一种稻虾共作养殖系统环境生态修复装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种稻虾共作养殖系统环境生态修复装置，包括饲料自动投喂模块、微生物燃料电池模块、电源管理模块和齿轮箱传动模块。本装置通过饲料自动投喂模块集中、均匀、自动投喂饲料；通过齿轮箱传动模块定期转动微生物燃料电池模块的搅拌桨使附着的产电菌与底质充分接触，有效分解残饵与粪便并加速农药残留降解；通过跟踪电源管理模块传输的电压监测值，指示底质和水体的氧化还原状态。相比于未放置本装置的虾稻共作池塘，底质中TN(总氮)降低了20％，TOC(总有机碳)降低了25％，底泥间隙水中TN降低了30％，上覆水中TN降低了10％，溶解氧浓度提升了40％，小龙虾的成活率提高了30％。

An ecological restoration device for rice shrimp co cultivation system and its application

The invention relates to an environmental ecological restoration device for a rice shrimp co cultivation system, which comprises a feed automatic feeding module, a microbial fuel cell module, a power management module and a gearbox transmission module. The device feeds feed centrally, evenly and automatically through the feed automatic feeding module; rotates the stirring paddle of the microbial fuel cell module regularly through the gearbox transmission module to make the attached electricity producing bacteria fully contact with the substrate, effectively decompose the residual bait and feces and accelerate the degradation of pesticide residues; by tracking the voltage monitoring value transmitted by the power management module, it indicates the oxidation of the substrate and water body Original state. Compared with the shrimp rice co cropping pond without this device, TN (total nitrogen) in the bottom sediment decreased by 20%, TOC (total organic carbon) decreased by 25%, TN in the interstitial water of the bottom sediment decreased by 30%, TN in the overlying water decreased by 10%, dissolved oxygen concentration increased by 40%, and the survival rate of crawfish increased by 30%.

【技术实现步骤摘要】
一种稻虾共作养殖系统环境生态修复装置及其应用
本专利技术属于环境工程领域，特别是涉及一种用于稻虾共作养殖系统的环境生态修复装置。
技术介绍
近年来，将水稻(Oryzasativa)与克氏原螯虾(小龙虾，Procambarusclarkia)共作(稻虾共作)的生态种养高效模式在全国得到快速推广应用。该模式利用改造后的稻田生产绿色健康、生态无公害的稻米及小龙虾产品，可带来双重经济效应。合理规范的稻虾共作，对稳粮增效、农民增收、绿色发展有重要意义。利用小龙虾养殖产生的残饵和排泄物，可大幅减少水稻种植化学肥料的投入；利用小龙虾防除杂草和降低虫害风险，可减少农药使用、降低稻米农药残留。然而，实际生产中重虾轻稻现象经常出现，经营者仅将稻田作为小龙虾的庇护所，对水稻生产并无特别关注，致使一些稻虾综合种养田水稻产量和品质下降；由于小龙虾效益好，经营者为了获取更高的利润，向稻田过量投放复合饲料，引发水体富营养化、虾病暴发等问题，使得稻虾共作模式失去了稻虾共生、稳粮增效的意义。