生态循环水养殖

导读：　生态循环水养殖(共7篇)循环水养鱼虾，海水池塘生态养殖模式循环水养鱼虾（2009 9 8）（主持人）观众朋友大家好！欢迎收看《科技苑》栏目，海鲜好吃，养海产品当然也能赚钱。但这只是一个方面。另一个方面是，经济风险大，环境危害也大。今天的节目，就从如何减少海水养殖对环境的负面影响入手，介绍海水生态养殖的一些经验和做法。 人们...

篇一 生态循环水养殖
循环水养鱼虾，海水池塘生态养殖模式

　　循环水养鱼虾（2009.9.8）

　　（主持人）观众朋友大家好！欢迎收看《科技苑》栏目，海鲜好吃，养海产品当然也能赚钱。但这只是一个方面。另一个方面是，经济风险大，环境危害也大。今天的节目，就从如何减少海水养殖对环境的负面影响入手，介绍海水生态养殖的一些经验和做法。

　　人们喜欢用“浩瀚”来形容大海的辽阔和博大。大海的浩瀚不仅在于海洋的面积，而且在于海洋里丰富的生物。目前已知的海洋生物有21万种，而专家预计实际的数量大约是210万种。如此之多的海洋生物在自己的世界里，共同维护着各物种间的生态平衡。

　　（采访）王良辉：小时候下海，小半天就可以抓到鱼虾，让一家人吃一顿饭都吃不完。

　　然而，餐桌上的享受，使近海海产品供不应求。于是，人工养殖成为满足需求的最佳途径。

　　福建云霄的王良辉在海边长大，打渔摸虾是经常的事。于是1988年，他加入了人工养殖海产品的行列。

　　（采访）王良辉：那时候，养殖泛滥，就是谁想养什么就上什么？谁养多少，就养多少，没有规划。

　　海水养殖的兴起，丰富了海鲜市场，同时，经济效益与环境保护的矛盾也日益突出。专家认为，海洋环境的退化，给海水养殖业带来了巨大的经济损失。但同时，海水养殖业也是水环境恶化的主要原因之一。

　　（采访）福建省云霄县海洋与渔业局工程师方志亮：超容量的养殖，这些必然会造成海水的富营养化，富营养化会造成海区氮磷大量的超标，造成藻类的过多的繁殖，赤潮就是一个鲜明的例子。

　　由赤潮引发的赤潮毒素比河豚的毒素高20倍，比眼镜蛇的毒素高80倍，这些毒素可以在鱼虾等动物体内积累，如果一旦被人食用，后果十分严重。赤潮的光临，更是让生机勃勃的海洋瞬间一片死寂，渔民有种无收。

　　20多年前，王良辉第一次认识赤潮，20年后，他还是心有余孽。

　　那阵子在海区上十几亩养殖泥蚶和文蛤，眼看着就要收成了，海区出现了赤潮，两三天都死亡了，海滩上都是白花花的壳子，臭气熏天

　　（主持人）面对肆虐的“海上赤魔”，人们采取了许多“驯服”它的措施，然而，要想彻底降服“赤魔”，还得从“治本”下手。那就是要加强环保意识、加大环境保护力度，探索生态养殖技术，掐断“赤魔”的营养源。

　　（采访）黄舜斌：这些年随着养殖面积不断扩大，所以对整个海区，跟整个生态的破坏还是非常严重，所以这几年我们县里面在探索一条循环，生态养殖的模式。

　　深受赤潮其害的王良辉也在思考、探索，也在尝试。他从海区搞养殖，转到岸上搞池塘养殖，就是想加强养殖的可控性。但是如何让塘内的海水活起来，这就成了池塘海水养殖的关键。

　　（字幕）一、活水是前提

　　谁都知道，养鱼活水好，因为活水中有充足的氧气和微生物。而想让塘内的海水活起来，勤换水是最容易想到的办法。王良辉说，水是要勤换，但能让海水直接进入池塘。

　　（采访）如果是你从海区里面，涨潮时直接引用这个海水，海水它里面含有多种东西，一个就是说海水里面也会把这泥浆，漂浮物其他一些有害的东西也会带进来。带进来这个就会直接造成对鱼虾蟹塘那个水质的影响。

　　尤其是鱼、虾、蟹都是用鳃呼吸的，如果它们把泥沙吸入呼吸系统，就会堵塞鳃瓣，使鱼、虾、蟹无法正常的呼吸。

　　于是，王良辉在池塘边修了这个沉淀池，每次将海水沉淀2个小时以后，再引水入塘。10

　　而且在沉淀池与池塘之间设置了过滤网，省的那些外来的入侵者进入鱼塘，与鱼虾蟹争吃争喝。然而沉淀和滤网挡住了看得见的敌人，却挡不住隐形杀手。

　　（采访）方志亮：海水里面的细菌、病毒，还有敌害生物，会随着海水一并注入我们的养殖池中。必然会给我们养殖的品种造成危害。

　　对于海水中的隐形杀手，王良辉并没像别人那样，用化学药品来消毒。因为在他看来，杀死有害生物的同时，也杀死了海水中有益的微生物。这样做既不生态也不科学。

　　王良辉的独到见解是：用勤换水，来减少海水中细菌和敌害生物的积累。换水的方法也是王良辉在实践中摸索出来的。

　　（采访）从它投苗的第一天算起，我们通常采取那个排2天停1天的做法，到满一个月之后，我们正常是那个每天排放一次。

　　经常换水，就是还没等细菌、病毒，在池塘里站稳脚跟，就让流水把它们带走。这个道理似乎与讲卫生勤洗手的做法比较接近。然而光靠换水，并不能完全解决水体污染的问题，因为老的池塘只有一个闸口，每次换水时并不能将养殖污水彻底更换，而且刚引进的新鲜海水，也面临着被污染的危险。王良辉说要想健康养殖，一定要给鱼、虾、蟹、贝一个干净、舒适的家。

