一种“一主两辅”高密度种养循环系统

1.本发明涉及一种“一主两辅”高密度循环水养殖系统，属于种养殖领域。

背景技术：

2.循环水养鱼密度大，饵料投喂量平均在1％-1.2％之间，每天会产生大量的粪污及残饵，目前国内普遍采用增大循环水量和增加换水量的方法清除鱼池粪污和残饵，大量的污水经过过微滤机滤后进行好氧处理，处理后的尾水用于种菜或人工湿地净化，最后达标排放。
3.因污水量大，处理过程能耗高，且设施容量大，建设投资高，水资源浪费较大，这些问题综合影响循环水养鱼的健康发展。因此如何能更好的降低好氧处理能耗，降低处理成本成为我们需要解决的问题。
4 110606643 a公开了鱼池养鱼鱼粪污水处理及循环利用系统，池面排口的出水依次经过微滤机、紫外线消毒机、沸腾式移动床生物滤器后回到鱼池，微滤机的反冲洗水进入鱼粪收集池；鱼粪收集池内的污水进入鱼粪转鼓浓缩机进行浓缩，鱼粪转鼓浓缩机出来的清水进入回水池，鱼粪转鼓浓缩机出来的浓缩液依次进入厌氧发酵池、第一好氧池、沉淀池、生物滤池、尾液池，尾液池的水进入蔬菜栽培系统；蔬菜栽培系统包括肥水池、水肥一体系统和蔬菜栽培区；回水池的水进入第二好氧池，第二好氧池的出口与紫外线消毒机相连，紫外线消毒机的出口与过滤装置相连，经过过滤装置过滤的水回到鱼池。鱼菜生长环境可控，有效降低灾害风险。该系统仅仅注重鱼池回水的质量，并未实际考虑蔬菜的种植质量，当硝态氮含量高于500mg/l时，蔬菜吸收过量的硝态氮，会转化为硝铵，该物质为致癌物质，不利于蔬菜的生长和利用。

技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种“一主两辅”高密度循环水养殖系统，满足鱼池回水需求，循环用水，无排放，且分类处理，保证整个系统中的硝态氮的含量，保证蔬菜的正常生长。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种“一主两辅”高密度循环水养殖系统，包括鱼池，其特征在于：所述鱼池配备有三条养鱼尾水循环路线，分别为主循环路线、第一辅线和第二辅线；
7.所述主循环线包括依次相连的微滤机、流化床、臭氧消毒装置和紫外消毒装置，所述鱼池的上部池面排水管线与微滤机相连，所述紫外消毒装置的出口管线与鱼池相连，鱼池的上部池面排水经过微滤机过滤后，进入流化床，在流化床中把氨氮和亚硝态氮转化为硝态氮，然后养鱼尾水经过臭氧消毒装置和紫外消毒装置后回到鱼池；
8.所述第一辅线包括蔬菜栽培系统和过滤器，所述流化床的出液口分出一条支管与蔬菜栽培系统相连，所述蔬菜栽培系统的出水口与过滤器相连，所述过滤器的出水口连接到臭氧消毒装置，从流化床出来的水部分进入蔬菜栽培系统，降低硝态氮的含量，从蔬菜栽
培系统出来的水经过过滤器过滤后，再经过臭氧消毒装置和紫外消毒装置回到鱼池；
9.所述第二辅线包括竖流沉淀器、鱼粪收集池、鱼粪浓缩机、厌氧发酵池、好氧发酵池、菌藻共生系统；所述鱼池的底部鱼粪污水排出管线与竖流沉淀器相连，所述竖流沉淀器的清液出口管线与微滤机相连，所述竖流沉淀器的鱼粪以及微滤机过滤出来的鱼粪进入鱼粪收集池，所述微滤机的滤液出口管线分出一条支管与鱼粪收集池相连，鱼粪收集池的鱼粪经过鱼粪浓缩机浓缩，经过浓缩的鱼粪进入厌氧发酵池进行厌氧发酵、好氧发酵池进行好氧发酵，经过好氧发酵后的尾水再次进入菌藻共生系统，从菌藻共生系统出来的水再经过臭氧消毒装置和紫外消毒装置后回到鱼池。
10.上述方案中优选，所述菌藻共生系统菌藻比为1:4，光暗比为2:1，其中菌为从流化床中分离的硝化细菌，藻为具有高效光固定功能和可作为鲈鱼饵料的三角褐指藻。
