TWI389638B - A farming system with circulating water flow - Google Patents

Description

具循環水流之養殖系統

本發明是有關於一種水產養殖系統，特別是指一種具循環水流之水產養殖系統。

現有傳統魚塭養殖方式多為大量換水式，因養殖數量龐大、飼料投餵量多，養殖之魚蝦的排泄物與餵食之多餘飼料都會混雜於池水中，所以經常致使養殖期間水質迅速惡化。為降低致病風險，通常需要以大量換水方式來改善水質，相當依賴水源，因而有超抽地下水及排放有機污染廢水之普遍情況。所以，傳統魚塭養殖除了養殖成本較高以外，也較容易因為水質問題而影響養殖之魚蝦品質與收成量，且更換池水時所排放之大量有機汙染廢水，及因魚蝦致病後所排放之含有致病物質的廢水，除了會造成環境汙染外，也容易汙染周遭水源，導致疫情擴大。

近年來有許多實驗室正積極開發新式的養殖方式，以期提高養殖品質，降低致病率，同時降低汙染問題。然而這些實驗室所進行之高密度養殖技術，多未考慮自然環境內存在的種種不利因素，致理論與實際間仍存在相當大的差距，而無法實際進行推廣。

因此，本發明之目的，即在提供一種具循環水流並可提高漁產養殖品質之養殖系統。

於是，本發明具循環水流之養殖系統，包含一以混凝土建構完成並容裝有池水的養殖池體、一硝化池機構、二分別設置於該養殖池體與硝化池機構之水流產生機構，及一安裝於養殖池體與硝化池機構間之水循環機構。該硝化池機構包括一以混凝土建構完成且容裝有池水之硝化池體，及一浸泡於該硝化池體之池水中並供可產生硝化作用之微生物附著的菌體附著架。該等水流產生機構可分別於該養殖池體與硝化池體中樞轉推送池水，而使池水形成旋轉水流。該水循環機構是安裝於養殖池體與硝化池體間，並可驅使養殖池體與硝化池體間之池水互流循環。

本發明之功效：透過設置於養殖池體與硝化池機構之該等旋轉水流產生機構與水循環機構設計，可有效將池水中之有毒物質轉換成養分後再循環利用，並可使上、下層池水產生交換，提高池水溶氧量，有助於長期維持養殖池體之池水水質。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

如圖1、2所示，本發明具循環水流之養殖系統的較佳實施例，適用於實際建構在地面900上，以進行漁產養殖，例如魚類或蝦類之養殖。

該養殖系統包括緊鄰凹設置於地面900之一養殖池體3、一硝化池機構4與一餌料生物池體5，及分別設置於該養殖池體3、硝化池機構4與餌料生物池體5之三個水流產生機構6、一個水循環機構7與一個打氣機構8。

該養殖池體3為容裝有池水901之圓形槽體，且是由混凝土建構完成，具有一圓形池底壁31，及一自該池底壁31周緣徑向往外並往上傾斜延伸出池面30的圓環狀池邊坡32。

如圖1、3、4所示，該硝化池機構4包括一緊鄰設置於該養殖池體3旁側之硝化池體41，及一設置於硝化池體41中之菌體附著架42。該硝化池體41同樣為容裝有池水901之混凝土材質的圓形槽體，同樣具有一池底壁411，及一自池底壁411周緣往外延伸之環狀的圓環狀池邊坡412。

如圖4、5所示，該菌體附著架42包括多個依序相連成環狀地懸浮於池面40之板片狀懸浮台體421，及多個分別懸吊固定於該等懸浮台體421且分別往下垂擺沉浸於池水901中之菌體附著體422，該等懸浮台體421是環繞該硝化池體41池心設置，且該等相鄰懸浮台體421間是分別以繩鍊424進行連結，並分別另以其它繩鍊424固定於池邊坡412，而懸浮定位於硝化池體41中。

