一种水产养殖污染防控与水资源循环利用系统及操作方法与流程

1.本发明属于水产养殖技术领域，涉及一种水产养殖污染防控与水资源循环利用系统及操作方法。


背景技术：

2.池塘养殖是我国的传统的渔业生产方式，具有养殖密度高、投入高等特点，这种养殖方式虽然能够达到高产的目的，然而若处理不当，则高密度、高投入势必产生高污染的不良影响。其中最主要的问题有以下两个：一是养殖池塘自身环境恶化，病害频发，导致药物滥用，从而影响养殖生物的品质；二是养殖尾水排放增加而污染外界环境。这在一定程度上限制了水产养殖业的高质量发展。针对水产养殖造成的养殖水环境污染以及养殖尾水处理困难、营养物质资源化利用程度低、水环境污染影响水产品质量、尾水排放加剧周围水域富营养化、养殖对资源环境过度利用等问题，构建了水产养殖污染防控与资源化循环利用模式。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种水产养殖污染防控与水资源循环利用系统，该一种水产养殖污染防控与水资源循环利用系统为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
4.一种水产养殖污染防控与水资源循环利用系统，包括原位环境调控子系统、异位深度治理子系统、尾水循环利用子系统和外源水，所述原位环境调控子系统包括养殖池，所述异位深度治理子系统包括生态沟渠、溢流坝、生态湿地、过滤坝和生态蓄水池，所述尾水循环利用子系统包括臭氧处理区和曝气区；
5.所述养殖池分别与曝气区和生态沟渠连通，所述溢流坝设置在生态沟渠和生态湿地之间，所述溢流坝顶部低于生态沟渠10
‑
20cm，所述溢流坝顶部高于生态湿地30
‑
50cm，所述过滤坝设置在生态湿地和生态蓄水池之间，所述过滤坝与生态湿地的堤顶等高，所述生态蓄水池与提水泵站的进水端连接，所述提水泵站的出水端分别与臭氧处理区、生态沟渠和外源水连接；所述外源水通过引水闸与生态沟渠连通；所述养殖池、生态沟渠、生态湿地、生态蓄水池之间的面积比为100:2
‑
5:2
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8:2
‑
5；
6.所述养殖池内设置有生态浮床，所述生态浮床上种植水生植物，所述生态沟渠内设置有小坝，所述生态沟渠和生态蓄水池内均设置有生物刷，所述生态沟渠内种植漂浮植物，所述生态沟渠、生态湿地和生态蓄水池内均种植挺水植物、沉水植物和浮叶植物。
7.优选的，所述生态沟渠的沿岸浅水区种植挺水植物、沉水植物和浮叶植物，所述生态沟渠的深水区种植漂浮植物，所述生态沟渠植物覆盖面积占生态沟渠面积的30％
‑
50％，所述生态湿地内挺水植物、沉水植物、浮叶植物的覆盖面积分别为生态湿地水面的30％、20％、10％；所述生态蓄水池内挺水植物、沉水植物、浮叶植物的覆盖面积分别为生态蓄水池水面的20％、30％、10％。
8.优选的，所述生态浮床包括框架，所述框架上方设置有粗网层，所述框架下方设置有细网层，所述框架的材质为pvc管，所述粗网层为网孔尺寸2cm
×
2cm的尼龙网，所述细网层为网孔尺寸2mm
×
2mm的尼龙网。
9.优选的，所述生态沟渠的宽度大于等于3m，深度大于2m；所述生物刷的密度为每平方米12个，所述生物刷的设置方向与水流方向垂直且底部设置有配重，所述生态沟渠和生态蓄水池内均添加有益微生物制剂。
10.优选的，所述过滤坝包括外框架和设置在外框架内的透水填充料，所述透水填充料包括由坝底至坝顶依次填充的大粒径填充料、小粒径填充料和土层，所述大粒径填充料、小粒径填充料和土层的高度比值为2:1:1,所述大粒径填充料和小粒径填充料材质为砾石、陶粒、火山石中的一种，所述大粒径填充料的直径为5
‑
8cm，所述小粒径填充料的直径为1
‑
3cm。
11.优选的，所述生态沟渠、生态湿地或/和生态蓄水池内投放白鲢、鳙鱼和螺蛳且不投饵，所述白鲢的质量为100g、投放规格为50
‑
100尾/亩，所述鳙鱼投放规格为30
‑
50尾/亩，所述螺蛳投放规格为150
‑
300kg/亩。