11.所述菌藻共生系统包括反应器，所述厌氧发酵产生的泡沫引入菌藻共生系统，缓慢搅拌，使得气泡均匀分散在反应器中，停止搅拌，随着微藻光合作用的不断进行，当微藻生物量达到0.8-1.0g/l左右时，气泡逐渐富集于反应器表面，通过刮板将气泡刮出并通过超声波振动，即可实现气泡的破裂和藻的回收，藻类投入鱼池作为鱼饵。
12.为了实现菌藻的高效生长和快速分离，将鱼粪厌氧发酵产生的大量泡沫引入菌藻池，该气泡含有丰富的氮、磷等营养物质且具有一定的粘性，一方面可以为菌藻生长提供营养物质，另一方面可实现菌藻从液面的分离，降低菌藻回收成本。(菌藻回收成本一般占菌藻养殖成本的20％以上。)养殖的菌藻经过收集后去鱼池作为鱼饵。
13.上述方案中：所述紫外消毒装置出水管线、所述流化床出口管线、所述微滤机滤液出口管线上分别设置有在线氨氮检测仪、在线硝态氮监测仪、在线亚硝酸盐监测仪。
14.上述方案中：所述紫外消毒装置的出口管线分出一条支管与流化床相连，根据在线氨氮检测仪、在线硝态氮监测仪、在线亚硝酸盐监测仪监测微滤机出来的滤液的硝态氮的含量，调节去主循环路线、第一辅线和第二辅线的水量，正常情况下，主循环路线、第一辅线和第二辅线同时运行，既满足养鱼的需求、又满足菌类和蔬菜的种植需求，同时又能将鱼粪处理掉，当流化床出来的水的硝态氮含量在500mg/l-1000mg/l时，让流化床出来的水大部分进入蔬菜栽培系统，以进一步通过蔬菜的栽培去除氨氮，以保证回到鱼池的水中的硝态氮的含量在500mg/l以下，以适应鱼类的生长，当硝态氮含量大于1000mg/l时，让微滤机出来的水部分进入第三辅线，经过厌氧反应，加大氮的去除。以保证回到鱼池的水，硝态氮的含量控制在500mg/l以下，优选为400-500mg/l，既适合鱼的生长，又适合蔬菜的生长。
15.上述方案中：本系统中回到鱼池的水中氨氮小于0.5mg/l，亚硝态氮的浓度小于0.2mg/l。
16.上述方案中：经过鱼粪浓缩机浓缩后的固含量为3-5％。
17.上述方案中：所述蔬菜栽培系统种植的蔬菜为生菜。
18.有益效果：本发明采用一主两辅的处理线路，主循环路线利用流化床将氨氮和亚硝酸盐转化为硝态氮，以供植物生长的需求，流化床出来的水一部分提供给植物生长需求，一部分回到鱼池。当投放饵料后或者监测到氨氮浓度提高，此时，可以大部分水经过第二辅线，经过厌氧好氧生化反应，将氨氮转化为硝态氮，同时将硝态氮转化为氮气，去除水中的氮。三条路线同时进行，保证整个系统中的硝态氮的含量低于500mg/l，氨氮小于0.5mg/l，亚硝态氮的浓度小于0.2mg/l。保证蔬菜种植的质量，实现高密度养殖。
附图说明
19.图1为高密度鱼菜共生种养循环系统流程图。
20.图2为生菜对养鱼尾水中的氨氮和硝态氮的去除示意图。
21.图3为生菜的生长周期监测图。
具体实施方式
22.下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
23.如图1所示，一种高密度种养循环系统，包括鱼池1，鱼池1配备有三条养鱼尾水循环路线，分别为主循环路线、第一辅线和第二辅线。
24.主循环线包括依次相连的微滤机2、流化床3、臭氧消毒装置4和紫外消毒装置5，鱼池1的上部池面排水管线与微滤机2相连，紫外消毒装置5的出口管线与鱼池1相连，鱼池的上部池面排水经过微滤机2过滤后，进入流化床3，在流化床3中把氨氮和亚硝态氮转化为硝态氮。从流化床出来的部分水经过臭氧消毒装置4和紫外消毒装置消毒后回到鱼池1。
