蜂巢式全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]蜂巢式全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)裝置發(fā)明屬于工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域。具體涉及全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖理念、科學(xué)原理、設(shè)備材料、養(yǎng)殖池子設(shè)計(jì)、養(yǎng)殖池子平面組合、養(yǎng)殖池子立體組合、養(yǎng)殖場(chǎng)立體組合、養(yǎng)殖污水資源化利用、太陽(yáng)光能吸收固定轉(zhuǎn)化利用、人工光源補(bǔ)光利用、光合作用增氧、光合作用凈化清污、餌料生物培養(yǎng)、生物營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)利用、有機(jī)物化學(xué)能梯級(jí)利用等原理方法，解決傳統(tǒng)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水處理過(guò)濾設(shè)備投資大、固定床生物凈化方法水質(zhì)不穩(wěn)定、效率低下、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高、生物防病技術(shù)難等問(wèn)題。
[0002]蜂巢式全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)裝置具有工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服傳統(tǒng)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的投資成本高、運(yùn)營(yíng)浪費(fèi)大等缺點(diǎn)，將傳統(tǒng)循環(huán)水養(yǎng)殖以細(xì)菌為主處理養(yǎng)殖污水升級(jí)改造為以植物光合作用為主處理養(yǎng)殖污水代謝廢物，清除氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、二氧化碳、有機(jī)物，增加溶氧，以生態(tài)系統(tǒng)不同生物間濾食捕食關(guān)系通過(guò)濾食性動(dòng)物鹵蟲過(guò)濾攝食細(xì)菌、光合細(xì)菌、單胞藻、原生動(dòng)物、有機(jī)碎屑等微小顆粒物，生產(chǎn)餌料生物鹵蟲和其它經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，最終轉(zhuǎn)化為目標(biāo)魚蝦產(chǎn)品，為系統(tǒng)中各種不同種類生物提供多層分級(jí)單獨(dú)養(yǎng)殖環(huán)境，為不同規(guī)格不同品種養(yǎng)殖對(duì)象分別提供不同層次、不同光照、不同溫度、不同溶氧、餌糞分置、環(huán)境舒適的獨(dú)立美巢，為系統(tǒng)中的浮游植物、浮游動(dòng)物、魚、蝦、蟹、貝、參、魷分別提供條件適宜的分層分級(jí)單獨(dú)養(yǎng)殖環(huán)境，隨時(shí)調(diào)控各層光照、溫度、鹽度、溶氧、營(yíng)養(yǎng)鹽、二氧化碳、PH值、有機(jī)物、透明度等指標(biāo)，為養(yǎng)殖對(duì)象提供合適生長(zhǎng)環(huán)境，充分循環(huán)利用各種生物營(yíng)養(yǎng)鹽，充分吸收固定轉(zhuǎn)化積累太陽(yáng)光能和餌料化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖模式，實(shí)現(xiàn)零排放，提高產(chǎn)量效益。
【背景技術(shù)】
