干净烧杯中，加入50～100ml蒸馏水，搅拌溶解，曝气生物滤池全池泼洒；养殖第10d，称取复合微生物制剂菌粉20～25g，放入一干净烧杯中，加入50～100ml蒸馏水，搅拌溶解，曝气生物滤池全池泼洒；养殖第12d，称取枯草芽孢杆菌菌粉30～35g，放入一干净烧杯中，加入100～150ml蒸馏水，搅拌溶解，曝气生物滤池全池泼洒。
养殖第10d，打开pH调节池阀门，向养殖池中加入NaHCO3溶液1.5L，之后每天向养殖池中加入NaHCO3溶液500ml。
实验效果：
以不添加微生物制剂组为对照组，以添加复合微生物制剂组为实验组，对大口黑鲈循环水养殖系统水体中氨氮的去除效果见图2。由图2可知，对照组氨氮浓度在试验第5d大于1.0mg/L，在第8d达到峰值，为4.83mg/L。当氨氮浓度达到峰值时，分析不同添加量复合微生物制剂对氨氮去除率的影响，结果见图3。当添加量在20～25g范围时，复合微生物制剂对氨氮的去除率最高，达80％以上。继续增加微生物制剂的使用量并没有提高氨氮去除率，因此，建议复合微生物制剂的添加量为20～25g。
当氨氮浓度大于1.0mg/L时，大口黑鲈吃食较差，且容易产生应激胁迫。因此，试验第5d，添加复合微生物制剂20～25g，实验组水体中氨氮浓度有所降低，且一直维持在1.0mg/L以下。至试验第10d，实验组水体中氨氮有所上升，再加入复合微生物制剂20～25g，此后水体中氨氮含量逐渐降低，最后维持在0.2mg/L的安全浓度内。整个试验期内，实验组的氨氮浓度保持平稳，且一直低于对照组，说明适量添加复合微生物制剂可以有效降低水体的氨氮浓度。
以不添加微生物制剂组为对照组，以添加枯草芽孢杆菌组为实验组，对大口黑鲈循环水养殖系统水体中亚硝酸盐的去除效果见图4。第4d，水体中亚硝酸盐含量迅速升高，达1.31mg/L。当亚盐浓度达到峰值时，分析不同添加量的枯草芽孢杆菌对亚盐去除率的影响，结果见图5。当添加量在30～35g时，枯草芽孢杆菌对亚盐的去除率最高，达81％以上，当添加量增加至40g时，继续增加使用量对亚盐的去除率无显著提高，因此，建议枯草芽孢杆菌的添加量为30～35g。根据亚盐变化规律和添加量试验，养殖第4d，在水体中添加枯草芽孢杆菌菌粉30～35g，可显著降低亚盐的含量，可维持到第12d。第12d，再加入枯草芽孢杆菌菌粉30～35g，可有效降低亚硝酸含量，第18d后亚硝酸盐含量降低至0.1mg/L，并保持稳定。
水体中pH变化见图6。实验进行到第10d，水体的pH值为6.09，pH值小于6会对大口黑鲈生长和摄食产生不利影响，根据生产经验和已有文献报道，养殖大口黑鲈时，水体的pH保持在7.2-7.5左右。实验结果表明，每500L养殖水体，加入质量浓度为50g/L的NaHCO3溶液100ml，可使pH上升0.1个单位，所以首次调节pH时，需要添加上述NaHCO3溶液1.5L，之后根据pH变化规律，每天降低约0.2个单位，所以在第11d之后，每天打开pH调节池阀门，向养殖池里加NaHCO3溶液200ml。
采用本实施例中的养殖系统，和对照组相比，大口黑鲈末体重提高了8.8％(图7)，存活率提高了5％(图8)，饲料系数降低了19.05％(图9)用电量降低35％(图10)。
使用本实施例的系统及方法，和对照组对比，添加微生物制剂可以有效降低水体中的氨氮和亚硝酸盐氮，二次添加后可使水体中氨氮保持在0.2mg/L安全浓度之下，亚硝酸盐氮浓度保持在0.1mg/L以下。本实施例中的pH调节系统，操作方便，可使养殖水体的pH值保持在7.2左右，符合大口黑鲈正常生长需要，本实施例用火山石替代生产中常用的微滤机，固体颗粒物去除效果相当，但是可以有效降低系统能耗。在养殖方面，本系统可以提高大口黑鲈的生长和存活率、降低饵料系数，技术效果较传统循环水养殖系统优势明显。
在加入复合微生物制剂第1天后，和对照组(不添加微生物制剂组)相比，水体中氨氮浓度降低56.07％，第2天降低76.72％，第3天降低84.47％，第4天降低80.87％。第5天再次加入复合微生物制剂，其对水体中氨氮的去除率均在60％以上，氨氮在第15天降低至0.2mg/L安全浓度之下，且保持稳定。在系统中加入酵母菌后第1天，水体中亚硝酸盐氮浓度降低54.30％，第2天降低64.97％，第3天降低72.64％，第4天降低81.88％，一直至第7天，酵母菌对水体中亚硝酸盐氮的去除率均在60.0％以上。二次加入酵母菌，水体中亚硝酸盐氮浓度呈降低趋势，去除率从36.77％增加至80％以上，且水体中亚硝酸盐氮浓度保持在0.1mg/L以下，整个试验期保持稳定，符合大口黑鲈正常生长需要。