　　（字幕）二、池塘的结构

　　从开始搞海水养殖起，王良辉就给自己定了一条铁律，坚决不用药，养殖无公害产品。那么怎么才能不让鱼塘变成药房和污水制造厂呢，王良辉的经验还是从失败中总结出来的。

　　（采访）那时候养虾、眼看着虾养的多好，这么大的虾一条捞出来一斤才十几条。那个时候心贪婪了，不想多等几天再卖吗，价钱高一点。结果，因为那池里面虾越长越大，后面那段水都没办法换。拖了几天结果虾病了，死了。

　　就因为换水不彻底，让王良辉5个月的辛劳全白费了。面对着十几口老虾塘，他有了一个大胆的设想，改造老虾塘。

　　（采访）一般老的池塘就是说整体把它挖深，挖平，结果就是说蟹，虾它们吃的，住的，吃喝拉撒睡都在一起，那残饵也没办法打捞掉，粪便也堆积在一起。

　　在高温下，这些残渣剩饵和粪便，经耗氧细菌的作用，就会迅速氧化、分解，不仅消耗水中的氧气，而且还会产生大量硫化氢和沼气等有害的物质，危害鱼、虾、蟹、贝的健康。爱琢磨事的王良辉，发现老塘设计上一个致命的缺陷。

　　（采访）闸门设置不合理、不科学，它就会导致水交流不彻底，在池的周边留有很多的死角。

　　这是因为老塘只有一个闸门，既是进水口也排水口。新鲜的海水进来时，就会把残渣剩饵推到闸门对面的塘底，而排水时又很难将塘底的污垢带出去。而且每次只能排放三分之一的养殖污水。

　　（采访）如果排得再多了，那里面的鱼、虾，都受不了，会死的。

　　王良辉的设计首先要解决塘底存污纳垢问题。他在原有的闸门两侧，增开两个闸门。然后根据养殖品种的不同，又调整池塘的内部结构。

　　（采访）这是我们现在虾蟹塘的那个模型，这边是进水闸门，两侧是排水闸门，中间是投饵台，四周都是环沟。

　　两个排水闸门设置在塘底的侧边的五分之四处，这样在排水时就能带走塘底的大量污垢，不留卫生死角。中间的长68宽48米饵料台，也就是虾蟹的餐厅。在距塘边6米的这条宽10米、深1米的环沟就是虾蟹游乐场。

　　（采访）这个就是我们鱼塘，跟那个虾蟹塘的共同点就是在它同样有三个闸门，不同的地方呢，把它那个虾蟹塘中间这块投饵台挖掉，变成鱼的休息室。鱼塘的那个投饵台呢，设置在四周。

　　三个闸门的功能，还是一进两排。沿四周是6米宽的投饵台，其余部分深挖4米，水深才能养大鱼嘛。

　　（采访）这个是贝类池，它跟鱼虾蟹塘的构造基本一致，只有池塘里面养殖这个场地跟排水沟的分布不同。

　　贝类池养殖的泥蚶和缢蛏与鱼虾蟹不同，它们是饿了就到水中找吃的，吃饱了就钻到泥里休息，中间宽1深0.6米的t字沟，把塘底分成了三块养殖埕地，是为了让它们有更大的栖身之地。而塘边四周宽0.45米深0.3米的环沟，还有埕地上每隔4.5米挖一条0.2米深0.2米的小沟。是为了含有硅藻的海水送到每一块埕地上。

　　（采访）让那池子中间那些贝类都同时得到一些食物，不会说这边吃了很撑了，这边就喝的白开水。

　　改造后的池塘，让鱼、虾、蟹、贝不仅有了固定的餐厅和休息室。更重要的是不仅每次的换水量能够达到95%。而且池塘里面这些大大小小的水沟，让鱼、虾、蟹在换水时有了藏身之处，有了这些水沟还有一个好处，在换水时，饲养员不仅能够从饵料台上观察饵料的剩余情况，来判断投喂是否适量，还能定期清洗饵料台，从而避免了残渣剩饵污染水质。

　　

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篇二 生态循环水养殖
[科技苑]一立方米有了循环水高密度养殖养出80公斤鱼

　　[科技苑]一立方米养出80公斤鱼 20160413 

　　本期节目内容：介绍了一立方米有了循环水高密度养殖养出80公斤鱼。平均一吨水，怎么能养出80公斤鱼？有了循环水，内地怎么也能养海鱼？高密度养殖，肉质为什么还有嚼劲？循环水高密度养殖的秘密，《科技苑》为您讲述一立方米有了循环水高密度养殖养出80公斤鱼。 （《科技苑》 20160413 一立方米养出80公斤鱼）

      

　　

　　

　　

　　　　平均一吨水，怎么能养出80公斤鱼?有了循环水，内地怎么也能养海鱼?高密度养殖，肉质为什么还有嚼劲?循环水高密度养殖的秘密，《科技苑》为您讲述。

　　

篇三 生态循环水养殖
国内外工厂化循环水养殖研究进展

篇四 生态循环水养殖
池塘循环水生态养殖效果分析_彭刚

第29卷第11期水产科学

Vol.29No.11池塘循环水生态养殖效果分析

彭 刚,刘伟杰

1

1,2

,童 军,严维辉,陆全平,唐建清

1111

(1.江苏省淡水水产研究所,江苏 南京 210017;2.金坛市水产技术指导站,江苏

金坛 213200)

