一种基于生物絮团和生物膜的水产循环水养殖系统和方法与流程

本发明用于水产养殖技术领域，特别是涉及一种基于生物絮团和生物膜的水产循环水养殖系统和方法。

背景技术：

近年来随着养殖规模的不断提升，水资源的无节制利用，传统水产养殖模式面临水环境污染、病害逐年增多、食品安全需求、沿海工业用地挤压和国家倡导节能减排等压力，其发展已经面临一个瓶颈，亟待转变。

工厂化循环水养殖模式是以养殖用水处理和循环利用为核心特征，节电、节水、节地，符合当前国家提出的循环经济、节能减排、转变经济增长方式的战略需求。

工厂化循环水养殖中的技术关键是养殖用水的净化处理与循环利用，即建立以保护环境为基点的封闭内循环养殖系统，它的核心技术是水处理技术，其关键技术是生物净化。养殖代谢物经微生物的作用，将水体中的有害物质营养盐类转化降解，达到净化水质，增加养殖效率，提高饲料利用率，实现零排放或最小排放。

生物膜法是利用附着生长于某些载体表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理的方法，它是工厂化循环水养殖生物净化过滤的常用方式。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌气层进行厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。

生物絮团技术(bio-floctechnology，bft)是近年来推出的较为先进的水产养殖技术，该技术由以色列水产养殖专家yoramavnimelech于1999年首次提出，并于2005年在印度尼西亚试验成功，它是指通过操控水体营养结构，向水体中添加有机碳物质，调节水体中的c/n值，同时结合充足的增氧和水体搅动，促进水体中异养细菌的代谢繁殖，利用微生物作用将水体中的氨氮等含氮污染物降解去除或转化成细菌自身生物量，并且通过细菌絮凝成颗粒物质被养殖动物所摄食利用，起到维持水环境稳定、减少换水量、提升动物免疫力、提高养殖成活率、增加产量和降低饲料系数等作用，它被认为是解决水产养殖产业发展所面临的环境制约和饲料成本的有效替代技术。

技术实现要素：

本发明提供一种应用于水产养殖水环境调控的基于生物絮团和生物膜的水产循环水养殖系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于生物絮团和生物膜的水产循环水养殖系统，包括养殖区、生物过滤区、沉淀区和泵水系统，所述泵水系统包括水管和水泵，所述水管在养殖区设有进水口，在沉淀区设有第一出水口，在生物过滤区设有第二出水口，所述沉淀区设有可与生物过滤区导通的沉淀出水口，所述生物过滤区设有可与所述养殖区导通的过滤出水口，所述生物过滤区内垂直密集悬挂弹性填料，所述沉淀区的底部外接沉淀排污管。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述生物过滤区包括过滤区和曝气区，所述生物过滤区在过滤区内垂直密集悬挂弹性填料，生物过滤区在曝气区的底部设有第一曝气装置，生物过滤区在曝气区设有可与所述养殖区导通的过滤出水口。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括圆形的养殖池、设在养殖池内并呈圆形的生物滤池和设在生物滤池内并呈圆形的沉淀池，所述养殖池、生物滤池和沉淀池呈同心圆分布，所述养殖池与生物滤池之间的部分形成养殖区，生物滤池与沉淀池之间的部分形成生物过滤区，沉淀池内形成沉淀区。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述养殖区内设有第二曝气装置，所述第二曝气装置包括环绕生物滤池外壁底部的由微孔曝气管和螺纹软管交替连接而成的点式微孔曝气管。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述养殖区内设有插管式排水口和可实现养殖区增氧与推水搅动的推水增氧装置，插管式排水口与池底部的总排污管相连，沉淀排污管连接至总排污管。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述养殖区内设有斜切向连接到生物滤池的阻水集污挡板，所述推水增氧装置与阻水集污挡板并行设置，所述进水口位于阻水集污挡板与生物滤池外壁形成的背侧夹角处。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述沉淀池的底部具有锥底，所述锥底的底部外接沉淀排污管，所述沉淀池内设有沉淀管，所述沉淀管的上端与第一出水口连接，沉淀管的下端设有喇叭口，所述沉淀池内在所述喇叭口的下方设有倒锥形的挡水板。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述生物滤池在过滤区内设有若干导流板，所述导流板将过滤区分隔为曲折的水流通道。

