工厂化循环水养殖技术研究与产业化发展

        文/朱建新 刘慧 程海华 张龙 陈世波 刘洋

工厂化循环水养殖是集水产养殖技术与现代工业及信息化技术于一体的高度集约化养殖模式，能有效实现生产效率高、生态环境佳、动物福利优。本文通过回顾发展历史与案例研究，详细分析了国内外循环水养殖科技与产业发展情况、主要问题与最新进展，探讨了这一领域的发展趋势及亟需解决的重大问题。随着我国渔业现代化水平不断提高，新技术新材料不断出现，以及生态文明建设与实现碳中和的要求，循环水养殖模式必将迎来新的发展。

一、工厂化循环水养殖概述

（一）工厂化循环水养殖的特点

工厂化循环水养殖系统（Recirculating aquaculture systems，RAS）是在工厂化养殖基础上发展起来的新型养殖模式，以养殖水体的循环再利用为主要特征，除了具有工厂化养殖的优点外，还在养殖废水处理、减少养殖用水量和尾水排放量等方面具有显著优势。循环水养殖通过供水系统的优化设计和多种设施设备的协调运行，从而实现全部养殖水体的反复循环利用，在节约控温能耗、降低环境污染和防病抗病等方面比工厂化养殖更胜一筹。

循环水养殖需要综合运用一整套水质净化处理设备，其工艺设计涵盖了流体力学、生物学、机械、电子、化学、自动化信息技术等多种科学技术和工业化手段。一个完善的循环水养殖系统可实现水温、溶氧、营养盐等水质指标的全程可控（见图1），并且在任何情况下都能做到系统中90%以上的水循环再利用。

图1 循环水养殖系统工艺流程

工厂化循环水养殖的实质是以工业化、现代化手段支撑和优化养殖生产过程，尤其是通过养殖全程水环境调控，可以在一定程度上克服温度、水资源和空间资源等外界条件的限制，实现全年多批次连续养殖生产，完成反季节生产和错峰上市销售，赢得市场先机，获得较高的经济收益。工厂化循环水养殖良好的生产性能与其高度可控条件下的集约节约特性密不可分。按照单位养殖水体计算，循环水养殖的水产品产量比传统工厂化流水养殖高3倍～5倍、比池塘养殖高8倍～10倍，成活率提高10%以上，渔药和化学试剂使用量减少近60%。全方位指标和性能优化，使循环水养殖的经济效益和生态效益得到保障。

在工厂化循环水养殖系统中，通过对养殖用水进行物理过滤、生物净化、杀菌消毒、脱气增氧等一系列处理，使全部或部分养殖水得以循环利用；在优化调控养殖生物的生活环境的同时，通过自动投饵机等设备的使用，可以实现一定程度的自动化、智能化管理。循环水养殖不但集渔业工程与机械装备技术、新型生态环保材料、微生态调控技术、数字化管理技术等现代高新技术于一体，因养殖过程全程受控、受外部环境变化影响小，具有节水、节地、节省控温能耗、养殖环境稳定、生物生长速度快、养殖密度高、产品绿色无公害等显著优势，被誉为“二十一世纪最具潜力的养殖模式和投资方向”。

迄今为止，我国设计建造了900余套大型循环水养殖系统，遍及中国主要沿海省份，并从沿海一直延伸到内陆地区，甚至远至新疆维吾尔自治区。这些正在商业化运行的循环水养殖系统中，既包括海水系统，也包括淡水系统，都取得了比较好的运行效果，达到了预期生产目标。生产实践证明，工厂化循环水养殖的确具有良好的生产性能和环保优势，以单位产量核算的生产成本也明显低于其他养殖模式。

（二）循环水养殖系统的关键工艺与技术

工厂化循环水养殖系统大量使用了工业工程装备和技术，通常由固体颗粒物去除、悬浮颗粒物与可溶性有机物去除、氨氮及亚硝酸盐等有毒有害可溶性无机盐去除、病原微生物去除、系统内养殖生物和微生物代谢产生的CO脱除、溶氧补充、温度调节等工艺技术体系及其相应的设施设备所构成，其工艺技术包括保温、控温，固体颗粒物去除，可溶性无机氮磷去除，消毒杀菌，增氧等多个环节。