摘 要:用多种生物修复技术结合池塘工程改造手段,构建封闭型池塘循环水生态养殖系统。养殖水体的水质指标监测结果表明,该循环系统对TN、TP、NH+4-N及CODMn的平均去除率分别达62.89%、60.24%、56.52%、47.81%,具有很好的净化效果,能够满足养殖用水的要求,在整个养殖过程中实现了养殖尾水零排放。该循环水养殖模式符合当前太湖保护的规划要求。关键词:循环水养殖;人工湿地;池塘;净化效果中图分类号:S955

文献标识码:A

文章编号:1003-1111(2010)11-0643-05

随着养殖技术的发展,池塘养殖密度不断增大,对水体的投入也同时增加,养殖产量和经济效益不断提高,但传统的池塘养殖是一个开放的生态系统

[1]

建成水面28.40hm2,于2009年建成。系统由集约化养殖区、生态化养殖区、净化区(尾水汇集区、人工湿地净化区、净水汇集区)组成(图1),其集约化养殖区池塘14口,合计5.86hm、生态化养殖区池塘15口,合计16.80

hm2,尾水汇集区1.07hm2,人工湿地净化区4.0hm2,净水汇集区0.67hm2。

2

,大量养殖用水未经处理排放进入江河湖

泊,对本已十分有限的水资源造成污染。特别是前两年太湖蓝藻的爆发,太湖水体富营养化和水污染情况越来越受到全国各界的关注,太湖流域传统的池塘养殖模式受到了新的挑战。如何减少农业面源污染中水产养殖业自身带来的污染成为一个重要的课题呈现在广大水产科技工作者的面前。

循环水生态养殖系统的概念就是在水产养殖过程中引入水处理工艺,以此来控制改良养殖尾水,循环水养殖技术的研究在国外起步较早,经过多年的发展,在设备的开发,生产过程的控制与管理等方面取得了突破成就[2]。我国目前也开始重视对该领域的研究[3-5],通过对循环水养殖系统的构建,能解决水产养殖对外界环境的依赖,减少水产养殖对环境的破坏。笔者拟采用多种生物修复技术

[6-8]

图1 循环水养殖系统运行示意

结合池塘工程改造手段,构建/封闭型物质

集约化养殖区主要养殖长吻鱼危(Leiocassislongirostris),瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrusvachelli)、杂交黄颡鱼(Leiocassislongirostris@Pelteobagrusvachelli)、黄颡鱼(P.fulvidraco)、岩原鲤(Pro-cyprisrabaudi)、白甲鱼(Varicorhinussimus)、鳜鱼(Sinipercachuatsi)及四大家鱼。生态化养殖区主要养殖中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)、日本沼虾(Macrobrachimnipponense)、克氏原螯虾(Pro-

循环0养殖系统,通过对水质变动及养殖效益的分析探讨,为解决太湖流域水体富营养化、养殖尾水循环利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 系统组成及功能区构建

本循环水养殖系统位于江苏常州市水产良种引繁中心试验基地,项目占地33.07hm2,经改造后

收稿日期:2009-12-02; 修回日期:2010-02-23.

基金项目:江苏省海洋与渔业局水产三项工程项目(PJ2007-31);江苏省科技厅社会发展项目(BE2009690).作者简介:彭刚(1981-),男,助理研究员,研究方向:水产养殖与资源生态;E-mail:1619114@sina.com.

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水 产 科 学

第29卷

cambarusclarkii)。尾水汇集区主要养殖鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙鱼(Aristich-thysnovilis)及匙吻鲟(Polyodonspathula),人工湿地净化区主要种植挺水植物荷花、芦苇、菖蒲,浮叶植物菱、睡莲、芡实等,沉水植物马来眼子菜、苦草、伊乐藻、轮叶黑藻等,漂浮植物水葫芦、浮萍等,投放水生底栖动物主要包括中华圆田螺(Cipango-paludinacahayensis)、铜锈环棱螺(Bellamyaaeruginosa)、背角无齿蚌(Anodontawoodiana)、褶纹冠蚌(Cristariaplicata)、三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)等,净水汇集区采用溢流坝两边堆积麦饭石和活性碳过滤汇集净化后的水,同时投放少量螺蛳进一步净化水质。1.2 系统运行条件

本试验自2009年3月开始,至11月结束。3)6月,养殖区尾水只进入尾水汇集区净化,7)11月系统全面运行后,养殖尾水经过整个循环系统净化处理。7)10月高温季节,集约化养殖区15d换水1次,生态化养殖区30d换水1次,每次换水量约35cm。每个池塘具有独立的进排水功能,排水管通过窨井相连通,通过插管调节高低压强差来控制进排水量,养殖区排出的水进入尾水汇集区后,通过提水泵站进入人工湿地净化循环,人工湿

功能区属集约化养殖区集约化养殖区生态化养殖区生态化养殖区尾水汇集区人工湿地净化区净水汇集区【生态循环水养殖】

编号P1P2P3P4P5P6P7

池塘面积/hm2

0.490.491.071.071.074.00.67

地比养殖区高出1.5m,系统采用一次提水,依次顺流的模式运转,湿地净化后的水汇集后可再次进入养殖区循环利用。1.3 水样采集与测试方法

系统运行期间,在集约化养殖区设立2个监测点,分别为P1,P2,生态养殖区设立2个监测点,分别为P3和P4,尾水汇集区、人工湿地、进水汇集区各设立1个监测点,分别为P5、P6和P7,各采样点放养量见表1。水样为上中层混合水样。采样时间分别为4月28日、5月19日、6月23日、7月22日、8月25日和10月15日15:30。水质测定指标及测定方法如下:水温(WT);透明度(SD)用Sec-chi盘测定;溶氧量(DO)用溶氧仪测定;总氮(TN)用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定;总磷(TP)用钼酸铵分光光度法测定;氨氮(NH+4-N)用纳氏试剂光度法;亚硝态氮(NO2-N)用N-(1-萘基)-乙二胺光度法,高锰酸盐指数(CODMn)用酸性法,铜、锌(Cu、Zn)用原子吸收分光光度法[9]。