本发明还提供一种基于生物絮团和生物膜的水产循环水养殖方法，养殖前期为生物絮团培养与填料生物膜挂膜阶段，仅开启生物过滤区，养殖区的水经水泵从第二出水口直接进入生物过滤区，弹性填料通过拦截和粘附养殖水中生物絮团和有机颗粒实现快速挂膜，经过滤后的水流回到养殖区；养殖中后期，随着投喂量不断增大，养殖区水体絮团量达到一定浓度后，开启沉淀区，养殖区水先经第一出水口进入沉淀区去除多余絮团和有机大颗粒物质后，再进入生物过滤区进一步净化处理，经过滤后的水流回到养殖区。

本发明的有益效果：微生物以生物膜和悬浮絮团两种形式构成新的生态系统，且在纵、横两个方向相互关联。在纵向上，微生物构成了一个由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物等多个营养级组成的复杂生态系统，其中每一个营养级生物的数量都受到环境和其它营养级的制约，最终达到动态平衡。在横向上，沿着液体到载体的方向，构成了一个悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型、附着厌氧型的多种不同活动能力、呼吸类型、营养类型的微生物系统。应用系统论的观点可以知道，系统的结构越为复杂，系统的稳定性则越强，适应环境变化的能力也越强。同时由于系统本身结构特点，使复合系统具有脱氮除磷能力。本发明通过上述技术方案将生物絮团和生物膜相结合并应用于水产养殖水环境调控，以生物膜和悬浮絮团两种形式净化养殖水体，原位与异位相结合，且在纵、横两个方向相互关联，提高水处理效率的同时，增强系统稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明结构俯视图；

图2是本发明结构截面图。

具体实施方式

参照图1、图2，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各部件的结构特点，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，是以图2所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。

本发明提供了一种基于生物絮团和生物膜的水产循环水养殖系统，包括养殖区1、生物过滤区2、沉淀区3和泵水系统，所述泵水系统包括水管和水泵35，所述水管在养殖区1设有进水口36，在沉淀区3设有第一出水口37，在生物过滤区2设有第二出水口38，所述沉淀区3设有可与生物过滤区2导通的沉淀出水口39，经沉淀净化的养殖水从位于沉淀区3上部的沉淀出水口39溢出，进入生物过滤区2，所述生物过滤区2设有可与所述养殖区1导通的过滤出水口25，过滤后的养殖水可通过过滤出水口25进入养殖区1，所述生物过滤区内垂直密集悬挂弹性填料27，弹性填料27可采用毛刷，所述沉淀区3的底部外接沉淀排污管34。本发明以生物膜和悬浮絮团两种形式净化养殖水体，原位与异位相结合，且在纵、横两个方向相互关联，提高水处理效率的同时，增强系统稳定性。

其中，所述生物过滤区2包括过滤区和曝气区23，所述生物过滤区2在过滤区内垂直密集悬挂弹性填料27，生物过滤区2在曝气区23的底部设有第一曝气装置28，第一曝气装置28可采用增氧曝气盘，生物过滤区2在曝气区23设有可与所述养殖区1导通的过滤出水口25。

作为本发明优选的实施方式，还包括圆形的养殖池11、设在养殖池11内并呈圆形的生物滤池21和设在生物滤池21内并呈圆形的沉淀池31，养殖池11为圆台形底边圆角结构，生物滤池21为圆台形结构，底部锥形向中心倾斜。所述养殖池11、生物滤池21和沉淀池31呈同心圆分布，所述养殖池11与生物滤池21之间的部分形成养殖区1，生物滤池21与沉淀池31之间的部分形成生物过滤区2，沉淀池31内形成沉淀区3。本发明采用功能区一体式结构，以养殖生物较少利用的中央区作为水处理区，充分利用土地空间，节约成本。而且采用圆环形结构，利于水体充分搅动，符合生物絮团技术要求。

