專利名稱：一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng)殖裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬水產(chǎn)養(yǎng)殖技術領域，更具體涉及一種基于復合垂直流人工濕地 的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng)殖裝置。
背景技術：
作為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的主體，池塘養(yǎng)殖不僅為解決人民群眾吃魚難做出了巨大貢 獻，而且已經(jīng)成為解決"三農(nóng)"問題、建設新農(nóng)村的強勢產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，2005 年池塘養(yǎng)殖面積占淡水養(yǎng)殖面積的42. 9%，養(yǎng)殖產(chǎn)量占淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量的70. 3%。 然而，千百年來，我國池塘養(yǎng)殖一直利用經(jīng)過整理或人工開挖面積較小的靜水水 體進行養(yǎng)魚生產(chǎn)，但這種傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)存在如下的弊端(1) 養(yǎng)殖工藝和技術相對落后 我國傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖品種主要是青、草、鰱、鳙等"四大家魚"。針對"四大家魚"養(yǎng)殖特點，在"肥水養(yǎng)魚"的技術條件下為增加產(chǎn)量設計的養(yǎng)殖工藝，采 用在養(yǎng)殖過程中不斷增加水體氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，當水體過度營養(yǎng)化變成"老水" 后，以換水的辦法把養(yǎng)殖污水排放到環(huán)境水域。但名、特、優(yōu)高品質(zhì)魚類要求水 質(zhì)清澈、營養(yǎng)物積累少、種類間差異較大，池塘"肥水養(yǎng)魚"的技術模式明顯不 適宜優(yōu)質(zhì)高效的要求，養(yǎng)殖技術落后于現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展的結構和品種調(diào)整的需要。(2) 水資源和物質(zhì)能量不能有效利用 在現(xiàn)有池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)條件下，產(chǎn)生了大量水資源和物質(zhì)能量的浪費。研究資料表明，魚類養(yǎng)殖用水的消耗為200-600立方米/公斤魚，池塘養(yǎng)殖飼料中13% 的蛋白質(zhì)、8%的脂肪、40%的碳水化合物、17%的有機質(zhì)和23%的干物質(zhì)被魚類作 為代謝物排出，最終積累在養(yǎng)殖水體和池塘底泥中，使養(yǎng)殖水體變成了富營養(yǎng)廢 水。為了滿足池塘養(yǎng)殖魚類對水質(zhì)和生態(tài)的要求，必須不斷更換、排放養(yǎng)殖廢水， 造成淡水資源的大量浪費與可利用物資能量的流失。同時，未經(jīng)處理而排放的養(yǎng)殖廢水還會對池塘周邊水生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。 (3)水產(chǎn)品質(zhì)量安全存在重大隱患高密度養(yǎng)殖使得水產(chǎn)品病害嚴重。 一方面，日益頻繁的病害使農(nóng)戶蒙受巨大 經(jīng)濟損失；另一方面，由于缺少高效、低毒、針對性強的水產(chǎn)用藥以及適合于大 規(guī)模魚群免疫接種的商品化疫苗，實際養(yǎng)殖生產(chǎn)中不規(guī)范、不科學的用藥使藥物 殘留問題成為困擾我國水產(chǎn)品出口創(chuàng)匯的一大瓶頸，成為威脅我國人民身體健康 的一大隱患。