水产养殖循环水生产系统中的关键因素

姜衍礼，崔从明，董信林

（1.上海福岁乐生物科技股份有限公司，上海 202150；2.上海泓循环境科技发展有限公司，上海 200135；3.山东中天羲和环境科技股份有限公司，山东 威海 264200）

目前我国的水产养殖由分散养殖向规模化、工业化转变，陆基工厂化和深海网箱是两个最重要的方向，网箱养殖受自然气候条件影响较大，如：台风、赤潮等因素有可能对网箱养殖造成灾难性的损失，同时对环境水体造成严重污染。陆基工厂化养殖以较高的科学技术水平为支撑，采用循环水系统，使养殖对象一年四季均能正常生长，充分利用养殖设施，缩短养殖周期，减少养殖业对自然气候及环境因素的依赖，有效降低了极端自然天气带来的巨大风险，是代表未来发展方向的养成模式[1]。怎样保证循环水养殖生产的高效稳定，该文着重阐述循环水养殖生产系统中的关键因素。

1 循环水系统定义

循环水系统是一种水产养殖生产系统，它对水进行循环和更新，以培养水生生物。

一种定义是按系统流量计算，95%流量循环，5%的流量新水交换。例如：一个100 m3的水箱，按系统流量计算，总循环流量100 m3/h，其中95 m3/h水循环，5 m3/h新水交换。如图1所示。

图1 循环流量的95%

图2 循环体积的95%

例如：一个100 m3的水箱，按系统体和计算，总循环体积100 m3，其中100 m3/h水循环，5 m3/h新水交换。如图2所示。

目前循环水系统很难做到封闭循环，常用的循环水型式采用微滤机或砂滤罐过滤固体颗粒物，会有7%～10%的反冲洗废水会浪费，欧美已有案例换水率做到2%～5%，但零换水率操作非常困难，还没有长期成功案例。

1.1 循环水养殖系统的优势

①养殖水量需要量少；

②便于集约化生产，使用面积需求量少；

③温度可控，养殖生物生长期短；

④水质可控；

⑤便于废物收集；

⑥饲料转化率高；

⑦产品隔离，免受疾病和污染；

⑧更好的库存控制。

1.2 循环水养殖系统也具有缺点

①初期高投资；

②技术门槛高；

③管理要求高；

④运行费用高；

⑤失败案例很多；

⑥需要规模经济。

1.3 目前循环水养殖系统常用在

①科研试验研究系统；

②鱼卵孵化、育苗、隔离、检疫系统；

③鱼种培养系统，提高小鱼产量，挑选符合市场大小的产品；

④成鱼养殖系统；

⑤暂养系统。

2 循环水养殖生产系统的高密度养殖和饲料投喂

循环水养殖生产系统的目的是实现高密度养殖，这就需要保证充足的饲料投喂。

养殖生物的日增值等于日饲料利用量，例如：以2∶1的饲料转化率每年生产5 t鱼，需要喂10 t饲料。

但是饲料投喂多少对水质的影响很大，投喂1 kg饲料，需要消耗0.25～1.0 kg氧气、0.18～0.4 kg的碱，同时产出 0.35～1.38 kg CO2、0.07～0.15 kg 固体废物、0.025～0.055 kg 氨氮[2]。

3 循环水养殖生产系统中细菌的作用

循环水养殖系统中的细菌会分解这些固体废物，产生有毒的氨氮，消耗氧气（生化耗氧量通常称为BOD），这些细菌通常被称为异养菌。

氨氮以非电离氨（NH3-N）和电离氨（NH4+-N）的某种组合形式存在于水中，它们合称为总氨氮。非电离形式对鱼毒性要大得多，它是一种气态化学物质，而NH4+的离子化形式可溶于水，由于其易扩散至鳃膜，对鱼类也是有毒的。

4 养殖循环水要解决的关键因素

循环水系统就是通过将氨氮转化为一种对细菌毒性较小的形式来保证生产的。

图3 循环水处理步骤示意图

通过物理过滤（微滤机、砂滤罐等）去除固体颗粒，通过增氧保证鱼类呼吸，通过曝气滴滤去除CO2，保持pH值正常范围，通过紫外和臭氧杀毒控制病原体，通过生物过滤移除水体中氨氮。

天然存在的细菌：（亚硝基单胞菌）将氨转化为亚硝酸盐（NO2），亚硝酸盐对鱼也是有毒的。

其他细菌（硝化细菌）将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO3），硝酸盐通常对鱼没有很大的毒性。

这个过程称为硝化作用，这些细菌称为硝化细菌也称为自养细菌。

硝化反应NH4++1.5 O2=2H++H2O+NO2，保持DO＞2 mg/L。

反硝化反应NO2+0.5 O2=NO3，保持DO＞4 mg/L[3]

每1.0 g NH4+氧化成NO2需要4.57 g的氧气，使用7.14 g碱，产生8.59 g碳酸，产生0.21 g硝化细胞[2]。

5 结论

高密度水产养殖循环水生产系统一定要处理和监控好水质指标，通常包括：溶解氧＞7.0 mg/L、氨氮＜1.0 mg/L、亚硝酸盐＜0.2 mg/L、温度日波动＜0.5 ℃、pH值7.0～8.5，日波动＜0.05等。所以需要通过采用高效设备物理过滤去除固体颗粒，通过纯氧增氧保证鱼类呼吸，通过曝气滴滤去除CO2，保持pH值正常范围，通过紫外和臭氧杀毒控制病原体，通过生物过滤移除水体中氨氮。