一种提高氮磷利用率、降低氮磷排放的水产养殖装置

1.本实用新型涉及水产养殖技术领域，更具体的说是涉及一种提高氮磷利用率、降低氮磷排放的水产养殖装置。


背景技术：

2.近年来，随着水产养殖业的迅猛发展，养殖的高密度化和集约化程度不断提高，水产品的供给数量也迅速增长。但这种高密度、集约化的养殖不仅给水体环境带来了严重负荷，且使水产品的质量逐渐下降，不利于水产养殖的可持续发展。这主要是由于单一的水产养殖模式对相关资源的利用效率较低，水产养殖过程中的残饵和动物粪便中未被利用的营养素如氮、磷排入水中后会导致一系列的环境问题。据统计，饲料中只有约20％-30％的氮和磷会被水产动物直接利用，残留的氮(68％-86％)和磷被排入水中。因此，开发相应的技术实现对水养殖富营养废物的资源化利用，不仅有利于提高水产养殖的生产效率，还能减少对环境的影响，具有非常重要的意义。
3.现有技术中多采用化学药剂添加以及生物污泥等结合的处理工艺对水产养殖的高氮磷废水进行脱氮除磷，虽然对水体实现了净化功能，但无法对氨氮磷等资源进行合理的利用，且处理工艺复杂，成本高，需要单独增设专业设备进行处理，降低生产工艺。
4.因此，如何提供一种简便且低成本的水产养殖装置是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种集约化的多营养级的水产养殖装置，降低氮磷排放，提升利用率并且生产高附加值产物。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种提高氮磷利用率、降低氮磷排放的水产养殖装置，包括通过管路依次连接的养殖模块、菌处理模块和藻类培养模块；
8.所述藻类培养模块与所述养殖模块之间具有回流管路。
9.优选的，所述养殖模块设置有控制器，所述养殖模块内设置有循环泵，所述循环泵通过管路连通所述菌处理模块，所述循环泵与所述控制器电连接，采用循环泵与控制器的组合，可以控制循环水量，确保每个处理系统中的水利停留时间，进而确保处理效果。
10.进一步的，所述养殖模块内设置有日光灯，所述日光灯与所述控制器电连接，通过日光灯的补充可以调整养殖箱的光照达到最佳的养殖所需条件。
11.优选的，所述藻类培养模块包括培养箱、置于所述培养箱内的固定架、设置于所述固定架两侧的光照灯板、设置于所述固定架上的藻类生长基质，所述培养箱顶端具有进水口、底端具有出水口，所述进水口与所述菌处理模块连通，所述出水口与所述回流管路连通，所述光照灯板与所述控制器电连接，将适合藻类附着生长的藻类生长基质固定在固定架上，增大与水流的接触面积，确保处理效率和效果，且在两侧设置光照板，通过调整光照
适应不同的处理需求。
12.优选的，所述藻类生长基质为孔径2mm的聚芳酯网。
13.优选的，所述培养箱内顶端设置有布水板。
14.进一步的，所述布水板呈圆筒形，且底面设置有布水孔，所述布水孔对应于所述固定架顶端，布水板可以实现水力集中，使流动水直接经过固定架上的藻类，确保处理效果。
15.优选的，所述菌处理模块包括过滤箱和细菌培养基质。
16.进一步的，所述细菌培养基质为聚氨酯海绵生物填料，所形成的的微生物载体具有更好的截留和过滤效果。
17.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种提高氮磷利用率、降低氮磷排放的水产养殖装置，具有如下有益效果：
18.构建的一种包括鱼类养殖模块、菌处理模块和藻类培养模块的水产养殖系统，不仅可以改善循环水质，降低水处理难度，而且通过将低营养级生物整合至水产养殖系统，充分高效利用养殖水体中的氮、磷，提升生物质的产量，提升资源利用率，并且通过优选引入的藻类可以显著增加菌处理模块中酸杆菌门的微生物量，降低养殖水体氨氮，亚硝酸盐、硝酸盐和总氮以及总磷含量，改善养殖水体的水质。引入藻类培养模块后，整个循环水养殖系统氮和磷的生物利用率分别提高了38.81％和93.79％，养殖过程中氮和磷的排放分别减少了10.24％和17.78％，有利于提高氮和磷的循环利用，促进水产养殖可持续发展。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型一种提高氮磷利用率、降低氮磷排放的水产养殖系统的整体结构图；
21.图2为藻类培养模块的截面结构图；
22.图中，1-养殖模块，11-循环泵，12-日光灯，2-菌处理模块，21-过滤箱， 22-细菌培养基质，3-藻类培养模块，31-培养箱，32-固定架，33-光照灯板， 34-布水板，35-布水孔，4-回流管，5-控制器。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型的实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.如附图1-2所述，一种提高氮磷利用率、降低氮磷排放的水产养殖装置，包括通过管路依次连接的养殖模块1、菌处理模块2和藻类培养模块3；