(4)水產(chǎn)品品質(zhì)下降現(xiàn)行池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)片面追求養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高，水產(chǎn)品品質(zhì)日益下降。主要體 現(xiàn)為國內(nèi)外日趨嚴重的水產(chǎn)品異味問題。目前水產(chǎn)品產(chǎn)量的提升只能滿足人民群 眾"吃的飽"的需求，但是如果不進行生產(chǎn)模式的調(diào)整將難以滿足"吃的好"的 需求。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是在于提供了一種基于復合垂直人工濕地的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng) 殖裝置，結構簡單，養(yǎng)殖方便，顯著提高了養(yǎng)殖產(chǎn)量，在實現(xiàn)魚類優(yōu)質(zhì)高效健康 養(yǎng)殖的同時，保護水域環(huán)境，實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的池塘養(yǎng)殖復合裝置。本實用新型是通過如下技術方案來實現(xiàn)上述目的的該兼具節(jié)水和環(huán)保功能的池塘養(yǎng)殖復合裝置由養(yǎng)殖魚池、人工濕地和生態(tài)溝 渠三部分組成，其特征在于:在養(yǎng)殖魚池、人工濕地、生態(tài)溝渠及補水塘之間以 水流為載體，依次串聯(lián)，人工濕地與生態(tài)溝渠相連，養(yǎng)殖魚池與生態(tài)溝渠相連， 人工濕地分別與補水塘和養(yǎng)殖魚池相連，組成模塊化的閉合循環(huán)池塘養(yǎng)殖復合裝 置。所述的養(yǎng)殖魚池可為一個或多個(2-6)并聯(lián)，各池塘可以通過控制循環(huán)水 量來調(diào)控水質(zhì)，從而滿足不同養(yǎng)殖對象的需要；人工濕地也可為一個或多個(2-6)人工濕地組合，當為多個人工濕地時，可采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組合在一起，通過 涵管或水泵將魚池上層水引入或提升到人工濕地，人工濕地主要用來凈化從池塘中循環(huán)的水體；人工濕地的出水直接通過出水管道進入生態(tài)溝渠，生態(tài)溝渠主要 用來輸送濕地出水至各養(yǎng)殖魚池，并具有進一步的凈化水體的作用；溝渠將水輸 送回魚池。魚為名優(yōu)養(yǎng)殖品種，如團頭魴、加州鱸、美國斑點叉 尾鮰等，其所占比例為80%-95%，配養(yǎng)魚為濾食性魚類如鰱鳙等，所占比例為5%-20%;所述的養(yǎng)殖魚池采用多個池塘時，各養(yǎng)殖池塘中均設有水泵，并通過涵管和人工濕地相連。所述的人工濕地由防滲層、基質(zhì)層以及植物和微生物構成，出水區(qū)底層設置有穿孔的PVC收集管，PVC收集管與調(diào)節(jié)濕地水位的豎管及排空 管連接，人工濕地中的植物為濕生或水生植物；人工濕地中的植物選擇根系發(fā)達、 生物量大且具有景觀美化功能的濕生或水生植物；所述的生態(tài)溝渠內(nèi)設置固著藻 反應器，固著藻反應器為一種自制的易于固著藻附著的簡易裝置；生態(tài)溝渠與養(yǎng) 殖魚池的聯(lián)通處有50cm以上水位落差，易于構建跌水裝置。固著藻反應器和跌 水裝置本領域的普通技術人員不付出任何創(chuàng)造性勞動均能制備。所述的基質(zhì)層為礫石。所述的防滲層為混凝土。所述的植物為美人蕉、菖蒲、香蒲。所述的微生物為具有凈化作用的微生物種群，如硝化菌群，反硝化菌群。 所述的濕生或水生植物植物為美人蕉、菖蒲、香蒲等。