專利名稱：循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法及設(shè)備，尤指使用于免換水高密度的封閉式循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)上的循環(huán)用水的凈水處理及該養(yǎng)殖池水質(zhì)維護的凈水方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
臺灣地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)蓬勃發(fā)展素有養(yǎng)殖王國稱號，然而絕大多數(shù)養(yǎng)殖戶仍采用傳統(tǒng)漁塭養(yǎng)殖方式。魚塭養(yǎng)殖方式養(yǎng)殖面積需求大、用水量及廢水排放量多，不僅耗用能源且對環(huán)境產(chǎn)生沖擊。再者，養(yǎng)殖過程中所產(chǎn)生的排泄物與殘餌累積于池內(nèi)，經(jīng)常造成池水水質(zhì)惡化不易控制，衍生養(yǎng)殖物病變，降低產(chǎn)量及品質(zhì)。
結(jié)合廢水工程的處理技術(shù)應(yīng)用在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的水質(zhì)管理及廢排水處理上，為近年來養(yǎng)殖工程上的重要發(fā)展課題。循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)，便是利用一水質(zhì)凈化設(shè)備處理養(yǎng)殖池水，以去除養(yǎng)殖物所產(chǎn)生的代謝物質(zhì)及餌料殘馀，處理水并循環(huán)回流至養(yǎng)殖池。此方式可使養(yǎng)殖池水維持于良好水質(zhì)，養(yǎng)殖物有良好的生長環(huán)境，病害發(fā)生率可望降低，生長率也可能提高，因而提升養(yǎng)殖產(chǎn)品品質(zhì)，并可進行高密度的養(yǎng)殖。此外，可減少換水需求，降低用水量及排水量，減輕地下水超抽及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)廢水污染的問題。在循環(huán)水設(shè)備的水質(zhì)控制良好的養(yǎng)殖環(huán)境下，即使魚蝦苗感染病毒，也可良好長成。因此，高密度循環(huán)水養(yǎng)殖實為臺灣水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)永續(xù)發(fā)展的重要途徑。
目前，國內(nèi)外所發(fā)展的循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)備中所使用于循環(huán)用水處理及養(yǎng)殖池水質(zhì)維護的水質(zhì)凈化技術(shù)及方法包括
1.物理處理利用沉降池、過濾機、微過篩機、砂濾、或浮除機等單元，利用重力沉降、或過濾作用、或浮力作用，去除懸浮固體物或生物處理后的剝落污泥。另外有利用活性碳吸附。
2.生物處理利用微生物去除水中溶解性有機質(zhì)及氨氮，使用的程序包括生物濾床、旋轉(zhuǎn)生物圓盤法及流體化床。
3.殺菌消毒循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)備屬封閉式設(shè)備，易衍生養(yǎng)殖物疾病的傳染，因此常需結(jié)合消毒程序去除病源菌，例如紫外線照射、臭氧處理、加氯、光化學(xué)反應(yīng)等方法。
4量子電凝機SS去除及殺菌效果良好，但是僅部分NH4+-N、NO2--N及P被去除。
5.商業(yè)化整體成型的養(yǎng)殖機器為一個緊湊的養(yǎng)殖機器，內(nèi)含維生設(shè)備(顆粒物質(zhì)過濾去除、硝化菌床、氧氣供應(yīng)、病原菌控制等)、養(yǎng)殖槽、高密度養(yǎng)殖設(shè)施等組件。
過去技術(shù)中，循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)備常使用的水處理流程為過篩、沉降、砂濾、生物處理單元、曝氣、消毒。如曾國峰等人曾報導(dǎo)室內(nèi)高密度循環(huán)水養(yǎng)鰻設(shè)備的應(yīng)用，此設(shè)備的水處理再利用程序為機械過濾器(過篩)去除固體物、中和槽調(diào)整pH、曝氣生物濾床及滴濾床去除有機物及氨氮、紫外線殺菌及增氧。經(jīng)長期養(yǎng)殖及操作結(jié)果顯示養(yǎng)殖池水的氨氮、亞硝酸氮、懸浮固體物、有機質(zhì)保持于相當?shù)偷臐舛?，但硝酸氮濃度則累積升高至約210mgN/L。硝酸鹽對養(yǎng)殖物雖無立即的毒性，但濃度過高將影響?zhàn)B殖物的生長。硝酸鹽的累積可由入流水的補充帶出或增設(shè)生物脫硝處理單元減輕。
