CN212488027U - 一种受控的循环水养虾系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种受控的循环水养虾系统，养殖池中心设有一穿过池底的双层排水管，双层排水管包括同轴设置的内层排水管和外层排水管；内层排水管四周间隔设有若干组180°中心对称、且大小相等的侧筛网；下层圆形底盘中心对称地设有与侧筛网位置一一对应的底筛网；外层排水管四周设有一组中心对称的侧开口，侧开口与侧筛网相对应；上层圆形底盘中心对称地设有与侧开口对应的底开口；双层排水管侧旁固定设置一视觉装置，视觉装置向下实时探测上层圆形底盘的虾壳量，控制系统根据视觉装置的数据反馈，自动控制旋转机构带动外层排水管和上层圆形底盘同步转动，使侧开口和底开口对准适合的侧筛网和底筛网。

Description

一种受控的循环水养虾系统

技术领域

本实用新型涉及一种受控的循环水养虾系统，属于循环水养虾技术领域。

背景技术

我国是对虾养殖大国，国内对虾养殖主要以粗放型的池塘养殖为主，传统的养殖模式对虾产量不高，并且还严重受气候条件的影响，养殖过程中的大排大放也对环境造成了压力，容易造成对虾养殖区各池塘的交叉感染。产量低下及疾病不断等问题严重制约了我国对虾养殖业的健康可持续发展。循环水养殖模式因其具有可控，高效，环保，节水节地等优点，正逐步在水产养殖领域应用推广，是未来水产养殖业的发展方向之一。

目前，鱼类循环水养殖模式已发展数十年，在国家“863”及科技支撑项目的资助下，其技术水平取得了长足的进步与发展，而对虾循环水养殖模式尚处于起步与发展阶段。对虾循环水养殖系统中生物滤器挂膜时间长与对虾生长周期短的矛盾暂时还无法解决，养殖池中的虾壳快速去除技术尚未成熟，不仅影响了系统的稳定性，也影响了养殖池的水质，对对虾的生长产生不利的影响，循环水养殖过程中存在的一系列问题限制了对虾产业的健康可持续发展，主要体现在以下方面：

1)常规海水循环水养殖系统运行时，系统中的核心水处理单元生物滤器的生物膜成熟时间较长，采用自然挂膜方式时需50-60天生物膜才成熟，并且在生物膜成熟的过程中，亚硝氮有一个明显升高的过程。而对虾在生长过程中，对养殖水体中的氨氮，亚硝氮等营养盐较为敏感，并且对虾从P10的规格养成至商品规格只需90天左右，在对虾生长前期，传统的循环水养殖模式无法将养殖水体中氨氮和亚硝氮等营养盐的浓度维持在适合对虾生长的安全范围内，进而影响了对虾的生长。

2)对虾在养殖过程中，个体的规格变化非常大，在3个月内，体长从刚放苗时的1cm生长至商品规格的12cm左右，短期内对虾规格的巨大变化对于养殖池中集排污装置的设计带来了一定的难度。常规循环水养殖过程中，一般是放苗阶段用80目的筛网包住养殖池中间的排污底盘，以防对虾从排污底盘漏出养殖池。等对虾规格稍长，再换孔径大一点的筛网包住排污底盘。在人工换筛网的过程中，一方面因部分对虾从底盘口逃逸出养殖口造成对虾产量损失，另一方面因人工进入养殖池换筛网增加对虾感染疾病的风险。

3)在对虾养殖后期，对虾生长过程中退下的壳很难排出养殖池，通常聚集在养殖池底部的排污口，一方面会堵住排污口影响出水流量导致养殖池的水位升高，进而影响系统的水位平衡；另一方面，因底部排污口被虾壳堵住导致对虾产生的粪便等大颗粒固形物无法及时排出养殖池，进而影响养殖池的水质。

4)循环水养殖模式下，对虾初始放养密度一般控制在500-700尾/平方米，而对虾一般喜欢底栖生活，因养殖池底部面积恒定，无法为对虾提供更大的栖息场所，故养殖密度很难再有所突破。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种受控的循环水养虾系统及方法，通过实时监测生物滤器进出水的氨氮等营养盐的浓度差值之变化针对性的调节水泵的流量大小，从而最大限度的加快生物滤器中生物膜的成熟，缩短挂膜时间；通过图像技术实时监测排水口部位虾壳的的数量，自动调节底盘上的排污口的孔径大小，解决虾壳无法及时排出以及养殖过程中需人工换不同网孔筛网的问题；养殖池中悬挂由可降解材料制成的栖息平台，一方面为对虾提供可栖息的场所，另一方面，该平台可源源不断地释放可溶解性的碳源，为功能性细菌提供生长场所。

