本发明属于水产养殖的水质净化技术领域，具体涉及一种应用于水产养殖的原位和异位净化水处理系统。
背景技术：
池塘养殖是我国主要的养殖生产方式。由于我国的池塘养殖水平不高，多数池塘养殖采取传统生产方式进行生产。由于养殖对象的排泄物的积累、过量投食造成的残饵腐败变质，养殖池的水质会不断变差，影响养殖对象的健康生长，大量的养殖污染排放给环境造成了影响，成为养殖地区重要的面源污染，引起社会的广泛关注，并严重制约了池塘养殖产业的可持续发展。上世纪九十代年以来，随着池塘养殖问题的不断出现，人们开始研究池塘养殖水质调控等问题，取得了一定的效果。
目前池塘养殖水处理调控技术主要采取原位调控和异位处理的方法。原位调控的方法主要有机械增氧、安装生物浮床、安装生物刷等，但是存在着设施简单，效率不高等问题。池塘养殖水体异位处理是将养殖水体从池塘中排放到专门水处理设施进行处理后再返回到养殖池塘中的一种方法。比较典型有对虾池塘封闭式综合养殖系统、多池循环水对虾养殖系统、高位池塘生物调控技术、“渔稻共作”技术、“零排放循环水水产养殖机械细菌草综合水处理”系统、复合人工湿地池塘养殖生态系统，以及国外的基于微藻的南美白对虾生态工程化循环水养殖系统等。由于异位处理过程中养殖水体始终处于不停循环状态，需要占用场地作为水质净化处理的场所，并且需要配备大量的辅助设施，辅之以大量的动力源，能耗高，造成水质净化处理成本居高不下，也不利于养殖需要。并且异位处理往往只在固定位置抽吸和排放，会造成水净化循环不均的现象，不能达到全面净化。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种净化效率高、净化全面的应用于水产养殖的原位和异位净化水处理装置。
一种应用于水产养殖的原位和异位净化水处理系统，包括固定支撑装置、水循环装置、浮岛装置、曝气装置和供能装置；
固定支撑装置包括水平通道、梯形通道和支撑立柱，梯形通道设于养殖池的水面上并通过安装于水下的支撑立柱支撑，水平通道用于连接梯形通道和养殖池岸边；
水循环装置包括循环水泵、升降机构、抽水主管、抽水支管、三级折流净化箱、排水管，循环水泵安装于梯形通道顶端，抽水主管连接在循环水泵的下方，升降机构连接在抽水主管的下方，升降机构上安装有数个抽水支管，抽水支管和抽水主管相连通，三级折流净化箱设于梯形通道两侧且通过进水口和抽水主管相连通，排水管和三级折流净化箱的出水口相连接；
浮岛装置包括浮板、水生植物和生物填料绳，若干浮板设于养殖池的水面上，水生植物栽种在浮板上，生物填料绳连接在浮板的下方；
曝气装置包括空压机、曝气管和曝气头，空压机设于养殖池岸边，曝气管位于养殖池的底部，曝气头间隔连接在曝气管上，曝气管和空压机连接；
供能装置安装于养殖池岸边，用于给固定支撑装置、水循环装置、曝气装置提供能量。
优选的，升降机构的侧壁上设有四个开口向下的纵向槽，抽水支管安装于纵向槽的开口并通过柔性弯头和抽水主管连接，升降机构下部设有四个与纵向槽相对应的电动推杆，电动推杆的一端与供能装置电连接，电动推杆的另一端与抽水支管通过套管活动连接。
优选的，抽水支管为四个，相邻的两抽水管之间的夹角为90度，抽水支管与水平通道的夹角为30至60度。
优选的，抽水支管的末端向上弯折，抽水支管的末端上设有进水过滤器。
优选的，排水管上设有长支管和短支管，短支管和长支管安装于排水管的下方并伸入养殖池水面下。
优选的，两个三级折流净化箱对称设置在梯形通道的两侧，一个三级折流净化箱的和左侧的排水管相连，另一个三级折流净化箱的和右侧的排水管相连。
优选的，三级折流净化箱由内至外依次为一级净化箱、二级净化箱和三级净化箱，三个净化箱均呈半环柱结构并呈阶梯式放置，一级净化箱、二级净化箱和三级净化箱的高度比为3∶2∶1，一级净化箱的右端与抽水主管通过进水口相连，三个净化箱均相连通，三级净化箱的左端与排水管相连。