污染物去除率(Re)按下式计算:Re/%=

1122

@100%

C1@V1

式中,C1、C2分别表示集约化养殖区出、进水污染物质量浓度(mg/L),V1、V2分别为出、进水体积(L)。

表1 各采样点放养量

养殖品种及放养量

I龄黄颡鱼10万尾,鲢鱼600尾

杂交黄颡鱼450kg,鲢鱼700尾,原岩鲤152尾,胭脂鱼1545尾太湖1号青虾苗种100kg

中华绒螯蟹16000只、青虾苗50kg,鳜鱼100尾鲢鱼、鳙鱼、匙吻鲟鱼种2400kg水生高等植物、贝类等螺蛳

2 结果与分析

2.1 循环水水质理化参数变化及净化效果2.1.1 透明度和溶解氧的变化

透明度是衡量池塘养殖水体水质的重要指标,透明度的高低直接影响到浮游藻类的原初生产力及各级饵料生物的产量,最终影响到鱼产量。池水透明度的高低取决于池水的浑浊度(指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的浑浊程度)和色度(悬浮生物和溶解有机物造成的颜色)。由表2可见,生态化养殖区(P3、P4)透明度(25~40cm)一般高于集约化养殖区(P1、P2)透明度(17~36cm),主,中需种植大量水生植物,能增加水体透明度。经过净化后,净水汇集区的水体透明度显著增加,10月达到155cm,可以得出该循环系统能有效提高水体透明度。

DO不仅会直接影响鱼类的食欲和消化吸收能力,而且关系到好气性的细菌生长繁殖。在缺氧情况下,好气性细菌的繁殖受到抑制,从而导致沉积在塘底的有机物(动植物尸体和残剩饵料等)为厌气性细菌所分解,生成大量危害鱼类的有毒物质及有机酸。表2中各养殖区DO均处于较高水平,主要是由于测定时间为15:30,此时间段一般为池塘溶解氧最高阶段,同时生态养殖区(P3、P4)DO普(,

第11期

彭 刚等:池塘循环水生态养殖效果分析

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(P6)的DO处于较低水平,主要是由于水体中大量浮游植物被滤食性鱼类和贝类所利用,无法进行光合作用,同时荷花及表面的浮萍、槐叶萍等阻碍了

SD/cm

4月

P1P2P3P4P5P6P7

3235413735

5月3332383541

6月3536403933

7月25223028323546

8月21282532253855

水与空气中的氧气交换导致。水流进入P7后,在风的作用下,池塘表明波动增加,水体中的DO略有增加。

DO/mg#L-1

10月2217263035109155

4月9.699.6115.7911.7015.34

5月7.978.1411.8412.429.48

6月9.828.9912.8412.5814.40

7月6.615.096.936.916.233.736.47

8月11.2610.8312.9513.812.605.997.76

10月10.7111.8816.2312.1710.205.686.44

表2 透明度和溶解氧变化

池塘

2.1.2 水体TN、TP、NH+4-N的变化及净化效果

循环水养殖各功能区水体中营养物质TN、TP、NH4-N的变化见图2~图4。集约化养殖区的营养盐水平一般要高于生态化养殖区,主要是由于集约化养殖区池塘生物量较大,饲料投喂较多,池塘中营养物质水平较高,生态化养殖区池塘投喂量少,而且有大量水草起到净化水质的作用。尾水汇集区的营养物质水平一般处于集约化养殖区和生态化养殖区的中间,主要是由于其既接受生态化养殖区排放的尾水,集约化养殖区多余的尾水也可以直接排入。7、8、10月,循环系统TN的去除率分别为54.27%、68.20%、66.21%,平均去除率为62.89%;TP的去除率为73.77%、60.53%、46.43%,平均去除率为60.24%;NH+4-N的去除率为47.06%、60.21%、62.29%,平均去除率为56.52%,系统对TN、TP、NH4-N的去除【生态循环水养殖】

效果显著。

++

图4 水体中NH+4-N的变化

2.1.3 水体CODMn的变化及净化效果

CODMn是地表水、生活饮用水及生活污水监测的重要指标,其变动情况见图5。7、8、10月,循环系统CODMn的去除率分别为44.83%、41.67%、56.94%,平均去除率为47.81%

。

图5 水体中CODMn的变化

2.2 产量及效益分析

循环水养殖系统的产量见表3。8月将集约化池塘养殖的青鱼、黄颡鱼抽样送农业部食品质量监督检验测试中心检测,各项指标均符合国家绿色食品A级标准。

646

水 产 科 学

表3 各功能区产量

功能区

面积/hm2

5.86

产量

商品鱼6825~25275kg/hm2,I龄鱼种产量6435~7035kg/hm2,II龄鱼种产量9180kg/hm2

中华绒螯蟹924kg/hm2;日本沼虾676.5kg/hm2;克氏原螯虾679.5kg/hm2滤食性鱼11475kg/hm2藕7500kg/hm2;

