海水工業(yè)化循環(huán)水養殖技術(shù)研究進(jìn)展

中國農業(yè)科技導報,2011,13(5):50-53Journal of Agricultural Science and Technology海水工業(yè)化循環(huán)水養殖技術(shù)研究進(jìn)展劉鷹(中國科學(xué)院海洋研究所,山東青島2601)摘要:水產(chǎn)養殖已成為增加漁民收人、改善人民膳食結構的戰略性新興產(chǎn)業(yè)之一,在保障蛋白供給、穩定水產(chǎn)品市場(chǎng)促進(jìn)貿易發(fā)展等方面都發(fā)揮了重大作用。介紹了國外海水工業(yè)化循環(huán)水養殖技術(shù)的最新進(jìn)展和發(fā)展特點(diǎn),總結了我國發(fā)展現狀與存在的主要問(wèn)題提出了發(fā)展對策和建議指出了下一步發(fā)展思路方向和重點(diǎn)任務(wù)關(guān)鍵詞:海水養殖;封閉循環(huán)水;工業(yè)化dol:10.3969/j.isn.10080864.2011.05.08中圖分類(lèi)號:S967文獻標識碼:A文章編號:10080864(2011)05005004Research Progress on Marine Industrial RecirculatingAquaculture TechnologyLI Ying(Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Shandong Qingdao 266071, China)Abstract: Aquaculture has become one of the strategic and emerging industries for increasing fishermen's income andimproving people, s diet structure, whichyed an important role in maintaining protein supply, stabilizingaquatic product market and stimulating trade development. This paper introduces the latest progress and developmentcharacteristics in marine industrial recirculating aquaculture technology abroad, summarizes the current status andmajor problems existing in our country, provides development countermeasures and suggestions, and points outdevelopment thoughts, directions and key tasks for the future.Key words: marine aquaculture; closed recirculation: industrialization水產(chǎn)養殖作為可靠的食物來(lái)源,從1970年起產(chǎn)業(yè)之一,在保障蛋白供給、穩定水產(chǎn)品市場(chǎng)、促在世界范圍內得到快速發(fā)展。與捕撈年平均進(jìn)貿易發(fā)展等方面都發(fā)揮了重大作用。水產(chǎn)養殖12%和禽肉等其他蛋白源年平均28%的增長(cháng)已被國際權威專(zhuān)家認為是世界上獲取優(yōu)質(zhì)動(dòng)物蛋率相比,水產(chǎn)養殖的年平均增長(cháng)率達到8.9%,為白最有效率的途徑,也是中國農業(yè)對世界的重大人類(lèi)發(fā)展提供了良好穩定的營(yíng)養源。但是未來(lái)貢獻之一。然而伴隨養殖業(yè)迅猛發(fā)展而導致的環(huán)20年內水產(chǎn)養殖的總產(chǎn)量仍然需要增加5倍,境和病害問(wèn)題仍然不容回避。