优选的，一级净化箱内设有上下交错分布的一级过滤柱，一级过滤柱内填充有质量比为3∶1∶1的石英砂、活性炭与无烟煤的混合物；二级净化箱内设有上下交错分布的二级过滤柱，二级过滤柱内填充有聚丙烯酰胺凝胶珠；三级净化箱内设有上下交错分布的三级过滤柱，三级过滤柱内填充有生物填料球。
优选的，水平通道为两个，两个水平通道对称设置在梯形通道的两侧，水平通道的远端固定在养殖池岸边，水平通道的近端和梯形通道相连接；浮板分别设置在水平通道的两侧。
优选的，供能装置包括太阳能电池板、风力发电车、蓄电池和控制器，太阳能电池板和风力发电车安装于空压机的左侧，蓄电池设置在太阳能电池板和风力发电车之间，控制器连接在蓄电池的上方，蓄电池和太阳能电池板、风力发电车、控制器电连接。
电动推杆为防水式电动推杆。电动推杆与抽水支管的夹角为20至45度。
本发明的工作原理：当养殖池内水需要净化时，通过控制器驱动位于升降机构内的电动推杆，使得电动推杆进行伸缩从而将抽水支管抬升一定角度，四个抽水支管可同时位于同一水层区，也可分别位于不同水层区，四个抽水支管将养殖池内的待净化水通过循环水泵抽送至抽水主管，抽水主管再经进水口将待净化水送至三级折流净化箱，待净化水在三级折流净化箱内经过三级折流净化后，分别通过左右两侧的排水管以及排水管上设置的短支管、长支管将净化后的水排入浅水区、中水区和深水区，实现分层净化。同时，通过生物填料绳可对养殖池内的局部水域进行原位水质净化。同时，利用空压机、曝气管和曝气头对养殖池内进行曝气供氧。
本发明的优点：
1、本发明通过水循环装置、浮岛装置能同时实现对养殖池内的水体的原位和异位净化，因此能有效提高净化效率和净化效果。
2、本发明中通过电动推杆的伸缩，将抽水支管抬升到多个高度，从而实现在养殖池内的不同水层区进行抽水，多层抽水使得养殖池水净化率更高。
3、净化后的水通过排水管的远端口排入养殖池的浅水区，使得浅水区成为净化活水；同时，通过设置在排水管下方的短支管、长支管将净化后的水排入养殖池中的中水区和深水区，实现分层净化，提高水净化循环效率。
4、利用空压机、曝气管和曝气头对养殖池内进行曝气供氧。
5、本发明还设有浮岛装置，浮岛装置的水生植物和生物填料绳不但可对养殖池水经行原位净化，并且生物填料绳内易于藏匿蚊虫等天然饲料，利于养殖物捕食，结合净水排放的浅水区，可为养殖物提供良好的觅食区。
7、本发明还设有两条水平通道和梯形通道，便于养殖人员行走，方便养殖人员检修设备和查看养殖情况。
8、本发明同时利用风能和太阳能发电、蓄电，不但节能环保，而且两种发电方式能适应晴天和风雨天，装置工作和运行不受天气、环境的影响，系统运行稳定、效率高。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的俯视图。
图3是本发明的水循环装置的水流循环示意图。
图4是本发明的抽水主管与抽水支管的连接关系示意图。
图5是本发明的升降机构剖视图。
图6是本发明的一号一级净化箱的局部剖视图。
图7是本发明的一号二级净化箱的局部剖视图。
图8是本发明的一号三级净化箱的局部剖视图。
图9是本发明的功能装置的连接示意图。
图10是本发明的控制器的结构模块图。
其中，1-固定支撑装置、11-一号水平通道、12-二号水平通道、13-梯形通道、14-支撑立柱、2-水循环装置、21-循环水泵、22-升降机构、221-纵向槽、222-电动推杆、23-抽水主管、231-一号进水口、232-二号进水口、24-抽水支管、241-进水过滤器、242-套管、25-一号三级折流净化箱、251-一号一级净化箱、2511-一级过滤柱、252-一号二级净化箱、2521-二级过滤柱、253-一号三级净化箱、2531-三级过滤柱、26-二号三级折流净化箱、261-二号一级净化箱、262-二号二级净化箱、263-二号三级净化箱、27-一号排水管、271-一号长支管、272-一号短支管、28-二号排水管、281-二号长支管、282-二号短支管、29-柔性弯头、3-浮岛装置、31-浮板、32-水生植物、33-生物填料绳、4-曝气装置、41-空压机、42-曝气管、43-曝气头、5-供能装置、51-太阳能电池板、52-风力发电车、53-蓄电池、54-控制器、541-cpu、542-编程区、543-显示区、544-系统程序存储区、545-用户程序存储区、546-输入接口、547-输出接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。