2

第29卷

合计产量

商品鱼及鱼种合计77263kg

中华绒螯蟹15542kg;日本沼虾884kg;捕捞上市克氏原螯虾1631kg;鳜鱼1130kg;鲢鱼14670kg鲢鱼5040kg;鳙鱼6300kg;匙吻鲟900kg食用藕3@104kg;螺、蚌合计3@104kg

集约化养殖区

生态化养殖区尾水汇集区人工湿地净化区

16.801.074.0

据初步核算,5.73m净化区和汇集区共投入

17.1万元,产出23.2万元,总收入6.1万元,平均收益10645元/hm2;5.86hm2集约化养殖区共投入100.6万元,产出140.5万元,总收入39.9万元,平均收益68088元/hm;16.80hm生态化养殖区共投入52.7万元,产出124.4万元,总收入71.7万元,平均收益42619元/hm2;整个系统28.40hm水面,共投入170.5万元,产出288.2万元,总收入117.7万元,平均收益41444元/hm。

2

2

2

2

于硝化的好氧区,通过微生物进行一系列生化作用,促进湿地中营养盐物质的去除,1gNH+4-N转化成NH3-N需要消耗4.3gO2[14],这也是导致人工湿地净化区DO低的原因之一。滤食性动物以外界进入体内的水流带来的食物为营养。利用滤食性生物净化水质主要是根据生物控制(Bio-ma-nipulation)原理,通过高营养级生物滤食水体中的浮游植物和有机碎屑,从而间接降低水体中的N、P等营养盐含量。

本循环水生态养殖系统由多个功能区构建,在净化过程中引入人工湿地、滤食性鱼类、贝类等多生态位综合修复技术,增加净化效果。结合水质检测结果可见,集约化养殖区由于鱼类养殖密度大,沉性料投饵多,饲料利用率低,水体中营养盐含量高。生态化养殖区主养虾、蟹,此养殖模式需种植大量水草,集约化养殖区出来的尾水进入生态化养殖区后能被水草生长吸收,进而被虾蟹利用转化,进行一级净化,水质营养盐水平略有降低。生态化养殖区仍需投喂一定量的颗粒饲料供虾蟹食用,该区域尾水营养盐含量仍处于相对较高水平,进入尾水汇集区后富营养化水体适合浮游生物大量繁殖生长,利用滤食性鱼类食性能较快转化,进行二级净化。尾水通过泵站提水进入人工湿地,人工湿地由沉水、浮叶、挺水植物以及螺、蚌等组成多生态位综合立体修复系统,能迅速降低水体营养水平,转化为经济产物,进行三级净化,最后通过溢流坝、活性碳等物理手段进行四级净化,水体营养盐含量大大降低,汇集后成为可再次用于养殖生产的/净水0。

系统实际运行中,人工湿地的溶氧水平一直处于较低水平,主要是由于浮叶植物、贝类等净化生物多,今后可考虑在湿地净化系统中引入微孔增氧设施,提高水体中氧气含量,提高湿地净化生物荷载量,加速N、P等物质的转化。本系统净化区和养殖区面积比达1B4,净化效果较好,可适当减小净化区比例,同时由于净化区效益较低,如何提高,3 讨论

水产养殖中,随着气温的升高,鱼类生长加快,摄食量增大。有报道认为,池塘养殖投喂的湿饲料中有5%~10%未被鱼类食用,而被鱼类食用消化的饲料中又有25%~30%以粪便形式排出[10-11],残饵、粪便的累计会导致水体中有机物不断增加,由图3~图6可知,投饲量的增加导致水体中TN、TP、NH+4-N、CODMn含量不断增大,但到10月以后,投饲量逐渐减小,TN、TP、NH-N、CODMn也相应减小。TN、TP、NH-N、CODMn的升高为某些致病菌提供了营养,导致了养殖病害的增多,氨具有较高的脂溶性,它通过鳃及皮膜进入鱼体,损伤鳃表皮细胞,使血液和组织中氨的浓度升高,降低血液的载氧能力,从而引起鱼体内多种酶的活力异常变化,表现为机体代谢功能失常或组织机能损伤

[12]

+4

+4

。充足的DO可以加速水中含氮物质的硝化

作用,使对鱼类的害的氨态氮、亚硝酸态氮转变成无害的硝酸态氮,为浮游植物所利用。

人工湿地净化系统是一个综合性的生态系统,具有容量大,处理效果好,运行费用低的优点,整个系统的特点是应用物质共生和物质循环的原则,通过水生植物来吸收水体中的各种无机盐,水产养殖中水体有机物分解、矿化的最终产物就是无机盐,通过水生植物的吸收使其脱离养殖系统,可有效缓解水体富营养化。运用人工湿地改善水质的报道最早由澳大利亚人BrianMackncy于1904年发表[13]

第11期

彭 刚等:池塘循环水生态养殖效果分析

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进集约化养殖区养殖模式,提高饲料利用率,降低水体N、P含量。

本净化系统对TN、TP、NH4-N、CODMn的平均去除率分别达62.89%、60.24%、56.52%、47.81%,净化后的水达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)

[15]

+

[6] 王国祥,濮培民,张圣照,等.冬季水生高等植物对富

营养化湖水的净化作用[J].中国环境科学,1999,19(2):106-109.

[7] 种云霄,胡洪营,钱易.大型水生植物在水污染治理中

的应用研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(2):36-40.

[8] 赵沐子,费志良,郝忱,等.不同贝类对水质净化效果

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[15]国家环境保护总局科技标准司.GB3838-2002.地表

水环境质量标准[S].