12.优选的，所述挺水植物包括茭白、慈姑、鸢尾、花叶芦竹、黄菖蒲、再力花其中的至少一种，所述沉水植物包括苦草、金鱼藻、狐尾藻、轮叶黑藻其中的至少一种，所述浮叶植物包括睡莲、菱角、芡实、荇菜其中的至少一种，所述漂浮植物包括满江红、浮萍、凤眼莲其中的至少一种。
13.优选的，所述生态沟渠、生态湿地和生态蓄水池内均采用生态浮床种植水生植物。
14.一种水产养殖污染防控与水资源循环利用系统的操作方法，步骤一：通过外源水进行供水，制作生态浮床并种植水生植物放置在养殖池内；在生态沟渠、生态湿地和生态蓄水池内种植挺水植物、沉水植物和浮叶植物，在生态沟渠内种植漂浮植物；
15.步骤二：在生态沟渠内设置有小坝和生物刷，在生态蓄水池内设置生物刷；
16.步骤三：养殖池内的污染水流入异位深度治理子系统净化治理，污染水通过高位差依次流经生态沟渠、溢流坝、生态湿地、过滤坝和生态蓄水池；
17.步骤四：对生态蓄水池内的水进行测定，通过提水泵站排出不同位置；
18.达到水产养殖用水标准的水时，排入臭氧处理区以0.1
‑
0.3mg/l浓度的臭氧处理5
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10分钟；然后排入曝气区曝气到臭氧浓度低于0.003mg/l再排入养殖池；
19.达到排放标准的水时，排入外源水；
20.未达到养殖或排放标准的水时，排入生态沟渠。
21.优选的，定期对外源水、提水泵站和引水闸检修；定期对系统的水质进行检测，调节补水、循环时间和循环周期；当养殖周期结束，通过反冲对过滤坝进行清理；
22.养殖运行期间，定期对水生植物进行清理，防止生长过盛；对不能越冬的水生植物，移植到温棚中越冬保种；
23.养殖周期结束后，对枯死的水生植物进行清理；在养殖开始前，对水生植物进行整理，控制适宜密度，整理完后要对系统进行消毒。
24.有益效果：将养殖过程中产生的碳、氮、磷等污染物作为水生蔬菜及其他水生经济作物的肥料，净化后的养殖尾水回流到水产养殖区，形成养殖
‑
种植
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回用的闭环。该模式实现了养殖污染的资源化利用和养殖尾水的循环使用或达标排放，有效破解水产养殖与环境
污染之间的矛盾、养殖规模扩展和养殖效益下降之间的矛盾、养殖环境恶化和产品质量安全之间的矛盾；具有良好的生态、经济与社会效益；对于实现提质增效、减量增收、绿色发展、富裕渔民的渔业发展目标，促进渔业绿色高质量发展，助力乡村振兴国家战略实施具有重要意义。
附图说明
25.图1为系统结构框图；
26.图2为生态浮床结构示意图；
27.图3为过滤坝侧视结构示意图；
28.图4为小坝布置方式结构示意图；
29.图5为生物刷在水中设置状态示意图；
30.图中符号说明：1：原位环境调控子系统；2：异位深度治理子系统；3：尾水循环利用子系统；4：养殖池；5：生态沟渠；6：溢流坝；7：生态湿地；8：过滤坝；9：生态蓄水池；10：臭氧处理区；11：曝气区；12：生态浮床；13：小坝；14：生物刷；15：提水泵站；20：外源水；21：引水闸；121：框架；122：粗网层；123：细网层；81：外框架；82：透水填充料；821：大粒径填充料；822：小粒径填充料；823：土层。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
32.本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
33.实施例1：
34.参考图1
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5，本发明提供一种技术方案，一种水产养殖污染防控与水资源循环利用系统，包括原位环境调控子系统1、异位深度治理子系统2、尾水循环利用子系统3和外源水20，原位环境调控子系统1包括养殖池4，异位深度治理子系统2包括生态沟渠5、溢流坝6、生态湿地7、过滤坝8和生态蓄水池9，尾水循环利用子系统3包括臭氧处理区10和曝气区11；
35.养殖池4分别与曝气区11和生态沟渠5连通，溢流坝6设置在生态沟渠5和生态湿地7之间，溢流坝6顶部低于生态沟渠5的高度为10