生产中循环水养殖系统常用微滤机过滤分离固体颗粒物，微滤机运转需要较大的能耗，需要日常维护，若冲洗不干净容易造成堵塞。本系统设置的火山石过滤池对固体颗粒物的去除效果和微滤机相当，但是可以使系统能耗降低约35％，节能的同时也节省了人力成本，符合绿色渔业、节能渔业的政策要求。此外，采用本实施例中的pH调节系统和方法，可以使养殖水体的pH值保持在7.2左右。生产中常用生石灰调节水体pH值，虽然见效快，但使用量不当会造成pH值波动较大。此外，生石灰具有很强的碱性和腐蚀性，长期使用会造成系统损伤。本系统采用NaHCO3溶液作为pH调节剂，操作简单，维持效果长久。
采用本实施例中的养殖系统和水质调控方法，和对照组对比，大口黑鲈的生长较快，末体重增加了8.8％、饲料系数降低了19.05％，存活率提高5％，养殖效果显著。
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 (7)
1.一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统，其特征在于，包括：依次连接的pH调节池、养殖池、过滤池和曝气生物滤池；
所述pH调节池设置在所述养殖池的上方，调节养殖水体的pH值并流向所述养殖池；所述养殖池用于养殖大口黑鲈，养殖水体经管道流向所述过滤池；所述过滤池过滤养殖水体并由水泵抽提至所述曝气生物滤池；所述曝气生物滤池设置在养殖池上方，其中过滤后的养殖水体经高度差再流回所述养殖池，形成水体循环。
2.根据权利要求1所述的循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统，其特征在于，
所述养殖池、曝气生物滤池、过滤池和pH调节池的面积比为10:3:3:1。
3.根据权利要求1所述的循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统，其特征在于，
所述pH调节池的池中加入曝气24h的自来水，并按照50g/L的质量比加入NaHCO3溶液，搅拌溶解。
4.根据权利要求1所述的循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统，其特征在于，
所述过滤池的高度低于所述养殖池的底部，所述过滤池中设置一隔板，用于放置火山石填料，养殖水体经所述火山石填料过滤后经所述过滤池底部的水泵抽提至所述曝气生物滤池；其中，所述火山石填料的直径为3～5cm，孔隙率80～85％，密度1.5～2.0g/cm3，放置密度为300～400g/L养殖水体。
5.根据权利要求1所述的循环水养殖大口黑鲈的水质调控系统，其特征在于，
所述曝气生物滤池中放置若干个方形海绵填料，所述方形海绵填料的填充密度为16.7g/L养殖水体。
6.一种循环水养殖大口黑鲈的水质调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
养殖开始，基于预设放养密度，在养殖池中放入若干尾大口黑鲈，在过滤池中放入火山石填料，在曝气生物滤池中放入方形海绵填料，在pH调节池中加入预设浓度的NaHCO3溶液，打开所述过滤池中的水泵，使养殖水体形成内循环；
养殖第4d，在所述曝气生物滤池中加入单一微生物制剂菌粉30～35g；
养殖第5d，在所述曝气生物滤池中加入复合微生物制剂菌粉20～25g；
养殖第10d，在所述曝气生物滤池中加入复合微生物制剂菌粉20～25g；并打开所述pH调节池的阀门，向所述养殖池中加入NaHCO3溶液1.5L，之后每天向所述养殖池中加入NaHCO3溶液500ml；
养殖第12d，在所述曝气生物滤池中加入单一微生物制剂菌粉30～35g。
7.根据权利要求6所述的循环水养殖大口黑鲈的水质调控方法，其特征在于，
所述单一微生物制剂为枯草芽孢杆菌，所述复合微生物制剂由枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌纯菌种按照质量等分比例混合制成；其中，枯草芽孢杆菌和乳酸菌的菌落总数要求≥1.0×109CFU/g，酵母菌菌落总数要求≥1.5×106CFU/g。
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