Ó类标准,说明该循环水生态

养殖系统对养殖水体有很好的净化效果,能满足养

殖用水的需求,且整个养殖过程实现了尾水零排放。该系统使池塘养殖从/封闭净水0变为/循环流水0,水环境调控从/原位修复0转变为/异位修复0,其成功的应用对减轻养殖尾水对太湖流域的污染具有积极的意义。【生态循环水养殖】

参考文献:

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EcologicalAquacultureAnalysisinaRecirculatingWaterPond

PENGGang,LIUWe-ijie,TONGJun,YANWe-ihui,LUQuan-ping,TANGJian-qing

(1.FreshwaterFisheriesResearchInstituteofJiangsuProvince,Nanjing210017,China;2.Fisheries

TechnologyExtensionStationofJintan,Jintan213200,China)

1

1,2

1

1

1

1

Abstract:Aclosedrecirculatingaquaculturesystemwasestablishedusingbioremediationtechnologandengineeringprojectinapondandthemainwaterqualityindexesincludingtotalnitrogen(TN),totalphos-phorus(TP),ammoniumnitrogen(NH4-N)andCODMnlevelsweredeterminedintheexperiment.Itwasfoundthattheaverageremovalrateswere62.89%forTN,60.24%forTP,56.52%forNH4-N,and47.81%forCODMnintherecirculatingecologicalaquaculturesystemwithzerowastewaterdischargeandadvantageoustotheprotectionofTaiLake.

Keywords:recirculatingaquaculture;constructedwetland;pond;purification

+

+

篇五 生态循环水养殖
循环水养殖系统详解

篇六 生态循环水养殖
室内高密度循环水养殖工艺概述

篇七 生态循环水养殖
国内外循环水养殖专利分析及启示

中国工程科学 2016年 第18卷 第3期

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.03.020

国内外循环水养殖专利分析及启示

孙龙启，刘慧　

（中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东青岛266071）

摘要：通过检索分析Thomson Innovation（TI）专利数据库中的国内外循环水养殖专利数据和研讨循环水养殖系统发展趋势，发现养殖水体净化工艺、养殖池结构设计、养殖水体温度调控、生物滤器和过滤设备等为目前国际循环养殖系统的研究热点，而国内循环水养殖系统的主要研究热点为鱼池设计、生物滤器、水循环装置、供氧、电机轴等；尽管部分国际研究热点在我国仍处于起步阶段，但近几年我国循环水养殖专利在数量上具有明显优势且增长较快，预计国内循环水养殖技术在未来会有快速发展。本文围绕我国“高效、优质、生态、健康、安全”的水产养殖业可持续发展战略目标，对我国循环水养殖发展提出了对策建议。

关键词：循环水养殖系统；专利分析；对策建议；Thomson Innovation中图分类号：S96 文献标识码：A

Patent Analysis on Recirculating Aquaculture System between Home and Abroad and

Countermeasures for China

Sun Longqi, Liu Hui

(Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, Shandong, China)

Abstract: Based on patent retrieval and analysis with the Thomson Innovation (TI) database, the international development trend of recirculating aquaculture system (RAS) is investigated. The current international research and development focus for RAS are purifica-tion technology, aquarium structure, water temperature control, and biological filters and filter devices. Meanwhile, China has focused on fish tank and pond design, biological filters, RAS devices, oxygen supply and motor shaft, etc. Though some of the international research focus in RAS are new for China, the number of Chinese patents is greater than the international average and has grown rap-idly in recent years, indicating a positive developmental trend in the near future. This paper provides recommendations for improving efficiency, quality, safety, and environmental protection of sustainable aquaculture as well as further measures for the development of RAS in China.

Key words: recirculating aquaculture system; patent analysis; countermeasures; Thomson Innovation

一、前言

当今国际社会正面临着从经济危机到全球气

候变化所带来的严重自然灾害和极端天气等多重挑战。同时，国际社会还必须以有限的自然资源满足日益增长的人口对粮食及营养的迫切需求[1]。水产

收稿日期：2016-04-20；修回日期：2016-05-08

作者简介：孙龙启，中国水产科学研究院黄海水产研究所，研究实习员，主要从事渔业信息与战略研究；E-mail: sunlq@ysfri.ac.cn基金项目：中国工程院重点咨询项目“水产养殖业十三五规划战略研究”（2014-XZ-19-3）本刊网址：

115

他山之石  国内外循环水养殖专利分析及启示养殖业作为人类重要的蛋白质和必需营养素来源，在解决全球粮食问题中发挥着越来越重要的作用，为国家粮食安全和经济增长做出了巨大的贡献。在过去的50多年间，以中国为代表的水产养殖业的

发展速度已超过全球人口增速[2]

。但与此同时，传

统水产养殖业所带来的诸如废水和废物排放问题、病害问题和渔药滥用等问题也已引起国际社会的普遍关注。为此，联合国粮食及农业组织提出了“蓝色增长”的概念，推广高效集约式水产养殖模式，而以此为代表的循环水养殖系统正是其核心和前沿领域。目前，循环水养殖系统已成为国际水产养殖研究的热点领域；围绕养殖动物福利和提高养殖系统资源利用率的科学技术问题，我国水产养殖业正朝着标准化、设施化、机械化、智能化和精细化的生态高效的养殖方向发展。

本研究以专利数据库Thomson Innovation（TI）作为数据源，对循环水养殖专利信息进行检索和分析，以研讨国内外循环水养殖技术的发展现状、发展趋势及其在产业中的作用，并将国内外循环水养殖现状进行对比分析，从而为我国水产养殖业发展提供参考。

二、国际循环水养殖概述

国际循环水养殖系统最早起步于20世纪60年代末，具有代表性的是日本的生物包静水养殖系统统[3]