循环水养殖进一步发扬了工厂化养殖的集约化特点，生产效率高、占地面积少，且克服了土地和水等自然资源条件限制，是一种高投入、高产出、高密度、高效益的养殖模式，符合我国生态文明建设的总体目标和可持续发展战略。这种集约高效、节能减排、环境友好的工艺特色，也使循环水养殖成为我国水产养殖转方式、调结构、低碳绿色发展的重要方向，因而连续多年成为我国农业农村部水产养殖主推技术。目前，该模式已得到国内学术界和产业界的广泛认可，新系统建设规模和总体养殖规模在近年来不断攀升，成为我国未来水产养殖的发展趋势。

二、国内外工厂化循环水养殖研究与产业化概览

（一）国外技术研究与产业化

1.国外循环水养殖工艺技术研发

全球最早的循环水养殖系统出现于20世纪50年代的日本，此后世界各国纷纷开展循环水水处理技术和养殖技术研究。由于最初的研究思路是引入市政污水处理工艺和模仿水族馆（养殖密度只有0.16kg/m～0.48kg/m）的循环水处理工艺，并未考虑商业化水产养殖系统在成本、资源，尤其是养殖水体与净水系统比例及系统载鱼量（养殖密度一般在50kg/m～300kg/m）方面的特殊要求，因此走了不少弯路，也耗费了大量资源，研发进程非常缓慢。

另外，早期研究中还忽略了循环水系统的一个重要特点，即动态性。鱼类代谢废物产生和降解的速率需要在系统中达到动态平衡，这样的系统才是稳定和健康的。随着人们逐渐掌握pH值、溶氧（DO）、总氮（TN）、硝酸盐（NO）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）等各种水质指标的特征，以及这些指标在养殖水体中的变动规律，到1980年代中期，循环水养殖的水质动态变化才被纳入系统工艺设计当中。例如，水体缺氧会立即提高充氧机的增氧效率，但增氧的同时，硝化细菌对氨氮浓度升高的响应却会出现严重滞后。因此，深化对可能发生交互作用的限制性生产因素的了解，对于系统设计和运行来说越来越重要。

许多养殖技术人员虽然有工厂化养殖的经验，但也仅基于流水系统，并不了解循环水系统，在日常操作中难以合理控制系统的载鱼量、饲喂量、饲喂频次、水质指标的管理等，造成系统整体水流量与物质平衡失控，最终导致系统运行失败。在循环水养殖早期发展阶段，这种科学认知和管理经验的不足从养殖密度上就可见一斑，实验室规模的RAS养殖密度一般在10kg/m～42kg/m，而产业化规模的RAS的养殖密度仅能达到6.7kg/m～7.9kg/m。经过半个多世纪的发展，现代RAS通过不断优化的工艺设计、曝气充氧（例如液氧的使用）、自动投喂以及适宜养殖品种的选择等，得以不断突破各种限制性因素，因而能够实现50kg/m～300kg/m的高密度。

随着传统池塘养殖模式因面临土地竞争和各种环保压力而在发展上陷入停顿，欧美各国工厂化循环水养殖业在1980年～1990年经历了快速发展和上升期。伴随着产业发展的是各种工艺技术的改进，开始利用各种无压过滤筛网滤除较大悬浮颗粒物，利用臭氧对水体进行消毒和降解其中的有机物，同时也研发出多种类型的生物滤器，如浸没式过滤器、滴滤器、往复式过滤器、旋转式生物接触器、转鼓生物滤器和流化床反应器等，以及厌氧反硝化装置。随着这些装备和工艺技术的开发，工厂化循环水养殖逐渐成形并开始产业化应用。