本实用新型采取以下技术方案：

一种受控的循环水养虾系统，包括养殖池1、移动床生物滤器8、水泵7、控制系统；所述养殖池1中心设有一穿过池底的双层排水管10，所述双层排水管10包括同轴设置的内层排水管10a和外层排水管10b；内层排水管10a四周间隔设有若干组180°中心对称、且大小相等的侧筛网，各组侧筛网的筛孔大小不同，内层排水管10a底部与下层圆形底盘2-2固定连接；所述下层圆形底盘2-2中心对称地设有与所述侧筛网位置一一对应的底筛网；外层排水管10b四周设有一组中心对称的侧开口，所述侧开口与所述侧筛网相对应；外层排水管10b顶部与旋转机构12的转子固定连接，底部与上层圆形底盘2-1固定连接；所述上层圆形底盘2-1中心对称地设有与所述侧开口对应的底开口；所述双层排水管10侧旁固定设置一视觉装置，所述视觉装置向下实时探测上层圆形底盘2-1的虾壳量，控制系统根据所述视觉装置的数据反馈，自动控制所述旋转机构12带动所述外层排水管10b和上层圆形底盘2-1同步转动，使所述侧开口和底开口对准适合的侧筛网和底筛网；所述移动床生物滤器8的前端和后端分别设有一水质探头；控制系统实时监测一对水质探头的数据之差，进而调控所述水泵的流量。

优选的，所述水泵7设置于所述移动床生物滤器8前端，调节池5设置于所述水泵7前端，移动床生物滤器8的出水口通过紫外杀毒装置9与所述养殖池1的进水管14连通，所述一对水质探头其一设置于养殖池1内接近所述进水管14的部位，另一设置于所述调节池5内。

优选的，所述控制系统包括工控机18，所述工控机18分别与所述一对水质探头、水泵7、视觉装置电连接。

优选的，还包括水位保持器3，所述水位保持器3与所述双层排水管10末端连通，水位保持器3内设置一用于过滤固体物的滤网15。

优选的，所述养殖池1内设有可降解栖息平台19，所述可降解栖息平台19通过挂绳20挂在养殖池1侧壁之上。

优选的，还包括控制水温的控温系统、水质监测设备和紫外杀菌装置9。

进一步的，所述控温系统包括盘管、冷水机组。

进一步的，所述视觉装置是智能摄像头11。

一种上述任意一项所述的受控的循环水养虾系统的工作方法，包括以下步骤：

将对虾放入养殖池中，启动水泵，运行循环水养虾系统，将水泵的初始频率设置成满额流量的5％，此时，养殖水体在移动床生物滤器的水力停留时间约为正常工况的20倍；

一对所述水质探头每小时测定一次移动床生物滤器进出水的氨氮和亚硝氮的浓度变化，并将浓度值实时反馈给控制系统；

控制系统根据移动床生物滤器进出水的氨氮和亚硝氮的浓度之差的变化判定移动床生物滤器的挂膜成熟程度，若调节池和养殖池进水口中的氨氮和亚硝氮浓度无显著差别，则中控系统判定移动床生物滤器未挂膜成熟，给智能变频循环水泵输出一频率不变的信号；若养殖池进水口中的氨氮和亚硝氮浓度连续24小时的平均值显著低于调节池，则中控系统判定移动床生物滤器挂膜已成熟，给水泵输出一增加频率的信号，变频水泵的频率每天只增加满额流量的5％；若养殖池进水口中的氨氮和亚硝氮浓度每天测定的平均值显著低于调节池，则控制系统继续判定移动床生物滤器挂膜已成熟，继续给水泵输出一增加5％频率的信号；

