CN209135161U - 一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，包括水池，水池设有水处理区，水处理区隔开成第一水处理区和第二水处理区，第一水处理区设有初级沉淀净化区和水质生物净化区，在第二水处理区也设有水质生物净化区，初级沉淀净化区种植深水植物，在水质生物净化区设置水生植物‑藻‑菌共生系统，提高根际及非根际微生物的多样性、微生物尤其是异养微生物对底泥和水体水质净化能力。本实用新型为集约化养殖生态系统提供良好的、稳定的水质，克服水产养殖系统水处理不全面，pH不稳定等缺陷，避免蓝藻等微生物次生代谢产物对水产养殖产品污染导致的土腥味，实现集约化循环水养殖的零排放，对工厂化养殖和集约化养殖的可持续发展有着重要意义。

Description

一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统

技术领域

本实用新型涉及水产养殖技术领域，具体涉及一种用于循环水养殖的仿生态水质生物净化系统。

背景技术

目前，大多数水产养殖模式为开放式养殖模式或半开放式养殖模式，由于缺乏水处理专用设施，水质和温度调节主要靠定期的大量换水实现的，养殖废水的排放不仅造成大量的水资源浪费，也构成了对环境资源的危害。尽管国内外学者研发出工厂化循环水养殖系统(RAS)和基于RAS结构的温室工厂化养殖系统，但是由于设备昂贵、运行成本高昂，加上反硝化功能不健全，造成硝酸盐富集，有时会高达100mg/L以上，而且pH升高，增加NH₃的毒性，对养殖品种构成较大的危害，需要大量换水或添加生石灰以维持系统正常运转，从而导致水质不稳定，养殖成本较高，温室养殖门槛居高不下，多数设施形同虚设，难以得到推广。

近年来，国内开始推广集装箱式循环水养殖，利用集装箱作为养殖的载体，养殖废水排入种植水草的池塘，经过水草光合作用净化水质后，泵入集装箱，形成不间断的循环水养殖。由于水草水处理效率的局限性，需要配备500-1000倍的池塘水草净化池净化集装箱养殖的污水和污物，净化池塘面积大，环境可控性差，该方法具有较大的局限性。

在温室养殖中，富营养化废水造成池塘的丝藻和蓝藻水华的危害已成为影响温室养殖产业发展的屏障。丝藻和蓝藻(包括微囊藻、螺旋藻、项圈藻、颤藻)繁殖速度很快，尤其是在夏天高温季节大量繁殖，在水的表层形成水华，影响投喂。由于蓝藻过度繁殖，引起水体pH急剧升高，加大氨氮的毒害，恶性循环加快蓝藻繁殖；一旦蓝藻死亡，会分泌大量蓝藻毒素，危害养殖动物的健康，并导致水产品的异味，严重影响水产养殖产品在市场的价值和口碑。目前，常采用化学方法，例如硫酸铜杀灭水华，然而，在缺氧条件下还原成硫化物和硫化氢毒素，对鱼类产生强烈毒害作用，引起中毒和缺氧死鱼。

根据仿生态原理和集约化养殖工艺，建立环境友好、成本低廉、简单易行、稳定可靠的用于循环水水处理的仿生态水质净化系统对提高水产养殖效益和水产养殖产品质量，尤其是工厂化养殖和集约化养殖的可持续发展有着重要的意义。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种用于循环水养殖的仿生态水质生物净化系统。该系统通过水生植物-藻-菌共生系统不仅可有效地降低水质中可溶性无机污染物，而且可以显著地提高沉积物中根际及非根际微生物的活性及多样性，从而间接地提高微生物的水质净化能力，遏制蓝藻和丝藻的生长，避免水产养殖产品受到蓝藻及有害微生物次级代谢物的污染，为集约化养殖系统提供了高效率的、稳定的、水处理全面的水质生物净化系统，从而实现了循环水集约化养殖的零排放，对维持集约化养殖生态系统的稳定性起着重要的作用。

技术方案：为了解决现有循环水养殖技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，包括水池，所述水池设有水处理区，所述水处理区通过隔断隔开成第一水处理区和第二水处理区，在第一水处理区设有初级沉淀净化区和水质生物净化区，在第二水处理区也设有水质生物净化区，在初级沉淀净化区种植深水植物，在水质生物净化区设置水生植物-藻-菌共生系统。

其中，所述水池还包括养殖区，所述水池通过第一隔断隔开成水处理区和养殖区，所述第一隔断上设有固定式拦网和水泵出水口，所述水泵出水口与水泵相连通，所述水泵位于水泵网箱中，所述养殖区设置多个增氧机。