25.第一辅线包括蔬菜栽培系统6和过滤器7，流化床3的出液口分出一条支管与蔬菜栽培系统6相连，蔬菜栽培系统6的出水口与过滤器7相连，过滤器7的出水口连接到臭氧消毒装置4，从流化床3出来的水部分进入蔬菜栽培系统6，降低硝态氮的含量，从蔬菜栽培系统出来的水经过过滤器7过滤后，再经过臭氧消毒装置4和紫外消毒装置5回到鱼池。
26.第二辅线包括竖流沉淀器8、鱼粪收集池9、鱼粪浓缩机10、厌氧发酵池11、好氧发酵池12、菌藻共生系统13、生态调节池14。鱼池1的底部鱼粪污水排出管线与竖流沉淀器8相连，竖流沉淀器8的清液出口管线与微滤机2相连，竖流沉淀器8的鱼粪以及微滤机2过滤出来的鱼粪进入鱼粪收集池9，微滤机2的滤液出口管线也分出一条支管与鱼粪收集池9相连，当池面排水氨氮含量过高时，水部分排入到鱼粪收集池9，鱼粪收集池9的鱼粪经过鱼粪浓缩机浓缩后，然后经过浓缩的鱼粪进入厌氧发酵池11、好氧发酵池12进行生化处理，经过生化处理后的尾水再次进入菌藻共生系统13，从菌藻共生系统13出来的水经过臭氧消毒装置4和紫外消毒装置5后回到鱼池1。所有连接管线上均设置有阀门。紫外消毒装置出水管线、流化床出口管线、微滤机滤液出口管线上分别设置有在线氨氮检测仪、在线硝态氮监测仪、在线亚硝酸盐监测仪。紫外消毒装置的出口管线分出一条支管与流化床相连，当氨氮检测不合格时，再回到流化床。
27.根据在线氨氮检测仪、在线硝态氮监测仪、在线亚硝酸盐监测仪监测微滤机出来的滤液的硝态氮的含量，调节去主循环路线、第一辅线和第二辅线的水量，正常情况下，主循环路线、第一辅线和第二辅线同时运行，既满足养鱼的需求、又满足菌类和蔬菜的种植需求，同时又能将鱼粪处理掉，当流化床出来的水的硝态氮含量在500mg/l-1000mg/l时，让流化床出来的水大部分进入蔬菜栽培系统，以进一步通过蔬菜的栽培去除氨氮，以保证回到鱼池的水中的硝态氮的含量在500mg/l以下，以适应鱼类的生长，当硝态氮含量大于1000mg/l时，让微滤机出来的水部分进入第三辅线，加大氮的去除。以保证回到鱼池的水，硝态氮的含量控制在500mg/l以下，优选为400-500mg/l，既适合鱼的生长，又适合蔬菜的生长。本系统中回到鱼池的水的氨氮小于0.5mg/l，亚硝态氮的浓度小于0.2mg/l。经过鱼粪浓缩机浓缩后的固含量为3-5％。
28.菌藻共生系统包括反应器，反应器为跑道池,菌藻共生系统菌藻比为1:4，光暗比
为2:1。其中菌为从流化床中分离的硝化细菌，藻为具有高效光固定功能和可作为鲈鱼饵料的三角褐指藻厌氧发酵产生的泡沫引入菌藻共生系统，所述菌藻共生系统产生的藻类投入鱼池作为鱼饵。
29.起泡是反应器内产生的气体无法顺利排出，在液体中形成分散体系，最终积累在液体表面而形成的稳定黏液层，是由气泡、液体(含表面活性物质的废水)和固体颗粒(微生物及悬浮固体)组成的三相混合系统。
30.鱼粪的特征及其所携带的微生物种类、挥发性脂肪酸(vfas)、原料碳氮比等均为发泡诱导剂。鱼粪发酵系统中的表面活性剂/生物表面活性剂，除部分基质或基质降解过程中产生的中间代谢物外，主要来源于胞外聚合物(eps)。eps能粘附到细胞表面，形成保护屏障，提供对恶劣环境的抵抗力，吸附外源有机化合物以储存营养，以及消化外源大分子以获取营养。可溶性eps，尤其是可溶性pn，也有助于泡沫的形成。
