一种跑道式海水人工湿地净化系统和方法

技术领域

本发明涉及一种跑道式海水人工湿地净化系统和方法。

背景技术

我国海水养殖发展迅速，2019年中国海水养殖面积1992.18千公顷、产量2065.33万吨，无论从养殖面积还是产量，中国已经成为海水养殖第一大国。

海水养殖尾水中的残留饵料、养殖体排泄物、水生生物残骸等引发水体中有机碎屑、化学需氧量和氮磷等营养物质含量过高，导致养殖水域环境恶化，赤潮频发，制约水产养殖业绿色健康发展。

目前我国养殖尾水治理处于起步阶段，在局部地区开展尾水治理试点，主要原因在于海水养殖尾水处理技术不够成熟等。人工湿地技术是20世纪70-80年代发展起来的新型水处理工艺，一些浮水或沉水性植物以及处于水饱和状态的盐质层和生物组成的复合体，在湿地生态系统中，存在一系列的生物、物理、化学过程实现对污水的净化，是一种同时具有环境效益、经济效益及社会效益的水处理技术。

目前，人工湿地处理技术在淡水系统中有较多应用，但在海水系统中进展缓慢，亟需得到解决。

发明内容

针对背景技术，本发明目的在于提供一种能够应用于海水尾水处理的体统和方法。

第一方面，提出一种跑道式海水人工湿地净化系统，包括尾水收集模块和净化池。

所述尾水收集模块将养殖池塘尾水输送到净化池。

所述净化池包括依次串联的鱼类跑道、贝类净化跑道、生态浮床跑道、牡蛎壳基质湿地跑道、复合基质湿地跑道和净水区。

其中，所述鱼类跑道、贝类净化跑道、生态浮床跑道和复合基质湿地跑道为平流式水流。

所述牡蛎壳基质湿地跑道为潜流式水流。

处理尾水时，尾水进入鱼类跑道，水流为平流式，大部分残饵将被杂食性鱼类摄食利用，接着进入贝类净化跑道，水流为平流式，残余有机碎屑被滤食性贝类滤食，接着进入生态浮床跑道，水流为平流式，大部分悬浮物被浮床植物过滤、吸附，部分营养盐吸收利用，接着进入牡蛎壳基质湿地跑道，水流为潜流式，有机颗粒物被牡蛎壳基质人工湿地吸附，部分营养盐再次被浮床植物吸收利用，接着进入复合基质湿地跑道，水流为平流式，有机颗粒物被复合基质人工湿地过滤、吸附，部分营养盐再次被吸收利用，最后进入净水区，成为可循环利用或满足排放标准要求的水。

优选的，所述鱼类跑道和贝类净化跑道之间通过第一导流板阻隔。

所述第一导流板的上部设有第一导流孔，所述鱼类跑道的水通过所述第一导流孔流到贝类净化跑道。通过第一导流板，能够将鱼类跑道和贝类净化跑道明显划分开，且起到减缓水流作用。

优选的，所述生态浮床跑道和牡蛎壳基质湿地跑道之间通过第二导流板阻隔。

所述第二导流板的下部设有第二导流孔，所述第二导流孔的高度低于所述牡蛎壳基质湿地跑道内的湿地高度。

通过所述第二导流板，能够将生态浮床跑道和牡蛎壳基质湿地跑道明显划分开来，且通过第二导流孔，所述生态浮床跑道的水潜流到所述牡蛎壳基质湿地跑道的下部，再流到牡蛎壳基质湿地跑道的上部时，有机颗粒物被牡蛎壳基质人工湿地吸附。