其中，所述水生植物-藻-菌共生系统包括沉水植物、漂浮植物和有益藻以及施用光合细菌。

其中，所述初级沉淀净化区水较深，为1.2～3.5米，密集种植沉水植物，包括苦草、金鱼藻、轮叶黑藻和狐尾藻，茂盛的植物株体可减缓流速，促使养殖污水微粒沉降和光合细菌的水质净化；沉水植物适应的水深不同，例如，苦草适合在深水区，菹草生长在浅水区，从而覆盖整个生物净化区。

水质生物净化区为水生植物-藻-菌共生系统，水较浅，水深为1.0～2.5米，种植苦草等沉水植物，定期施用光合细菌和有益藻液，每月喷洒1-6次，促进水草-藻-菌共生系统的根际及非根际微生物的活性及多样化均衡发展，以及底泥、底层水质和中上层水质的立体净化作用。

其中，所述漂浮植物包括凤眼莲、黄花水龙的一种或几种。漂浮植物不仅降低了水中的氮磷等污染物，而且其遮光作用降低了水体光照强度，从而有效地抑制了丝藻和蓝藻的生长和繁殖，避免水质恶化导致的土腥味或蓝藻素的毒害。

其中，所述有益藻包括硅藻、绿藻、小球藻和褐藻中的一种或几种。以上单细胞的培育也有助于控制丝藻和微囊藻等有害蓝藻的泛滥成灾。

其中，所述光合细菌包括光能异养菌和光能自养菌。光能异养菌对沉淀的固态废物有较强的分解能力，有助于降低底泥的污染。

其中，所述第一隔断或隔断的墙体用建材砌成或由沙袋堆积而成。本实用新型通过砖墙或沙袋形成的隔断，将水质生物净化池区隔成成若干区域，以延长污水在水质生物净化池的水流路径，提高水质净化效率，并提供不同的水质净化生态环境。

其中，所述增氧机为水车式增氧机或纳米气管增氧机。

其中，所述养殖区设有益生菌施用区，所述益生菌施用区定期施用益生菌制剂，所述益生菌制剂包含芽孢杆菌、硝化菌和乳酸菌中的一种或几种。

其中，所述养殖区饲养鱼、虾、蟹。

本发明的水质净化系统是仿生态水质生物净化系统，是高效、立体的水质净化系统，可有效降解来自集约化养殖系统的废水中的氨氮、亚硝酸盐、磷化物、硫化物等无机废物和有机废物，适用于工厂化养殖、集约化养殖或温室养殖水的再处理，实现循环水集约化养殖的零排放，对维持集约化养殖生态系统的稳定性起着重要的作用。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1)该系统为仿生态生物净化系统，具有初级沉淀、硝化和反硝化生物净化、生物降解、生物增氧等功能，无硝态氮残留，形成水处理彻底的水质净化系统。通过水生植物-藻-菌共生、互补体系，克服了目前工厂化养殖系统存在的反硝化功能差，硝酸盐残留，水质净化不彻底，成本高和pH升高增加氨氮毒性等缺陷，成为至今养殖效益和水质净化效率最高的养殖系统之一。

2)该系统水生植物-藻-菌共生净化系统有效抑制了蓝藻、放线菌和霉菌等有害微生物的生长，养殖产品无土腥味，市场价值显著提高。鉴于工厂化养殖系统中对磷化物的去除能力较差，水生植物和根系异养菌对磷的去除率较高，对预防蓝藻泛滥成灾有着重要的作用

3)该系统为功能全面的生物净化系统，可有效降低有机和无机污染物含量，形成立体的生物净化区域。藻类光合作用主要是在水体的中上层，而光合细菌等微生物则是在水体的厌氧底层，水草的根际及非根际微生物的互利共生有助于改善底泥生态，一方面是因为植物向根系输送氧气，可提高微生物的活力，防止底泥淤泥厌氧层增加，构成潜在的危害。漂浮植物主要作用在表层，其遮阳作用有效地抑制了丝藻和蓝藻的泛滥。

4)该系统的净化作用的综合性能强，不受天气的影响，稳定性能好，尤其是pH可长期维持在适宜的pH范围7.0-8.5之内。单胞藻的种群周期较短，繁殖速度快，例如小球藻对氨态氮净化作用十分显著，但是变动较大，不利于水质净化的稳定性，但水草与微生态制剂共生作用较为稳定，尤其是对有机质降解作用可有效降低工厂化养殖废水pH。