如图1所示，一种应用于水产养殖的原位和异位净化水处理系统，包括固定支撑装置1、水循环装置2、浮岛装置3、曝气装置4和供能装置5。
如图1、图2所示，固定支撑装置1包括水平通道(水平通道包括一号水平通道11、二号水平通道12)、梯形通道13和支撑立柱14；一号水平通道11、二号水平通道12、梯形通道13是行走通道，便于养殖人员检修设备；支撑立柱安装在养殖池内，支撑立柱14的下端固定连接在养殖池底部，支撑立柱14的上端分别连接在梯形通道13与一号水平通道11和二号水平通道12的交界处，支撑立柱14起到支撑整个装置的作用，一号水平通道11和二号水平通道12对称设置于梯形通道的两侧(即一号水平通道11和二号水平通道12夹角为180度)；一号水平通道11和二号水平通道12的远端分别固定连接在养殖池岸边，梯形通道13的两端分别与一号水平通道11和二号水平通道12的近端相连。若水平通道的横跨过大，则可在一号水平通道11和二号水平通道12下方各增设支撑立柱14，以加强固定整体装置。
如图1所示，水循环装置2包括循环水泵21、升降机构22、抽水主管23、抽水支管24、三级折流净化箱(三级折流净化箱包括一号三级折流净化箱25、二号三级折流净化箱26)、排水管(排水管包括一号排水管27和二号排水管28)。循环水泵21位于梯形通道13顶端的中间位置处，抽水主管23连接在循环水泵21的下方，升降机构22连接在抽水主管23的下方。如图5所示，升降机构22为圆柱形状，升降机构22的侧壁设有四个开口向下的纵向槽221，升降机构22下部内设有四个与纵向槽221相对应的电动推杆222，电动推杆222的一端与控制器54和蓄电池53电连接，电动推杆222的另一端与抽水支管24通过套管242活动连接，电动推杆222与抽水支管24的夹角为20至45度，电动推杆222可将抽水支管24抬升一定角度，从而可实现在浅水区、中水区和深水区三个不同位置进行抽水，提高水循环效率。
如图2所示，抽水支管24连接在升降机构22的底部，抽水支管24共设有四个。相邻的两个抽水管24之间的夹角为90度，抽水支管24与一号水平通道11和二号水平通道12的夹角为45度，以此避免与生物填料绳33碰触发生缠绕。抽水支管24通过柔性弯头29与抽水主管23的下端相连。如图4所示，抽水支管24的末端向上折弯，抽水支管24的末端上设有进水过滤器241，进水过滤器能防止吸入过大杂物，从而避免循环水泵21堵塞。一号三级折流净化箱25和二号三级折流净化箱26对称连接在梯形通道13的两侧。一号三级折流净化箱25的左端头与一号排水管27相连，一号排水管27和二号排水管28的远端口位于浅水区，一号排水管27和二号排水管28的下方分别设有一号长支管271和二号长支管281，一号长支管271和二号长支管281伸入深水区；一号长支管271和二号长支管281与远端口之间分别设有一号短支管272和二号短支管282，一号短支管272和二号短支管282伸入中水区；通过深入不同水域的支管，可加快水质净化循环。一号排水管27位于一号水平通道11的左下方，二号三级折流净化箱26的右端头与二号排水管28相连，二号排水管28位于二号水平通道12的右下方。