双层排水管和双层圆形底排装置的孔径有4个调节档，分别为1档，2档，3档和4档，当双层排水管和双层圆形底排装置的孔径定在1档时，即使养殖池进水口中的氨氮和亚硝氮浓度每天测定的平均值显著低于调节池，控制系统会给水泵输出一信号，水泵的频率最高上限为30％；若双层排水管和双层圆形底排装置的孔径定在2档时，控制系统会给水泵输出一信号，水泵的频率最高上限为60％；若双层排水管和双层圆形底排装置的孔径定在3档时，中控系统会给水泵输出一信号，即水泵的频率最高上限为100％；

智能摄像头对对虾的体长进行实时拍摄，并将图像实时传输至控制系统，控制系统进行智能判断，若对虾的体长在P10至3cm之间，控制系统对双层排水管顶部的旋转控制结构发出一信号，即将双层排水管和双层圆形底排装置的孔径旋转至1档；若对虾的体长在3cm至6cm之间，控制系统对双层排水管顶部的旋转控制结构发出一信号，即将双层排水管和双层圆形底排装置的孔径旋转至2档；若对虾的体长大于6cm时，控制系统对双层排水管顶部的旋转控制结构发出一信号，将双层排水管和双层圆形底排装置的孔径旋转至3档；

若视觉装置拍摄圆形底盘上聚集的虾壳多至设定数值时，控制系统对旋转机构发出一信号，将双层排水管和双层圆形底排装置的孔径旋转至4档，此时，聚集于圆形底盘表面的虾壳从圆形底盘的大孔处排出，而后流至水位保持器，水位保持器上端的滤网，将从圆形底盘的大孔处排出的虾壳及逃逸出少量活虾收集于此，将滤网中的虾壳移出，若滤网中有活虾，将活虾放回至养殖池。

进一步的，养殖池中可降解栖息平台在对虾的体长生长至6cm时放入养殖池。

本实用新型的有益效果在于:

1)受控循环水养虾系统中的循环水泵采用智能变频技术，在对虾养殖前期，根据生物滤器进出水的氨氮等营养盐的浓度变化缓慢调节水泵的流量大小，可最大限度的加快生物滤器中生物膜的成熟，可显著缩短生物滤器的挂膜时间，进而通过生物滤器将养虾池中的营养盐浓度维持在适宜对虾生长的范围之内，确保对虾的健康成长。

2)水泵采用智能变频技术将养虾系统的循环量控制于最优水平，与常规循环水养虾系统相比，降低了系统的整体能耗。

3)养殖池中排污口的孔径大小可实时调节，主要通过机器视频技术根据采集的图像来控制孔径的大小，实现了排污装置的智能化，有效解决了虾壳无法及时排出养殖池的问题以及养殖过程中需人工下池换不同网孔筛网的问题，降低了对虾因工人下池操作感染疾病的风险。

4)养殖池中悬挂由可降解材料制成的栖息平台，一方面为对虾提供可栖息的场所，将对虾的放养密度提升到800-1000尾/平方米；另一方面，该平台可源源不断地释放可溶解性的碳源，为功能性细菌提供生长场所，进而通过微生物的生化作用控制养殖池中氨氮等营养盐的浓度，减轻了生物滤器的生物过滤压力。

附图说明

图1是本实用新型受控的循环水养虾系统的结构示意图。

图2是养殖池及其内部的可降解栖息平台的示意图。

图3是外层排水管及与其固定连接的上层圆形底盘的示意图。

图4是内层排水管及与其固定连接的下层圆形底盘的示意图。

图5是双层排水管、旋转结构、下圆形底盘等结构的组合示意图。

图6是外层排水管的示意图。

图7养殖池底部的出水部位的结构示意图。

图中，1.养殖池，2.双层圆形底排装置，3.水位保持器，4.排污阀，5.调节池，6.控温装置，7.智能变频水泵，8.移动床生物滤器，9.紫外杀菌装置，10.双层排水管，11.智能摄像头，12.旋转结构，13.第一水质探头，14.进水管，15.滤网，16.微滤机，17.第二水质探头，18.工控机，10a.内层排水管，10b.外层排水管，2-1.上层圆形底盘，2-2.下层圆形底盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。