在本實施例中，是利用該等菌體附著體422供該硝化池體41之池水中自然長出之各種微生物附著繁殖，例如可進行硝化作用之微生物(圖未示)，並於池底壁411上鋪設有活性污泥(圖未示)，藉由池水901中之微生物與活性污泥來分解飼料與魚蝦排泄物，也就是將池水901中的氨與亞硝酸氨等有毒物質，轉換成植物所需之營養鹽。

在本實施例中，該等菌體附著體422是分別由多片蚵殼423上下依序串接所構成，可供池水中之微生物附著生長，實施時，菌體附著體422也可改以毛刷、生化球、網子、過濾棉...等替代，但不以上述種類為限。

如圖1、6所示，該餌料生物池體5結構與材質皆相同於養殖池體3，同樣具有一池底壁51與一池邊坡52，但該餌料生物池體5中栽種培養有可供魚蝦食用之藻類與浮游生物(圖未示)，可藉由適當施肥與投餵，使池水中之藻類與浮游生物等餌料生物大量增生，以供餵食該餌料生物池體5中之魚蝦幼苗，或供給餵養該養殖池體3中之魚蝦。

在本實施例中，該等池體內徑由大至小排列依序為養殖池體3、餌料生物池體5與硝化池體41，而池水水位由高至低排列依序為餌料生物池體5、養殖池體3與硝化池體41。但實施時，池體大小與水位高低設計皆不以上述類型為限。

如圖1、2、7所示，該等水流產生機構6是分別安裝架設在該養殖池體3、硝化池體41與餌料生物池體5池心區域，分別具有一安裝固定於相對應池底壁31、411(見圖3)、51(見圖6)並往上延伸出池面的支架61，一安裝固定於支架61頂端之驅轉馬達62、一以其中心部位固定於驅轉馬達62且兩相反端部相背往外並往下弧彎延伸入池水901中之轉動桿63，及二分別固定於該轉動桿63兩相反端部而位於池水901中之葉片64，該轉動桿63可被該驅轉馬達62驅轉，而帶動該等葉片64繞著支架61位移，被帶動樞轉位移之該等葉片64可沿順時針方向或逆時針方向持續攪拌池水901，造成池水901產生波動而形成旋轉水流，並利用該旋轉水流所誘導之二次流，使對應之圓形養殖池體3、硝化池體41或與餌料生物池體5內之池水901產生上、下層水體交換作用，同時藉由旋轉水流產生之集中效應，將池水901中之沈澱物質及活性污泥帶往池心區域集中。

該水循環機構7包括一連通設置於養殖池體3池心區域與該硝化池體41岸側之第一輸水導管71、一連通設置於餌料生物池體5池心區域與該養殖池體3岸側之第二輸水導管72、一連通設置於該硝化池體41中並可用以連通於該養殖池體3或餌料生物池體5之汲水模組73、多個分別連通安裝於養殖池體3與硝化池體41之岸側間的第一邊坡導管74，及多個分別連通安裝於餌料生物池體5與養殖池體3之岸側間的第二邊坡導管75。

該第一輸水導管71是埋設於養殖池體3下方，並具有一往上貫穿池底壁31中心部位而對應位於支架61下方之池心區域的第一進水段711，一沿池底壁31與池邊坡32往外延伸貫穿該硝化池體41之池邊坡412而與硝化池體41連通之第一延伸段712，且該第一延伸段712是位於池面30、40下，該第一輸水導管71可供養殖池體3中之池水901透過水位高低位能差，而將養殖池體3之池水901與集中於池心區域之有毒物質一起輸送導引入該硝化池體41中，以進行硝化分解作用。

如圖1、6所示，第二輸水導管72是埋設於餌料生物池體5下方，同樣具有一往上貫穿池底壁51而位於池心區域之第二進水段721，及一往外延伸貫穿該養殖池體3之池邊坡32而與養殖池體3連通之第二延伸段722，第二延伸段722是位於池面30、50下，該第二輸水導管72可被開啟而利用水位位能差，將餌料生物池體5中之池水與餌料生物一起輸送入養殖池體3中，以餵養該養殖池體3中之魚蝦。