上述循環(huán)水養(yǎng)殖程序在國內(nèi)，或者經(jīng)農(nóng)委會水產(chǎn)試驗所、農(nóng)業(yè)工程研究中心及其他研究單位改良開發(fā)，或直接引進國外水產(chǎn)公司技術(shù)、或經(jīng)由國內(nèi)發(fā)明人的發(fā)明，均已證實可有效維護養(yǎng)殖池水水質(zhì)及獲得成功的養(yǎng)殖結(jié)果。但是，這些技術(shù)或發(fā)明中所使用的養(yǎng)殖循環(huán)用水處理方法及裝置，具有下列共同的缺點1.大多依賴機械設(shè)備導(dǎo)致設(shè)置成本昂貴上述過去的技術(shù)或發(fā)明中，所需要使用的機械設(shè)備包括微過篩機、過濾機、提供生物處理池通氣所需的機械(如鼓風(fēng)機)、臭氧產(chǎn)生機、光源產(chǎn)生機、量子電凝機、浮除機等，這些設(shè)備均所費不訾。根據(jù)國內(nèi)農(nóng)業(yè)工程研究中心針對所研發(fā)的室內(nèi)自動化循環(huán)水養(yǎng)蝦設(shè)備進行的成本估算顯示，以一占地面積0.1公頃(實際養(yǎng)殖面積420m2，循環(huán)水處理設(shè)備面積140m2)的室內(nèi)循環(huán)水養(yǎng)蝦場為例，總設(shè)置成本約7,000,000元，其中機械式循環(huán)水處理設(shè)備(包括使用微粒過濾機、生物濾床、量子電凝機殺菌裝置等)所需成本為2,400,000元，占總設(shè)置成本的34％。
2.動力需求高增加生產(chǎn)成本上述過去的技術(shù)或發(fā)明中，由于使用機械設(shè)備，需要依賴電能才能驅(qū)動廢水處理機制，達到凈水效能。此電能費用約占單位養(yǎng)殖產(chǎn)量成本的10％。
3.添加化學(xué)物質(zhì)易造成二次污染某些過去的技術(shù)或發(fā)明中，需使用化學(xué)物質(zhì)如氯或光半導(dǎo)體物質(zhì)(二氧化鈦、一氧化鋯、二氧化錫、氧化鐵、鈦酸鍶、鈦酸鋇)，可能在養(yǎng)殖環(huán)境中形成危害性二次產(chǎn)物。
4.須經(jīng)常性且專業(yè)性地操作維護上述過去的技術(shù)或發(fā)明中，有關(guān)機械設(shè)備的安裝、操作、控制及維護，或化學(xué)物質(zhì)的使用添加，均需經(jīng)訓(xùn)練后的專業(yè)人員經(jīng)常性的進行，因此增加養(yǎng)殖生產(chǎn)上的人事費用。
基于上述過去技術(shù)或發(fā)明的缺點，使得在實際應(yīng)用及推廣上明顯有其困難，為國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖戶至目前為止仍極少采用高密度循環(huán)水養(yǎng)殖的主要原因。因此，開發(fā)低成本、省能源、無需使用化學(xué)物質(zhì)、操作維護簡單的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，為高密度循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)在實際應(yīng)用、及推廣上的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用自然生態(tài)凈水原理的凈水方法及設(shè)備，應(yīng)用于循環(huán)水高密度養(yǎng)殖中，此自然生態(tài)凈水方法及設(shè)備可以解決傳統(tǒng)循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水技術(shù)所具有的諸多問題，也即可以避免機械設(shè)備的使用、減少能源的耗用、不需化學(xué)物質(zhì)的添加、簡化操作維護的技術(shù)層次，進而可以降低循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)備的設(shè)置成本及養(yǎng)殖成本，同時在無換水的高密度循環(huán)水養(yǎng)殖條件下仍能維持良好的水質(zhì)環(huán)境。本發(fā)明提供了循環(huán)水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)一種高效率與省能源的技術(shù)特征，以提高其實際應(yīng)用上的可行性。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法，室外的凈水設(shè)備與室內(nèi)的養(yǎng)殖池的排出管及進流管形成串接連結(jié)，養(yǎng)殖池的循環(huán)水首先進入凈水設(shè)備的沉降池內(nèi)使循環(huán)水內(nèi)的固體顆?？梢宰鞒两凳占?，再流入表面流動式生態(tài)反應(yīng)池內(nèi)，配合該池池內(nèi)的土壤層及其栽種的水生植物，使水以重力方式進行水表面流動以初步去除溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮后，再流入表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池內(nèi)，配合該池池內(nèi)的礫石層及其栽種的水生植物，進一步去除更細微的溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮而形成所需的凈化循環(huán)水，之后由該表面下流動生態(tài)反應(yīng)池凈化后的水導(dǎo)入集水井內(nèi)并導(dǎo)入養(yǎng)殖池中供使用。
沉降池在距離進流端附近處橫設(shè)多孔整流壁，底部則以進流端較深而呈緩坡度；循環(huán)水流過時固體顆粒及污泥沉降在沉降池的最深處所設(shè)的污泥收集槽。
