一种兼具节水和安全功能的池塘养殖复合系统

1. 一种兼具节水和安全功能的池塘养殖复合系统，它由鱼池(1)、 人工湿地(2)和沟渠(3)三部分组成，鱼池(1)、人工湿地(2)和沟 渠(3)之间以水流为载体，依次串联组合成立体的，可多级利用和多元 生产的，闭合循环的池塘养殖复合系统；鱼池(1)可为一个或多个池塘 串联，多个池塘串联时相邻两个池塘以涵管(4)相连；人工湿地(2) 可为一个或多个人工湿地组合，多个人工湿地组合时，可采用串联或并 联方式组合在一起，通过涵管(4)或水泵(5)将相邻池塘的上层水引 入或提升到人工湿地(2)；人工湿地(2)的出水直接通过管道进入沟渠 (3)，再由沟渠(3)将水输送回鱼池(1)；其特征在于：
所述的鱼池(1)采用多个鱼池时，连接的涵管(4)的进水口位于 前一鱼池离水面10cm-20cm的水体上层区域，涵管(4)的出水口位于 后一池塘离底30cm的水体下层区域；
所述的人工湿地(2)由一级湿地和二级湿地组成，一级湿地为表面 流湿地，二级湿地为潜流湿地；二级湿地由进水区(7)、床体区(8)和 出水区(9)构成；进水区(7)装有水槽(10)，水槽(10)内侧制有锯 齿型开口(11)；床体区(8)由防渗层、基质层、植物和微生物构成； 出水区(9)底层设置有制有穿孔的PVC收集管(12)，PVC收集管(12) 与调节湿地水位的竖管(13)及排空管(14)连接；
所述的沟渠(3)内装有易于固着藻附着的简易装置(15)，沟渠(3) 的出水口与鱼池(1)的联通处应有50cm以上的水位落差。

技术领域：\n本发明涉及一种池塘养殖系统，特别涉及一种兼具节水和安全功能 的池塘养殖复合系统，属水产养殖技术领域。\n背景技术：\n在我国，池塘养殖作为水产养殖业的主体，不仅为解决人民群众吃 鱼难做出了巨大贡献，而且已经成为解决“三农”问题、建设新农村的强 势产业。据统计，2005年池塘养殖面积占淡水养殖面积的42.9％，养殖 产量占淡水养殖产量的70.3％。然而，千百年来，我国池塘养殖一直采 用经过整理或人工开挖面积较小的静水水体进行养鱼生产，但这种传统 池塘养殖方式存在如下的弊端：\n(1)、养殖工艺和技术相对落后\n我国传统池塘养殖品种主要是青、草、鲢、鳙等“四大家鱼”。针对“四 大家鱼”养殖特点，在“肥水养鱼”的技术条件下为增加产量设计的养殖工 艺。养殖过程中水体氮、磷等营养物质不断增加，当水体过度营养化变 成“老水”后，再以换水的办法把养殖污水排放到环境水域。但名、特、 优高品质鱼类要求水质清澈、营养物积累少，同时种类间差异较大，因 此池塘“肥水养鱼”的技术模式明显不适宜优质高效的要求，传统的养殖 技术已经落后于现代渔业发展的结构和品种调整的需要。\n(2)、水资源和物质能量不能有效利用\n在现有池塘养殖生产条件下，产生大量水资源和物质能量的浪费。 研究资料表明，鱼类养殖用水的消耗为10-15立方米/公斤鱼，养殖饲 料中13％的蛋白质、8％的脂肪、40％的碳水化合物和23％的干物质被鱼 类作为代谢物排出，最终积累在养殖水体中，把养殖水体变成了富营养 废水。为了满足池塘养殖鱼类对水质和生态的要求，必须不断更换、排 放养殖废水，造成淡水资源的大量浪费与可利用物资能量的流失。\n(3)、水产品质量安全存在重大隐患\n由于现行池塘养殖系统与养殖产量的提高不相适应，导致病害严重。 同时缺少高效、低毒、针对性强的水产用药，适合于大规模鱼群免疫接 种的商品化疫苗也处于空白状态。而实际养殖生产中使用的各种抗生素、 激素类和高残留化学药物的现象已不是个别现象；用药不规范、不科学， 导致水产品药物残留的问题已成为国内外关注的焦点。\n发明内容：\n本发明的目的在于，提供一种克服上述传统池塘养殖系统存在的不 足，改鱼池静水养殖为微流水养殖，并通过人工湿地和生态沟渠对鱼池 水质不断净化，在实现鱼类优质高效健康养殖的同时，保护水域环境， 实现水资源可持续利用的池塘养殖复合系统。\n本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的：\n该兼具节水和安全功能的池塘养殖复合系统由鱼池、人工湿地和沟 渠三部分组成，鱼池、人工湿地和沟渠之间以水流为载体，依次串联组 合成立体的，可多级利用和多元生产的，闭合循环的池塘养殖复合系统。 