如圖1、3、4所示，該汲水模組73包括一埋設於硝化池體41下方之第三輸水導管731、一連通安裝於該第三輸水導管731鄰近池邊坡412之末端的水泵734，及一連通安裝於該水泵734並往上延伸出硝化池體41的引流管735，該第三輸水導管731具有一往上貫穿池底壁411而連通於池心區域之第三進水段732，及一沿池底壁411與池邊坡412往外延伸而連通安裝於水泵734之第三延伸段733，該水泵734可被啟動而經由該第三輸水導管731汲取硝化池體41池心區域之池水901，而經由該引流管735往外排出。該引流管735可在一被拉引連通於該餌料生物池體5之第一使用位置，及一被拉引連通於該養殖池體3之第二使用位置間變化，而可用以將水泵734汲取之池水輸送入養殖池體3或餌料生物池體5。

如圖1、8所示，該等第一邊坡導管74是分別埋設於地底下，且分別貫穿該養殖池體3之池邊坡32與硝化池體41之池邊坡412，可被開啟而利用水位位能差，將養殖池體3內的池水901引流入硝化池體41中。該等第二邊坡導管75是埋設於地底下，且分別貫穿養殖池體3之池邊坡31與該餌料生物池體5之池邊坡52，可被開啟而利用水位位能差，將餌料生物池體5內之池水901輸送入養殖池體3。

如圖1、2、3、6所示，該打氣機構8包括三個分別埋設於養殖池體3、硝化池體41與餌料生物池體5下方之環狀的打氣環管81，及三分別連通於該等打氣環管81並用以連通安裝於一空壓機902之進氣管82。該等打氣環管81是分別環繞設置於該等水流產生機構6徑向外側，且分別具有多個沿其周緣間隔分布，並分別往上延伸貫穿池底壁31、411、51之排氣部811，該等排氣部811可將該進氣管82導接之高壓氣體往上注入池水901中。

本發明具有循環水流之養殖系統使用時，有兩種使用方式，第一種為三池循環式，第二種為兩池循環式。首先說明三池循環式，可將魚蝦放養於該養殖池體3中，開啟該等水流產生機構6與打氣機構8，並開啟水循環機構7之第一輸水導管71、第二輸水導管72與汲水模組73，且將該汲水模組73之引流管735拉引至連通於餌料生物池體5之第一使用位置。

由於該養殖池體3、硝化池體41與餌料生物池體5皆為圓形硬底設計，水流阻力相當低，所以該等水流產生機構6之轉動，可分別於養殖池體3、硝化池體41與餌料生物池體5中有效產生旋轉水流，並利用接續誘發之二次流產生帶動上、下層池水進行混合流動的作用，進而使打氣機構8打入池水901中的高壓空氣均勻混合，提高池水901之溶氧量，且因圓形池體設計，可完全去除溶氧死角。

於此同時，利用旋轉水流將養殖池體3中之有害物質集中於池心區域，而經由該第一輸水導管71輸送入該硝化池體41之岸側區域，而被水流逐漸帶動擴散經過該菌體附著架42，部分較重物質則沉澱於池底之活性污泥中。此時，可利用附著生長於該等菌體附著體422上之微生物，對池水901中之氨與亞硝酸氨等有毒物質進行硝化分解作用，而轉成有益於藻類與浮游生物生長所需之養分，這些養分同樣會因旋轉水流及二次流而流經該池心區域，並經由該汲水模組73汲打輸送入該餌料生物池體5岸側區域，並利用該餌料生物池體5中之水流使養分逐漸分散至整個池水901，以供池中藻類攝取與浮游生物食用，並直接利用太陽能大量有機繁殖這些藻類與浮游生物。而這些藻類與浮游生物也會因為旋轉水流及二次流而流經池心區域，然後再經由該第二輸水導管72輸送入養殖池體3岸側區域，以餵養池中之魚蝦。