沉降池內(nèi)的循環(huán)水通過多孔整流壁剖面鋪設(shè)的數(shù)支管體流入表面流動式生態(tài)反應(yīng)池。
表面流動式生態(tài)反應(yīng)池內(nèi)的循環(huán)水通過多孔整流壁剖面鋪設(shè)的數(shù)支管體流入表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池；表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池近出流端的最底層埋設(shè)一多孔的橫側(cè)水管，另一水平管與此橫側(cè)水管呈T字型連結(jié)，水平管延伸至集水井，凈化后的水則由多孔的橫側(cè)水管經(jīng)水平管匯集到集水井。
集水井與表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池以無孔的隔離墻作隔離，延伸到集水井的水平管經(jīng)一個90度轉(zhuǎn)彎接頭，連結(jié)另一個垂直管，生態(tài)反應(yīng)池的水深可通過調(diào)整垂直管的高度來控制。
沉降池產(chǎn)生的沉降污泥，以抽泥機將污泥排出，經(jīng)管線送至表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池中間段，透過分配管將污泥灑在礫石層表面，污泥水分經(jīng)由礫石空隙往下移動與循環(huán)水混合處理，污泥顆粒則留在礫石層表面，隨的進行微生物穩(wěn)定化及污泥日曬乾燥。
一種循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，該凈水設(shè)備是由沉降池、表面流動式生態(tài)反應(yīng)池及表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池組成；與養(yǎng)殖池的排出管及進流管間連接該凈水設(shè)備，使養(yǎng)殖池的循環(huán)水可達到凈水的目的；該凈水設(shè)備以沉降池使循環(huán)水內(nèi)的固體顆粒可以作沉降收集，再流入表面流動式生態(tài)反應(yīng)池內(nèi)，配合該池池內(nèi)的土壤層栽種水生植物，使水以重力方式進行水表面流動以初步去除溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮后，再流入表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池內(nèi)，配合該池池內(nèi)的礫石層及其栽種的水生植物，以進一步再去除更細微的溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮而形成所需的凈化循環(huán)水并導(dǎo)入養(yǎng)殖池中供使用；其中的沉降池前端設(shè)有進流水管與養(yǎng)殖池的排出管連接，可接收來自養(yǎng)殖池以液位差重力流入的循環(huán)水；其中的沉降池在距離進流端附近處橫設(shè)多孔整流壁，底部則以進流端較深而呈緩坡度；其中的表面流動式生態(tài)反應(yīng)池，與沉降池之間的多孔整流壁剖面鋪設(shè)數(shù)支管體；其中的表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池，與表面流動式生態(tài)反應(yīng)池之間的多孔整流壁剖面鋪設(shè)數(shù)支管體；池內(nèi)有礫石層作為介質(zhì)，并栽種水生植物；近出流端的最底層埋設(shè)一多孔的橫側(cè)水管，另一水平管與此橫側(cè)水管呈T字型連結(jié)，水平管延伸至集水井，凈化后的水則由多孔的橫側(cè)水管經(jīng)水平管匯集流出以導(dǎo)入養(yǎng)殖池內(nèi)；由此成為一種能有效凈化水質(zhì)的自然生態(tài)的凈水設(shè)備。
本發(fā)明中表面流動式生態(tài)反應(yīng)池的水生植物為梃水性植物。
本發(fā)明于表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池之后可另接一集水井，此池與表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池以無孔的隔離墻作隔離，上述延伸到集水井的水平管經(jīng)一個90度轉(zhuǎn)彎接頭，連結(jié)另一個垂直管，凈化后的循環(huán)用水便由此垂直管流出至集水井。
上述集水井，其垂直管套設(shè)于90度轉(zhuǎn)彎接頭上，可調(diào)整垂直管的高度而達到表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池的液面高度。
本發(fā)明中沉降池產(chǎn)生的沉降污泥，以抽泥機將污泥排出，經(jīng)管線送至前述的表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池中間段，透過分配管將污泥灑在礫石層表面，污泥水分經(jīng)由礫石空隙往下移動與循環(huán)水混合處理，污泥顆粒則留在礫石層表面，隨之進行微生物穩(wěn)定化及污泥日曬干燥。
上述沉降池的進流水由節(jié)流閥調(diào)整流量。沉降池的最深處設(shè)有污泥收集槽。