所述的固著藻反應器為能提供固著藻附著生長的大型礫石，根據(jù)景觀效果將 其放置于生態(tài)溝渠。所述的構建跌水裝置通過生態(tài)溝渠和池塘水面之間的水位差來實現(xiàn)。 本實用新型與現(xiàn)有技術相比的有益效果為1、 水質(zhì)凈化單元為人工濕地系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)保且系統(tǒng)凈化功能強大，回用水 水質(zhì)完全達到漁業(yè)水域水質(zhì)標準；2、 改池塘靜水為微流水，使構建的池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)集流水養(yǎng)魚和傳統(tǒng)池塘養(yǎng) 魚的優(yōu)點于一體，可顯著提高產(chǎn)出率和增加效益；3、 實現(xiàn)養(yǎng)殖廢水零排放，節(jié)約了水資源，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；4、 系統(tǒng)工藝流程簡單，運行管理方便，自然屬性強。


圖l為人工濕地的結構示意圖； 圖2為圖l配合示意圖；圖3為一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)池塘養(yǎng)殖裝置結構示意圖。 l一進水口、 2 —下行流濕地植物、3 —下行流池、4一排空管、5 —上下行流 隔墻、6—上行流池、7 —上行流池植物、8—出水口、 9一進水管、IO —布水管、 ll一集水管、12—出水管、13—補水塘、14-人工濕地、15 —生態(tài)溝渠、16—養(yǎng)殖魚池具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型做進一步描述。該兼具節(jié)水和環(huán)保功能的 一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)池塘養(yǎng)殖裝置由養(yǎng)殖魚池16、補水塘13、 人工濕地14和生態(tài)溝渠15組成，根據(jù)圖3可知，人工濕地14與生態(tài)溝渠15 相連，養(yǎng)殖魚池16與生態(tài)溝渠15相連，人工濕地14分別與補水塘13和養(yǎng)殖魚 池16相連，通過水流相互貫通，由此形成閉合循環(huán)流水型池塘養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)， 達到了將相對獨立的種養(yǎng)有機結合的目的，有效實現(xiàn)不同生物間的共生互利關 系，突破傳統(tǒng)的單一池塘養(yǎng)殖方式。本實例的復合裝置(圖2)中養(yǎng)殖魚池16由四口魚池并列組成，主要進行 名優(yōu)魚類養(yǎng)殖；人工濕地14采用復合垂直流人工濕地(圖1)技術，起水質(zhì)調(diào) 節(jié)和凈化作用；生態(tài)溝渠15除起到連接人工濕地14和養(yǎng)殖魚池16橋梁作用外， 還起恢復濕地出水溶氧和水質(zhì)凈化功能；補水塘13中種有沉水植物和浮葉植物， 它可作為氧化塘凈化水質(zhì)較差的源水，從而在養(yǎng)殖魚池16由于蒸發(fā)和滲漏而造 成的水頭損失時及時補充養(yǎng)殖用水。所述的沉水植物為伊樂藻、菹草、金魚藻、狐尾藻等所述的浮葉植物為睡蓮、蓮等養(yǎng)殖魚池16面積均為200 m2，呈長方形，南北走向，水深1.5m。裝置建成 以來，以斑點叉尾鮰養(yǎng)殖為主，進行了一系列實驗，包括魚苗養(yǎng)殖(養(yǎng)殖密度最 高26， 680尾/畝)，成魚養(yǎng)殖(養(yǎng)殖密度最高2， 668尾/畝)，成魚混養(yǎng)等，實 驗均取得較高的成活率。