一种有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统.pdf

本发明涉及一种有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统，包括水产养殖区、基质处理区和种植区，其中：水产养殖区包括鱼池、多级沉淀分离装置和硝化床；鱼池中的养殖废水进入多级沉淀分离装置进行过滤，沉淀分离出的固体有机物进入基质处理区进行处理，过滤后的清水进入硝化床进行硝化处理，经硝化床硝化处理后的净水分别流入鱼池和种植区；基质处理区产生的种植基质进入种植区，种植期结束后，种植区产生的废旧种植基质再排入基质处理区进行处理。本发明提高了植物种植的产量和质量，解决了水产养殖系统内水的营养浓度过度和盐类富集的问题，降低了硝化基质的投入成本，降低了鱼菜共生系统构建成本，实现了可持续发展的水产和种植生产模式。

1.  一种有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统，其特征在于，包括水产养殖区、基质处理区和种植区，其中：所述水产养殖区包括鱼池、多级沉淀分离装置和硝化床；所述鱼池中的养殖废水进入所述多级沉淀分离装置进行沉淀过滤，沉淀分离出的固体有机物进入基质处理区进行处理，过滤后的清水进入所述硝化床进行硝化处理，经所述硝化床硝化处理后的净水分别流入所述鱼池和所述种植区；所述基质处理区产生的种植基质进入所述种植区，种植期结束后，所述种植区产生的废旧种植基质再排入基质处理区进行处理。

2.  根据权利要求1所述的有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统，其特征在于，还包括虫养殖区、鸡养殖区和紫外线消毒装置，其中：所述虫养殖区产生的虫粪排入基质处理区进行处理；所述虫养殖区为所述鱼池提供鱼饲料；所述虫养殖区为所述鸡养殖区提供鸡饲料；经所述硝化床硝化处理后的净水经由紫外线消毒装置进行消毒处理后提供给所述鸡养殖区；所述鸡养殖区产生的鸡粪排入所述基质处理区进行处理。

3.  根据权利要求1所述的有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统，其特征在于，所述鱼池替换为观赏鱼缸，所述种植区替换为种植架，所述多级沉淀分离装置替换为沉淀分离装置，其中：所述观赏鱼缸中的养殖废水进入所述沉淀分离装置进行过滤，沉淀分离出的固体有机物进入基质处理区进行处理，过滤后的清水进入所述硝化床进行硝化处理，经所述硝化床硝化处理后的净水分别流入所述观赏鱼缸和所述种植架；所述基质处理区产生的种植基质进入所述种植架，种植期结束后，所述种植架产生的废旧种植基质再排入基质处理区进行处理。

4.  根据权利要求3所述的有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统，其特征在于，还包括LED种植灯组，用于对种植架提供人工补光。

一种有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统
技术领域
本发明属于水产养殖和农业种植技术领域，具体涉及一种有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统。
背景技术
传统单一水产养殖(如淡水鱼、虾、蟹养殖)一般多采用置换方式处理养殖废水，直接外排废水造成对环境的污染，不符合可持续发展的环保要求。若对养殖废水进行处理后外排或进行循环利用，则相应的环保设备设施成本投入较高，不符合低成本生产的需要。传统无土栽培种植(如蔬菜、瓜果、花卉种植)例如有机生态型无土栽培，多以一次性单纯灌溉为主，水仅限于供给种植灌溉使用，用途单一且不能达到高效利用。