美国在工厂化循环水养殖基础和应用基础研究中也保持了较高水平，包括集约化养殖生物的营养生理、防病技术、水处理技术等。美国循环水养殖系统的工艺特点是水质调控自动化、机械化程度很高，采用计算机辅助自动调控水体中的溶氧、pH值、电导率、浊度、氨氮等指标，并自动控制养殖场内部环境的温度、湿度、光照强度等。另外，得益于发达的总体工业水平，他们在增氧、生物净化沉淀、固体颗粒物滤除、养殖生物分级筛选和收获等方面大量运用了先进的高新技术和装备。如美国马里兰大学海洋生物技术中心研发的循环水养殖实验系统（见图2）包含厌氧反应环节，与丹麦Aquatec-Solutions的系统较为接近。

图2 美国马里兰大学海洋生物技术中心研发的循环水养殖实验系统

2.国外循环水养殖产业

虽然一些发达国家在循环水养殖基础科学研究、技术研发和装备制造方面都取得了不错的成果，但循环水养殖产业在初创时期非常艰难。据报道，2000年～2013年，英国一共注册成立了29家RAS商品鱼养殖场（即不包括孵化场和鱼种生产），其中18个从事罗非鱼养殖；但由于经营不善，2005年～2006年，第一批注册的企业均在之后2年～3年停产。

丹麦、荷兰、以色列、日本、英国、美国、法国、德国、俄罗斯等国家都是循环水养殖产业比较发达的国家，其养殖品种都以鱼类为主。在欧洲，德国较早（1970年代）尝试用循环水系统来养殖鲤鱼；但从整个欧洲看，循环水养殖技术、装备和工艺设计最为发达、较早建立起工厂化循环水养殖模式的国家主要是丹麦和荷兰。丹麦在1970年代中期就开始策划将循环水养殖技术产业化，而最早的、具备生产规模的鱼类循环水养殖系统由丹麦水产研究所开发，1980年在丹麦建成运行。丹麦在循环水养殖技术方面的早期投入有力促进了RAS的产业化发展，特别是欧洲鳗鲡（）等高值鱼类的养殖；后来，丹麦又开发了室外半封闭式循环水养殖模式，以冷水性虹鳟为主要养殖对象。得益于先发优势，丹麦有多家环保公司在水产养殖装备与工艺研发方面脱颖而出，其中包括1978年成立的Inter Aqua Advance-IAAA/S（IAA）、Nordic Aqua Partners（NAP）、Aquatec-Solutions等公司，在全球范围内设计建造了一百多套工厂化循环水养殖系统。丹麦Aquatec-Solutions公司设计的循环水养殖系统包含厌氧反应环节（见图3）。2019年～2020年，丹麦Nordic Aqua Partners公司联合欧洲水产饲料巨头荷兰泰高集团、挪威AKVA公司开始在中国浙江省宁波市象山县开发RAS大西洋鲑养殖项目。

图3 丹麦Aquatec-Solutions公司设计的循环水养殖系统

挪威AKVA公司设计的大西洋鲑苗种培育系统采用双循环水流系统，养殖用水全部通过固体颗粒物过滤、紫外线消毒和脱气处理，只有一部分流量通过移动床生物反应器（MBBR）处理（见图4）。系统使用锥形注氧罐充氧。除了挪威和丹麦，瑞典等北欧国家也有一些公司生产循环水养殖装备，例如，瑞典的伟伦万特公司近年来与中国有很多合作，2011年至今，先后在天津市塘沽区、山东省海阳市等地建设了近十套循环水养殖系统。

图4 由挪威AKVA集团公司设计的大西洋鲑苗种培育循环水养殖系统

美国的华盛顿大学、马里兰大学、西弗吉尼亚淡水研究所等科研院所在该领域的研究水平居世界前列，其中西弗吉尼亚淡水研究所和康奈尔大学联合设计的循环水养殖系统（见图5）已成为此类工艺设计的经典，其在固体颗粒物去除过程中增加了径向流沉降器，并使用流化砂生物过滤器做为核心生物滤器，只有约60%的流量通过生物滤器。很多后续的实验系统都采用了类似的设计，例如卑尔根大学的RAS系统就是在弗吉尼亚州淡水研究所系统的基础上增加了膜生物反应器。美国的循环水养殖技术颇具特色，一度处于全球的领先地位，曾经倍受养殖业界的关注；然而与英国和其他一些国家一样，美国的工厂化循环水养殖产业也是经历无数次失败后逐渐发展成熟起来的。多年来，美国在循环水养殖冷水性的鲑鳟鱼以及温水性的罗非鱼方面已取得显著效果，在技术和装备方面都有一定的积累，其工艺技术研究主要走两条路线：一是大力研究水处理设施设备，形成集成各种科学技术于一体的现代化循环水养殖技术路线；二是简化各种水处理设施设备，节约成本，采用简单的废水处理方式实现循环水养殖模式经济运行的技术路线。