本發(fā)明中表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池的礫石層于進流區(qū)及出流區(qū)為礫徑較大的分布區(qū)。
本發(fā)明的集水井內(nèi)設(shè)有沉水泵，以浮球控制沉水泵的運轉(zhuǎn)，于高水位時利用沉水泵將凈化后的循環(huán)用水送回養(yǎng)殖池，低水位時則停止運轉(zhuǎn)。
本發(fā)明提供了一種循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備。此設(shè)備中主要使用串聯(lián)式的生態(tài)反應(yīng)池來處理養(yǎng)殖循環(huán)用水，該生態(tài)反應(yīng)池為一人造槽體，內(nèi)含以下重要組成
1.土壤或礫石作為植物及微生物生長的基材；2.水生植物(挺水性、沉水性及浮水性)及藻類等光合成性生物；3.在基材間及植物根莖部位表面生長的微生物；4.動物群；5.水，提供所有水生生物生長。
當循環(huán)用水流經(jīng)此生態(tài)反應(yīng)池時，污染物以下列物理性、化學(xué)性及生物性處理機制被去除1.慢流水層及礫石層間所進行的物理性沉降、過濾作用，可有效去除懸浮固體及微生物；2.在底泥及礫石層中所進行的吸附、離子交換、沉淀沉積、氧化還原等物化作用，有助于磷酸鹽、重金屬的去除；3.附著于植物根莖或砂土介質(zhì)表面上的微生物，可進行有機質(zhì)的礦化作用、含氮化合物的轉(zhuǎn)換作用(氨化、硝化及脫硝)及同化作用、微生物的去除；4.植物的攝取作用，可有效去除氮(氨氮及硝酸氮)、磷營養(yǎng)物及重金屬；5.太陽照射的幅射線作用及原生動物的掠食作用，可去除病原菌。
以能量轉(zhuǎn)換而言，生態(tài)反應(yīng)池的光合成性生物(水生植物及藻類)接收太陽能進行光合作用，對污染物的去除提供了以下重要的貢獻，包括1.產(chǎn)生氧分子經(jīng)由根系釋放至土壤及水中，提供細菌礦化作用、硝化作用、呼吸作用等需氧來源；2.產(chǎn)生有機碳作為細菌脫硝作用所需的碳源；3.營養(yǎng)鹽(氮、磷)的攝??；4.植物組織提供細菌附著生長所需面積。
而生態(tài)反應(yīng)池中的化學(xué)合成性生物(包括細菌及動物群等)的能源則是利用循環(huán)用水中的污染物(如固體物、有機物、氨氮、亞硝酸氮等)或光合作用所合成的碳源作為代謝所需電子提供。
生態(tài)反應(yīng)池是以太陽能作為驅(qū)動能量，因此只要在充足的光照條件及適當?shù)奈廴疚镞M流負荷下，生態(tài)反應(yīng)池的物質(zhì)及能量是自給自足的，即無須傳統(tǒng)凈水技術(shù)中的曝氣、攪拌、加壓等機械設(shè)備及動力輸入，也不需加入任何化學(xué)藥劑。
本發(fā)明可以避免機械設(shè)備的使用、減少能源的耗用、不需化學(xué)物質(zhì)的添加、簡化操作維護的技術(shù)層次，進而可以降低循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)備的設(shè)置成本及養(yǎng)殖成本，同時在無換水的高密度循環(huán)水養(yǎng)殖條件下仍能維持良好的水質(zhì)環(huán)境。本發(fā)明提供了循環(huán)水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)一種高效率與省能源的技術(shù)特征，以提高其實際應(yīng)用上的可行性。


圖1本發(fā)明的設(shè)備示意2本發(fā)明的凈水設(shè)備剖視圖一圖3本發(fā)明的凈水設(shè)備剖視圖二圖4本發(fā)明的凈水設(shè)備剖視圖三圖5本發(fā)明的凈水設(shè)備另一剖視6本發(fā)明的凈水設(shè)備俯視7本發(fā)明實施時的白蝦生長曲線8本發(fā)明實施時養(yǎng)殖過程的餌料投入量圖9本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備進流量10本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備各采樣點的PH變化11本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備各采樣點的溶氧變化12本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備各采樣點的懸浮固體變化13本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備各采樣點的濁度變化14本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備各采樣點的生化需氧量變化15本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備各采樣點的氨氮變化16本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備各采樣點的亞硝酸氮變化17本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備各采樣點的硝酸氮變化18本發(fā)明實施時的凈水設(shè)備及維護養(yǎng)殖池水質(zhì)的結(jié)果(1)養(yǎng)殖池 (11)排出管(12)進流管(13)鼓風(fēng)機(2)凈水設(shè)備 (21)沉降池(211)進流水管 (212)多孔整流壁(213)節(jié)流閥 (214)污物收集槽(215)管線 (216)分配管(22)表面流動式生態(tài)反應(yīng)池(221)多孔整流壁 (222)管體(223)土壤層 (224)水生植物(23)表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池(231)多孔整流壁 (232)管體(233)礫石層 (234)橫側(cè)水管(235)水平管 (236)水生植物(24)集水井(241)隔離墻(242)轉(zhuǎn)彎接頭 (243)垂直管(244)沉水泵具體實施方式