開(kāi)放養殖(池塘以滿(mǎn)足人類(lèi)日益增長(cháng)的對優(yōu)質(zhì)蛋白源的需求。養殖、網(wǎng)箱養殖)過(guò)程中的殘餌和糞便,常作為直我國是世界水產(chǎn)養殖第一大國。從1988年接污染源外排;大量無(wú)機和有機營(yíng)養元素如氨氮、起我國水產(chǎn)養殖的產(chǎn)量首次超過(guò)捕撈產(chǎn)量,成為磷酸鹽、溶解性有機碳和有機顆粒在水體交換中世界唯一養殖產(chǎn)量超過(guò)捕撈產(chǎn)量的國家。據統直接進(jìn)入環(huán)境,從而造成整個(gè)養殖水域大環(huán)境的計,2009年水產(chǎn)養殖產(chǎn)量達3622萬(wàn)t,占世界水惡化,進(jìn)而引發(fā)水質(zhì)污染、病害滋生水產(chǎn)品的衛產(chǎn)養殖總產(chǎn)量的6%(21。水產(chǎn)養殖業(yè)已經(jīng)成為生和安全等一系列限制水產(chǎn)養殖業(yè)可持續發(fā)展的增加漁民收入、改善人民膳食結構的戰略性新興主要問(wèn)題。資源與環(huán)境的剛性約束將成為今收稿日期:20110707;接受日期:20110831中國煤化工基金項目:國家863計劃項目(2006AA100305);公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(201003024);院知識創(chuàng )新工程項目(KZCX2EW-Q212);國家貝類(lèi)產(chǎn)業(yè)體系設施養殖崗位LYHCNMHG267);中科作者簡(jiǎn)介:劉鷹研究員博士研究方向為水產(chǎn)工程學(xué)與生態(tài)學(xué)。Te.053282898646:.Eml: india@qdio,acca5期劉鷹:海水工業(yè)化循環(huán)水養殖技術(shù)研究進(jìn)展后長(cháng)時(shí)期制約我國水產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展的主要下,一年三茬總產(chǎn)量3000t,為土池產(chǎn)量的4倍。因素。流水養鮭鱒魚(yú)類(lèi),單產(chǎn)可達50~100kg/m3·a。工業(yè)化循環(huán)水養殖( recirculating aquaculture日本自20世紀60年代發(fā)展工業(yè)化養殖以來(lái),也system,RAS)通過(guò)綜合集成現代生物學(xué)、建筑學(xué)、取得了突出的成績(jì)。目前工業(yè)化養殖各種魚(yú)、蝦化學(xué)電子學(xué)和工程學(xué)等領(lǐng)域的技術(shù),利用機械過(guò)貝等鮮活水產(chǎn)品年產(chǎn)達20萬(wàn)t以上,技術(shù)成熟濾、生物過(guò)濾去除養殖水體中的殘餌、糞便以及產(chǎn)量穩定效益顯著(zhù)。日本最早將微生物固定化H-N、NO2N等有害物質(zhì),再經(jīng)消毒增氧、去除技術(shù)用于循環(huán)水養殖生產(chǎn)系統,其系統結構合理,CO2、調溫后輸回養殖池,實(shí)現養殖用水的循環(huán)利系統的集成化程度高極大地降低了系統的建設用這樣可大大節約水資源使養殖水體持續保持成本、提高了養殖水處理及回復利用能力、單位體髙溶氧狀態(tài)和穩定的水質(zhì)環(huán)境,顯著(zhù)提高單位水積過(guò)濾系統的負載能力大為提高,技術(shù)管理更簡(jiǎn)體生產(chǎn)力。循環(huán)水養殖的優(yōu)點(diǎn)十分突出:勞動(dòng)條單、能量消耗更省、單位水產(chǎn)品成本更低從而提件好,生產(chǎn)效率高,養殖周期縮短2-6倍單位面高了綜合經(jīng)濟效益。