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20cm，溢流坝6顶部高于生态湿地7的高度为30
‑
50cm，过滤坝8设置在生态湿地7和生态蓄水池9之间，过滤坝8与生态湿地7的堤顶等高，建设过滤坝8时设置汛期泄洪配套设施，养殖尾水从生态湿地7经过滤坝8进入生态蓄水池9时，悬浮性物质和漂浮物将被滞留在生态湿地7中；生态湿地7设置有围堤和防渗层；生态蓄水池9内可配备增氧机或在底部安装微孔增氧系统，从而增加水体中的溶解氧，保障水体从生态蓄水池9泵入养殖池4前有充足的溶解氧；生态蓄水池9与提水泵站15的进水端连接，提水泵站15的出水端分别与臭氧处理区10、生态沟渠5和外源水20连接；外源水20通过引水闸21与生态沟渠5连通；养殖池4、生态沟渠5、生态湿地7、生态蓄水池9之间的面积比为100:2
‑
5:2
‑
8:2
‑
5；
36.养殖池4内设置有生态浮床12，生态浮床12上种植水生植物，种植食用性和观赏性水生植物，生态沟渠5内设置有小坝13，小坝13用于减缓水速、延长水力停留时间，使流水携带的颗粒物质和养分等得以沉淀和去除，通常建设5
‑
10个小坝13；生态沟渠5和生态蓄水池9内均设置有生物刷14，用于加速分解水体中的有机物，通常设置3～5处生物刷14，占总面积的10％～20％；生态沟渠5内种植漂浮植物，生态沟渠5、生态湿地7和生态蓄水池9内均种植挺水植物、沉水植物和浮叶植物。
37.外源水20可以对整个系统进行初次供水，也可以根据生产过程中的需要进行补水，养殖池4内产生的碳、氮、磷等污染物，生态浮床12种植的植物可以对水体同步净化，养殖尾水流入异位深度治理子系统2，先流入生态沟渠5进行净化，再通过高位差依次流经溢流坝6、生态湿地7、过滤坝8和生态蓄水池9进行一步步净化，生态沟渠5、生态湿地7和生态蓄水池9内种植的植物能够利用养殖尾水内的营养物质，提高生产效率，节约资源；净化后的水根据其净化的程度，达到排放标准的水，排入外源水20，实现达标排放；未达到养殖或排放标准的水，进入生态沟渠5，再次进行循环净化；如能够用于养殖，先流入臭氧处理区10进行消毒、消杀有害微生物，通过曝气区11曝气复氧和消除多余的臭氧，再流入养殖池；该模式能大量消减水产养殖过程中氮、磷、高锰酸盐指数等污染物的输出量。
38.进一步地，生态沟渠5的沿岸浅水区种植挺水植物、沉水植物和浮叶植物，生态沟渠5的深水区种植漂浮植物，生态沟渠5植物覆盖面积占生态沟渠5面积的30％
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50％，生态湿地7内挺水植物、沉水植物、浮叶植物的覆盖面积分别为生态湿地7水面的30％、20％、10％；生态蓄水池9内挺水植物、沉水植物、浮叶植物的覆盖面积分别为生态蓄水池9水面的20％、30％、10％。
39.进一步地，生态浮床12包括框架121，框架121上方设置有粗网层122，框架121下方设置有细网层123，框架121的材质为pvc管，粗网层122为网孔尺寸2cm
×
2cm的尼龙网，细网层123为网孔尺寸2mm
×
2mm的尼龙网，形状为长方形或正方形，框架大小面积可根据需要制作，水生植物穿过粗网层122根部位于细网层123种植；当以空心菜为水上生态浮床12栽培作物时，适宜植株间距为30cm
×
20cm；每孔扦插植株3～5株，植株为空心菜菜秧去叶，剪成10cm左右且带一腋芽或顶芽的小段，并保证每个植株有1～2cm与水体接触；根据空心菜的生长情况进行适时收割，一般每25天左右收割一次，可以一次栽种多次收割。
40.进一步地，生态沟渠5的宽度大于等于3m，深度大于2m；生物刷14的密度为每平方米12个，生物刷14的设置方向与水流方向垂直且底部设置有配重，从而确保生物刷挺直，不随水流飘动；生态沟渠5和生态蓄水池9内均添加有益微生物制剂，有益微生物制剂包括em菌、芽孢杆菌、光合细菌，可以直接泼洒到水体中，而后这些微生物会自己附着在生物刷14上。
41.进一步地，过滤坝8包括外框架81和设置在外框架81内的透水填充料82，透水填充料82包括由坝底至坝顶依次填充的大粒径填充料821、小粒径填充料822和土层823，大粒径填充料821、小粒径填充料822和土层823的高度比值为2:1:1,大粒径填充料821和小粒径填充料822材质为砾石、陶粒、火山石中的一种，大粒径填充料821的直径为5