[0003]工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)是依托現(xiàn)代工業(yè)建立起來(lái)的集工程化、設(shè)施化、規(guī)模化、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和信息化之大成于一體的現(xiàn)代化水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)新模式，具有養(yǎng)殖設(shè)施設(shè)備先進(jìn)、管理自動(dòng)高效、養(yǎng)殖環(huán)境可控、養(yǎng)殖生產(chǎn)不受土地水資源限制、養(yǎng)殖品種齊全產(chǎn)量高、產(chǎn)品質(zhì)量綠色安全有保障，產(chǎn)品可隨時(shí)按需求連續(xù)上市，對(duì)環(huán)境污水排放低，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益良好等特點(diǎn)。
[0004]傳統(tǒng)工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)具有固定資產(chǎn)投資成本高，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)能源消耗高，污水凈化處理模式復(fù)雜等缺點(diǎn)，大量養(yǎng)殖污水含有殘餌、糞便、有機(jī)碎屑、顆粒有機(jī)物、溶解有機(jī)物、魚蝦代謝廢物等被作為廢物進(jìn)行代價(jià)高昂的無(wú)害化處理，沉淀池、過(guò)濾池、硝化池、生物膜處理池、增氧、脫二氧化碳、殺菌消毒等污水凈化處理流程占用大量池塘空間資源，微濾機(jī)、電動(dòng)機(jī)、水泵等消耗大量電力，花費(fèi)大量資金建造購(gòu)買安裝維護(hù)保養(yǎng)相關(guān)水處理機(jī)器設(shè)備，成本高昂，浪費(fèi)嚴(yán)重。
[0005]用現(xiàn)代物質(zhì)條件裝備農(nóng)業(yè)，用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)改造農(nóng)業(yè)，用現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系提升農(nóng)業(yè)，用現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)形式推進(jìn)農(nóng)業(yè)，用現(xiàn)代發(fā)展理念引領(lǐng)農(nóng)業(yè)，用培養(yǎng)新型農(nóng)民發(fā)展農(nóng)業(yè)，提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高農(nóng)業(yè)素質(zhì)、效益和競(jìng)爭(zhēng)力。漁業(yè)是大農(nóng)業(yè)的重要組成部分。大力發(fā)展?jié)O業(yè)生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備，是開拓新的農(nóng)業(yè)資源、增加食物總量、保障國(guó)家糧食安全的重要措施?，F(xiàn)代漁業(yè)相對(duì)于傳統(tǒng)漁業(yè)而言，遵循資源節(jié)約、環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展理念，以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和設(shè)施裝備為支撐，運(yùn)用先進(jìn)的生產(chǎn)方式和經(jīng)營(yíng)管理手段，形成產(chǎn)銷一體化的產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益和諧共贏的漁業(yè)產(chǎn)業(yè)形態(tài)。
[0006]封閉循環(huán)水工廠化養(yǎng)殖模式無(wú)論是用水量還是占地面積均要顯著低于池塘養(yǎng)殖和開放式流水養(yǎng)殖模式，大大提高養(yǎng)殖密度；另外工廠化養(yǎng)殖把外來(lái)污染源和病原體的危害降低到最小程度，生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定，可生產(chǎn)出完全符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并通過(guò)對(duì)養(yǎng)殖廢水進(jìn)行資源化無(wú)害化處理，減少養(yǎng)殖生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。