图5 美国弗吉尼亚州淡水研究所设计的循环水养殖系统

以色列从20世纪20年代～30年代开始尝试水产养殖，大致可分为池塘、工厂化和工厂化循环水三个阶段。目前，以色列水产养殖产量占到水产品总量的70%以上；虽然总的规模有限，但其仍然可称得上是世界上主要的水产养殖国家。工厂化循环水养殖是以色列农业现代化技术成果在水产养殖领域的集中体现，其核心工艺是水处理技术，包括采用高效的生物滤器、全自动滚筒微滤机、实时水质监测、自动投饵等先进的养殖设备。以色列阿科莫夫公司是有着三十多年历史的渔业装备研发、系统设计、装备制造公司。其循环水养殖系统采用先进的Aqua Maof微量液体排放技术，利用多项水处理专利和过滤技术来减少用水量（见图6）。阿科莫夫公司的集成RAS技术核心是高效的电源管理，可显著降低能源成本；同时，采用优化的饲喂模式和先进的饲喂管理系统，也能够降低饲料转化率和运营成本。另外，阿科莫夫公司的RAS系统工艺流程有一定的灵活性，能够根据不同企业和品种的需求进行定制化设计，并且能够随时集成利用新技术；通过对系统组件的智能化选择和配备，可以在最少维护下实现强大的功能。目前，阿科莫夫公司已经在日本、挪威、德国、波兰、俄罗斯等全球多个国家建设了数十套RAS系统，养殖品种包括大西洋鲑、虹鳟、石斑鱼、黄条鰤和对虾等。

图6 以色列阿科莫夫公司的工厂化循环水养殖系统设计

虽然经历了半个多世纪的发展，工厂化循环水养殖对全球水产养殖的总体贡献却十分有限，尤其是在水产养殖规模较大的发展中国家，RAS的占比还非常低。不过，由于较为严格的环保政策等条件限制，欧美国家的陆基工厂化养殖大多采用循环水技术。尤其是在最近20多年来，欧美国家将工厂化循环水高密度养殖作为新型技术密集型产业，发展速度非常快。例如，法国的大菱鲆苗种孵化和成鱼养殖绝大部分在封闭循环水养殖车间进行，大菱鲆苗种培育100%采用循环水，养殖60%以上采用循环水。从全球来看，循环水养殖单产一般达到70kg/m～120kg/m，生产规模可大可小，大型生产系统年产量超过1000t，中型系统年产500t，而小型系统年产量可能只有50t。除了环保压力和资源限制，病害防控、增加市场灵活性等方面的迫切需要，也成为助推欧美各国发展工厂化循环水养殖的新动力。大西洋鲑是欧洲首屈一指的主养品种，一直以深水网箱养殖为主要养殖模式。近年来，网箱养殖的大西洋鲑受到鱼虱侵扰，产品质量和产量都难以保证，于是挪威等一些欧洲国家已开始进行封闭循环水养殖鲑鱼的技术研发和生产实践。同时，美国也对工厂化循环水养殖加大了政策支持和产业化推广力度。总部位于迈阿密的大西洋蓝宝石公司3.5万m的大西洋鲑循环水养殖场于2018年建成投产，并于2020年销售第一批共1万多t商品鱼；同时，该公司计划在2023年和2026年分两次扩建，并最终达到37万m和年产10万多t商品鱼的规模。差不多在同一时期（2018年～2021年），由挪威的北欧水产养殖公司投资近10亿美元，分别在加利福尼亚州和缅因州兴建了两座大型的大西洋鲑循环水产养殖场，项目拟于2024年建成投产。