鉴于此，有人提出鱼菜共生的方式(以下简称“传统鱼菜共生”)，采用闭路循环的水系统，将水产养殖和植物种植结合起来，利用养殖废水中的有机物(如鱼粪、饲料残渣等)产生的营养，供应给植物种植所需，植物在吸收营养的同时净化了水产养殖的废水，净水再通过循环回流至养殖池，形成闭路循环净化种植养殖共生系统。传统鱼菜共生的方式，主要采用对水产养殖废水中有机物杂质(如鱼粪、饲料残渣等)进行闭路循环，通过过滤床、硝化床、种植床再回流到鱼池。利用硝化床内的石子、陶粒、火山岩等硝化基质中的微生物对这些有机物杂质进行生化处理，将有机物分解中产生的对鱼类具有较高毒性氨态氮转化为较低毒性的硝态氮并进而形成硝酸盐类等营养物，再将植物种植于硝化基质上(或通过浮板进行浮床水培种植)，借此达到利用植物将硝酸盐吸收形成菜的肥料营养。理论上，传统鱼菜共生通过植物吸收水中的营养物质，水产养殖废水得到了净化，保证了水产品的生命安全，同时废水为植物提供了成长的营养，最终形成了水产品和植物的共生互利关系，即鱼菜共生。
但在传统鱼菜共生的实际生产运用中发现以下缺陷，以养鱼和种菜为例：
1)闭路水系统内，鱼和菜对水系统内形成的营养物富集程度的需求不同，导致鱼和菜产生不可调和的生态矛盾，即：若以系统内水体电导值作为水体营 养程度的参考值，则对于菜来讲，水内营养物需要达到较高的电导值才可满足成长需要；而对于鱼来讲，若系统内水的电导值过高则会导致鱼类病害或死亡；在实际生产实践中，若为满足蔬菜成长提高水体营养度，则会造成鱼类病害和死亡；若为满足鱼类生存需要而降低水体营养度，则菜的生长会受到严重影响，而且通过人为调整操作难度过大，成本较高，系统安全性不高，从而形成鱼和菜不可调和的生态矛盾；
2)蔬菜(植物)在生长过程中具有水分蒸腾的作用，常规种植中，蔬菜水分供应管理要求较严，会根据不同的时期、不同的需求进行人工定量供给，从而达到节水的目的；而当蔬菜与鱼处于同一闭路循环水系统中时，菜会无休止的将系统内的水分进行蒸腾，造成非必要的水分损失，反而不能达到传统鱼菜共生方案预期的节约用水目的；
3)传统鱼菜共生系统中，有机物分解后产生多种复合盐类，而能够被蔬菜(植物)作为营养物质吸收的盐类只占其中的一部分，这就造成还有一部分种类的复合盐仍会留在系统内不断的富集，最终形成过高的水体富营养度，使鱼和菜都受到损害。
除以上3点主要缺陷以外，传统鱼菜共生还存在鱼与菜对外部环境条件要求差异(如对环境光照、环境温度等)、硝化基质用量大、鱼菜共生系统构建成本高等问题，导致传统鱼菜共生方式在实际生产中无法真正实现其理论预期，无法形成有效的产品产量和质量，更无法进行真正的生产实践和推广。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统，包括水产养殖区、基质处理区和种植区，其中：所述水产养殖区包括鱼池、多级沉淀分离装置和硝化床；所述鱼池中的养殖废水进入所述多级沉淀分离装置进行过滤，沉淀分离出的固体有机物进入基质处理区进行处理，过滤后的清水进入所述硝化床进行硝化处理，经所述硝化床硝化处理后的净水分别流入所述鱼池和所述种植区；所述基质处理区产生的种植基质进入所述种植区，种植期结束后，所述种植区产 生的废旧种植基质再排入基质处理区进行处理。
进一步地，还包括虫养殖区、鸡养殖区和紫外线消毒装置，其中：所述虫养殖区产生的虫粪排入基质处理区进行处理；所述虫养殖区为所述鱼池提供鱼饲料；所述虫养殖区为所述鸡养殖区提供鸡饲料；经所述硝化床硝化处理后的净水经由紫外线消毒装置进行消毒处理后提供给所述鸡养殖区；所述鸡养殖区产生的鸡粪排入所述基质处理区进行处理。