。到了20世纪70年代，生物转盘、生物转筒得到研制开发，同时在生物净化之前增加了前处理装置，滤除颗粒污物，以降低生物滤器的负荷[4]。20世纪80年代，欧洲出现了“一元化”的工业化养殖模式，其特点为投资少、易于管理、经济与环境效益较好，形成了以德国为代表的发达国家工业化养鱼的主要养殖模式。从20世纪90年代开始，生物工程技术、微生物技术、膜技术和自动化控制技术等被逐步应用在循环水系统的水体消毒、水质净化、池底排污、增氧及控温等方面；现代循环水养殖系统几乎采用了所有可以利用的水处理工艺和

技术[4]

。

循环水养殖系统作为现代集约化水产养殖模

116

式，已经具备了养殖密度高、不受季节限制、节水省地、环境可控等优势，得到诸如日本、美国、丹麦、挪威、德国、英国等一些发达国家的重视。这些发达国家还从政策、立法、财政等方面给予支持，积极推进其发展。较为成功的有英国汉德斯顿电站的温流水养鱼系统、德国的生物包过滤系统、挪威的大西洋鲑工厂化育苗系统、美国蓝岭公司鱼虾循环水养殖系统和美国亚利桑纳洲凡纳滨对虾良种场

等[5]

。在欧洲，高密度封闭式循环水养殖已成为一个

发展迅速的技术密集型产业。目前，世界各水产养殖强国正围绕循环水养殖的生态工程化、水循环装备、复合种养、分隔强化等高效养殖模式以及相应的设施化、机械化、信息化等技术及装备开展重点研究。

三、国际循环水养殖发展趋势

Thomson Innovation是由汤森路透集团提供的数据库。Thomson Innovation除了收录德温特世界专利索引(DWPI)数据以外，还收录来自全球90多个国家和地区的8 000多万篇专利信息，包含题录信息、PDF全文、法律状态信息等专利信息深加工的数据和原始数据[6]，可以完整覆盖某一学术领域的专利情况。本研究根据关键词和国际专利分类号(IPC)方式构建以“循环水养殖”为主题的检索策略，具体关键词：

recirculating aquaculture*，IPC号：

A01K61/00 OR A01K61/02 OR A01K63/04 OR A01K63/00，时间范围：2011—2015年；通过领域筛选及人工判读后可确定有效数据，得到国际循环水养殖专利申请数量为1 864件，并在此基础上绘制专利分布图和数量趋势图。

2011—2015年，国际循环水养殖领域专利年度申请量和公开量如图1所示。从整体上看，国际循环水养殖专利申请数量在2012年达到最大值为474件，比2011年增加了11.7 %；

2012年之后，年专利申请数量逐渐降低，2015年申请专利数量仅为164件。由于专利公开的时滞性，申请量和公开量有一定时差。2011—2015年，国际循环水养殖专利公开量呈快速增长，其中2011年公开量为100件；2015年公开量为584件，增长了约4.8倍。

分析专利申请数据可以发现，目前国际循环水

（一）研究方法及数据来源

（二）国际循环水养殖发展趋势

（一）循环水养殖发展历史

（采用碎石为载体）和欧洲组装式多级净水养殖系

（二）循环水养殖发展现状

中国工程科学 2016年 第18卷 第3期

养殖专利申请的峰值期已过，专利的申请量和公开量将逐渐趋于平缓。这一现象表明目前各国在循环水养殖技术方面已趋于成熟，技术成果推广和应用将是今后一段时期的工作重点。

国外循环水养殖专利申请数量的统计数据显示：韩国、日本、美国分别是近5年在该领域专利申请量最多的国家。近5年韩国循环水养殖专利申请量达到506件，表明韩国近年来在该领域的技术创新方面有一定优势；而作为传统循环水养殖强国的日本和美国，其循环水养殖专利申请量分别为320件和243件，仍位居世界前列。欧盟作为循环水养殖开展较早的地区，近5年专利申请量仅为73件，与美国、日本等国家在专利申请数量上存在显著的差距，这说明欧洲循环水养殖相关技术的研发工作过了发展的高峰期，已经形成了较为成熟的

600500专利数量/件

4003002001000

循环水养殖配套工艺和技术（数据来源于Thomson Innvation）。

（三）国际循环水养殖热点分布

本研究利用Thomson Innovation软件中的Theme Scape功能，通过德温特标题和摘要，为国际循环水养殖近5年来的专利数据构建了主题全景图（见

图2）。主题全景图将包含通用概念词（主题）的记录分到一个组，并显示不同记录之间的相对关系，

[7]山峰的海拔高度代表特定主题文献的密度大小。图2中的每一个黑点代表一件专利，等高线密集，

海拔较高的区域为拥有相似技术主题的专利集合[8]。从图2中可看出，近5年国际循环水养殖研究热点主要为养殖水体净化工艺、养殖池结构设计、养殖水体温度调控、生物滤器及过滤设备等，且前三者

201120122013时间/年

20142015

图1 2011—2015年国际循环水养殖专利年际申请量及公开量

5

2

1

3

4

图2 2011—2015年国际循环水养殖热点分布图

注：1——养殖水体净化工艺；2——养殖池结构设计；3——养殖水体温度调控；4——生物滤器；5——过滤设备

117

他山之石  国内外循环水养殖专利分析及启示之间的关联和相互支撑较多。水过滤工艺虽然也是研究热点， 但相对独立，与其他研究热点之间关联性不强。

2014年达到最高值，2015年有所降低。为1 647件，与国际循环水养殖专利申请数量相比，我国的申请

高峰期推迟2年。这与我国循环水养殖起步较晚、发展相对滞后有关。但是，从专利申请数量上来看，

2011年我国循环水养殖专我国远超国际同期水平；

利申请数量占全球的1/3，2014年则占全球的2/3。

（一）我国循环水养殖发展现状

我国循环水养殖研究起步较晚，于20世纪80年代引进了第一批循环水养殖设施进行鳗鱼养殖；但由于高昂的投入和运行成本，上述设施很快便处

于荒废状态[3]。之后国家相继启动了一系列“863”和科技支撑计划项目，并积极借鉴国际先进技术，自主研发了一批适合我国国情的海水循环水养殖设施与装备，如微滤机、臭氧发生器、蛋白分离器等，