補水塘13中種有伊樂藻，菹草，金魚藻，狐尾藻等沉水植物，睡蓮，蓮， 菱等浮葉植物，放養(yǎng)濾食性鰱、鳙魚種100尾，加上塘內(nèi)固有的藻菌共生(如7小球藻、柵藻、顫藻、硝化細菌、反硝化細菌等)系統(tǒng)，由此構成具有多級食物 鏈結構的水生態(tài)系統(tǒng)，利用藻類和細菌兩類生物之間的生理功能協(xié)同作用來凈化 污水的淡炎生物系統(tǒng)，藻類植物通過光合作用利用水中的C02和NH4+、 P04—:'等營 養(yǎng)物質(zhì)，合成自身細胞物質(zhì)并釋放出02;好氧細菌則利用水中的02對有機污染 物進行分解、轉化，產(chǎn)生C02和NH/、 P0,等營養(yǎng)物質(zhì)，以維持藻類的生長繁殖， 如此循環(huán)往復，實現(xiàn)污水的生物凈化作用。由于本系統(tǒng)中源水取自武漢市東湖， 水質(zhì)較差，在補水塘13中經(jīng)過水生植物、藻類和濾食性魚類的作用下水質(zhì)有較 大改善。由于水生植物的存在和微流水的作用，表面流型人工濕地14在太陽光 照射下，水的理化性狀十分適宜于浮游生物(如剛毛藻、水綿、轉板藻、衣藻、 小球藻等綠藻，螺旋藻等藍藻，針桿藻、直鏈藻、小環(huán)藻等硅藻)的繁衍生長， 使它除了擔負凈化功能外，實際上還是浮游生物的"生產(chǎn)車間"，濾食性魚類可 進一歩將物質(zhì)和能量轉化。所述的人工濕地14采用復合垂直流人工濕地，它由一個下行流池3和一個 上行流池6構成，起水質(zhì)調(diào)節(jié)和凈化作用。人工濕地14由進水區(qū)、床體區(qū)和出 水區(qū)構成，在上下行流隔墻5—側設有上行流池6，另一側設有下行流池3，在 上行流池6和下行流池3底部裝有排空管4，在上行流池6和下行流池3上有出 水口 8和進水口 1,在下行流池3上種有下行流濕地植物2，在上行流池6上種 有上行流池植物7，在人工濕地14中裝有進水管9、布水管IO、集水管ll和出 水管12，進水管9與布水管10相連，將水均勻布于濕地當中，集水管ll與出 水管12相連，將濕地凈化后的水進行收集，輸出系統(tǒng)之外，所述的下行流濕地 植物2為美人蕉，所述的上行流池植物7為菖蒲、香蒲。共有兩組復合垂直 流人工濕地，占地面積320m2。濕地內(nèi)種植菖蒲、香蒲以及美人蕉等濕地植物。 進入濕地的養(yǎng)殖廢水在基質(zhì)、植物和微生物的聯(lián)合凈化功能作用下，對C0D、氨 氮、總氮、總磷、總懸浮物以及藻毒素、有害細菌均有較好凈化效果，出水除溶 氧低外，其它生物、理化指標均可達到國家漁業(yè)水質(zhì)標準。魚池廢水進入人工濕地，在經(jīng)過系列氧化、硝化等需氧生化反應之后，濕地 出水溶氧含量往往較低。因此，實現(xiàn)水回用養(yǎng)魚必須恢復水中溶氧。生態(tài)溝渠可 達到這一目的。本裝置中的生態(tài)溝渠15內(nèi)放置了許多大小不定的鵝卵石。在水 流和光照條件下，著生藻類如黑胞藻、毛枝藻、剛毛藻等會大量自然附著、生長。濕地出水中氮、磷和有機物在進一步得到去除的同時，水中溶氧由于藻類光合作 用而得到明顯恢復。溝渠與魚池交界處有落差50cm，由此水中溶氧可進一步得 到恢復。本裝置中，濕地出水溶氧一般在lmg/L左右，但經(jīng)生態(tài)溝渠15的增氧 和跌水后，進入養(yǎng)殖魚池16的水，其溶氧達到5mg/L以上，完全滿足魚類養(yǎng)殖 要求。養(yǎng)殖方法如下1、 通過水泵將周邊可獲取的水源抽到補水塘13中，在補水塘13 (主要依 靠沉水植物和藻菌共生系統(tǒng))和人工濕地14 (主要依靠濕地植物、濕地微生物 和濕地基質(zhì))的共同作用逐步改善引入的水源水質(zhì)；2、 當補水塘13水質(zhì)符合漁業(yè)水質(zhì)標準GB11607—89后，再通過人工濕地 14將水引入到已經(jīng)過曬塘處理的養(yǎng)殖魚池16中，水深達到1. 5-2米深；3、 放養(yǎng)魚種，視池塘水質(zhì)和養(yǎng)殖密度的不同采用不同循環(huán)水量通過人工濕 地14對養(yǎng)殖魚池16水體進行凈化；4、 各養(yǎng)殖魚池16 —定水量的水體(通過水表進行控制)經(jīng)過放置在池塘內(nèi) 的潛水泵抽到人工濕地14中，出水經(jīng)過曝氣到達生態(tài)溝渠15，再經(jīng)生態(tài)溝渠15 回流到養(yǎng)殖魚池16中；5、由于滲漏和水分蒸發(fā)，養(yǎng)殖魚池16水體會有部分損失。