一种受控的循环水养虾系统主要由养殖池，水处理系统，控温系统，中控系统，水质监测设备和杀菌装置组成，其中，养殖池中包含双层排水管、双层圆形底排装置、旋转结构、进水管和栖息平台；水处理系统主要包括水位保持器、微滤机、调节池、移动床生物滤器和紫外杀菌装置；中控系统由智能摄像头，工控机及电控箱组成；水质监测设备由氨氮、亚硝氮水质探头和显示面盘组成，其中氨氮和亚硝氮水质探头安装于调节池和进水口；杀菌装置采用紫外管道杀菌；控温系统主要由盘管，冷水机组和水泵组成。该系统的流程图如下所示，养殖池中的水经双层排水管和双层圆形底排装置的孔眼自流至水位保持器，而后流经微滤机进行固液分离，再流入调节池，而后由智能变频水泵将水提升至移动床生物滤器，再流至紫外杀菌装置，最后自流至养殖池。其中，养殖池中的旋转结构，智能摄像头，水质探头，智能变频水泵都与中控机相连，中控机根据传回的信号实时给旋转结构或智能变频水泵发送反馈信号。双层排水管由内层排水管和外层排水管组成，内外层排水管紧密相套，其中，内层排水管上均匀分布4种不同规格的网孔，外层排水管可通过旋转结构进行自由转动，并与内层排水管匹配成4档不同的排水孔径，分别为1档，2档，3档和4档。双层圆形底排装置由上层圆形底盘和下层圆形底盘组成，上下层圆形底盘紧密相连，其中，下层圆形底盘上均匀分布4种不同规格的网孔，上层圆形底盘可通过旋转结构进行自由转动，并与下层圆形底盘匹配成4档不同的排水孔径，分别为1档，2档，3档和4档。

将P10(10mm)规格的对虾放入养殖池中，启动智能变频循环水泵，运行循环水养虾系统，将水泵的初始频率设置成5％，此时水泵的流量约为满额流量的5％左右，此时，养殖水体在移动床生物滤器的水力停留时间约为正常工况的20倍。而且，将已挂膜成熟的生物滤料放入养虾系统中的移动床生物滤器，滤料在移动床生物滤器中曝气的作用下，不断地翻滚与碰擦，加上养殖水体在移动床生物滤器中停留时间较长，增加了功能性细菌在生物滤料表面附着的机率。此时，安装于调节池和养殖池进水口氨氮和亚硝氮水质探头每小时测定一次移动床生物滤器进出水的氨氮和亚硝氮的浓度变化，并将浓度值实时反馈给中控系统，中控系统根据移动床生物滤器进出水的氨氮和亚硝氮的浓度变化判定移动床生物滤器的挂膜成熟，若调节池和养殖池进水口中的氨氮和亚硝氮浓度无显著差别，则中控系统判定移动床生物滤器未挂膜成熟，给智能变频循环水泵输出一频率不变的信号；若养殖池进水口中的氨氮和亚硝氮浓度连续24小时的平均值显著低于调节池，则中控系统判定移动床生物滤器挂膜已成熟，给智能变频循环水泵输出一增加频率的信号，一般变频水泵的频率每天只增加5％；若养殖池进水口中的氨氮和亚硝氮浓度每天测定的平均值显著低于调节池，则中控系统继续判定移动床生物滤器挂膜已成熟，继续给智能变频循环水泵输出一增加5％频率的信号。智能变频水泵的频率还与双层排水管、双层圆形底排装置的孔径有关，双层排水管和双层圆形底排装置的孔径有4档，分别为1档，2档，3档和4档，当双层排水管和双层圆形底排装置的孔径定在1档时，即使养殖池进水口中的氨氮和亚硝氮浓度每天测定的平均值显著低于调节池，中控系统会给智能变频水泵输出一信号，水泵的频率最高上限为30％；若双层排水管和双层圆形底排装置的孔径定在2档时，中控系统会给智能变频水泵输出一信号，水泵的频率最高上限为60％；若双层排水管和双层圆形底排装置的孔径定在3档时，中控系统会给智能变频水泵输出一信号，即水泵的频率最高上限为100％。