如圖1所示，一種循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法，室外的凈水設(shè)備2與室內(nèi)的養(yǎng)殖池1的排出管11及進流管12形成串接連結(jié)，養(yǎng)殖池1的循環(huán)水首先進入凈水設(shè)備的沉降池21內(nèi)使循環(huán)水內(nèi)的固體顆粒可以作沉降收集，再流入表面流動式生態(tài)反應(yīng)池22內(nèi)，配合該池池內(nèi)的土壤層及其栽種的水生植物，使水以重力方式進行水表面流動以初步去除溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮后，再流入表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池23內(nèi)，配合該池池內(nèi)的礫石層及其栽種的水生植物，進一步去除更細微的溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮而形成所需的凈化循環(huán)水，之后由該表面下流動生態(tài)反應(yīng)池23凈化后的水導(dǎo)入集水井24內(nèi)并導(dǎo)入養(yǎng)殖池1中供使用。
請參閱圖1所示，本發(fā)明的循環(huán)水養(yǎng)殖凈水設(shè)備，是于室內(nèi)的養(yǎng)殖池1利用排出管11及進流管12連接室外的凈水設(shè)備2，該凈水設(shè)備2由沉降池21、表面流動式生態(tài)反應(yīng)池22、表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池23及集水井24串聯(lián)組成。
請一并參閱圖2所示，該沉降池21前端設(shè)有進流水管211與養(yǎng)殖池1的排出管11連接，可接收來自養(yǎng)殖池1以液位差重力流入的循環(huán)水。在距離進流端附近處橫設(shè)一壓克力制的多孔整流壁212，底部則比進流端較深而呈約15％的坡度。沉降池21的進流水由節(jié)流閥213調(diào)整流量。在沉降池21最深處底部設(shè)置污泥收集槽214，其中，該污泥收集槽214可連接排泥管及抽泥機，以利沉降池21的污泥的排除(該排泥管及抽泥機圖中未示)。
表面流動式生態(tài)反應(yīng)池22，與沉降池21之間的多孔整流壁221剖面鋪設(shè)數(shù)支管體222。此池的底部均勻鋪上厚約30cm的土壤層223，水深控制約40cm，池中栽植挺水性水生植物224(如香蒲、蘆葦、莎草等)，經(jīng)生長后植物密度可達每平方公尺100株以上。表面流動式生態(tài)反應(yīng)池22的進流由沉降池21以液位差方式流入，再經(jīng)前端的多孔整流壁221，以利水平流方向流至出流端(請一并參閱圖2、圖3所示)。
表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池23，此池與表面流動式生態(tài)反應(yīng)池22間隔的多孔整流壁231墻剖面鋪設(shè)數(shù)支管體232。此池填滿約80cm深的礫石層233作為介質(zhì)，進流端后約0.5m范圍(進流區(qū))及出流端前約0.5m范圍(出流區(qū))所使用的礫石粒徑為60-100mm，其余范圍的礫石粒徑為30-50mm，此目的在于避免進流區(qū)堵塞及均勻分布水流，并使水流導(dǎo)向表層下的礫石介質(zhì)間流動，水深維持約在0.7m深?？砍隽鞫说淖畹讓勇裨O(shè)一多孔的橫側(cè)水管234，另一水平管235與此橫側(cè)水管234呈T字型連結(jié)，水平管235延伸至集水井24，凈化后的水則由多孔的橫側(cè)水管234經(jīng)水平管235匯集到集水井24。此表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池23內(nèi)栽植挺水性水生植物236(如香蒲、蘆葦、莎草)，經(jīng)生長后植物密度可達每平方公尺100株以上。該表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池23的水流也靠液位差方式流動(請一并參閱圖3、圖4所示)。
集水井24，此池與表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池以無孔的隔離墻241作隔離，上述延伸到集水井24的水平管235經(jīng)一個90度轉(zhuǎn)彎接頭242，連結(jié)另一個垂直管243，凈化后的循環(huán)用水便由此可調(diào)高度的垂直管243流出至集水井24。生態(tài)反應(yīng)池的水深可由垂直管243的高度決定。集水井24設(shè)置一沉水泵244，以浮球控制沉水泵244的運轉(zhuǎn)，于高水位時利用沉水泵244將凈化后的循環(huán)用水送回養(yǎng)殖池1，低水位時該沉水泵244停止運轉(zhuǎn)(請一并參閱圖4所示)。