當養(yǎng)殖魚池16 水量不足時可將補水塘13中水經(jīng)過人工濕地14處理補充到各養(yǎng)殖魚池16中。此裝置經(jīng)過一系列實驗證明利用該裝置能保證高品質(zhì)魚類養(yǎng)殖用水需求，能 實現(xiàn)較高的養(yǎng)殖密度，能達到較高的魚類成活率，能提高養(yǎng)殖魚類品質(zhì)。裝置中人工濕地14的對池塘水體有較好的凈化作用，當裝置運行水力負荷 從157毫米/天、235毫米/天、313毫米/天到391毫米/天時，人工濕地14對總 懸浮物、化學需氧量和5日生物需氧量的去除率變動范圍分別為80. 5%-82. 9%、 45.2%-64.2%和61.0%-77.0%,對氨態(tài)氮、硝態(tài)氮和總氮的去除率變動范圍 分別為51. 5%-67. 8%、 -90. 6%-40. 0%和29.1%-68. 6%，對總磷的去除率為 72. 7%-89. 1%。通過對循環(huán)塘水質(zhì)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)其水體水質(zhì)能得到有效調(diào)控，具體表現(xiàn)為透明 度均值大于40cm; pH保持在7.0以上；溶氧濃度均值大于3. 64毫克/升，晝夜 波動較??；總懸浮固體均值小于18毫克/升，化學需氧量均值低于20毫克/升，滿足《無公害淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)標準》中規(guī)定值；氨態(tài)氮均值小于0.56毫克/ 升。通過與不循環(huán)塘比較發(fā)現(xiàn)，循環(huán)塘中總懸浮固體、氨態(tài)氮和總磷含量均明顯 低于不循環(huán)塘。該裝置成功的養(yǎng)殖了鱘魚、斑點叉尾鮰(魚種培育和成魚養(yǎng)殖)、團頭魴(魚 種培育和成魚養(yǎng)殖)、翹嘴紅舶(魚種培育)。在保證魚類養(yǎng)殖密度的同時，該裝 置能保證循環(huán)塘中魚類較高的品質(zhì)。具體表現(xiàn)在循環(huán)塘生長的團頭魴中檢出的鮮 味氨基酸含量明顯高于不循環(huán)塘；采用酶聯(lián)免疫法測出不循環(huán)塘中含有藻毒素， 而循環(huán)塘無檢出；不循環(huán)塘中魚體肌肉和肝臟均有藻毒素檢出，循環(huán)塘無檢出； 通過對塘中水體異味物質(zhì)的檢測發(fā)現(xiàn)循環(huán)塘中異味物質(zhì)含量明顯低于不循環(huán)塘。另外，通過估算推斷，在池塘水深1.5米時，組合系統(tǒng)中池塘和濕地的面積 比為5.3: 1即可維持池塘適宜的生態(tài)環(huán)境，這一比例優(yōu)于國外同類研究成果。 通過經(jīng)濟效益分析發(fā)現(xiàn)，實驗中循環(huán)塘的投入產(chǎn)出比為1: 1.03，而不循環(huán)塘的 投入產(chǎn)出比為l: 1.26。結果表明該系統(tǒng)用于常規(guī)品種的商品魚養(yǎng)殖時，在經(jīng)濟 效益上要差于傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖。但是，以鱘魚養(yǎng)殖為例，如果以名特優(yōu)養(yǎng)殖來進 行經(jīng)濟效益分析，循環(huán)塘的投入產(chǎn)出比可以達到l: 3.52。所以該系統(tǒng)在養(yǎng)殖經(jīng) 濟附加值較高的養(yǎng)殖品種時可以帶來明顯的經(jīng)濟收益。在多年的養(yǎng)殖過程中，此系統(tǒng)魚池水質(zhì)達到了《無公害食品淡水養(yǎng)殖水質(zhì)標 準》，沒有傳染性魚病發(fā)生，沒有使用除生石灰外的任何其它漁用藥物，養(yǎng)殖廢 水排放為零，節(jié)水效果明顯，對周邊環(huán)境沒有影響。