所述养殖区1内设有第二曝气装置14，所述第二曝气装置14包括环绕生物滤池21外壁底部的由微孔曝气管和螺纹软管交替连接而成的点式微孔曝气管。所述养殖区1内设有插管式排水口12和可实现养殖区1增氧与推水搅动的推水增氧装置15，推水增氧装置15可设置多个，推水增氧装置15在养殖区内均匀分布，推水增氧装置15可采用叶轮式水车，点式微孔曝气管和推水增氧装置15可共同实现养殖区1增氧与推水搅动。插管式排水口12与池底部的总排污管13相连，沉淀排污管34连接至总排污管13，用于将沉淀产生的杂物导出沉淀池31。

所述养殖区1内设有斜切向连接到生物滤池的阻水集污挡板16，所述推水增氧装置15与阻水集污挡板16并行设置，所述进水口36位于阻水集污挡板16与生物滤池21外壁形成的背侧夹角处。

所述沉淀池31的底部具有锥底，所述锥底的底部外接沉淀排污管34，所述沉淀池31内设有沉淀管32，所述沉淀管32的上端与第一出水口37连接，沉淀管32的下端设有喇叭口，所述沉淀池31内在所述喇叭口的下方设有倒锥形的挡水板33。

而且，所述生物滤池21在过滤区内设有若干导流板24，所述导流板24将过滤区分隔为曲折的水流通道。

本发明还提供一种基于生物絮团和生物膜的水产循环水养殖方法，养殖前期为生物絮团培养与填料生物膜挂膜阶段，仅开启生物过滤区2，养殖区1的水经水泵35从第二出水口38直接进入生物过滤区2，弹性填料27通过拦截和粘附养殖水中生物絮团和游离细菌实现快速挂膜，经过滤后的水再流回到养殖区1；养殖中后期，随着投喂量不断增大，养殖区1水体絮团量达到一定浓度后，开启沉淀区3，养殖区1水先经第一出水口37进入沉淀区3去除多余絮团颗粒和残饵、粪便等有机大颗粒物质后，再进入生物过滤区2进一步净化处理，经过滤后的水再流回到养殖区1。

以凡纳滨对虾养殖为例，养殖为期90天，放苗密度800尾/平方米，虾苗规格0.7cm，盐度20‰，水温28±2℃，水深1.5米，养殖前期(第1～35天)为生物絮团培养与填料生物膜挂膜阶段，仅开启生物过滤区2，养殖池水经水泵从第二出水口38直接进入生物过滤区2，填料通过拦截和粘附养殖水中生物絮团和有机颗粒实现快速挂膜。养殖中后期(第35～90天)，随着投喂量不断增大，当养殖池水体絮团量达到10～15ml/l(体积比)时，开启沉淀区3，养殖池水先经第一出水口37进入沉淀池31去除多余絮团颗粒和残饵、粪便等有机大颗粒物质后，再进入生物过滤区2进一步净化处理，达到控制絮团量与水质净化的目的。

以罗非鱼养殖为例，养殖为期150天，放苗密度200尾/平方米，鱼苗规格2.5±0.5cm，纯淡水，水温28±2℃，水深2.0米，养殖前期(第1～35天)为生物絮团培养与填料生物膜挂膜阶段，仅开启生物过滤区，养殖池水经水泵从第二出水口38直接进入生物过滤区2，填料通过拦截和粘附养殖水中生物絮团和有机颗粒实现快速挂膜。养殖中后期(第35～180天)，随着投喂量不断增大，当养殖池水体絮团量达到20～25ml/l(体积比)时，开启沉淀区，养殖池水先经第一出水口37进入沉淀池31去除多余絮团颗粒和残饵、粪便等有机大颗粒物质后，再进入生物过滤区2进一步净化处理，达到控制絮团量与水质净化的目的。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。