在歐洲工業(yè)化循環(huán)水養殖積產(chǎn)量比高產(chǎn)池塘提高20~80倍,養殖用水量減在生產(chǎn)中的應用日益普遍,通過(guò)采用先進(jìn)的水處少120-1600倍,不污染環(huán)境產(chǎn)品為無(wú)公害理技術(shù)與自動(dòng)化智能化控制裝備最高單產(chǎn)可達的綠色產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量具有高度可控性和可追溯120kg/m3,目前,法國大菱鲆苗種孵化和育成幾性等:另外工廠(chǎng)化循環(huán)水養殖把外來(lái)污染源和病乎都采用循環(huán)水工藝,大西洋魷的封閉循環(huán)水原體的危害降低到最小程度,生產(chǎn)環(huán)境穩定,可生育苗發(fā)展迅速有取代傳統的流水育苗模式之勢,產(chǎn)出完全符合國際標準的優(yōu)質(zhì)無(wú)公害產(chǎn)品,并通以法羅群島為例,在2000年以后,其大西洋鮭幼過(guò)對養殖廢水的資源化處理減少養殖生產(chǎn)對環(huán)魚(yú)生產(chǎn)就已完全從流水型養殖系統轉向了循環(huán)水境的污染,實(shí)現環(huán)境友好化生產(chǎn)系統,在流水型養殖系統中,幼飩的體重為50~70g,而在循環(huán)水養殖系統中,幼鮭體重增加到了1國外研究進(jìn)展140~170g;挪威的RAS中的幼鮭產(chǎn)量預計將達到八千五百萬(wàn)尾。據不完全統計,目前歐洲的11工業(yè)化養殖逐漸成為水產(chǎn)品的重要生產(chǎn)封閉循環(huán)水養殖面積約30萬(wàn)m2,且發(fā)展速度方式很快。。目前國外工業(yè)化養殖技術(shù)比較發(fā)達的國家有12工業(yè)化養殖理論與技術(shù)已取得重要突破北美的美國、加拿大,歐洲的法國、德國、丹麥、西當前國外在工業(yè)化循環(huán)水養殖方面的主要進(jìn)班牙以及日本和以色列等。美國的工業(yè)化養殖展有:①循環(huán)水養殖系統的生產(chǎn)工藝和管理技術(shù)在20世紀6070年代已經(jīng)迅速發(fā)展,主要以利用日益成熟。近年來(lái),國外工業(yè)化循環(huán)水養殖水處冷流水養殖虹鱒和大規模工業(yè)化養殖條紋鱸、黑理技術(shù)進(jìn)步較快,日趨成熟,在水體消毒水質(zhì)凈斑石首魚(yú)為主。工廠(chǎng)化養魚(yú)已被美國政府列為化,懸浮顆粒物去除,增氧及控溫方面,采用現代十大最佳投資項目之一”。美國在工業(yè)化養魚(yú)高新技術(shù),設施設備的可靠性和穩定性大大增加,方面進(jìn)行的“魚(yú)菜共生”生產(chǎn)很有特色:亞利依靠科學(xué)技術(shù)與嚴密的社會(huì )分工,涌現出一大批桑那州魚(yú)菜共生系統每立方米水體可產(chǎn)羅非魚(yú)世界著(zhù)名的工業(yè)化循環(huán)水大型養殖企業(yè)和水處理50kg,上面無(wú)土栽培生菜,一年可種十茬。伊利設施設備專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)加工企業(yè);②基礎理論研究深諾州鯰魚(yú)與水栽培番茄結合,4-9月每平方米可系統,自動(dòng)化和智能化控制等高新技術(shù)得到廣產(chǎn)番茄35~70kg;鯰魚(yú)與水培生菜結合,年可種泛應用。系統研究了生物凈化過(guò)程,以及全封閉十茬。利用冷流水養虹鱒和溫流水養溫水性魚(yú)類(lèi)循環(huán)水養殖Ⅵ凵中國煤化工技術(shù)等,都比較發(fā)達。如愛(ài)荷達州的一個(gè)溫流水養魚(yú)場(chǎng),生物濾器的CNMHG;無(wú)人化養是一個(gè)5層梯級的流水養魚(yú)池,水體負載量為殖車(chē)間精準生產(chǎn)操作規范等已在生產(chǎn)中得到160kg/m3,每個(gè)池的流水量控制在240m3d以應用。