（二）国内技术研究与产业化

1.国内循环水养殖工艺技术研发

我国工厂化循环水养殖起步于20世纪80年代中期。1986年前后，以中原油田、江苏中洋为代表的几家企业，先后花巨资从德国、丹麦等国家引进一批循环水养殖系统，主要从事淡水罗非鱼、鳗鱼的工厂化养殖。但由于管理理念与现实的差距，设备运行并不顺利。1990年初，国内开始进行工厂化循环水养殖相关的科学与技术研究，从早期的摸索，到工艺、技术、装备的逐步研发与配套集成，最终实现产业化运行，至今已近30年时间。

我国成规模的海水工厂化养殖出现于20世纪90年代。初期以“温室大棚+深井海水”的工厂化流水养殖模式为雏形的中国工业化养鱼逐步创立，克服了养殖季节的限制以及突发恶劣天气的干扰，并以此为基础实现了单位水体养殖产量的大幅度提高，掀起了以大菱鲆、牙鲆等鲆鲽鱼类为代表的我国第四次海水养殖浪潮。

90年代中后期，中国水产科学研究院黄海水产研究所（以下简称“黄海所”）开始进行工厂化循环水养殖工艺技术研究。在“九五”期间，黄海所承担了国家高技术研究发展计划（“863计划”）“工厂化养殖海水净化和高效循环利用关键技术的研究”“工厂化鱼类高密度养殖设施的工程优化技术”等项目，开展了海水工厂化养殖关键技术研究，研发了微滤机、快速过滤、高效增氧等技术，在山东省荣成市寻山水产集团公司养鱼场建成了“863”课题工厂化循环水养鱼实验基地，进行海水循环水养鱼技术实验研究，养鱼密度达到30kg/m；“十五”期间，黄海所主持了国家“863计划”和科技攻关计划课题，解决了工厂化养殖的工程技术优化，养殖装备技术水平得以提升，并带动了工厂化养殖的工程优化技术在我国北方沿海地区的推广应用；“十一五”期间，黄海所研发了工厂化养殖成套设备，构建了高效养殖生产体系，使工厂化循环水养殖在我国长足发展，取得了显著经济效益和社会效益。通过承担“十二五”国家科技支撑计划“节能环保型循环水养殖工程装备与关键技术研究（2011BAD13B04）”和“黄渤海区鱼类工厂化健康养殖技术集成与示范（2011BAD13B07）”，以及“十三五”国家“蓝色粮仓”科技创新重大专项“虾参循环水养殖工艺研究与清洁生产系统构建（2019YFD0900505）”等一系列重大项目，我国循环水养殖工艺、技术和系统化程度得到快速提升，并且在运行规模和养殖品种方面也得到不断发展。通过我国科研人员二十多年的持续努力，陆续突破了固体颗粒物快速分离、生物净化、高效溶氧、养殖尾水处理等关键技术，取得了一批拥有自主知识产权的创新成果；初步构建起具有中国特色的节能环保型循环水养殖工艺，工艺水平接近世界先进水平。

近十年来，循环水养殖技术在国内外得到进一步发展，工艺设备不断优化，逐步采用了纳米材料技术、生物膜快速培养技术、厌氧反硝化技术、自动投饵和自动化控制技术等现代化科学技术成果。在中国目前的主流循环水养殖系统工艺设计当中，水处理装备由微滤机（固体颗粒分离器）、气浮（蛋白分离器）、生物滤池、增氧装置、控温装置以及紫外线消毒设备等几个主要部分构成。通过不断对工艺设备更新换代和配套集成，进一步提高了自动化程度和集约化程度，强化了生物安保和动物福利，养殖水循环利用率达到95%以上，循环水养殖配合生态综合尾水净化技术，实现了无废物生产和“零排放”。