优选的，所述牡蛎壳基质湿地跑道和复合基质湿地跑道之间设有缓冲区，以减缓从牡蛎壳基质湿地跑道到复合基质湿地跑道的水流速度。

优选的，所述牡蛎壳基质湿地跑道和缓冲区之间设有第三导流板。所述第三导流板的中部设有第三导流孔，所述牡蛎壳基质湿地跑道的水通过第三导流孔流到所述缓冲区内。

所述缓冲区和复合基质湿地跑道之间设有第四导流板，所述缓冲区的水通过第四导流板溢流到所述复合基质湿地跑道内。

优选的，所述净水区为潜流式水流，这样，所述复合基质湿地跑道内的水从上往下，有机颗粒物先经过所述复合基质湿地跑道的吸收，再进入净水区

所述复合基质湿地跑道和净水区之间设有第五导流板。所述第五导流板的下部设有第五导流孔，所述第五导流孔的高度低于所述复合基质湿地跑道的湿地高度。

优选的，所述鱼类跑道、贝类净化跑道、生态浮床跑道、牡蛎壳基质湿地跑道、复合基质湿地跑道和净水区采用迂回布置，能够减小净化池的占地面积，且提高净化池的利用率，同时，迂回方式，还能够减缓水流速度，保证各个跑道对尾水能够充分处理。

优选的，所述生态浮床跑道的的下层铺设牡蛎壳层，牡蛎壳层上种植海马齿；所述的复合基质湿地跑道内从下往上铺设牡蛎壳、珊瑚石及细砂。

通过利用海马齿，解决现有海水尾数处理过程中，筛选适宜处理海水养殖尾水的人工湿地修复植物非常困难、含盐尾水处理工艺不成熟的问题。

优选的，所述尾水输送组件包括尾水提升泵和输送管道，且所述净水区的出水口连接养殖池的进水口。

所述净水区设置曝气管和曝气机，通过曝气机提高水的含氧量，更适合循环利用。

第二方面，提出一种跑道式海水人工湿地净化方法，筛选海马齿作为海水尾水处理的人工湿地修复植物，包括设置依次的鱼类跑道、贝类净化跑道、生态浮床跑道、牡蛎壳基质湿地跑道、复合基质湿地跑道和净水区。其中，所述鱼类跑道、贝类净化跑道和生态浮床跑道采用平流式水流。所述牡蛎壳基质湿地跑道为潜流式水流。

本发明提出的跑道式海水人工湿地净化系统具有以下有点：

1、依次设置各种尾水处理跑道，且不同的跑道，对应的水流方式存在不同，能够有针对性地，且有效地处理尾水中的残饵、有机碎屑、悬浮物、有机颗粒物等；

2、通过将各个跑道迂回布置，能够有效提高净化池的利用率，且有效减缓各个跑道的水流，增加尾水的处理时间，提高处理效果；

3、筛选海马齿作为海水尾水处理的人工湿地修复植物，其根须能够有效过滤和吸附悬浮物和营养盐。

附图说明

图1是尾水收集模块的简单示意图；

图2是净化池的简单示意图；

图3是第一导流板的示意图；

图4是牡蛎壳基质湿地跑道的示意图；

图5是第二导流板的示意图；

图6是第三导流板的示意图；

图7是复合基质湿地跑道的示意图；

图8是第四导流板的示意图；

图9是第五导流板的示意图；

附图中的标记为：尾水收集模块11、净化池12、第一导流板2、第一导流孔21、第二导流板3、第二导流孔31、第三导流板4、第三导流孔41、第四导流板5、第五导流板6、第五导流孔61。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

请参阅图1到图9，一种跑道式海水人工湿地净化系统，包括尾水收集模块11和净化池12。

所述尾水收集模块11能够收集养殖池的尾水，并通过尾水输送组件将尾水输送到净化池12。所述尾水输送组件包括尾水提升泵和输送管道。

尾水处理设施应根据养殖场养殖品种、规模、设计产量、排水水力停留时间等因素进行详细设计，所述净化池12的尺寸根据养殖场地形、规模、用水特点等因素适当调整，尾水处理区面积为养殖总面积的10-20％，为了增加水力停留时间，各处理单元宜采用长方形结构。