31.鱼菜共生系统中有机物的快速降解和硝态氮的高效累积利用是构建闭路循环系统的关键。前期实验中发现，高浓鱼粪在厌氧发酵及好氧生化处理过程中会产生大量的泡沫，泡沫中夹带的固体物质导致搅拌装置、曝气管和泵堵塞甚至损坏。同时还引起反应器内出现顶部固体浓度高、底部固定浓度低的逆剖面并形成死区,降低反应器有效容积，严重影响气-液传质效率，破坏系统稳定性。
32.为了实现菌藻的高效生长和快速分离，将鱼粪厌氧发酵产生的大量泡沫引入反应器(可以打捞泡沫进入反应器)，并简单缓慢搅拌，确保气泡均匀分散至菌藻共生系统，且气泡不破裂，然后停止搅拌，该气泡含有丰富的氮、磷、co2等营养物质且具有一定的粘性(163mpa
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s)，一方面可以为菌藻生长提供营养物质和二氧化碳(厌氧发酵产生)，提高光合作用效率，微藻生长效率提高10％以上，实现了减排固碳；另一方面可实现菌藻从液面的分离，降低菌藻回收成本，与传统膜分离、絮凝沉淀分离相比，成本降低15％以上(菌藻回收成本一般占菌藻养殖成本的20％以上)。气泡的及时排除解除了气泡在厌氧发酵体系影响气-液传质效率，破坏系统稳定性的抑制，厌氧发酵效率提高10％以上。随着微藻光合作用的不断进行，当微藻生物量达到0.8-1.0g/l左右时，气泡逐渐富集于反应器表面，通过刮板将气泡刮出并通过超声波振动，即可实现气泡的破裂和藻的回收。养殖的菌藻经过收集后去鱼池作为鱼饵。该气泡也可用于其他藻类的分离。
33.本发明的蔬菜栽培系统可以采取蔬菜水培nft系统或蔬菜水培dft系统。该系统对生菜的生长的影响：
34.经过试验发现，生菜能有效去除尾水中的氨氮和硝态氮，如图2所示，我们将养鱼尾水(直接从鱼池出来的水)直接用于生菜水培，其对氨氮和硝态氮的去除如图2所示。
35.在蔬菜栽培系统采用蔬菜水培nft系统和蔬菜水培dft以及普通自来水进行水培，水培后得到生菜的生长周期图如如3所示，对生菜的检测结果如表1所示：
[0036][0037]
从图3可以看出，系统养鱼尾水(第二辅线的水)nft种植的生菜地上鲜重大于系统养鱼尾水dft大于普通自来水nft。
[0038]
从表中可以看出，养鱼尾水能适当提高生菜可溶性糖、可溶性蛋白和维生素c的含量，显著降低硝酸盐的含量，提高生菜的品质。
[0039]
该系统对鱼的生长的影响：系统中含有丰富的微量元素，如铁锰等，作为辅酶、辅基、辅因子的成分出现在生化反应微生物的酶系统中，促进鱼肠道蠕动，提高肠道内微生物活性。养殖密度达到：80-100kg/m3[0040]
与更换新鲜的水相比，本系统用于大口黑鲈的生长周期由9-10个月缩短至5-6个月(500g)，鱼病害率降低90％以上。
[0041]
本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种“一主两辅”高密度循环水养殖系统，包括鱼池，其特征在于：所述鱼池配备有三条养鱼尾水循环路线，分别为主循环路线、第一辅线和第二辅线；所述主循环线包括依次相连的微滤机、流化床、臭氧消毒装置和紫外消毒装置，所述鱼池的上部池面排水管线与微滤机相连，所述紫外消毒装置的出口管线与鱼池相连，鱼池的上部池面排水经过微滤机过滤后，进入流化床，在流化床中把氨氮和亚硝态氮转化为硝态氮，然后养鱼尾水经过臭氧消毒装置和紫外消毒装置后回到鱼池；所述第一辅线包括蔬菜栽培系统和过滤器，所述流化床的出液口分出一条支管与蔬菜栽培系统相连，所述蔬菜栽培系统的出水口与过滤器相连，所述过滤器的出水口连接到臭氧消毒装置，从流化床出来的水部分进入蔬菜栽培系统，降低硝态氮的含量，从蔬菜栽培系统出来的水经过