在沉降池21產(chǎn)生的沉降污泥，以抽泥機將污泥抽出，經(jīng)管線215送至前述的表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池23中間段(如圖5、圖6所示)，透過分配管216將污泥灑在礫石層233表面，污泥水分經(jīng)由礫石空隙往下移動與循環(huán)水混合處理，污泥顆粒則留在礫石層233表面，隨之進行微生物穩(wěn)定化及污泥日曬干燥。日后將曬干后的污泥餅取下棄置或做有機肥料利用。
上述的養(yǎng)殖池1以散氣曝氣裝置及鼓風(fēng)機13供應(yīng)空氣。養(yǎng)殖池1水以重力流方式流入自然生態(tài)凈水設(shè)備2的沉降池21。凈化后的循環(huán)用水，經(jīng)多孔管噴灑至養(yǎng)殖池1水面進行表面曝氣(如圖1所示)。
為使本發(fā)明的凈水設(shè)備的理論及實務(wù)可以相互印證，本發(fā)明特以內(nèi)長8公尺、內(nèi)寬8公尺、高1.5公尺的養(yǎng)殖池1配合內(nèi)長15.2公尺、內(nèi)寬2.1公尺、高1公尺的凈水設(shè)備2的循環(huán)水養(yǎng)殖方式養(yǎng)殖白蝦為例，充分分析如下養(yǎng)殖池放養(yǎng)密度為每平方公尺放養(yǎng)約625尾蝦苗，蝦苗初體重約5-6毫克。如圖7所示，為養(yǎng)殖的白蝦生長曲線圖，從其圖式中可知在養(yǎng)殖約第55至83天時形成快速生長的狀態(tài)，最大生長速率平均達每尾每星期2.0公克，當養(yǎng)殖達第111天時每尾平均可達11.3公克。如圖8所示，為養(yǎng)殖過程的餌料投入量，至養(yǎng)殖達第109天時總投餌量累計達約272公斤。配合圖9所示，凈水設(shè)備的循環(huán)用水進流量隨著養(yǎng)殖過程喂餌量及蝦體排泄物量的增加而逐步提高，由最初約17.3立方公尺每天增加至后期的78立方公尺每天操作。而如圖10所示，則是在整個設(shè)備中各點，如表面流動式生態(tài)池的進、出流水，表面下流動式生態(tài)池的出流水及養(yǎng)殖池內(nèi)等PH變化，由其圖式可知，由于凈水設(shè)備對水中PH具緩和作用，使養(yǎng)殖池內(nèi)的PH于養(yǎng)殖期間介于7.7至8.5，相當穩(wěn)定且在最適合的養(yǎng)殖生長范圍PH6-9之內(nèi)。而如圖11所示，由本發(fā)明的凈水效果，由于自然凈化機制而使循環(huán)水溶氧顯著降低，但并不影響?zhàn)B殖池溶氧，養(yǎng)殖池因機械式擴散曝氣使池中溶氧維持于5.8-7.2mg/L。再者，如圖12、圖13所示，養(yǎng)殖池內(nèi)的懸浮固體物有效被本發(fā)明的凈水設(shè)備所去除，懸浮固體及濁度的平均衰減效率分別達69及100％，使養(yǎng)殖池內(nèi)的懸浮固體及濁度分別維持于6至32mg/L及0.3至3.2NTU。而從圖14至圖16所示，為生化需氧量、氨氮、亞硝酸氮等物質(zhì)濃度變化，其凈化效果均有相當良好的表現(xiàn)，平均去除效率分別達到53％、56％、70％，使養(yǎng)殖池內(nèi)的生化需氧量、氨氮、亞硝酸氮分別維持于1-22mg/L、0-0.79mg/L、0-1.57mg/L。而圖17顯示硝酸氮也有平均36％的去除效率表現(xiàn)，使得養(yǎng)殖池硝酸氮累積量最高僅達約9.72mg/L，而養(yǎng)殖后期甚至降低至約1.2mg/L。圖18所示為上述的凈水結(jié)果統(tǒng)計表。當養(yǎng)殖至第126天結(jié)束時，總蝦收獲量達354公斤，單位面積生產(chǎn)量每平方公尺5.5公斤，約為一般室外漁塭養(yǎng)殖的30倍，白蝦存活率約72％，餌料系數(shù)0.92。養(yǎng)殖期間除了補充蒸散的水量外，均無換水。初步估算，在相同養(yǎng)殖規(guī)模條件下本發(fā)明的凈水技術(shù)的設(shè)置成本約僅為習(xí)用凈水技術(shù)(包括使用微粒過濾機、生物濾床、量子電凝機殺菌裝置等)設(shè)置成本的15-20％。
綜合以上所述可知，本發(fā)明與習(xí)用的凈水技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點1.整個設(shè)備除了沉水泵及抽泥機之外，無需其他的機械設(shè)備，不但可以省卻建立時相當高比例的設(shè)備費用，且成本遠比習(xí)用的低。
2.設(shè)備成本大幅降低之外，沉水泵及抽泥機的平時運轉(zhuǎn)時間不多，可以有效降低生產(chǎn)時的運轉(zhuǎn)及維持費用。
3.機械設(shè)備有效減少，操作更省電且方便，對于專業(yè)人員的需求也可相對降低，能減少依賴專業(yè)人員的困擾。
4.利用重力式沉降池，能直接接收來自養(yǎng)殖池的循環(huán)用水，并可有效除去水中可沉降的固體顆粒，減少固體物屯積在池內(nèi)。
5.經(jīng)除去固體物的循環(huán)用水進入表面流動式生態(tài)反應(yīng)池，由其栽種的挺水性水生植物，配合流水以重力方式進行水表面流動，可以有效去除循環(huán)水的溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮等對養(yǎng)殖物及環(huán)境影響其大的物質(zhì)，對于循環(huán)用水有莫大的幫助。