本实施例中，所述净化池12的为养殖总面积的20％，池高1.5m，共分为6条跑道，每条跑道宽度3米，长约12米，跑道两端交叉设置导流板，PP材质，用于控制相邻两条跑道的水流。

具体的，所述净化池12包括依次串联的鱼类跑道、贝类净化跑道、生态浮床跑道、牡蛎壳基质湿地跑道、复合基质地跑道和净水区。

本实施例中，所述鱼类跑道设计水位1.2米，投放篮子鱼等杂食性鱼类，密度1-2kg/m

请参阅图3，所述第一导流板2的宽度为1m，高度为1.2m，第一导流孔开设在在高度为0.9m以上部位。通过第一导流板2，能够将鱼类跑道和贝类净化跑道明显划分开，且起到减缓水流作用。

所述贝类净化跑道设计水位1.2米，布设牡蛎延绳吊，覆盖面积30m

所述生态浮床跑道设计水位1.2米，水面布设海马齿生态浮床，覆盖面积30m

请参阅图4，所述牡蛎壳基质湿地跑道设计水位0.8米，牡蛎壳层高0.8m，顶部种植海马齿，跑道前端布设第二导流板3、后端第三导流板4。所述第二导流板3的下部设有第二导流孔，所述第二导流孔的高度低于所述牡蛎壳基质湿地跑道内的湿地高度。所述第三导流板4的中部设有第三导流孔，所述第三导流孔高于所述牡蛎壳基质湿地跑道内的湿地高度，通过第二导流板3和第三导流板4控制水流为潜流式，牡蛎壳基质高0.8米，在其他实施例中可以是其它高度，种植海马齿。

请参阅图5，本实施例中，所述第二导流板3的宽度为3m，高度为1.2m，所述第二导流孔开设在0.3m以下的部位。

请参阅图6，所述第三导流板4的宽度为1m，高度为1m，所述第三导流孔开设在高度为0.5m到0.8m的部位。

请参阅图7，所述复合基质地跑道从上到下依次铺设砂、珊瑚石和牡蛎壳，其中，砂粒径为2mm，厚度0.1m，珊瑚石层高0.1m，牡蛎壳层高为0.5m。

所述复合基质地跑道的前端布设第四导流板5、后端布设第五导流板6，为平流式，种植海马齿。

所述第三导流板4和第四导流板5之间行程缓冲区，以减缓从牡蛎壳基质湿地跑道到复合基质地跑道的水流速度。具体为。所述牡蛎壳基质湿地跑道的水通过第三导流孔流到所述缓冲区内。所述缓冲区的水通过第四导流板5溢流到所述复合基质地跑道内。

请参阅图8，本实施例中，所述地四导流板的宽度为3m，高度为0.5m。

请参阅图9，所述第五导流板6的宽度为1m，高度为0.6m，第五导流孔开设在高度为0.3m以下的部位。

所述净水区设置曝气盘、曝气管、爆气机等现有的增加水体溶氧含量都设施。

处理尾水时，尾水进入鱼类跑道，水流为平流式，大部分残饵将被杂食性鱼类摄食利用，接着进入贝类净化跑道，水流为平流式，残余有机碎屑被滤食性贝类滤食，接着进入生态浮床跑道，水流为平流式，大部分悬浮物被浮床植物过滤、吸附，部分营养盐吸收利用，接着进入牡蛎壳基质湿地跑道，水流为潜流式，有机颗粒物被牡蛎壳基质人工湿地吸附，部分营养盐再次被浮床植物吸收利用，接着进入复合基质地跑道，水流为平流式，有机颗粒物被复合基质人工湿地过滤、吸附，部分营养盐再次被吸收利用，最后进入净水区，成为可循环利用或满足排放标准要求的水。

实施例二：

一种跑道式海水人工湿地净化方法，采用实施例一提出的系统，在鱼类跑道内投放杂食性鱼类，本实施例中，所述杂食性鱼类为篮子鱼，投放密度为1～2kg/m

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。