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8cm，小粒径填充料822的直径为1
‑
3cm。
42.以高度为1.6米的过滤坝8为例，可采用两排空心砖或不锈钢构建外框架81，空心砖砖孔方向与水流方向保持一致；其中透水填充料82，粒径为5厘米～8厘米砾石厚度为0.8
米，粒径为1厘米～3厘米砾石厚度为0.4米，粘土厚0.4米；土层上可以种植景观植物。
43.进一步地，生态沟渠5、生态湿地7或/和生态蓄水池9内投放白鲢、鳙鱼和螺蛳且不投饵，白鲢的质量为100g、投放规格为50
‑
100尾/亩，鳙鱼投放规格为30
‑
50尾/亩，螺蛳投放规格为150
‑
300kg/亩。
44.进一步地，挺水植物包括茭白、慈姑、鸢尾、花叶芦竹、黄菖蒲、再力花其中的至少一种，沉水植物包括苦草、金鱼藻、狐尾藻、轮叶黑藻其中的至少一种，浮叶植物包括睡莲、菱角、芡实、荇菜其中的至少一种，漂浮植物包括满江红、浮萍、凤眼莲其中的至少一种。
45.进一步地，生态沟渠5、生态湿地7和生态蓄水池9内均采用生态浮床12种植水生植物。
46.实施例2：
47.参考图1
‑
5，在实施例1的基础上，以空心菜为水上经济作物进行养殖实验，养殖池4亩产量可提高17％～21％，净利润提高15％～20％。同时，通过多次收获，空心菜的亩产量可达487.7～928.2kg/亩，由此直接从水体中带走的n、p分别达1.83～3.49kg/亩和1.89～3.59kg/亩，其中总氮和总磷去除率均在65％以上，污染物削减效果明显；保障总氮、总磷、高锰酸盐指数符合《淡水池塘养殖水排放要求sct 9101
‑
2007》一级标准值。
48.实施例3：
49.参考图1
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5，本发明提供一种技术方案,一种基于实施例1的水产养殖污染防控与水资源循环利用系统的操作方法，
50.步骤一：通过外源水20进行供水，通过引水闸21向异位深度治理子系统2引水，通过提水泵站15向尾水循环利用子系统3和原位环境调控子系统1引水，供水完成后关闭外源水20，根据补水需求再进行开闭；制作生态浮床12并种植水生植物放置在养殖池4内；在生态沟渠5、生态湿地7和生态蓄水池9内种植挺水植物、沉水植物和浮叶植物，在生态沟渠5内种植漂浮植物；
51.步骤二：在生态沟渠5内设置有小坝13和生物刷14，在生态蓄水池9内设置生物刷14；
52.步骤三：养殖池4内的污染水流入异位深度治理子系统2净化治理，污染水通过高位差依次流经生态沟渠5、溢流坝6、生态湿地7、过滤坝8和生态蓄水池9；
53.步骤四：对生态蓄水池9内的水进行测定，通过提水泵站15排出不同位置；
54.达到水产养殖用水标准的水时，排入臭氧处理区10以0.1
‑
0.3mg/l浓度的臭氧处理5
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10分钟；然后排入曝气区11曝气到臭氧浓度低于0.003mg/l再排入养殖池4；
55.达到排放标准的水时，排入外源水20；
56.未达到养殖或排放标准的水时，排入生态沟渠5。
57.水产养殖用水标准的测定参数及测定方法参照中华人民共和国《渔业水质标准(gb11607
‑
89)》；养殖尾水排放标准的测定参数及测定方法参照中华人民共和国水产行业标准《淡水池塘养殖水排放要求(sc/t 9101
‑
2007)》。
58.优选的，定期对外源水20、提水泵站15和引水闸21检修；定期对系统的水质进行检测，调节补水、循环时间和循环周期；当养殖周期结束，通过反冲对过滤坝8进行清理；
59.养殖运行期间，定期对水生植物进行清理，防止生长过盛；对不能越冬的水生植物，移植到温棚中越冬保种；
60.养殖周期结束后，对枯死的水生植物进行清理；在养殖开始前，对水生植物进行整理，控制适宜密度，整理完后要对系统进行消毒。
61.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。