养殖过程中残饵和虾粪在稻田土壤中累积，有机物分解大量消耗溶氧，对水稻根系和小龙虾生长产生一定不利影响；有机农药的施用也会对小龙虾造成一定影响。此外，残饵和虾粪分解、肥料添加等还会释放大量氮、磷营养盐进入稻田生态系统，部分被水稻吸收利用，剩余营养盐在稻田中经过多次迁移转化后，通过稻田地表径流、排水和地下渗漏等途径流出，可能引发面源污染、水体富营养化及地下水污染。由于稻田土壤多为厌氧环境，往往难以提供满足微生物呼吸所需的电子受体，使得微生物呼吸代谢较慢，因而造成稻田土壤中有机污染物降解缓慢。中国专利201310688179.X公开了一种微生物燃料电池强化堆肥修复石油污染土壤的方法和装置，用堆肥产物接种污染土壤，能够降解石油污染物中的多环芳烃。已有报道表明微生物燃料电池可用于污水中氮素的去除。然而，在稻虾共作生态养殖系统中，如何基于微生物燃料电池原理设计装置，用于残饵和虾粪向稻肥的高效转化，及有机农药残留的快速降解尚未见报道。中国专利201810821003.X公开了一种基于物联网控制的微生物电化学水质监测系统。中国专利201820819915.9公开了一种三室微生物燃料电池传感器，将微生物燃料电池与传感器结合，在污水处理的同时，利用加入检测室的待测物质引起的微生物燃料电池产生的电流的变化，确定待测物质的属性，并可同时进行定量分析。然而，基于微生物燃料电池原理，开发指示稻田淹水土壤氧化还原状态的装置尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种稻虾共作生态养殖系统淹水土壤修复装置，具有自动投喂饲料、分解残饵与粪便、加速农药残留降解、提供躲避和栖息场所、监测氧化还原状态等多重功能，而且结构简单，可模块化组装。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种稻虾共作养殖系统环境生态修复装置，包括饲料自动投喂模块、微生物燃料电池模块、齿轮箱传动模块和电源管理模块，饲料自动投喂模块安装在微生物燃料电池模块上，齿轮箱传动模块安装在微生物燃料电池模块的一侧，电源管理模块安装在饲料自动投喂模块的另一侧；饲料自动投喂模块包括投喂模块箱体、底板、导向轴和导向板，底板设置在投喂模块箱体底部，底板一侧留有长条形开口，导向轴固定于底板中央并连接导向板，导向板由若干均匀分布的叶片构成，投喂模块箱体顶部设置有盖板，盖板上安装有用于带动导向板转动的直流电机；微生物燃料电池模块包括燃料电池模块箱体、饵料台、挡板和搅拌桨，燃料电池模块箱体顶部下方设有能以一定角度自由翻转的饵料台，饵料台下侧通过导电环氧树脂粘接碳毡，作为沉积物微生物燃料电池模块阴极，挡板安装在饵料台上侧且与底板上的开口同一侧，用于将饲料临时储存在饵料台一侧，搅拌桨两端固定于燃料电池模块箱体底部，可自由旋转，并通过导电环氧树脂在搅拌桨两侧粘接碳毡，作为沉积物微生物燃料电池模块阳极；齿轮箱传动模块可带动搅拌桨转动；电源管理模块通过导线连接饵料台、搅拌桨和电源管理模块构成闭合电路，并储存微生物燃料电池模块产生的电能为电机供电。进一步，齿轮箱传动模块包括手轮、转轴和齿轮箱，手轮通过转轴带动齿轮箱中的齿轮组运转，并驱动微生物燃料电池模块的搅拌桨转动。通过转动搅拌桨可使搅拌桨上附着的产电菌与底质充分接触，有效分解残饵与粪便，并加速农药残留降解。进一步，电源管理模块还包括电压传感器和数据采集传输装置，用于采集电压数据并上传至互联网云平台。当电压值出现异常波动时，装置会报警提示可能存在的缺氧情况。进一步，数据采集传输装置使用GPRS传输数据。进一步，投喂模块箱体盖板上设有太阳能电池板，产生的电能由电源管理模块储存。进一步，挡板为三角柱状，以直角端为轴心，分别以长直角边和短直角边与饵料台相接，可随着饵料台的沿轴转动而翻转，以短直角边与饵料台相接时，可临时储存投放的饲料，以长直角边饵料台相接时，便于残饵和粪便从饵料台滑落。进一步，投喂模块箱体底部设置有挡板条，底板放置在档条板上。通过挡板条来放置底板，简单方便。进一步，燃料电池模块箱体顶部一侧下方设有挡板条，挡板条在水平方向设有转动轴连接电池模块箱体两侧，饵料台下侧设有卡槽，与转动轴连接后放置于燃料电池模块箱体中实现45°以内自由翻转。进一步，饵料台和搅拌桨为不锈钢材质，连接饵料台、搅拌桨和电源管理模块的导线为钛丝，其余部件为PVC或PP材质。本专利技术还提供一种上述稻虾共作养殖系统环境生态修复装置的使用方法，通过通用卡扣和螺丝将多个稻虾共作养殖系统环境生态修复装置左右相连拼接在一起，替代部分内埂区段，作为小龙虾集中投饲区段。本装置通过饲料自动投喂模块导向板的转动，使得各组装置中的饲料每天集中、均匀、自动投喂，同时多组装置可提供相互隔离的躲避和栖息场所；通过定期转动微生物燃料电池模块中粘接碳毡的搅拌桨，使得附着的产电菌与底质充分接触，有效分解残饵与粪便，并加速农药残留降解；通过跟踪电源管理模块传输的电压监测值，指示底质和水体的氧化还原状态，当电压值出现异常波动，报警提示可能存在的缺氧情况。