进一步地，所述鱼池替换为观赏鱼缸，所述种植区替换为种植架，所述多级沉淀分离装置替换为沉淀分离装置，其中：所述观赏鱼缸中的养殖废水进入所述沉淀分离装置进行过滤，沉淀分离出的固体有机物进入基质处理区进行处理，过滤后的清水进入所述硝化床进行硝化处理，经所述硝化床硝化处理后的净水分别流入所述观赏鱼缸和所述种植架；所述基质处理区产生的种植基质进入所述种植架，种植期结束后，所述种植架产生的废旧种植基质再排入基质处理区进行处理。
进一步地，还包括LED种植灯组，用于对种植架提供人工补光。
本发明提供的有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统采用模块化、接口化的设计理念，将养殖系统和种植系统分离，形成相对独立运行的模块，并利用接口化方式进行模块间的对接，使各种植养殖模块之间形成互利共生关系，同时又避免了各模块之间生态矛盾的发生，即：利用有机基质进行蔬菜种植，利用过滤分离、硝化处理、开路循环进行水产养殖，并利用水产养殖置换水进行蔬菜的灌溉，利用过滤分离出的有机物(鱼粪和饲料残渣等)替代或补充有机基质内有机肥的添加，实现真正意义上的鱼菜共生互利，保证水产品和种植产品的高质、高产。
本发明达到的有益技术效果是：1)提高了植物种植(如蔬菜、水果、花卉等)的产量和质量，达到与主流无土栽培相当的产量，实现种植作物的高质、高产；2)解决了水产养殖系统内水的营养浓度过高和盐类富集的问题，提升了养殖水质，使水产养殖更加安全，实现了水产品质量和产量提升；3)减少了硝化床建设规模，降低了硝化基质的投入成本，降低了鱼菜共生系统构建成本；4)通过有机基质鱼菜分离共生，实现了真正意义上的鱼菜共生互利的生态系统，提高了水的利用率，实现了“一水多用”，并降低了水损耗，实现了养殖废水零 外排；5)以养殖有机废弃物(粪便、饲料残渣等)代替商品有机肥，减少植物种植过程中有机肥的投入成本，种植用有机肥可由系统自身全部提供；6)提供了有机基质鱼菜分离共生的生产可行性方案，实现了可持续发展的水产和种植生产模式。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的结构框图；
图2为本发明的第二实施例的结构框图；
图3为本发明的第三实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示的第一实施例，一种有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统，包括水产养殖区、基质处理区和种植区，其中：所述水产养殖区包括鱼池、多级沉淀分离装置和硝化床；所述基质处理区中会加入有机基质；所述鱼池中的养殖废水进入所述多级沉淀分离装置进行过滤，沉淀分离出的固体有机物(如鱼粪便、饲料残渣等)进入基质处理区作为有机肥加入到基质处理区中的有机基质当中进行生物处理和堆肥发酵，产生种植用的种植基质；过滤后的清水进入所述硝化床进行硝化处理，经所述硝化床硝化处理后的净水流入鱼池，也可以流入所述种植区；所述基质处理区产生的种植基质进入所述种植区，进行植物(蔬菜、水果和花卉等)的无土栽培种植产生种植产品，经所述硝化床硝化处理后的净水同时也作为种植用水，根据植物种植的需要对植物进行灌溉；种植期结束后，所述种植区产生的废旧种植基质再排入基质处理区，与从养殖废水中沉淀分离出的固体有机物再次进行堆肥发酵和生物处理，形成新的种植基质，循环利用；外补新水会被加入到鱼池中，以补充鱼池和种植区中的水分消耗；基质处理区中也会另外补充有机基质，有机基质主要是初期一次性投入，后期可循环使用，视损耗情况进行适当补充即可。因为采用了模块化、接口化的设计理念，本发明的有机基质鱼菜分离共生种植养殖系统在生产生活中实现的方式灵活多变，可应用到不同形式、不同规模的种植、养殖系统中去，除以上介绍的以鱼菜为主体的规模种植、养殖模式外，还可以根据实际需要以鱼菜模块为主体外接拓展延伸模块，形成较为复杂的综合种植、养殖生态共生系统。