5)该系统具有兼容性好、适用范围广、简便易行和稳定性强，可与工厂化养殖、池塘循环水养殖和温室集约化养殖，以及养殖排放水预前处理连接，通过光合作用和微生物综合净化水处理，实现循环水集约化养殖的零排放。

附图说明：

图1为本实用新型一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统的结构示意图；

图2为本实用新型用于工厂化养殖的生物净化的结构示意图；

图3为仿生态水质生物净化系统的工艺示意图。

具体实施方式：

实施例1

一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，如图1所示，包括水池1，水池1通过第一隔断6隔开成水处理区2和养殖区12，第一隔断6上设有固定式拦网19和水泵出水口8，水泵出水口8与水泵5相连通，水泵5位于水泵网箱4中，水处理区2通过隔断13隔开成第一水处理区和第二水处理区，在第一水处理区设有初级沉淀净化区18和水质生物净化区16，在第二水处理区也设有水质生物净化区16，在初级沉淀净化区18种植深水植物，在水质生物净化区16设置水生植物-藻-菌共生系统，养殖区12设置多个增氧机。水生植物-藻-菌共生系统包括沉水植物、漂浮植物、藻类和光合细菌组成的共生系统。沉水植物17为苦草、狐尾藻、金鱼藻、菹草和黑藻等。藻类为有益藻，包括硅藻、绿藻、小球藻等单胞藻。第一隔断6或隔断13的墙体用建材砌成或由沙袋堆积而成。隔断13墙体设有固定式拦网19和水泵出水口8。在水泵网箱4中安装低扬程水泵5或推水曝气泵，水泵的功率取决于水体大小，明区和暗区水体交换率为0.5-5。水泵将净化水泵入养殖区12，为养殖品种提供水质优良的净化水，养殖污水则自动通过中央墙体的通水口流入初级沉淀净化区18，进行净化，形成持续不断的水质交换和循环。

养殖区12设有益生菌施用区9，益生菌施用区9，定期施用益生菌制剂，强化水体的水质净化能力。例如，以包含芽孢杆菌、硝化菌和乳酸菌等益生菌为主，每月喷洒1-6次，建立健康有活力的水质净化微生物菌群。养殖区12饲养鲥鱼。初级沉淀净化区18，水深为1.0-3.0米，采用水车式增氧机10、或纳米气管增氧等设备增氧，满足鲥鱼对溶氧需求。以水车式增氧机10为例(如图2所示)，根据养殖密度或有机负载量，在集约化养殖区安装若干台水车式增氧机10，增氧的同时，搅动水体朝着鲥鱼鱼群反方向水体流向21，符合鲥鱼运动型获取氧气的习性，促进水体的水交换。每日投喂3-6次，每次投喂时间为10-20分钟；定期测定溶氧和温度，确保溶氧维持在5ppm以上；通过深井水由深井水管7流入养殖池20，调节水温，温度控制在18-30℃以内，避免温度过低或过高，引发应激反应对鲥鱼的伤害。

中央通过砖墙或沙袋形成隔断，搭建成若干区域，以延长污水处理的水流路径，并提供不同的水质净化生态环境。初级沉淀净化区18，水深为1.2～3.5米，种植芦苇等高茎深水植物14，可减缓流速，便于养殖污水微粒沉降和光能异养菌的水质净化；参见图3，水质生物净化区为水生植物-藻-菌共生系统，包括沉水植物17、漂浮植物23、有益藻24和光合细菌15-根际异养菌25组成的共生系统，水深为1.0～2.5米，种植苦草等沉水植物3，使用光合细菌15和有益藻液，促进水草-藻-菌系统的多样化均衡发展。在养殖区12，定期施用藻种或光合细菌，每月喷洒1-6次，以保持稳定的水草-藻-菌水质净化系统。多年水质测定表明，在该系统中，氨氮可长期控制在0.4mg/L以下，亚硝酸盐为0.2mg/L以下，pH则稳定在7.2-8.5之间。