所述的鱼池可为一个或多个池塘串联，多个池塘串联时相邻两个池塘以 涵管相连；人工湿地可为一个或多个人工湿地组合，多个人工湿地组合 时，可采用串联或并联方式组合在一起，通过涵管或水泵将鱼池上层水 引入或提升到人工湿地；人工湿地的出水直接通过管道进入沟渠，再由 沟渠将水输送回鱼池。其特征在于：所述的鱼池采用多个鱼池时，连接 的涵管进水口位于前一鱼池离水面10cm-20cm的水体上层区域，涵管 出水口位于后一池塘离底30cm以内的水体下层区域。所述的人工湿地由 一级湿地和二级湿地组成，一级湿地为表面流湿地，二级湿地为潜流湿 地，二级湿地由进水区、床体区和出水区构成，进水区装配水槽，水槽 内侧制有锯齿型开口；床体区由防渗层、基质层、植物和微生物构成； 出水区底层设置有制有穿孔的PVC收集管，PVC收集管与调节湿地水位 的竖管及排空管连接所述的沟渠内装有自制的易于固着藻附着的简易装 置；沟渠的出水口与鱼池的联通处应有50cm以上的水位落差，易于构建 跌水装置；所述鱼池内的主养鱼为名优养殖品种，如团头鲂、黄颡鱼、 加州鲈、美国斑点叉尾鮰等，其所占比例为70％-90％，配养鱼为滤食性 鱼类如鲢鳙时，所占比例为10％-30％；；人工湿地中的植物选择根系发达、 生物量大且具有景观美化功能的湿生或水生植物，如鸢尾、美人蕉、石 菖蒲、芹菜等。\n本发明与现有技术相比具有如下的有益效果：\n1、水质净化单元为人工湿地系统，不仅结构简单，而且系统净化功 能强大，回用水水质完全能达到《渔业水域水质标准》；\n2、改池塘静水养殖为微流水养殖，使构建的池塘养殖系统集流水养 鱼和传统池塘养鱼的优点于一体，可显著提高产出率和增加经济效益；\n3、实现养殖废水零排放，节约了水资源，同时具有明显的生态环境 效益；\n4、系统工艺流程简单，运行管理方便，自然属性强。\n附图说明：\n图1为一种兼具节水和环保功能的池塘养殖复合系统流程图；\n图2为人工湿地的结构示意图；\n图3为水槽的结构示意图；\n图4为图3的A向视图；\n图5为多个鱼池采用涵管联通的结构示意图；\n图6为跌水装置的结构示意图；\n图7为易于固着藻附着的简易装置结构示意图。\n图中：1、鱼池，2、人工湿地，3、沟渠，4、涵管，5、水泵，6、 跌水装置，7、进水区，8、床体区，9、出水区，10、水槽，11、锯齿型 开口，12、PVC收集管，13、竖管，14、排空管，15、易于固着藻附着 的简易装置。\n具体实施方式：\n下面结合具体实施例对本发明的养殖过程做进一步的描述如下：\n该兼具节水和安全功能的池塘养殖复合系统由鱼池1、人工湿地2和 沟渠3三部分组成，通过水流相互贯通，由此形成闭合循环流水型池塘 养殖生态系统，达到了将相对独立的种养有机结合的目的，有效实现不 同生物间的共生互利关系，突破传统的单一池塘养殖方式(参见图1至 图7)。\n本实施例中的鱼池1由五口并列池塘首尾相接串联组成，主要进行 名优鱼类养殖；人工湿地2由属于表面流型人工湿地(一级湿地)和属 于潜流型人工湿地(二级湿地)组成，起水质调节和净化作用；沟渠3 除起联接人工湿地和鱼池1的桥梁作用外，还起恢复湿地出水溶氧和水 质净化功能，所以又可称为生态沟。\n所述的鱼池1为用涵管4(参见图5)将面积均为1000m2，呈长方形， 东西走向，水深1.5m的五口池塘相互串联组成的多级鱼池，涵管4的进 水端口位于上一池塘离水面20cm的水体上层富氧区域，出水端口位于下 一池塘离底25cm水体下层缺氧区域，五口池塘的连接依此类推。通过水 的流动，使前一池塘上层富氧的水即可同后一池塘下层缺氧的水混合， 不仅有助于底层鱼的生长，而且有助于污染物的代谢转化。该鱼池1主 养美国斑点叉尾鮰和倒刺鲃(一龄鱼种，规格分别为25.6g/尾和9.8g/尾， 比例为3∶1，共2000尾)，配养少量滤食性鱼类鲢鳙(当年鱼种)和青、 草鱼(一龄鱼种)，其搭配比例鲢鳙∶青鱼∶草鱼为10∶1∶1，共计500 尾，主养鱼与配养鱼结构比80％∶20％。\n所述的人工湿地2由一个表面流型人工湿地和一组并联的潜流型人 工湿地构成，起水质调节和净化作用。