[0007]循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)基本原則為功能分離原則，系統(tǒng)包括養(yǎng)殖池、水處理設(shè)備及水質(zhì)調(diào)整與回流設(shè)備。養(yǎng)殖池僅供養(yǎng)殖生物棲息及攝食，池水流出后，其所含污染物質(zhì)處理程序分為固體物去除、溶解性有機(jī)物及氨氮去除、脫C02處理、脫硝處理、pH值與水溫調(diào)整、殺菌消毒，最后調(diào)整溶氧濃度后回流各養(yǎng)殖池。
[0008]根據(jù)養(yǎng)殖對(duì)象生物學(xué)特點(diǎn)，基于物質(zhì)平衡定律如溶解氧、氨氮、pH、堿度等，通過(guò)恰當(dāng)整合水處理工藝及設(shè)備，采用水流支路、旁路、回路等方式，實(shí)現(xiàn)水量平衡和水質(zhì)穩(wěn)定，從而構(gòu)建高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)與養(yǎng)殖品種、密度、溫度、地理位置等密切相關(guān)。循環(huán)水養(yǎng)殖所需的水處理單元取決于水循環(huán)利用效率、經(jīng)濟(jì)性以及養(yǎng)殖對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的水處理設(shè)備種類繁多，不同的養(yǎng)殖系統(tǒng)采用不同的水處理設(shè)備，其中關(guān)鍵設(shè)備主要包括供水設(shè)備、管路系統(tǒng)、機(jī)械過(guò)濾器、生物過(guò)濾器、泡沫分離器、殺菌設(shè)備、溶解氣體調(diào)控設(shè)備以及供電設(shè)備等。
[0009]循環(huán)水系統(tǒng)里的污染物主要來(lái)自于飼料，水生動(dòng)物只能消化吸收所喂飼料的一部分，其余部分轉(zhuǎn)化為殘餌、排泄物和二氧化碳，排泄物中有三項(xiàng)指標(biāo)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行有直接影響。一是氨氮，可使魚蝦中毒。二是懸浮顆粒物，既可直接影響魚蝦的健康，又會(huì)增加生物過(guò)濾器負(fù)擔(dān)。三是有機(jī)物，其降解過(guò)程消耗氧氣。
[0010]循環(huán)水系統(tǒng)主要設(shè)備。固液分離設(shè)備:轉(zhuǎn)鼓式微濾機(jī)、袋式機(jī)械過(guò)濾器、彗星式纖維球、玻璃纖維砂濾器、超細(xì)懸浮物去除裝置。生物過(guò)濾設(shè)備:高效硝化細(xì)菌、海水生物濾器、生物凈化裝置天然載體填料。消毒設(shè)備:臭氧一紫外聯(lián)合消毒設(shè)備、超聲波消毒殺藻器、量子電凝機(jī)。增氧設(shè)備:壓力式溶氧罐、管式增氧裝置、氧氣錐等。有機(jī)物去除裝置:溶氣式氣液混合器、渦流泵、射流式蛋白泡沫分離器等。調(diào)溫設(shè)備:連箱式橫排太陽(yáng)能集熱器海水加熱系統(tǒng)、海水養(yǎng)殖廢水熱泵加熱系統(tǒng)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)與控制技術(shù):海水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)等。
[0011]固體物去除設(shè)備。懸浮固體去除為固-液分離程序，分為重力分離、過(guò)濾及浮除。重力分離依沉淀原則發(fā)揮作用，包括沉淀池及管狀沉降器或斜板沉淀池。過(guò)濾程序包括篩網(wǎng)、粒狀濾材、多孔性濾材過(guò)濾器。沉淀及微篩網(wǎng)過(guò)濾可以去除大型顆粒，但對(duì)小于50um微細(xì)顆粒去除無(wú)效。粒狀濾材過(guò)濾器可以有效去除大于20um粒子。
[0012]管狀沉降器或傾斜板沉淀池，去除固體物效率比一般沉淀池佳。一般沉淀池設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為1-24小時(shí)，池深為l_3m。傾斜板沉淀池或管狀沉降器，于一般沉淀池中加裝傾斜板或傾斜管，進(jìn)流水于各層傾斜板或管間流動(dòng)時(shí)，其所含固體顆粒僅需沉降很短距離，即可接觸板面而去除。