透過上述各池體間之水流循環，及有毒物質與營養物質的輸送，除了可使水資源循環再利用，降低對水源之依賴，減少地下水抽取量，進而避免地層下陷外，此半封閉型的三池循環式養殖方法，還可有效建立一自然環保生態。利用硝化池體41中之微生物與活性汙泥將有毒物質轉換成營養鹽後，再供應餵養繁殖該餌料生物池體5中之餌料生物，以形成一座綠色農場，再以這些餌料生物餵養養殖池體3中之魚蝦，而達到零污染排放與養殖池體3之池水水質改良的目的，進而可大幅減少病毒交叉感染之機會，並降低飼料供應量，有效降低養殖成本。

此外，於池底進行打氣的設計，可利用水流產生機構6產生之旋轉水流所誘發的二次流，促使上、下層池水901交換，提高溶氧量。而混凝土池體結構設計，可解決傳統養殖池之土壤酸化與需要拷池的問題，而利用蚵殼423串接所建構之該等菌體附著體422，可用以建構零汙染且免維護之硝化細菌附著環境。以上種種設計，皆使得本發明具循環水流之養殖系統有利於永續經營。

在上述使用過程中，主要是透過第一輸水導管71、第二輸水導管72與汲水模組73進行池水901之輸送循環交換，因路徑長，故輸水量較低，當有需要加大循環水流量時，可開啟該等第一邊坡導管74與第二邊坡導管75，以利用水位高低位能差加大循環水流量。

另外，該養殖池體3、硝化池體41與餌料生物池體5設計時，雖然圓形結構有助於旋轉水流之產生，但實施時不以圓形為必要，也可為多邊形結構，例如六邊形、八邊形，甚至更多邊形等。

第二種兩池循環式養殖方式，是將汲水模組73之引流管735拉引至連通於該養殖池體3之第二使用位置，並關閉第二輸水導管72、第一邊坡導管74與第二邊坡導管75，也就是，將餌料生物池體5獨立出來，此種使用方式，是利用硝化池體41中之微生物與活性污泥將有毒物質轉換分解後，再將分解後之低毒性池水經由汲水模組73打回養殖池體3中循環使用。於此同時，該餌料生物池體5是用以放養魚蝦幼苗，利用池中之餌料生物餵養這些魚蝦幼苗，並於魚蝦成長到一定大小後，再次開啟第二輸水導管72，並將汲水模組73之引流管735拉引至第一使用位置，重新構成三池循環式，並可依據需要開啟該等第二邊坡導管75，利用第二輸水導管72及/或第二邊坡導管75將餌料生物池體5中之魚蝦引流入養殖池體3中飼養，藉此設計，可大幅提高魚蝦幼苗存活率，有助於提高漁獲量。

在上述實施例中，各池體之水位由高至低依序為餌料生物池體5、養殖池體3與硝化池體41，使得該第一輸水導管71與第二輸水導管72可利用水位位能差自動進行池水901之輸送，並利用該汲水模組73將池水901及打入該餌料生物池體5或養殖池體3的方式，以產生水位高低差。但實施時，各池體間之水位高的差不以此為限，可藉由將該汲水模組73改架設於養殖池體3或餌料生物池體5的方式，並配合調整連通各池體之該第一輸水導管71、第二輸水導管72、第一邊坡導管74與第二邊坡導管75的設置位置，可營造出不同於本實施例各池體水位的水位高低差設計，且同樣可藉由此高低差達到各池體間之池水自動引流循環。

另外，必須說明的是，本實施例之該等水流產生機構6設置於池心區域的設計，在於使各池體中之池水901產生旋轉水流，但實施時，該等水流產生機構6也可設置於偏離池心之其他區域，同樣可用以產生旋轉水流。再者，該等水流產生機構6也可改成傳統水車型式，只要透過適當排列該等傳統水車型式之水流產生機構6的打水方向，同樣可使池水901產生旋轉水流。由於水流產生機構6可驅使池水901產生旋轉水流的結構設計眾多，因此不以上述類型為限。

綜上所述，透過該等圓形混凝土池體結構設計之養殖池體3、硝化池體41與餌料生物池體5，及設置於池心區域之水流產生機構6設計，可有效於池體中產生旋轉水流與二次流，可使上、下層池水901產生交換，並配合設置於池底之打氣機構8設計，有助於提高池水溶氧量，溶氧無死角，可長期維持良好水質。