如图3所示，一号三级折流净化箱25呈阶梯状半环柱结构；一号三级折流净化箱25由靠近循环水泵21方向起，由内至外依次为一号一级净化箱251、一号二级净化箱252和一号三级净化箱253；一号一级净化箱251、一号二级净化箱252和一号三级净化箱253的高度比为3∶2∶1，一号一级净化箱251的右端与抽水主管23通过一号进水口231相连，一号一级净化箱251的左端与一号二级净化箱252的左端相通，一号二级净化箱252的右端与一号三级净化箱253的右端相通，一号三级净化箱253的左端与一号排水管27相连。
如图3所示，二号三级折流净化箱26呈阶梯状半环柱结构；二号三级折流净化箱26由靠近循环水泵21方向起，由内至外依次为二号一级净化箱261、二号二级净化箱262和二号三级净化箱263，二号一级净化箱261、二号二级净化箱262和二号三级净化箱263的高度比为3∶2∶1；二号一级净化箱261的左端与抽水主管23通过二号进水口232相连，二号一级净化箱261的右端与二号二级净化箱262的右端相通，二号二级净化箱262的左端与二号三级净化箱263的左端相通，二号三级净化箱263的右端与二号排水管28相连。
如图6-8所示，一号一级净化箱251和二号一级净化箱261内分别设有上下交错分布的一级过滤柱2511。一级过滤柱2511内部填料为石英砂、活性炭与无烟煤，三者以质量比为3:1:1组成的混合物；一号二级净化箱252和二号二级净化箱262内分别设有上下交错分布的二级过滤柱2521；二级过滤柱2521内部填料为聚丙烯酰胺凝胶珠；一号三级净化箱253和二号三级净化箱263内分别设有上下交错分布的三级过滤柱2531，三级过滤柱2531内部填料为生物填料球。
如图1所示，浮岛装置3包括浮板31、水生植物32和生物填料绳33，浮板31有40-100个，分别位于一号水平通道11和二号水平通道12的左右两侧，水生植物32分别栽种在浮板31上，生物填料绳33分别连接在浮板31的下方，利用生物填料绳33可实现原位水净化，并且生物填料绳33内易于藏匿蚊虫等天然饲料，利于养殖物捕食；
如图1所示，曝气装置4包括空压机41、曝气管42和曝气头43，空压机41位于靠近一号水平通道11方向的养殖池岸边，曝气管42位于养殖池的底部，曝气管42的一端与空压机41相连，曝气头43共有7个，并间隔连接在曝气管42上，增设曝气头43可加强曝气效果，避免曝气不足而致使养殖物缺氧，进而导致减产。
如图1所示，供能装置5包括太阳能电池板51、风力发电车52、蓄电池53和控制器54，太阳能电池板51和风力发电车52位于空压机41的左侧，蓄电池53连接在太阳能电池板51和风力发电车52之间，控制器54连接在蓄电池53的上方。如图10所示，控制器54包括中央处理器cpu541、编程区542、显示区543、系统程序存储区544和用户程序存储区545、输入接口546和输出接口547。控制器54为施耐德电气公司生产的plc控制器，型号为tm200c16r。控制器54和蓄电池53分别通过导线与空压机41、循环水泵21和升降机构22连接，利用风光蓄电，节能环保，相较于单一的绿色发电，适用性更广。
本发明的工作过程：当养殖池内水需要净化时，通过控制器54驱动位于升降机构22内的电动推杆222，使得电动推杆222进行伸缩，以此将抽水支管24抬升一定角度，使四个抽水支管24分别位于不同水层区，四个抽水支管24将养殖池内的待净化水通过循环水泵21抽送至抽水主管23，抽水主管23经一号进水口231和二号进水口232分别将待净化水送至一号三级折流净化箱25和二号三级折流净化箱26，待净化水在一号三级折流净化箱25和二号三级折流净化箱26内经过三级折流净化后，分别通过一号排水管27远端口及二号排水管28远端口、一号短支管272及二号短支管282、一号长支管271及二号长支管281将净化后的水排入浅水区、中水区和深水区，实现分层净化。此外，通过生物填料绳33可对局部水域进行原位水质净化。同时，利用空压机41、曝气管42和曝气头43对养殖池内进行曝气供氧。
上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。