6.由表面流動式生態(tài)反應(yīng)池再作有機物等去除后，循環(huán)水再流入表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池，利用該池滿布的礫石及挺水性水生植物的根部對流過的循環(huán)水可以更進一步并有效再去除更細微的微細顆粒、溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮等有害物質(zhì)，以達到確實凈化的積極目的。
7.而集水井的進出水設(shè)計，可以機動性調(diào)節(jié)整個設(shè)備的液面高度，配合養(yǎng)殖池的養(yǎng)殖特性，而使本發(fā)明更具實用性與產(chǎn)業(yè)利用性。
8.整個凈水設(shè)備占地小，除沉水泵及抽泥泵外無其他昂貴設(shè)備，使用動態(tài)最小能有效抑制操作成本，更無需添加其他化學(xué)物質(zhì)即可達成所需的凈水效果，不會有化學(xué)物質(zhì)殘留所造成的二次污染后公害的長期困擾，在無換水、封閉式循環(huán)凈水的高密度循環(huán)水養(yǎng)殖的條件下可確保并有效維持所需的良好水質(zhì)及養(yǎng)殖環(huán)境，對于養(yǎng)殖業(yè)而言是一相當優(yōu)良且低成本、省能源、操作簡單的自然生態(tài)式循環(huán)凈水設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法，其特征在于室外的凈水設(shè)備與室內(nèi)的養(yǎng)殖池的排出管及進流管形成串接連結(jié)，養(yǎng)殖池的循環(huán)水首先進入凈水設(shè)備的沉降池內(nèi)使循環(huán)水內(nèi)的固體顆粒可以作沉降收集，再流入表面流動式生態(tài)反應(yīng)池內(nèi)，配合該池池內(nèi)的土壤層及其栽種的水生植物，使水以重力方式進行水表面流動以初步去除溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮后，再流入表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池內(nèi)，配合該池池內(nèi)的礫石層及其栽種的水生植物，進一步去除更細微的溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮而形成所需的凈化循環(huán)水，之后由該表面下流動生態(tài)反應(yīng)池凈化后的水導(dǎo)入集水井內(nèi)并導(dǎo)入養(yǎng)殖池中供使用。
2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法，其特征在于沉降池在距離進流端附近處橫設(shè)多孔整流壁，底部則以進流端較深而呈緩坡度；循環(huán)水流過時固體顆粒及污泥沉降在沉降池的最深處所設(shè)的污泥收集槽。
3.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法，其特征在于沉降池內(nèi)的循環(huán)水通過多孔整流壁剖面鋪設(shè)的數(shù)支管體流入表面流動式生態(tài)反應(yīng)池。
4.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法，其特征在于表面流動式生態(tài)反應(yīng)池內(nèi)的循環(huán)水通過多孔整流壁剖面鋪設(shè)的數(shù)支管體流入表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池；表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池近出流端的最底層埋設(shè)一多孔的橫側(cè)水管，另一水平管與此橫側(cè)水管呈T字型連結(jié)，水平管延伸至集水井，凈化后的水則由多孔的橫側(cè)水管經(jīng)水平管匯集到集水井。
5.如權(quán)利要求4所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法，其特征在于集水井與表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池以無孔的隔離墻作隔離，延伸到集水井的水平管經(jīng)一個90度轉(zhuǎn)彎接頭，連結(jié)另一個垂直管，生態(tài)反應(yīng)池的水深可通過調(diào)整垂直管的高度來控制。
6.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法，其特征在于沉降池產(chǎn)生的沉降污泥，以抽泥機將污泥排出，經(jīng)管線送至表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池中間段，透過分配管將污泥灑在礫石層表面，污泥水分經(jīng)由礫石空隙往下移動與循環(huán)水混合處理，污泥顆粒則留在礫石層表面，隨的進行微生物穩(wěn)定化及污泥日曬乾燥。