[0013]物理過(guò)濾。物理過(guò)濾是控制水體固體懸浮物濃度的主要手段，設(shè)備主要有轉(zhuǎn)鼓式微濾機(jī)、弧形篩和泡沫分離器。轉(zhuǎn)鼓式微濾機(jī)用于去除60um以上的固體顆粒物質(zhì)。微濾機(jī)擁有自動(dòng)清洗篩面功能，可滿足系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行要求，不足之處在于運(yùn)行過(guò)程中易使顆粒物質(zhì)造成二次破碎，過(guò)濾篩網(wǎng)受反沖洗水流的沖擊容易損耗，設(shè)備造價(jià)較高。
[0014]粒狀濾材過(guò)濾器。使水通過(guò)粒狀物濾床及將固體沉積于濾材上，最常用者為向下流式高壓砂濾池，向上流式砂濾池由高壓砂濾池改良而成，可避免傳統(tǒng)向下流式濾池產(chǎn)生結(jié)塊問(wèn)題。珠子濾池使用漂浮的塑料濾材以減少反沖洗時(shí)用水量。大部分粒狀濾池使用靜止床體，水流呈垂直方向，往上或往下流動(dòng)經(jīng)過(guò)床體，可采用加壓式或大氣壓式。
[0015]弧形篩。是一種源于礦砂篩分的分離裝置，在水處理上主要利用篩縫排列垂直于進(jìn)水水流方向的圓弧形固定篩面實(shí)現(xiàn)水體固液分離。最常用的篩縫間隙為0.25 _，可有效去除約80%的粒徑大于70 μ m的固體懸浮物質(zhì),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉。與轉(zhuǎn)鼓式微濾機(jī)相t匕，其最大優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需額外機(jī)械動(dòng)力，節(jié)能效果良好。不足之處在于尚不能有效解決弧形篩面的自動(dòng)清洗難題，在養(yǎng)殖負(fù)荷高時(shí)甚至需要每小時(shí)人工刷洗篩面一次。
[0016]淤泥濃縮技術(shù)。細(xì)菌、藻類、淤泥濃縮技術(shù)。板框壓濾裝置過(guò)濾酵母、細(xì)菌、藻類，離心機(jī)濃縮藻類，絮凝劑濃縮藻類、淤泥、有機(jī)物等；帶式脫水系統(tǒng)、土工布灌泥袋或管狀袋等應(yīng)用于對(duì)淤泥進(jìn)行脫水，減少?gòu)U物排放體積。
[0017]泡沫分離技術(shù)。是處理去除微小顆粒物質(zhì)和可溶性有機(jī)物的有效裝備。多用途蛋白分離器，其氣泡發(fā)生方式是運(yùn)用高速旋轉(zhuǎn)的氣泡發(fā)生頭，以負(fù)壓進(jìn)氣的原理產(chǎn)生微氣泡，實(shí)現(xiàn)泡沫分離、增氧和脫氣的效果，不僅可以將蛋白質(zhì)等有機(jī)物在未被礦化成氨化物和其它有毒物質(zhì)前去除，避免有毒物質(zhì)在水體中積累。
[0018]氣體交換。增氧和脫除水中二氧化碳。增氧分為鼓風(fēng)曝氣增氧和工業(yè)氧增氧兩種。工業(yè)氧增氧一是通過(guò)盤狀或條狀曝氣石直接在魚池中以微氣泡形式進(jìn)行釋放，該方式氧氣利用率一般小于40% ;二是通過(guò)氧氣錐、管式增氧器或低壓溶氧裝置等氣液混合裝置在水處理環(huán)節(jié)中進(jìn)行增氧。氧氣錐是循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)使用較為普遍的一種壓力式氣液混合裝置，其氧利用率可大于90%以上。氧氣錐自身無(wú)動(dòng)力，但其進(jìn)水壓力一般要高于0.1 MPa,耗能和造價(jià)均較高。管式增氧器的氧氣利用率略低于氧氣錐，但需額外機(jī)械動(dòng)力。低壓溶氧器是廣泛應(yīng)用的一種新型純氧混合裝置，其氧利用率雖然低于上述兩種增氧方式，約為70%左右，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，無(wú)需機(jī)械動(dòng)力，所需能量?jī)H為0.6m的水體勢(shì)能，耗能不到氧氣錐的6%。二氧化碳去除(脫氣)是保證養(yǎng)殖水體pH值穩(wěn)定的關(guān)鍵工藝，主流工藝是滴淋結(jié)合吹脫法。