此外，該硝化池體41中之該菌體附著架42可供硝化細菌等微生物附著生長，再配合池底設置活性污泥的設計，可有效將來自養殖池體3之池水中的有毒物質轉換成營養鹽，並配合該餌料生物池體5中繁殖有餌料生物的設計，及利用設置於該等池體間之水循環機構7設計，可使池水901在養殖池體3、硝化池體41與餌料生物池體5間依序循環使用，並形成一個自然環保生態，一方面可大幅改善養殖池體3中之池水水質，另一方面可利用該餌料生物池體5中自然繁殖之大量餌料生物餵養養殖池體3中之魚蝦，所以可大幅降低水源依賴性、降低地下水抽取量、減緩地層下陷，及降低飼料使用量，且免拷池，適用於永續經營。因此，確實可達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3．．．養殖池體

30．．．池面

31．．．池底壁

32．．．池邊坡

4．．．硝化池機構

40．．．池面

41．．．硝化池體

411．．．池底壁

412．．．池邊坡

42．．．菌體附著架

421．．．懸浮台體

422．．．菌體附著體

423．．．蚵殼

424．．．繩鍊

5．．．餌料生物池體

50．．．池面

51．．．池底壁

52．．．池邊坡

6．．．水流產生機構

61．．．支架

62．．．驅轉馬達

63．．．轉動桿

64．．．葉片

7．．．水循環機構

71．．．第一輸水導管

711．．．第一進水段

712．．．第一延伸段

72．．．第二輸水導管

721．．．第二進水段

722．．．第二延伸段

73．．．汲水模組

731．．．第三輸水導管

732．．．第三進水段

733．．．第三延伸段

734．．．水泵

735．．．引流管

74．．．第一邊坡導管

75．．．第二邊坡導管

8．．．打氣機構

81．．．打氣環管

811．．．排氣部

82．．．進氣管

900．．．地面

901．．．池水

902．．．空壓機

圖1是本發明具循環水流之養殖系統的一較佳實施例的俯視示意圖；

圖2是該較佳實施例之一養殖池體與一硝化池體的局部側視剖面示意圖；

圖3是該較佳實施例之硝化池體與一餌料生物池體的局部側視剖面圖；

圖4是該較佳實施例之一菌體附著架之俯視圖；

圖5是該較佳實施例之懸浮台體與菌體附著體之側視圖；

圖6是該較佳實施例之養殖池體與餌料生物池體的局部側視剖面圖；

圖7是該較佳實施例之一水流產生機構的俯視圖；及

圖8是類似圖2之視圖。

3．．．養殖池體

32．．．池邊坡

4．．．硝化池機構

41．．．硝化池體

412．．．池邊坡

42．．．菌體附著架

421．．．懸浮台體

424．．．繩鍊

5．．．餌料生物池體

52．．．池邊坡

6．．．水流產生機構

7．．．水循環機構

71．．．第一輸水導管

72．．．第二輸水導管

73．．．汲水模組

74．．．第一邊坡導管

75．．．第二邊坡導管

8．．．打氣機構

81．．．打氣環管

811．．．排氣部

82．．．進氣管

902．．．空壓機

Claims (14)