7.一種循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，該凈水設(shè)備是由沉降池、表面流動式生態(tài)反應(yīng)池及表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池組成；養(yǎng)殖池的排出管及進流管間連接該凈水設(shè)備，其特征在于沉降池前端設(shè)有進流水管與養(yǎng)殖池的排出管連接，循環(huán)水自養(yǎng)殖池以液位差重力流入沉降池；沉降池在距離進流端附近處橫設(shè)多孔整流壁，底部則以進流端較深而呈緩坡度；表面流動式生態(tài)反應(yīng)池與沉降池之間設(shè)有多孔整流壁，該多孔整流壁剖面鋪設(shè)數(shù)支管體，該池底部鋪設(shè)一層土壤栽植水生植物；表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池與表面流動式生態(tài)反應(yīng)池之間設(shè)有多孔整流壁，該多孔整流壁剖面鋪設(shè)數(shù)支管體；表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池池內(nèi)有礫石層作為介質(zhì)，并栽種水生植物，表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池近出流端的最底層埋設(shè)一多孔的橫側(cè)水管，另一水平管與此橫側(cè)水管呈T字型連結(jié)，凈化后的水由多孔的橫側(cè)水管經(jīng)水平管匯集流出導(dǎo)入養(yǎng)殖池內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，其特征在于表面流動式生態(tài)反應(yīng)池種植的水生植物為梃水性植物。
9.如權(quán)利要求7所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，其特征在于于表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池之后可另設(shè)一集水井，該集水井與表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池間設(shè)有無孔的隔離墻，所述水平管延伸至集水井，該水平管接一個90度轉(zhuǎn)彎接頭，轉(zhuǎn)彎接頭再連結(jié)另一個垂直管，凈化后的循環(huán)用水由此垂直管流出至集水井。
10.如權(quán)利要求9所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，其特征在于所述垂直管的高度可調(diào)整。
11.如權(quán)利要求7所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，其特征在于沉降池設(shè)有將抽泥機抽出的污泥排出的抽泥管線，該管線延伸至表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池中間段的礫石層表面上，該段管線上設(shè)有分配管。
12.如權(quán)利要求7所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，其特征在于沉降池的進流水管設(shè)有調(diào)整流量的節(jié)流閥。
13.如權(quán)利要求7所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，其特征在于沉降池的最深處設(shè)有污泥收集槽。
14.如權(quán)利要求7所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，其特征在于表面下流動式生態(tài)反應(yīng)池的礫石層設(shè)有進流區(qū)及出流區(qū)，該區(qū)域為礫徑較大的分布區(qū)。
15.如權(quán)利要求9所述的循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水設(shè)備，其特征在于集水井內(nèi)設(shè)有以浮球控制運轉(zhuǎn)的沉水泵。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種循環(huán)水養(yǎng)殖的凈水方法及設(shè)備，可包括有固體沉降收集的沉降池，將固體沉降后的養(yǎng)殖水的溶解性有機物、氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮等物質(zhì)再進一步去除的表面流動式及表面下流動式的生態(tài)反應(yīng)池，池中栽植的水生植物及土壤層與礫石層中的微生物，可使來自養(yǎng)殖池的循環(huán)水中的有害物質(zhì)有效降低。經(jīng)由上述設(shè)備凈化的處理水，則排入集水井中由泵送回養(yǎng)殖池，該設(shè)備是一種利用自然生態(tài)機制作凈水循環(huán)的凈水設(shè)備。
文檔編號A01K63/04GK1565175SQ0314657
公開日2005年1月19日 申請日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月4日
發(fā)明者林瑩峰, 荊樹人, 李得元 申請人:林瑩峰, 荊樹人, 李得元