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工厂化循环水养殖的发展现状与趋势

出处:《科学养鱼》 作者: 水产养殖网 2019-04-30 10:30:00

1.工厂化循环水养殖的定义 工厂化循环水养殖又被称为:陆基工厂化养殖、工厂化养殖、工业化养鱼等。一般是指集中了相当多的设施、设备,拥有多种技术手段,使水产品处于一个相对被控制的生活环境中,处在较高强度的生产状态下,具有生产效率高、占地面积少的特点。而国外一般称为循环水养殖(Recirculating Aquaculture),其主要特征是水体的循环利用,它不同于普通的工厂化养殖,其综合运用机械、电子、化学、自动化信息技术等先进技术和工业化手段,控制养殖生物的生活环境,进行科学管理,从而摆脱土地和水等自然资源条件限制,是一种高密度、高单产、高投入、高效益的养殖方式。

2.工厂化循环水养殖的特点 工厂化循环水养殖的实质是养殖生产的工业化,生产过程可控,可以跨季节养殖,产品像工业品一样可以有计划地均衡上市。其特点:一是用水量少,可利用较低质水源,对水资源要求较低;二是占地少,对土地资源的要求低;三是养殖密度高,单位耗水产量大;四是易于控制生长环境,鱼类(以及其他养殖种类)生长速度快,生长周期短;五是饲料利用率高;六是水循环使用,利用系数高;七是排放的废水废物少,能集中处理,对环境无压力或很小;八是不受外界气候的影响,可实现常年生产。

国内发展现状

20世纪70年代,当时国外工厂化循环水养殖的信息已经流入国内,并且有北京水产研究所、上海水产研究所和中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所等先行者开始跟踪研究,但国内并没有真正意义上的工厂化循环水养殖。

20世纪80年代,国外的工厂化循环水养殖设施和技术开始进入中国,当时各地花巨资共引进了西德和丹麦约30余套循环水养殖设施,但由于高昂的投入和运行成本,上述设施很快便被束之高阁。1988年,中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所在吸收消化国外技术的基础上,设计了国内第一个生产性的工厂化循环水养殖车间。随着养殖业和物流的迅速发展,北方冬季的吃鱼问题得到很大改善。随着北方鱼价的大幅下跌,工厂化循环水养殖的经济性受到了严重的质疑,加上技术上的不成熟,工厂化循环水养殖的发展进入了低谷。

20世纪90年代,在淡水养殖方面,随着经济的快速发展,全国各地兴建了很多水产养殖示范区,建立了一批淡水鱼类工厂化循环水养殖系统,但是其经济性矛盾依然突出。而工厂化循环水苗种繁殖生产系统具有水环境可控、苗种质量高等优点,适应了苗种生产的反季节性、水质条件要求高的特点,并且苗种的单位产值高,使之得到了一定程度的应用。以大菱鲆工厂化流水养殖为代表的海水工厂化养殖的大力推广,随之而来的是优质水资源大量耗用,尤其是地下水资源,造成地下水位下降、地陷等诸多问题。“九五”以来,国家有关科研计划大力支持海水工厂化循环水养殖的研究,并取得了重要的阶段性成果。

工厂化循环水养殖系统的典型工艺技术及装备

1.系统工艺流程 工厂化循环水养殖系统的典型工艺和装备是以物理过滤结合生物过滤为主体,对养殖水体进行深度净化,并集成了水质自动监控系统,实时监测并调控养殖水体质量并可追溯。该系统具有工艺技术完善、水处理效果好、水质状况稳定、生产操作舒适、设备维护简便、运行成本低、系统投资省等优点。

这是一套简洁有效的工艺技术路线:鱼池出水自流进入微滤机池,去除残饵和鱼粪等颗粒直径大于60微米的固体悬浮物质,经水泵提升进入生物滤器,一方面截流微小的颗粒悬浮物,另一方面对水体中的氨氮进行降解,净化后的水自流回鱼池。并联旁路是在
水体需要杀菌、调温或水体有混浊趋势的情况下启
动,对水体进行杀菌和调温。

2.关键技术与设备

(1)高精度转鼓式微滤机:微滤机是循环水养殖中常用的物理过滤设备,用以去除水中的固体悬浮物,以降低生物过滤的负荷,提高系统水处理能力。经研究表明,微滤机的过滤精度为200~250目(过滤网目)时,具有最佳的处理能力和经济性,因为在此精度范围内既保证了固体悬浮物的去除率,又具有较低的运行能耗(每处理100米3水体的能耗约为0.4度电左右)。同时,还设计有定时和水位控制相结合的自动反冲洗装置,确保微滤机长期稳定运行。

(2)高效生物过滤装置:生物过滤是水处理的关键技术环节,是通过硝化细菌、亚硝化细菌的硝化反应将水中的氨氮和亚硝酸盐转化为硝酸盐,消除了对鱼类的毒害作用,保证养殖生产的进行。生物过滤器的主要指标就是氨氮负荷率,目前国内的生物滤器在该项指标上差异很大,且多为实验室数据。采用了高比表面积(1000米2/米3)的EPS发泡塑料粒子作为生物膜载体,通过实际生产得到的数据证明,氨氮去除负荷可达每天150克/米3以上,并设计采用独特的气水脉冲联合反冲洗工艺,使截流的固体悬浮物和老化生物膜可以及时去除,保证了生物滤器长期运行的稳定性。

(3)养殖水质自动监控系统:国内外先进的工厂化循环水养殖系统均采用养殖水质自动监控系统来进行系统的自动运行控制,最大程度地确保了系统运行平稳,并大大降低了劳动力成本。监控系统的原理是采用多参数水质在线自动检测系统对系统循环水水体进行实时监测,水质参数通过计算机保存处理后一方面进行直观的曲线和图表显示,以供分析研究和养殖管理,另一方面与设定参数进行比较判断后输出指令信号给电气自动控制系统,对相关水处理设备进行调节控制,从而保证了系统内水质良好稳定。

工厂化循环水养殖的发展趋势

1.工厂化循环水养殖的工程经济性分析 运用工程学和经济学的方法,通过经济性分析,以寻找最佳的生产负荷和养殖规模,建立系统的数学模型。

2.建立经济型工厂化循环水养殖模式 根据我国工厂化养殖的发展状况、水产品的需求、水产品养殖的发展趋势和政策的现实情况,将循环水养殖水处理技术与工程化生态净化技术相结合,建立经济型工厂化循环水养殖模式,实现养殖过程的节水、零排放。

3.突破海水工厂化循环水养殖的技术难点 集成国内外先进水处理技术,创新海水养殖水处理新模式、新技术,开发“经济(造价低)、实用(满足生产功能要求)、好用(生产管理方便)”,能够满足不同用户、不同养殖对象生产需求的设施设备。

4.研究工厂化循环水养殖的关键生产技术 高密度养殖条件下,密度胁迫作用会引起动物机体产生一系列生理变化,研究养殖对象在高密度环境下的适应机制,掌握养殖和育苗生产中的适当放养密度。

5.提高工厂化循环水养殖的自动化水平 目前养殖生产管理过程缺乏生产预警机制与控制策略,研究集成最新的自控技术,提高生产的自动化水平,实现养殖精准生产的数据信息采集处理、诊断决策、过程设计和控制。

作者:吴 凡 刘 晃,宿 墨


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