中國農業(yè)科技導報13卷高;②封閉循環(huán)水養殖、育苗的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)與工2我國發(fā)展現狀與存在的主要問(wèn)題藝還需進(jìn)一步深入研究,亟待通過(guò)集成國內外先進(jìn)水處理技術(shù),創(chuàng )新海水養殖/育苗水處理新模2.1我國發(fā)展現狀與成就式新技術(shù);③缺乏實(shí)現苗種/養殖生物精細培育通過(guò)“九五”、“十五”、“十一五”的國家“863的生物和環(huán)境因子的數據信息采集處理、診斷決計劃”、科技支撐計劃的連續支持,我國在海水工策、過(guò)程設計和控制;④生產(chǎn)過(guò)程缺乏病害預警機業(yè)化養殖的研究與應用方面取得了長(cháng)足進(jìn)展,帶制與預防策略;⑤新設施新裝備還需進(jìn)一步加強動(dòng)了海水工廠(chǎng)化循環(huán)水養殖戰略性新興產(chǎn)業(yè)的興研發(fā),如吸魚(yú)泵、分魚(yú)機、水泵(小功率、大流量、起,保護了生態(tài)環(huán)境促進(jìn)了海洋經(jīng)濟發(fā)展和漁民低揚程);⑥節能技術(shù)尚待開(kāi)發(fā)。的增收致富,填補了國內在大規模工業(yè)化循環(huán)水養殖石斑魚(yú)、半滑舌鰨魚(yú)等方面的空白。通過(guò)集3展望成創(chuàng )新,循環(huán)水養殖裝備全部實(shí)現國產(chǎn)化,關(guān)鍵設備進(jìn)一步標準化;采用新技術(shù)新材料的凈化水質(zhì)第一,我國海水養殖產(chǎn)量居世界第一,但產(chǎn)品技術(shù)和設備的成功研制,大大提高了凈水效率提出口率不高,價(jià)值低。隨著(zhù)城鎮及農村居民生活高了系統的穩定性、安全性,降低系統能耗。對重水平的提高,西部開(kāi)發(fā)的興起,海產(chǎn)品需求量將不要水處理設備如固體污物分離器(微濾機)蛋白斷上升,市場(chǎng)對海產(chǎn)品品質(zhì)的要求也將越來(lái)越高。質(zhì)泡沫分離器、模塊式紫外線(xiàn)消毒器、管道式高效由于近海環(huán)境污染的加劇和環(huán)境水質(zhì)的易變性,溶氧器、生物濾池等進(jìn)行了節能改造,在提高設備使得傳統的流水或靜水養殖方式的生產(chǎn)穩定性愈的水處理效能和處理精度的同時(shí),大大降低了水發(fā)得不到保證,封閉循環(huán)水技術(shù)對于養殖企業(yè)有處理系統的構建成本和運行能耗,制定并完善了望變成一種自發(fā)的需求。第二,國家的推動(dòng)將進(jìn)關(guān)鍵設備的企業(yè)生產(chǎn)標準。此外,對水處理系統步促進(jìn)海水循環(huán)水養殖產(chǎn)業(yè)的快速、健康和可工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化設計,剔除了高壓過(guò)濾罐、制持續發(fā)展。國家的政策和資金支持,將對產(chǎn)業(yè)的氧機等高能耗設備,實(shí)現了養殖水在系統內通過(guò)發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。第三,公眾和管理部級提水后的梯級自流,設備間的銜接性和耦合門(mén)對水產(chǎn)養殖生產(chǎn)環(huán)境影響的監督將日益嚴格,性得到顯著(zhù)改善;研制出了適宜工業(yè)化養殖生態(tài)將迫使水產(chǎn)養殖業(yè)改進(jìn)管理減少環(huán)境影響提高環(huán)境要求,附加值高,具有高效果與低成本、低污這一行業(yè)的環(huán)境可持續性并保證其經(jīng)濟可行性。染的統一飼料產(chǎn)品;研究了生物膜的微生物種群第四,全球的氣候變化將進(jìn)一步促進(jìn)水產(chǎn)養殖生多樣性闡述了生物膜微生物種群組成及結構的產(chǎn)采用養殖新模式來(lái)應對氣候變暖的影響。