權利要求1、一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng)殖裝置，其特征在于養(yǎng)殖魚池(16)、人工濕地(14)和生態(tài)溝渠(15)及補水塘(13)之間以水流為載體，依次串聯(lián)，人工濕地(14)與生態(tài)溝渠(15)相連，養(yǎng)殖魚池(16)與生態(tài)溝渠(15)相連，人工濕地(14)分別與補水塘(13)和養(yǎng)殖魚池(16)相連；所述的養(yǎng)殖魚池(16)為一個或2-6個并聯(lián)，養(yǎng)殖池塘(16)中設有水泵并通過涵管和人工濕地(14)相連；所述的人工濕地(14)為一個或2-6個人工濕地(14)組合，采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組合在一起；所述的人工濕地(14)由防滲層、基質(zhì)層以及植物和微生物構成；出水區(qū)底層設置有穿孔的PVC收集管，PVC收集管與調(diào)節(jié)濕地水位的豎管及排空管(14)連接；所述的生態(tài)溝渠(15)內(nèi)設置固著藻反應器，生態(tài)溝渠(15)與養(yǎng)殖魚池(16)的聯(lián)通處有50cm水位落差；所述的防滲層為混凝土；所述的基質(zhì)層為礫石；所述的植物為美人蕉、菖蒲、香蒲；所述的微生物為硝化菌群、反硝菌群。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng)殖裝 置，其特征在于人工濕地(14)由一個下行流池(3)和一個上行流池(6)構 成，在上下行流池隔墻(5) —側設有上行流池(6),另一側設有下行流池(3)， 在上行流池(6)和下行流池(3)底部裝有排空管(4)，在上行流池(6)和下 行流池(3)上有出水口 (8)和進水口 (1)，在人工濕地(14)上種植菖蒲、香蒲及美人蕉。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng)殖裝 置，其特征在于生態(tài)溝渠(15)內(nèi)放置鵝卵石。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng)殖裝 置，其特征在于補水塘(13)中種有伊樂藻、菹草、金魚藻、狐尾藻、睡蓮、 蓮、菱。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng)殖裝 置，其特征在于人工濕地(14)中裝有進水管(9)、布水管(10)、集水管(11) 和出水管(12)，進水管(9)與布水管(10)相連，集水管(11)與出水管(12)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種基于復合垂直流人工濕地的生態(tài)漁業(yè)養(yǎng)殖裝置，該裝置由養(yǎng)殖池塘、人工濕地和生態(tài)溝渠及補水塘之間以水流為載體，依次串聯(lián)，養(yǎng)殖魚池中設有水泵并通過涵管和人工濕地相連，人工濕地與生態(tài)溝渠相連，生態(tài)溝渠與養(yǎng)殖池塘的聯(lián)通處有50cm水位落差。該裝置結構簡單，養(yǎng)殖方便，顯著提高了養(yǎng)殖產(chǎn)量，在實現(xiàn)魚類優(yōu)質(zhì)高效健康養(yǎng)殖的同時，保護水域環(huán)境，實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的池塘養(yǎng)殖復合裝置。
文檔編號A01K61/00GK201107973SQ20072008696
公開日2008年9月3日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權日2007年9月13日
發(fā)明者吳振斌, 成水平, 谷 李, 鋒 賀, 非 鐘 申請人:中國科學院水生生物研究所