相比于未用钛丝连接微生物燃料电池模块阴、阳极的开路装置，底质中TN(总氮)降低了20％，TOC(总有机碳)降低了25％；底泥间隙水中TN降低了30％；上覆水中TN降低了10％，溶解氧浓度提升了40％，相比于未放置本装置的虾稻共作池塘，小龙虾的成活率提高了30％。附图说明图1是稻虾共作养殖系统环境生态修复装置整体示意图；图2饲料自动投喂模块和电源管理模块示意图；图3是微生物燃料电池模块和齿轮箱传动模块示意图。1、投喂模块箱体，2、底板，3、导向轴，4、导向板，5、燃料电池模块箱体，6、饵料台,7、挡板，8、搅拌桨，9、手轮，10、转轴，11、齿轮箱，12、电源管理模块。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稻虾共作养殖系统环境生态修复装置，包括饲料自动投喂模块、微生物燃料电池模块、齿轮箱传动模块和电源管理模块(12)，其特征在于，所述饲料自动投喂模块安装在微生物燃料电池模块上，所述齿轮箱传动模块安装在微生物燃料电池模块的一侧，所述电源管理模块(12)安装在所述饲料自动投喂模块的另一侧；/n所述饲料自动投喂模块包括投喂模块箱体(1)、底板(2)、导向轴(3)和导向板(4)，所述底板(2)设置在投喂模块箱体(1)底部，底板(2)一侧留有长条形开口，所述导向轴(3)固定于底板(2)中央并连接导向板(4)，所述导向板(4)由若干均匀分布的叶片构成，投喂模块箱体(1)顶部设置有盖板，盖板上安装有用于带动导向板(4)转动的直流电机；/n所述微生物燃料电池模块包括燃料电池模块箱体(5)、饵料台(6)、挡板(7)和搅拌桨(8)，所述燃料电池模块箱体(5)顶部下方设有能以一定角度自由翻转的饵料台(6)，所述饵料台(6)下侧通过导电环氧树脂粘接碳毡，作为沉积物微生物燃料电池模块阴极，所述挡板(7)安装在饵料台(6)上侧且与所述底板(2)上的开口同一侧，用于将饲料临时储存在饵料台(6)一侧，所述搅拌桨(8)两端固定于所述燃料电池模块箱体(5)底部，可自由旋转，并通过导电环氧树脂在所述搅拌桨(8)两侧粘接碳毡，作为沉积物微生物燃料电池模块阳极；/n所述齿轮箱传动模块可带动搅拌桨(8)转动；/n所述电源管理模块通过导线连接饵料台(6)、搅拌桨(8)和电源管理模块(12)构成闭合电路，并储存所述微生物燃料电池模块产生的电能为电机供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种稻虾共作养殖系统环境生态修复装置，包括饲料自动投喂模块、微生物燃料电池模块、齿轮箱传动模块和电源管理模块(12)，其特征在于，所述饲料自动投喂模块安装在微生物燃料电池模块上，所述齿轮箱传动模块安装在微生物燃料电池模块的一侧，所述电源管理模块(12)安装在所述饲料自动投喂模块的另一侧；
所述饲料自动投喂模块包括投喂模块箱体(1)、底板(2)、导向轴(3)和导向板(4)，所述底板(2)设置在投喂模块箱体(1)底部，底板(2)一侧留有长条形开口，所述导向轴(3)固定于底板(2)中央并连接导向板(4)，所述导向板(4)由若干均匀分布的叶片构成，投喂模块箱体(1)顶部设置有盖板，盖板上安装有用于带动导向板(4)转动的直流电机；
所述微生物燃料电池模块包括燃料电池模块箱体(5)、饵料台(6)、挡板(7)和搅拌桨(8)，所述燃料电池模块箱体(5)顶部下方设有能以一定角度自由翻转的饵料台(6)，所述饵料台(6)下侧通过导电环氧树脂粘接碳毡，作为沉积物微生物燃料电池模块阴极，所述挡板(7)安装在饵料台(6)上侧且与所述底板(2)上的开口同一侧，用于将饲料临时储存在饵料台(6)一侧，所述搅拌桨(8)两端固定于所述燃料电池模块箱体(5)底部，可自由旋转，并通过导电环氧树脂在所述搅拌桨(8)两侧粘接碳毡，作为沉积物微生物燃料电池模块阳极；
所述齿轮箱传动模块可带动搅拌桨(8)转动；
所述电源管理模块通过导线连接饵料台(6)、搅拌桨(8)和电源管理模块(12)构成闭合电路，并储存所述微生物燃料电池模块产生的电能为电机供电。


2.如权利要求1所述的稻虾共作养殖系统环境生态修复装置，其特征在于，所述齿轮箱传动模块包括手轮(9)、转轴(10)和齿轮箱(11)，所述手轮(9)通过转轴(10)带动齿轮箱(11)中的齿轮组运转，并驱动所述微生物燃料电池模块的搅拌桨(8)转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟非，邹宏海，樊祥科，郑浩，祝桂洋，白雪坤，孙卿，张莉，杨振，陆尚明，张朝晖，邓自发，
申请(专利权)人：南通大学，江苏省渔业技术推广中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32