雖然變化規律及其與凈化效果的關(guān)系突破了制約海氣候變化對水產(chǎn)養殖的影響還未定性,也無(wú)法進(jìn)水循環(huán)水養殖的關(guān)鍵技術(shù)“瓶頸”,促進(jìn)了生物膜行預測但最近五年,水產(chǎn)養殖業(yè)因氣候變化引起法污水處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展;針對不同養殖對的氣溫升高、天氣和水資源異常等,遭受了前所未象(石斑魚(yú)、半滑舌鰨、凡納濱對蝦和刺參等)不有的打擊,如南方的凍害、臺風(fēng)、降雨和北方的持同養殖模式(流水養殖、循環(huán)水養殖)制定了嚴格續干旱等。必須改變目前水產(chǎn)養殖業(yè)“靠天吃的技術(shù)規范和企業(yè)標準,特別是在循環(huán)水養殖的飯”的局面,利用受環(huán)境氣候變化影響小的封閉魚(yú)病防治研究中,取得了系列突破確立了循環(huán)水循環(huán)水養殖新模式來(lái)應對氣候變暖的影響養殖魚(yú)病防治三原則,并制訂出了嚴格的技術(shù)3.1未來(lái)發(fā)展思路、方向規范。以“健康養殖、資源節約、環(huán)境友好、產(chǎn)品優(yōu)2.2我國的差距及存在的主要問(wèn)題質(zhì)”為海水中國煤化工現代漁業(yè)工與發(fā)達國家的先進(jìn)水平相比我國工業(yè)化循程和配套設HCNMHG養殖相關(guān)技環(huán)水養殖存在的主要問(wèn)題是:①部分關(guān)鍵水處理術(shù),建立高效、節水、節能、節地的海水陸基精準養設備的穩定性、可靠性、耐海水腐蝕性還有待提殖新模式。5期劉鷹海水工業(yè)化循環(huán)水養殖技術(shù)研究進(jìn)展53通過(guò)自主創(chuàng )新,建立國產(chǎn)化的全封閉循環(huán)水模式;研究以大型功能生物構建人工濕地的優(yōu)化養殖系統;研發(fā)數字化水質(zhì)實(shí)時(shí)監控系統。并依組合及凈化利用效果;研究構建封閉式外循環(huán)的據封閉循環(huán)水養殖系統的物質(zhì)和能量轉移規律,養殖水體生物資源化處理系統;建立陸基養殖廢研究共性關(guān)鍵技術(shù),建立3種針對不同養殖生產(chǎn)水的生物資源化處理利用與無(wú)公害化排放示需要的養殖模式,主要包括簡(jiǎn)約型半封閉循環(huán)水范區。養殖模式、實(shí)用型封閉循環(huán)水養殖模式和精準型工業(yè)化循環(huán)水養殖模式,以滿(mǎn)足不同層面的養殖參考文獻需求。[1]徐皓,張建華,丁建樂(lè ),等國內外漁業(yè)裝備與工程技術(shù)研究發(fā)展綜述[門(mén)].漁業(yè)現代化,2010,37(2):1-8.32重點(diǎn)任務(wù)[2]農業(yè)部漁業(yè)局中國漁業(yè)年鑒[M].北京:中國農業(yè)出版①海水精準養殖與成套裝備技術(shù)一研發(fā)工業(yè)化養殖節約型裝備與系統優(yōu)化技術(shù),開(kāi)發(fā)無(wú)(低)[3]石芳水海水封閉循環(huán)養殖系統中生物濾器的設計和優(yōu)化動(dòng)力和低能耗的養殖裝備和新型養殖工藝;研究D].山東青島:青島理工大學(xué),碩士學(xué)位論文,2008精準生產(chǎn)技術(shù),開(kāi)展工業(yè)化養殖系統生物凈化機[4] Blancheton J P. 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Aquac別技術(shù);集成育苗繁育環(huán)節的系統技術(shù)。Eng.,2010,43:83-93③工業(yè)化養殖廢水的資源化處理與生態(tài)利用8]劉鷹,歐洲循環(huán)水養殖技術(shù)綜述[].漁業(yè)現代化,x工程-研究低投資低運行費用和高去除率的陸33(6):47-49,38基養殖廢水生物資源化綜合利用處理的良性循環(huán)中國煤化工CNMHG