1. 一種具循環水流之養殖系統，包含：一養殖池體，以混凝土建構完成並容裝有池水；一硝化池機構，包括一以混凝土建構完成且容裝有池水之硝化池體，及一浸泡於該硝化池體之池水中並供可產生硝化作用之微生物附著的菌體附著架；二水流產生機構，分別安裝於養殖池體與硝化池體中，並可分別於養殖池體與硝化池體中樞轉推送池水，而使池水形成旋轉水流；及一水循環機構，安裝於養殖池體與硝化池體間並可驅使養殖池體與硝化池體間之池水互流循環。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該養殖池體與該硝化池體皆呈圓形。
3. 根據申請專利範圍第1或2項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該菌體附著架包括多個依序相連且環繞於該水流產生機構外周圍並懸浮於池面的懸浮台體，及多個分別固定於該等懸浮台體且往下垂吊浸泡於池水中而用以供微生物附著之菌體附著體。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該等菌體附著體是分別由多片上下串接之蚵殼構成。
5. 根據申請專利範圍第1或2項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該等水流產生機構是分別安裝固定於養殖池體與硝化池體之池心區域，並可被驅動而分別繞著養殖池體與硝化池體池心樞轉推送池水。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該養殖池體與硝化池體分別具有一池底壁，及一自該池底壁周緣徑向往外延伸出池面之環狀的池邊坡，該等水流產生機構分別具有一安裝固定於相對應池底壁並往上延伸出水面的支架、一安裝固定於該支架上之驅轉馬達、一可被該驅轉馬達驅動樞轉地安裝固定於驅轉馬達且兩相反端部分別往下延伸入池水中之轉動桿，及二分別安裝固定於該轉動桿兩相反端部而位於池水中並可被轉動桿帶動位移而推動池水之葉片。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該水循環機構包括一連通於養殖池體與硝化池體間並可供引流輸送池水之第一輸水導管，及一連通於硝化池體與養殖池體間之汲水模組，且該汲水模組可將硝化池體或養殖池體中的池水汲打入養殖池體或硝化池體中。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該第一輸水導管是埋設於該養殖池體下方，並具有一往上延伸貫穿該池底壁而連通於養殖池體池心區域之第一進水段，及一沿該養殖池體之池底壁與池邊坡底面往外延伸貫穿該硝化池體之池邊坡的第一延伸段。
9. 根據申請專利範圍第7項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該汲水模組包括一連通於該硝化池體並往外延伸至硝化池體岸側之第三輸水導管、一連通安裝於該第三輸水導管並可經由該第三輸水導管汲取出硝化池體內之池水的水泵，及一連通安裝於該水泵並能將水泵汲取之池水引流入養殖池體內的引流管。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該第三輸水導管是埋設於硝化池體下方，並具有一往上貫穿該池底壁而連通於硝化池體池心區域之第三進水段，及一沿該硝化池體之池底壁與池邊坡底面往外延伸並連通安裝於該水泵之第三延伸段。
11. 根據申請專利範圍第9項所述之具循環水流之養殖系統，還包含一間隔設置於養殖池體與硝化池體旁側，且池水中繁殖有餌料生物之圓形的餌料生物池體，該水循環機構還包括一連通於餌料生物池體與養殖池體間之第二輸水導管，且該第二輸水導管可被開啟而將餌料生物池體內之池水引入養殖池體中，該養殖系統還包含另一個安裝於該餌料生物池體中並可被驅動樞轉而推送池水之水流產生機構，且該汲水模組之引流管可在一被拉引連通於該餌料生物池體之第一使用位置，及一被拉引連通於該養殖池體之第二使用位置間變化。
12. 根據申請專利範圍第11項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該另一個水流產生機構是安裝固定於該餌料生物池體池心區域，並可被驅動而繞著該餌料生物池體池心樞轉。
13. 根據申請專利範圍第11項所述之具循環水流之養殖系統，其中，該水循環機構還包括多個分別連通穿設於該養殖池體與該硝化池體間之第一邊坡導管，及多個分別連通穿設於餌料生物池體與養殖池體間之第二邊坡導管，該等第一邊坡導管可被開啟而分別將養殖池體內之池水導引入硝化池體內，該等第二邊坡導管可被開啟而分別將餌料生物池體內之池水導引入養殖池體內。
14. 根據申請專利範圍第11項所述之具循環水流之養殖系統，還包含一個打氣機構，該打氣機構包括三個分別埋設於該養殖池體、硝化池體與餌料生物池體下方且分別環繞池心之環狀的打氣環管，及至少一連通於該等打氣環管並可供灌入高壓氣體之進氣管，該等打氣環管分別具有多個往上延伸貫穿養殖池體、硝化池體與餌料生物池體而可將高壓氣體排入池水中之排氣部。