[9~13]

。目前，我国并逐步完善了养殖技术和工艺

工厂化循环水养殖规模约为1×106 m2，养殖种类

四、国内外循环水养殖发展状况比较

这说明近年来我国循环水技术研发速度加快，为成果产业化创造了良好的条件。

我国循环水养殖专利公开量在2011—2015年总体呈快速增长，其中2011年和2015年公开量分别为836件和2 397件，增长近1.9倍。与国际同期水平相比，我国循环水养殖专利公开量远高于国

2011年循环水养殖专利公开量为国际际同期水平：

2015年循环水养殖专利公开量为同期水平的8倍；

国际同期水平的4倍左右。

（三）国内外循环水养殖热点分布对比

通过构建我国循环水养殖热点分布图（见图4）得出我国近5年循环水养殖研究热点为鱼池设计、生物滤器、水循环装置、供氧、电机轴等。生物滤器同时为国内和国际研究热点。但是，我国循环水养殖目前更加关注现代化养殖设施的研发及部分关键处理设备的可靠性及精确性的提升。我国循环水养殖装备系统构建和技术水平已与国际接近，但部分国际研究热点在我国仍处于起步阶段。这主要是由于我国工厂化养殖仍以流水养殖为主，循环水养殖比例仍然较低。以海水工厂化循环水养殖为例，目前我国海水工厂化循环水养殖面积接近8×106 m2，而只有其中3 %的养殖水面实施了封闭式或半封闭

包括海水鱼类、对虾等。近年来，我国自主研发了多功能蛋白质分离器、多功能固液分离器装置、模块式紫外线杀菌装置、高效溶氧器装置、弹性刷状生物净化载体等设施装备，循环水养殖水质净化处理工艺也得到进一步完善。

（二）国内外循环水养殖技术发展趋势对比

利用Thomson Innovation专利数据库对我国循环水养殖专利数据进行搜索，时间范围为2011—2015年，经领域筛选和人工判读后确定近5年我国循环水养殖专利申请数量共6 678件（见图3）。

我国专利申请数量在2011—2014年逐年增长，

3 000

2 500专利数量/件

2 0001 5001 0005000

时间/年

图3 2011—2015年我国循环水养殖专利年际申请量及公开量

118

中国工程科学 2016年 第18卷 第3期

5

4

1

2

3

图4 2011—2015年我国循环水养殖热点分布图

注：1——鱼池设计；2——生物滤器；3——水循环装置；4——供氧；5——电机轴

式循环水养殖模式[14]。流水养殖不仅浪费水和能源，而且废水未经处理直排入海，也会对沿岸水域造成污染 [15]。因此，我国应加紧循环水养殖技术的系统化应用与成果转化，并结合实际需求进一步开展热点技术研发和工艺优化。

推动产业健康发展具有重要的意义。为此，我国应在国家层面上推动循环水养殖的工艺装备升级和产业化应用。

（二）加强科研投入，强化关键领域及热点技术

研发

由于我国循环水养殖发展时间短、科技研发基础相对薄弱，且对国际热点领域的研发投入尚显不足，因此在生物滤器结构与功能、养殖废水和废物综合利用、水质指标控制和降低系统能耗等方面还需要较大提升。目前，国际循环水养殖的主要研究热点为养殖水体净化工艺、鱼池结构、养殖温度传感器及水体过滤装备，这些工艺和装备的改进对未来循环水养殖的精细化和信息化发展十分重要。为此，我国应兼顾国内技术需求和国际研究热点，加快循环水养殖关键领域和热点技术研发；加大对高效养殖模式及其机械化、智能化的研发投入和政策支持，缩小与发达国家的科技差距，整体提升我国的循环水养殖科技水平。

（三）加强集成示范，构建具有引领作用的循环水

系统

目前我国循环水养殖研究成果较多，但科技成果产业化应用较少。主要原因在于设施转型更新的成本和生产成本较高，多数企业难以承受。通过打造循环水养殖示范基地，可探清发展道路，确定技术规范标准，进而实现提质增效和节本增收，从而

119

五、我国循环水养殖发展的对策建议

通过对国内外循环水养殖专利技术信息的对比分析，了解最新技术发展趋势，揭示国内外技术创新的优势与劣势，可为我国循环水养殖的发展提供启示与借鉴。本文从以下四个方面为我国循环水养殖发展提出了对策建议。

（一）改进工艺装备，推动循环水养殖产业化应用

由于受到现有设施水平和生产成本等方面的制约，目前国内陆基工厂化养殖系统仍以流水养殖为主，高效循环水养殖模式所占比例不高。与此同时，节能减排技术在基于生物膜硝化反应的循环水系统中的潜能尚未被充分发挥。因此，我国有必要结合生物工程技术，针对经济价值相对较高、节水节能需求迫切、规模较大的养殖品种来构建节能低耗、病原易控、高效净化的循环水养殖系统；结合数字化监控以及完善的养殖工艺和专家管理系统使循环水养殖系统达到节能、节水、经济运行的最佳状态[16]。开展高效低耗、节能减排、品质可控的循环水养殖对降低生产成本、

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