[0019]消毒殺菌設(shè)備。在高密度養(yǎng)殖條件下，水體中除了存在理化性的致病因子外，還有一定數(shù)量的致病菌、條件致病菌。消毒殺菌方式有臭氧殺菌和紫外線殺菌兩種。臭氧對(duì)水中細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵等具有良好的殺滅作用，同時(shí)對(duì)水體脫色也有良好效果，但易產(chǎn)生對(duì)魚類和生物膜有害的臭氧殘留和溴酸鹽，殺菌濃度和殘留量控制有一定難度。紫外線殺菌是目前廣泛使用的水體殺菌技術(shù)，具有殺菌效果好，無(wú)殘留和易控制等優(yōu)點(diǎn)。水產(chǎn)養(yǎng)殖上主要選用對(duì)殺滅細(xì)菌效果最佳的253.7 nm波長(zhǎng)的紫外裝置。
[0020]生物凈化處理。主要去除水體中有機(jī)物、氨氮、亞硝酸鹽等有毒物質(zhì)。通常生物凈化處理是利用硝化細(xì)菌將氨氮和亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，消除它們的毒害作用。根據(jù)微生物生長(zhǎng)方式可分為懸浮式和固著式。在養(yǎng)殖循環(huán)水處理系統(tǒng)中，微生物多使用固著式生長(zhǎng)，較具代表性的系統(tǒng)如滴流式過(guò)濾器、浸沒(méi)式過(guò)濾器、塑料珠填料過(guò)濾器、砂粒流化床過(guò)濾器、生物轉(zhuǎn)盤過(guò)濾器、生物濾池、生物濾塔等。
[0021]生物濾池。生物濾池有平流式、升流式和降流式。掛膜，就是菌體接種，既使微生物吸附在濾料表面上。生物濾池中填料是微生物載體，填料主要有碎石、卵石、沸石、珍珠巖、焦炭、生物碳、煤渣、塑料蜂窩和各種人工合成產(chǎn)品等；生物濾池能連續(xù)使用，不需要更換濾料。
[0022]生物轉(zhuǎn)盤。生物轉(zhuǎn)盤由一串固定在軸上的圓盤組成，盤片之間有一間隔，盤片一半放在水中，另一半露出水面。水和空氣中的微生物附在盤片的表面上，結(jié)成一層生物膜。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，浸沒(méi)在水中的片露出水面，盤片上的水因自重而沿著生物膜表面下流，空氣中的氧通過(guò)吸收、混合、擴(kuò)散和滲透等作用，隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)而被帶入水中，使水中溶解氧增加,水質(zhì)得到凈化。
[0023]生物轉(zhuǎn)筒。生物轉(zhuǎn)筒是生物轉(zhuǎn)盤的變型，轉(zhuǎn)筒內(nèi)填料有塑料球、塑料環(huán)和波紋盤片等。有些生物轉(zhuǎn)筒外還設(shè)有集氣裝置以增加水中溶氧量。其典型的3種生物轉(zhuǎn)筒形式為:(I)外殼結(jié)構(gòu)為硬聚乙烯塑料，內(nèi)裝聚氯乙烯波紋圓盤片；(2)筒體外殼為鋼制，筒內(nèi)固定在軸上硬聚乙烯波紋的盤面呈多邊形；(3)轉(zhuǎn)筒的筒體四周裝有小容器，當(dāng)轉(zhuǎn)筒向上轉(zhuǎn)時(shí)，小容器內(nèi)盛滿了水，向下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水被灑在塑料球上，空容器內(nèi)充滿空氣進(jìn)入水中，凈化水的體積為生物轉(zhuǎn)筒體積的15?25倍。
[0024]生物流化床。生物流化床是高負(fù)荷的一種生物膜法，用好氧的硝化滴濾和缺氧反硝化流化床相結(jié)合的反應(yīng)器，懸浮在表面的富含硝酸鹽和溶解有機(jī)物送到硫化床，處理效果良好。
[0025]以生物處理法處理氨氮時(shí)，一般只以好氧性硝化反應(yīng)將氨氮氧化為硝酸鹽。如此將使循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中硝酸氮累積，可能對(duì)養(yǎng)殖生物有害；為改善此缺點(diǎn)，可增加脫硝處理設(shè)備。將污泥消化處理，利用消化液中所含有機(jī)碳水化合物當(dāng)作脫硝反應(yīng)碳源，同時(shí)達(dá)到降低系統(tǒng)水中硝酸鹽濃度與有機(jī)物排放量目的。
[0026]脫硝反應(yīng)。上流式沉淀物污泥床脫硝反應(yīng)器是一個(gè)圓柱形厭氧反應(yīng)器。流入脫硝反應(yīng)器的廢水流中含有溶解有機(jī)物和顆粒有機(jī)物、細(xì)菌絮凝物和無(wú)機(jī)化合物