对虾养殖过程中,位于养殖池中间的集排污装置可根据对虾的规格大小自动调整。位于外层圆柱管顶部的智能摄像头对对虾的体长进行实时拍摄，并将图像实时传输至中控机，中控机进行智能判断，若对虾的体长在P10至3cm之间，中控机对双层排水管顶部的旋转控制结构发出一信号，即将双层排水管和双层圆形底排装置的孔径旋转至1档；若对虾的体长在3cm至6cm之间，中控机对双层排水管顶部的旋转控制结构发出一信号，即将双层排水管和双层圆形底排装置的孔径旋转至2档；若对虾的体长大于6cm时，中控机对双层排水管顶部的旋转控制结构发出一信号，将双层排水管和双层圆形底排装置的孔径旋转至3档。若位于圆柱管顶部的智能摄像头拍摄至圆形底盘时发现底盘上聚集的虾壳较多时，中控机对双层排水管顶部的旋转控制结构发出一信号，将双层排水管和双层圆形底排装置的孔径旋转至4档，此时，聚集于圆形底盘表面的虾壳从圆形底盘的大孔处排出，而后流至水位保持器，水位保持器上端放有一滤网，可将从圆形底盘的大孔处排出的虾壳及可能逃逸出少量活虾收集于此，将滤网中的虾壳移出，若滤网中有活虾，将活虾放回至养殖池。

对虾养殖池中可降解栖息平台在对虾的体长生长至6cm时放入养殖池，该栖息平台使用寿命大于1年，在对虾养殖中后期，一方面可为对虾提供栖息的场所，另一方面也可作为生物过滤材料降解养殖水体的营养盐，减轻移动床生物滤器的生物处理负荷，进而维持养殖水体中水质的稳定。

以上是本实用新型的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本实用新型总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种受控的循环水养虾系统，其特征在于：

包括养殖池(1)、移动床生物滤器(8)、水泵(7)、控制系统；

所述养殖池(1)中心设有一穿过池底的双层排水管(10)，所述双层排水管(10)包括同轴设置的内层排水管(10a)和外层排水管(10b)；

内层排水管(10a)四周间隔设有若干组180°中心对称、且大小相等的侧筛网，各组侧筛网的筛孔大小不同，内层排水管(10a)底部与下层圆形底盘(2-2)固定连接；所述下层圆形底盘(2-2)中心对称地设有与所述侧筛网位置一一对应的底筛网；

外层排水管(10b)四周设有一组中心对称的侧开口，所述侧开口与所述侧筛网相对应；外层排水管(10b)顶部与旋转机构(12)的转子固定连接，底部与上层圆形底盘(2-1)固定连接；所述上层圆形底盘(2-1)中心对称地设有与所述侧开口对应的底开口；

所述双层排水管(10)侧旁固定设置一视觉装置，所述视觉装置向下实时探测上层圆形底盘(2-1)的虾壳量，控制系统根据所述视觉装置的数据反馈，自动控制所述旋转机构(12)带动所述外层排水管(10b)和上层圆形底盘(2-1)同步转动，使所述侧开口和底开口对准适合的侧筛网和底筛网；

所述移动床生物滤器(8)的前端和后端分别设有一水质探头；控制系统实时监测一对水质探头的数据之差，进而调控所述水泵的流量。

2.如权利要求1所述的受控的循环水养虾系统，其特征在于：所述水泵(7)设置于所述移动床生物滤器(8)前端，调节池(5)设置于所述水泵(7)前端，移动床生物滤器(8)的出水口通过紫外杀菌装置(9)与所述养殖池(1)的进水管(14)连通，所述一对水质探头其一设置于养殖池(1)内接近所述进水管(14)的部位，另一设置于所述调节池(5)内。

3.如权利要求1所述的受控的循环水养虾系统，其特征在于：所述控制系统包括工控机(18)，所述工控机(18)分别与所述一对水质探头、水泵(7)、视觉装置电连接。

4.如权利要求1所述的受控的循环水养虾系统，其特征在于：还包括水位保持器(3)，所述水位保持器(3)与所述双层排水管(10)末端连通，水位保持器(3)内设置一用于过滤固体物的滤网(15)。

5.如权利要求1所述的受控的循环水养虾系统，其特征在于：所述养殖池(1)内设有可降解栖息平台(19)，所述可降解栖息平台(19)通过挂绳(20)挂在养殖池(1)侧壁之上。

6.如权利要求1所述的受控的循环水养虾系统，其特征在于：还包括控制水温的控温系统、水质监测设备和紫外杀菌装置(9)。

7.如权利要求6所述的受控的循环水养虾系统，其特征在于：所述控温系统包括盘管、冷水机组。

8.如权利要求3所述的受控的循环水养虾系统，其特征在于：所述视觉装置是智能摄像头(11)。

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