2.国内循环水养殖产业

科技创新有力地支撑了产业发展。国内循环水养殖产业开始于2007年，2007年～2013年，在国内第四次渔业产业浪潮的推动下，以鲆鲽类工厂化循环水养殖为代表，产业规模迅速由2万m上升至50万m，增长了25倍。在黄海水产研究所、中国科学院海洋研究所、中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所等科研院所推动下，莱州明波水产有限公司、天津海发海珍品实业发展有限公司等企业的示范带动下，2013年前后，我国工厂化循环水养殖已初具规模，主要集中在北方沿海，其中，辽宁省、河北省、天津市和山东省的循环水养殖总面积约占其工厂化养殖总面积的67.2%。循环水养殖总产量中，半滑舌鳎（）约占43%，大菱鲆（）占24%，其他经济鱼类占33%，涉及虹鳟（）、老虎斑（）、鳗鲡（spp.）等多种，养殖密度也逐步提高到30kg/m～40kg/m，个别品种（尼罗罗非鱼）甚至高达104.2kg/m。21世纪的第二个十年，中国循环水养殖已经有了质的飞跃，载鱼量、养殖水质和养殖效果都有了明显的提高。鱼类之后，对虾、海参、鲍和贝类等品种的循环水养殖先后在我国获得成功。我国于1988年引进南美白对虾进行池塘养殖并获得成功，但由于病害频发，使产业不堪其忧、产量和产值难以保证；通过近年来对虾工厂化和循环水养殖的大量研究与实践，循环水养虾目前在我国已颇具产业化规模，实现了传统养虾方式更新换代和转型升级。目前，工厂化循环水养虾在我国北方沿海和甘肃省、内蒙古自治区等内陆省份发展很快；截至2022年初，运行中的系统总面积约30万m，另有在建项目近200万m。

多年来，中国渔业科技工作者坚持自主研发中国特色的工厂化循环水养殖工艺模式，养殖总规模已突破300万m，与国外循环水养殖系统相比，我国循环水养殖系统建设成本是国外的五分之一，运行能耗是国外的三分之一，养殖品种更加丰富多样。

三、工厂化循环水养殖面临问题与发展趋势

多年来，渔业科技工作者研发了环流式固液分离装置、工厂化循环水养殖系统多功能回水装置、生物滤池多孔排污装置、生物膜负荷挂膜技术等实用性水处理装备和水处理技术；通过对循环水养殖工况下养殖鱼类生理、生态研究，揭示了工厂化循环水养殖促生长机理；通过生物滤器研发，阐明了生物膜培养方法、净化机理和影响要素，系统研究了主要营养素在循环水养殖系统内的迁移转化规律，为养殖微生态环境精准控制提供了理论依据；通过系统集成和优化，构建了节能环保型海水鱼类工厂化循环水养殖系统，自主设计的工厂化循环水养殖系统在工程造价、运行稳定性、运行能耗、养殖生物单位承载力等方面处于领先水平，目前已在全国建立示范企业63家，示范面积90多万m，为促进我国渔业产业转型升级和工业化发展作出了突出贡献。不过，我国工厂化循环水养殖发展中也存在许多不足，需要不断优化与提升。

（一）设施与装备集成能力需要加强

国内目前已建成的生产性工厂化循环水养殖系统中，水处理设备、自动投饵设备、杀菌和增氧设备等单项设备的性能和工艺水平虽已逐渐步入世界先进行列，但这些装备在配套和应用方面仍然存在许多不完善和不匹配的问题。我国目前的水产养殖设备供应商总体呈现小而散的格局，真正能够生产循环水养殖成套设备的厂家如同凤毛麟角，更缺少能够与国际知名水产设备供应商抗衡的规模以上企业。从不同的设备厂家进行选型和配套，筛选成本提高，间接增加了系统设计和建设过程中的难度，另一方面也限制了国产系统及其装备的快速提升。今后，应进一步加大养殖装备研发和产业化投入，不断提升装备水平和系统建造的一体化程度，加速实现工厂化循环水养殖系统健康、高效、稳定地运行。

（二）配合饲料需要进一步优化

我国现阶段的水产饲料配方雷同度较高，缺乏针对循环水养殖、以及相应养殖品种的专用饲料，饲料营养、蛋白水平、溶失率、饲料系数等指标参差不齐，增加了水处理系统的运行负担，也影响了工厂化循环水养殖的效果。有必要开发针对不同品种的循环水养殖专用饲料，使饲料营养和性能都具备较高的水平，从而保证循环水系统的各种优势能够得到更好发挥。