25.所述藻类培养模块3与所述养殖模块1之间具有回流管路4。
26.其中，养殖模块1表面设置有控制器5，养殖模块1内设置有循环泵11，循环泵11通
过管路连通菌处理模块2，所述循环泵11与所述控制器6电连接，养殖模块1内设置有日光灯12，日光灯12与控制器5电连接；
27.藻类培养模块3包括培养箱31、置于培养箱31内的固定架32、设置于固定架32两侧的光照灯板33和设置于固定架32上的孔径2mm的聚芳酯网作为藻类生长基质，培养箱31顶端具有进水口、底端具有出水口，进水口与过滤系统2 连通，出水口与回流管4连通，光照灯板33与控制器5电连接，培养箱31内顶端设置有布水板34，布水板34呈圆筒形，且底面设置有布水孔35，布水孔35 对应于固定架32顶端；
28.菌处理模块2包括过滤箱21和细菌培养基质22，细菌培养基质22为聚氨酯海绵生物填料。
29.上述装置的运行原理是：
30.开启循环泵11，使养殖模块1内的养殖水进入菌处理模块2，通过细菌培养基质22的截留和过滤作用之后进入藻类培养模块3，经过藻类培养模块 3中的藻类的生长作用，对水体中残余的养分进一步利用，处理后的水体循环进入养殖模块1内。养殖模块1内的日光灯12可以通过控制器5控制其光照强度和光照量，满足不同的生物生长需求。藻类培养模块3中藻类固定于固定架32上，通过布水板34和布水孔35的作用，水力集中于固定架32顶端，顺势向固定架32表面附着于藻类生长基质上的藻类表面流动，有效确保接触面积以及效果，流经藻类后的水中营养物质被藻类利用，达到相应的净化效果，固定架32两侧的光照灯板33可通过控制器5控制光照强度和光照量，满足不同藻类的生长需求。
31.下面将采用具体的实施方案对本实用新型的装置效果进行验证：
32.实验组采用本实用新型的养殖系统和方法，同时设置不安装藻类培养装置的养殖系统作为对照组，每个处理设置3个重复，每个养殖箱20尾鱼(初重为19.2
±
0.2g)，实验期间，每天8:30和16:30投喂相同的饲料。养殖箱的体积为400l，过滤装置的体积为30l，微藻采用流水培养，流速为1l/min。养殖期间水温为27
±
1℃，溶氧》7.5mg/l，ph为6.4-7.3，养殖模块光照周期为12l/12d，藻类培养模块光照周期为18l/6d，鱼的养殖周期为61天，藻的培养周期为70天。
33.本实验培养微藻为颤藻，购自中国科学院淡水藻种库，接种藻浓度》10e6 个/ml，每个微藻培养系统接种30ml。
34.实验结果如下表1-2所示：
35.表1：对照组和实验组的养殖鱼和微藻生长及氮磷利用结果
36.[0037][0038]
表2：对照组和实验组水质结果
[0039] 对照组实验组实验组降低了水体氨氮(mg/l)1.350.9827.41％水体亚硝酸盐(mg/l)0.230.1534.78％水体硝酸盐(mg/l)15.0911.5323.59％水体总氮(mg/l)20.6517.0017.68％
[0040]
鱼类养殖实验结束后，两种养殖系统实验鱼的生长没有显著性差异，引入藻类培养模块养殖鱼的饲料效率提高24.66％。同时收获微藻干物质46.16 克，微藻的粗蛋白和粗脂肪含量分别为54.25％和2.05％。
[0041]
引入藻类培养模块的实验组养殖鱼体的氮和磷的沉积率分别提高了 8.34％和30.68％，藻的氮和磷沉积率为6.36％和10.06％，氮和磷的总生物利用率分别提高了38.81％和93.79％，养殖过程中氮和磷的排放分别减少了 10.24％和17.78％，水体中氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐和总氮的含量分别降低了 27.41％、34.78％、23.59％和17.68％。
[0042]
同时，引入藻类培养模块的实验组的菌处理模块中酸杆菌门 (acidobacteriota)显著增加。酸杆菌门是嗜酸菌，它们在生态系统中具有重要作用，可以促进硝酸盐和亚硝酸盐的转化，降低硝酸盐和亚硝酸盐含量。此外，酸杆菌门与氮存在负相关关系。
[0043]
综上所述，在循环水养殖系统中引入藻类培养模块可以显著增加菌处理模块中酸杆菌门的微生物量，降低养殖水体氨氮，亚硝酸盐、硝酸盐和总氮含量，改善养殖水体的水质。引入藻类培养模块后，循环水养殖系统氮和磷的总生物利用率分别提高了38.81％和93.79％，养殖过程中氮和磷的排放分别减少了10.24％和17.78％，有利于提高氮和磷的循环利用，降低养殖排放，促进水产养殖可持续发展。
[0044]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他
实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0045]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。