如图2所示的第二实施例，在图1所示的第一实施例的基础上，增加了虫养殖区、鸡养殖区和紫外线消毒装置，其中：所述虫养殖区产生的虫粪排入基质处理区进行处理；所述虫养殖区可以为所述鱼池提供鱼饲料；所述虫养殖区可以为所述鸡养殖区提供鸡饲料；经所述硝化床硝化处理后的净水经由紫外线消毒装置进行消毒处理后提供给所述鸡养殖区；所述鸡养殖区产生的鸡粪排入所述基质处理区进行处理。第二实施例在第一实施例的基础上，有机肥的种类中增加了虫粪和鸡粪，使有机肥的种类得到了丰富。而虫类养殖在提升了生物处理有机基质能力的同时还产生了可供应鸡养殖的鸡饲料和水产养殖的鱼饲料，这些都是优质动物性饲料，不但可以减少养殖的饲料投入成本，甚至可以独立出来作为商品饲料进行销售增值。此外，原来的有机基质处理也因为虫养殖区的加入提高了处理能力和效率。新模块加入后，产品种类增加的同时，可形成共生互利的接口也随之增加，产生了“1+1＞2”的综合效果，以此类推，该系统可以再加入猪养殖区、沼气池等更多的区域模块，最终可以做到不同规模和结构的综合生态互利共生的种植、养殖系统。此外，除了在规模种植、养殖上的应用，有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统也可以小型化，可以应用到家庭住宅或商业机构(如写字楼、酒吧、餐厅等)，以观赏性鱼菜共生系统为主的设备或中小型系统中去。
如图3所示的第三实施例是一种应用在阳台上的有机基质鱼菜分离共生的混合种植养殖系统，包括水产养殖区、基质处理区和种植架，其中：所述水产养殖区包括观赏鱼缸、沉淀分离装置和硝化床；观赏鱼缸饲养观赏鱼或食用鱼，使其具有观赏性和实际经济价值；所述观赏鱼缸中的养殖废水进入所述沉淀分离装置进行过滤，沉淀分离出的固体有机物(如鱼粪便、饲料残渣等)进入基质处理区进行处理，过滤后的清水进入所述硝化床进行硝化处理，经所述硝化床硝化处理后的净水流入观赏鱼缸，也可以流入所述种植架；所述基质处理区产生的种植基质排入所述种植架，进行植物(蔬菜、水果和花卉等)的无土栽培种植产生种植产品，种植期结束后，所述种植架产生的种植基质可以再排入基质处理区，与从养殖废水中沉淀分离出的固体有机物再次进行堆肥发酵和生物处理，形成新的种植基质。厨余垃圾也可以排入基质处理区，作为有机肥添加进行堆肥发酵和生物处理，从而减少因厨余垃圾的外排造成的环境污染。外补新水可以加入观赏鱼缸和种植架中补充消耗的水分。种植架为立体阳台种植 架，观赏性和空间利用性较好。此外，由于一般家庭中的采光条件不如日光温室大棚，所以可以根据种植作物的情况加入人工补光来补充阳光的不足，补光灯具可以采用LED种植灯组，补光效率高，能耗较低。
本发明达到的有益技术效果是：1)提高了植物种植(如蔬菜、水果、花卉等)的产量和质量，达到与主流无土栽培相当的产量，实现种植作物的高质、高产；2)解决了水产养殖系统内水的营养浓度过高和盐类富集的问题，提升了养殖水质，使水产养殖更加安全，实现了水产品质量和产量提升；3)减少了硝化床建设规模，降低了硝化基质的投入成本，降低了鱼菜共生系统构建成本；4)通过有机基质鱼菜分离共生，实现了真正意义上的鱼菜共生互利的生态系统，提高了水的利用率，实现了“一水多用”，并降低了水损耗，实现了养殖废水零外排；5)通过有机基质鱼菜分离共生，实现了减少植物种植过程中有机肥的投入成本，种植用有机肥可由系统自身全部提供；6)提供了有机基质鱼菜分离共生的生产方案，实现了可持续发展的水产和种植生产模式。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。