（三）病害防控技术需要精准化

追求高密度、高效益是工厂化循环水养殖模式的首要目标。由于养殖密度高、系统负荷大、物质周转快，一旦哪个环节出现微小的问题，都有可能被迅速放大，并引发养殖生物病害。此外，由于系统本身的封闭性，病原体一旦进入就很难去除。为此，一方面需要递进式不断加强系统工艺的优化，增加系统本身的缓冲性能，使系统运行更加顺畅；另一方面则要加强循环水高密度养殖条件下生物的生理生态学研究，以及养殖生物的应激反应、疾患征兆、疫病防控技术研究，建立科学有效的病害预警机制。

（四）节能降耗需要进一步加强

前期建设投入大和能耗高，是工厂化循环水养殖不可回避的两个问题。应同时关注设备和系统两个层次的节能降耗，进一步研发节能型设施设备，优化与集成低碳高效的循环水处理技术；优化系统工艺和水处理单元之间的耦合，以实现节能减排；研发CO去除装置，降低养殖水体中CO含量；研制低能耗、高效率的多功能固体颗粒物滤除设备、消毒杀菌设备和生物滤器；研发高效、实用的养殖尾水处理技术，实现尾水资源化、无害化处理，构建工厂化养殖尾水污染物生态控制新模式；研发适合循环水养殖系统使用的可再生能源利用技术，提高太阳能、风能等新能源与循环水养殖装备的匹配度，同时推广使用水源热泵等高效热交换设备，降低系统运行的能源成本。

（五）运行工艺与养殖管理需要标准化

我国工厂化循环水养殖虽然经历近30年的发展，但目前仍缺乏相关技术标准与规范，未形成标准化体系。不同地区、不同企业的养殖技术水平参差不齐，养殖效果和生产性能差异较大；因系统设计不合理、管理失当、水循环与水质指标失控导致系统运行失败的例子比比皆是，一定程度上制约了循环水养殖模式的大规模推广应用。应加紧构建工厂化循环水健康养殖生产技术体系，建立健康养殖生产管理模式，构建节约型工厂化循环水安全高效的养殖工艺和技术标准，通过制定相关标准或规范来构建标准化体系，开展标准化生产示范。

（六）基础研究有待加强

工厂化循环水养殖目前仍然存在一些科学认知方面的挑战，包括养殖生物在高密度和特定水质条件下的健康状态、系统运行中生物膜结构的变化及其对水处理效果的影响、主要营养素在系统内的迁移转化规律、固体颗粒物去除的最佳途径及无害化处理等。对这些过程与机制的认识不足，也影响到相关技术和装备的发展。

迄今为止，中国渔业科技工作者已初步建立了适合我国国情的循环水养殖技术体系，产业发展初具规模，但在养殖微生态环境控制、养殖管理与投喂技术、水质自动检测与数字化管理、病害防控、节能降耗等方面还需要不断完善和加强。此外，企业管理者因传统养殖理念的束缚，使相当一部分循环水养殖系统集约节约、高效安全的技术优势尚未充分发挥。从设施装备上来看，我国工厂化循环水养殖在水处理精度、水处理效率、运转使用率及自动化、智能化管理水平方面与国外先进国家相比尚存在一定差距。

尽管存在上述种种问题和挑战，但对比现有的各类水产养殖生产模式，工厂化循环水养殖可以实现生产效率最高、生态环境保持最佳、动物福利得到加强的目标，绿色、生态、循环、高效，代表着未来水产养殖业发展方向。随着我国渔业现代化水平的不断提高，新技术新材料不断出现，将给循环水养殖模式带来新的发展机遇。同时，随着中国建设生态文明和实现碳中和的进程逐渐加速，发展节能减排和低碳经济已成为水产养殖业的必由之路，我国传统的养殖模式在科技水平、自动化程度、经营管理方式、资源消耗等方面已经表现出种种局限性，而工厂化循环水养殖的优势日益显现，必将迎来新一轮快速发展。