实施例2

一种用于工厂化养殖的仿生态水质生物净化系统，如图2所示，包括水池1，水池1的一面墙体也就是第一隔断6上设有进水口19，工厂化养殖废水由进水口19流入。水池1通过隔断13墙体将水池隔开成第一水处理区和第二水处理区，在第一水处理区设有初级沉淀净化区18和水质生物净化区16，在第二水处理区也设有水质生物净化区16，在初级沉淀净化区18种植深水植物，在水质生物净化区16设置水生植物-藻-菌共生系统，养殖区12设置多个增氧机。隔断13墙体可由砖墙或沙袋形成隔断，延长废水在净化系统中的流动路径长度，并提供不同的水质净化生态环境。初级沉淀净化区18，设有水生植物初级沉淀净化区，水深为1.2～3.5米，种植沉水植物14，繁茂的植物株体可减缓流速，便于养殖污水微粒沉降和光能异养菌的水质净化。水质生物净化区16是设有曝气设施的水生植物-藻-菌共生系统，参见图3，包括沉水植物17、漂浮植物23、有益藻24和光合细菌15-根际异养菌25组成的共生系统，水深为1.0～2.5米，种植苦草等沉水植物3，使用光合细菌15和有益藻液，促进水草-藻-菌系统的多样化均衡发展。定期施用有益藻种或光合细菌，每月喷洒1-6次，以保持稳定的水草-藻-菌水质净化系统。

水生植物-藻-菌共生系统包括沉水植物、挺水植物、漂浮植物、有益藻类和有益菌组成的共生系统。所述的沉水植物为苦草、金鱼藻和狐尾藻等，挺水植物包括芦苇、慈姑和蒲草等，漂浮植物包括凤眼莲、黄花水龙。有益藻类为硅藻、绿藻、小球藻、和褐藻。有益菌包括光合细菌和益生菌，其中，光合细菌为光能异养菌和光能自养菌，益生菌为芽孢杆菌、乳酸菌等。在生物净化区的四周均匀设有曝气装置，曝气可显著提高水生植物-藻-菌共生系统对总氮、总磷、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等污染物的去除率。

隔断13的墙体用建材砌成或由沙袋堆积而成。隔断墙体13设有进水口19和水泵出水口8。在水泵网箱4中安装低扬程水泵5，水泵将净化水通过出水口8泵入工厂化养殖车间，提供水质优良的净化水，养殖污水则通过进水口19流入初级沉淀净化区18，进行净化，形成持续不断的水质交换和循环。

多年的实例观察表明，本发明的仿生态水质生物净化系统对工厂化养殖废水的净化作用十分显著。工厂化养殖循环水养殖的主要问题在于硝酸盐富集和pH较高，经过本发明的水质净化系统，硝酸盐会被迅速水生植物吸收，微生物的作用对降低pH有显著的作用。在500平方米的仿生态水质生物净化系统中，每小时流入1200立方工厂化养殖废水，硝酸盐氮为0.68mg/L，pH为9.44，经过本发明的无曝气生物净化处理后，硝酸盐氮下降到0.35mg/L，pH为7.82；经过曝气的生物净化处理后，硝酸盐氮下降到0.13mg/L，pH为7.55；可见，曝气对水体交换，促进水生植物-藻-菌共生系统的活力有显著的提高。

上述实施例因理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，包括水池，其特征在于：所述水池设有水处理区，所述水处理区通过隔断隔开成第一水处理区和第二水处理区，在第一水处理区设有初级沉淀净化区和水质生物净化区，在第二水处理区也设有水质生物净化区，在初级沉淀净化区种植深水植物，在水质生物净化区设置水生植物-藻-菌共生系统。

2.根据权利要求1所述的用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述水池还包括养殖区，所述水池通过第一隔断隔开成水处理区和养殖区，所述第一隔断上设有固定式拦网和水泵出水口，所述水泵出水口与水泵相连通，所述水泵位于水泵网箱中，所述养殖区设置多个增氧机。

3.根据权利要求1所述的一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述水生植物-藻-菌共生系统包括沉水植物、漂浮植物和有益藻以及施用光合细菌。

4.根据权利要求3所述的一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述沉水植物为苦草、金鱼藻、轮叶黑藻和狐尾藻中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述漂浮植物包括凤眼莲、黄花水龙的一种或几种。

6.根据权利要求3所述的一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述有益藻包括硅藻、绿藻、小球藻和褐藻中的一种或几种。

7.根据权利要求3所述的一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述光合细菌包括光能异养菌和光能自养菌。

8.根据权利要求2所述的一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述增氧机为纳米气管增氧机。

9.根据权利要求2所述的一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述养殖区设有益生菌施用区，所述益生菌施用区定期施用益生菌制剂，所述益生菌制剂包含芽孢杆菌、硝化菌和乳酸菌中的一种或几种。

10.根据权利要求2所述的一种用于循环水养殖的仿生态生物净化系统，其特征在于：所述养殖区饲养鱼、虾、蟹。