过滤器过滤后，再经过臭氧消毒装置和紫外消毒装置回到鱼池；所述第二辅线包括竖流沉淀器、鱼粪收集池、鱼粪浓缩机、厌氧发酵池、好氧发酵池、菌藻共生系统；所述鱼池的底部鱼粪污水排出管线与竖流沉淀器相连，所述竖流沉淀器的清液出口管线与微滤机相连，所述竖流沉淀器的鱼粪以及微滤机过滤出来的鱼粪进入鱼粪收集池，所述微滤机的滤液出口管线分出一条支管与鱼粪收集池相连，鱼粪收集池的鱼粪经过鱼粪浓缩机浓缩，经过浓缩的鱼粪进入厌氧发酵池进行厌氧发酵、好氧发酵池进行好氧发酵，经过好氧发酵后的尾水再次进入菌藻共生系统，从菌藻共生系统出来的水再经过臭氧消毒装置和紫外消毒装置后回到鱼池。2.根据权利要求1所述“一主两辅”高密度循环水养殖系统，其特征在于：所述菌藻共生系统菌藻比为1:4，光暗比为2:1，其中菌为从流化床中分离的硝化细菌，藻为具有高效光固定功能和可作为鲈鱼饵料的三角褐指藻。3.根据权利要求2所述“一主两辅”高密度循环水养殖系统，其特征在于：所述菌藻共生系统包括反应器，所述厌氧发酵产生的泡沫引入菌藻共生系统，缓慢搅拌，使得气泡均匀分散在反应器中，停止搅拌，随着微藻光合作用的不断进行，当微藻生物量达到0.8-1.0g/l左右时，气泡逐渐富集于反应器表面，通过刮板将气泡刮出并通过超声波振动，即可实现气泡的破裂和藻的回收，藻类投入鱼池作为鱼饵。4.根据权利要求1-3任一项所述“一主两辅”高密度循环水养殖系统，其特征在于：所述紫外消毒装置出水管线、所述流化床出口管线、所述微滤机滤液出口管线上分别设置有在线氨氮检测仪、在线硝态氮监测仪、在线亚硝酸盐监测仪。5.根据权利要求4所述“一主两辅”高密度循环水养殖系统，其特征在于：所述紫外消毒装置的出口管线分出一条支管与流化床相连，根据在线氨氮检测仪、在线硝态氮监测仪、在线亚硝酸盐监测仪监测微滤机出来的滤液的硝态氮的含量，调节去主循环路线、第一辅线和第二辅线的水量，正常情况下，主循环路线、第一辅线和第二辅线同时运行，既满足养鱼的需求、又满足菌类和蔬菜的种植需求，同时又能将鱼粪处理掉，当流化床出来的水的硝态氮含量在500mg/l-1000mg/l时，让流化床出来的水大部分进入蔬菜栽培系统，以进一步通过蔬菜的栽培去除氨氮，以保证回到鱼池的水中的硝态氮的含量在500mg/l以下，以适应鱼类的生长，当硝态氮含量大于1000mg/l时，让微滤机出来的水部分进入第三辅线，经过厌氧反应，加大氮的去除。6.根据权利要求5所述“一主两辅”高密度循环水养殖系统，其特征在于：本系统中回到鱼池的水中氨氮小于0.5mg/l，亚硝态氮的浓度小于0.2mg/l。
7.根据权利要求6所述“一主两辅”高密度循环水养殖系统，其特征在于：经过鱼粪浓缩机浓缩后的固含量为3-5％。8.根据权利要求7所述“一主两辅”高密度循环水养殖系统，其特征在于：所述蔬菜栽培系统种植的蔬菜为生菜。

技术总结

本发明公开了一种“一主两辅”高密度循环水养殖系统，包括鱼池，其特征在于：所述鱼池配备有三条养鱼尾水循环路线，分别为主循环路线、第一辅线和第二辅线；所述主循环线包括依次相连的微滤机、流化床、臭氧消毒装置和紫外消毒装置，所述鱼池的上部池面排水管线与微滤机相连，所述紫外消毒装置的出口管线与鱼池相连，鱼池的上部池面排水经过微滤机过滤后，进入流化床，在流化床中把氨氮和亚硝态氮转化为硝态氮；三条路线同时进行，保证整个系统中的硝态氮的含量低于500mg/L，氨氮小于0.5mg/L，亚硝态氮的浓度小于0.2mg/L。保证蔬菜种植的质量，实现高密度鱼类养殖。实现高密度鱼类养殖。实现高密度鱼类养殖。