\n表面流型人工湿地由一废弃的池塘改建而成，占地面积450m2，水深 1.50m。塘内种植香蒲、菱等水生植物，其植物种植面积控制在150m2， 即占湿地面积的三分之一，放养滤食性鲢、鳙鱼种200尾，克氏原鳌虾 苗种10公斤，加上塘内固有的藻菌共生系统，由此构成具有多级食物链 结构的表面流型人工湿地，来自多级鱼池废水中的悬浮物、氨氮及其氧 化物(硝酸态氮和亚硝酸态氮)，在水生植物、藻类和虾的拦截下沉淀、 吸收和转化，同时水生植物还能吸收二氧化碳，维持水体一定的pH值。 由于水生植物的存在和微流水(流量小于0.0005米3/分·米2)的作用， 表面流型人工湿地在太阳光照射下，水的理化性状十分适宜于浮游生物 的繁衍生长，使它除了担负净化功能外，实际上还是浮游生物的“生产车 间”，滤食性鱼类可进一步将物质和能量转化。\n潜流型人工湿地为利用池塘边一块面积为520m2的空地构建而成。 潜流型人工湿地采用两组并联，每组大小L×W×H(长×宽×高)为 30m×8.5m×0.6m，即长宽比为3.5，池底坡降5‰(参见图2)。沿水流方 向，潜流型人工湿地分为进水区7、床体区8和出水区9。\n进水区7设置有水槽10(参见图3和图4)，水槽10的内侧制有锯 齿型开口(11)，锯齿型开口(11)使水流从进水口起在根系层中沿水平 方向缓慢流动。\n床体区8一般由防渗层、基质层、水、植物和微生物构成。防渗层 一般采用塑料膜、膨润土、土工布和钢筋水泥制成。本实施例的床体区8 用钢筋水泥结构作防渗层；基质层为粒径不同的碎石，深度0.6m，所有 的基质冲洗干净，无沙尘杂物，基质层配在进水区7和出水区9之间， 采用粒径较大的碎石，达8～12cm。床体区8内采用粒径较小的碎石， 粒径为0.5～1.5cm。植物选取本地区根系发达，生物量大，多年生的水 生或湿生植物。栽种的植物有美人蕉、鸢尾、菖蒲、纸沙草、赛力花等。 进入潜流型湿地的养殖废水在基质、植物和微生物的联合净化功能作用 下，COD、氨氮、总氮、总磷、总悬浮物以及藻毒素、有害细菌的去除 率可以达到60％以上，出水除溶氧低外，其它生物、理化指标均可达到 国家渔业水质标准。\n出水区9布设有穿孔的PVC收集管12，并与竖管13及排空管14连 接。竖管13可调节湿地水位，排空管14可对湿地积水进行排空。\n本实施例池塘养殖复合系统的具体工作原理如下：\n鱼池1的废水进入人工湿地2后，在经过系列氧化、硝化等需氧生 化反应之后，湿地出水溶氧含量往往较低。因此，实现水回用养鱼必须 恢复水中溶氧。沟渠3可达到这一目的。本系统中沟渠3大小L×W×H(长 ×宽×高)＝200m×0.54m×0.62m，沟内安放有易于固着藻附着的简易装置 15(参见图7)，大小L×W(长×宽)＝1.00m×0.53m。在水流和光照条件 下，着生藻类如黑胞藻、毛枝藻、刚毛藻等会大量自然附着、生长。湿 地出水中氮、磷和有机物在进一步得到去除的同时，水中溶氧由于藻类 光合作用而得到明显恢复。沟渠3的出口与鱼池交界处有大于50cm的落 差，并制有跌水装置6(参见图6)，使流水与空气接触面积增大，让空气 与水更好地混合，使水中溶氧可进一步得到恢复。本系统中，人工湿地2 的出水溶氧一般在1mg/L左右，但经沟渠3内的固着藻的增氧和层层跌 水后，进入池塘的水的溶氧达到5mg/L以上，完全满足各种鱼类养殖要 求。\n为了确定本发明的效果，本发明的实验养殖系统于2006年4月20 日构建完成，人工湿地经过一个月的养殖废水培育，栽种的植物逐渐成 活，同时基质中微生物也大量繁殖。鱼池于5月20日投放鱼种，11月 20日干塘收获，整个养殖周期为213天。在养殖过程中，每天经人工湿 地交换的水量占池塘总水量的5％-8％，运行时间为上午8:00到下午 5:00，阴雨天不运行。同时设对照养殖池，即对照池为静态养殖，其它 条件包括鱼的放养结构、投饵、喂食以及管理完全相同。至养殖结束时， 采用本发明的养殖系统鱼产量平均亩产达到1021.8kg，优质鱼产量占80 ％以上，较对照塘产量高32.6％，优质鱼比重高40.6％，在整个养殖过程 中，此系统鱼池水质达到了“无公害食品淡水养殖水质标准”，没有传染 性鱼病发生，没有使用除生石灰外的任何其它渔用药物，养殖废水排放 为零，节水效果明显。