郁蔚文, 王 健

(農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092)

集聚式池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖設(shè)施的應(yīng)用與分析

郁蔚文, 王 健

(農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092)

通過對(duì)江蘇、浙江、上海等地區(qū)現(xiàn)有集聚式池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖設(shè)施的結(jié)構(gòu)形式、工藝流程及發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行的考察和總結(jié)，從設(shè)施材料、對(duì)土地資源的影響、建設(shè)周期、投資及生產(chǎn)應(yīng)用等多個(gè)方面進(jìn)行了分析和比較，介紹了該養(yǎng)殖設(shè)施的應(yīng)用情況，探討了其在實(shí)際養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中存在的利弊。并針對(duì)存在的問題，提出需進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)施結(jié)構(gòu)及工藝流程。以期規(guī)范和提升工藝技術(shù)，促進(jìn)集約化設(shè)施養(yǎng)殖技術(shù)模式的健康可持續(xù)發(fā)展。

集聚式；池塘養(yǎng)殖；流水養(yǎng)殖；養(yǎng)殖設(shè)施

中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為世界上唯一一個(gè)養(yǎng)殖產(chǎn)量長(zhǎng)期大幅度超過捕撈產(chǎn)量的國(guó)家[1]。2015年，中國(guó)水產(chǎn)品總產(chǎn)量達(dá)6 699萬t，其中淡水池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量2 195萬t[2]，是我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖的主體。據(jù)估計(jì)，到2030年我國(guó)將缺少2 000萬t的水產(chǎn)品，這需要通過水產(chǎn)養(yǎng)殖來彌補(bǔ)[3]。雖然池塘養(yǎng)殖發(fā)展迅速，但由于設(shè)施陳舊，對(duì)土地資源利用率低下，對(duì)水域環(huán)境造成的面源污染問題日趨嚴(yán)重，養(yǎng)殖工藝技術(shù)普遍較為落后。這些問題一直困擾著水產(chǎn)從業(yè)人員及政府相關(guān)部門[4-5]。對(duì)養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的水域面源污染問題進(jìn)行調(diào)控技術(shù)研究，是解決現(xiàn)今水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)所面臨的諸多問題的關(guān)鍵所在和必然趨勢(shì)[6-8]。近年來我國(guó)積極推進(jìn)養(yǎng)殖池塘標(biāo)準(zhǔn)化改造[9]，同時(shí)開發(fā)了一些新的養(yǎng)殖模式，如生態(tài)工程化循環(huán)水池塘養(yǎng)殖[10]、復(fù)合人工濕地-池塘養(yǎng)殖[11]等。新的養(yǎng)殖設(shè)施，如集聚式池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖設(shè)施正在部分地區(qū)推廣應(yīng)用。

集聚式池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖(簡(jiǎn)稱“集聚式養(yǎng)殖”)工藝技術(shù)設(shè)施的理念最早由國(guó)外引入[12]，最近幾年在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅猛，尤其在江、浙地區(qū)。集聚式養(yǎng)殖設(shè)施形式多樣，有磚混結(jié)構(gòu)、金屬或非金屬框架結(jié)構(gòu)；其應(yīng)用范圍廣，除池塘外還能用于其他如水庫、湖泊等大水面；與普通池塘相比，具有節(jié)能降本的特點(diǎn)。目前，集聚式養(yǎng)殖設(shè)施工藝技術(shù)在迅猛發(fā)展的同時(shí)，也表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)拿つ啃?。在設(shè)施結(jié)構(gòu)選擇、設(shè)施配置規(guī)模、養(yǎng)殖容量及養(yǎng)殖品種確定等諸多方面缺乏科學(xué)性、合理性；對(duì)養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘餌、排泄物的集中收集與綜合處理等工藝技術(shù)上也未盡完善[13]。本文通過對(duì)現(xiàn)有集聚式養(yǎng)殖設(shè)施的結(jié)構(gòu)、使用狀況及效益等進(jìn)行分析比較，找出存在的問題，以促進(jìn)集聚式養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展和完善。

1 設(shè)施結(jié)構(gòu)、工藝流程及設(shè)置方式

1.1 設(shè)施結(jié)構(gòu)和工藝流程

集聚式養(yǎng)殖設(shè)施是一種在較大池塘或其他養(yǎng)殖水域設(shè)置的U型槽式集約化流水養(yǎng)殖設(shè)施(圖1)。

圖1 集聚式池塘內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖設(shè)施結(jié)構(gòu)及工藝流程Fig. 1 The structure and process flowchart of the internal recirculating aquaculture facilities in cluster ponds

其外形尺寸基本為長(zhǎng)20～24 m、寬4～5 m、深2～2.5 m。養(yǎng)殖設(shè)施一般分成前、中、后三個(gè)部分。前部是向養(yǎng)殖水槽內(nèi)產(chǎn)生定向水流的機(jī)械裝置，目的是將養(yǎng)殖水槽外的優(yōu)質(zhì)水推入養(yǎng)殖水槽內(nèi)，定向推流形式有水泵提水、螺旋槳和壓縮空氣氣墊提水，一般因考慮設(shè)備成本和運(yùn)行成本而較多選擇使用壓縮空氣氣墊提水工藝。中部是集約化養(yǎng)殖區(qū)域，兩端有固定攔網(wǎng)將養(yǎng)殖對(duì)象限制在此區(qū)域。后部是排泄物和殘餌的集中排放區(qū)域，目前較為常用的工藝是在設(shè)施后部的末端下沿設(shè)置高度0.5～1.0 m的擋污板，使隨水流沖至此區(qū)域的排泄物和殘餌被阻擋、下沉集中，再由行走式吸污泵定期提升至陸基集中處理，也有采用后部設(shè)置PVC插拔管，通過水位壓差實(shí)現(xiàn)底部排污，這種排污效果較前一種稍好。部分流出槽外的固態(tài)污物及溶解于水的有機(jī)質(zhì)則到達(dá)集聚式養(yǎng)殖設(shè)施外的大水面，大水面中適量放養(yǎng)濾食性魚類濾食、消化、吸收，從而達(dá)到養(yǎng)殖水體的內(nèi)部?jī)艋幚砗脱h(huán)利用。

1.2 設(shè)置方式

集聚式養(yǎng)殖設(shè)施在養(yǎng)殖池塘的建設(shè)施工一般需干塘作業(yè)。較為科學(xué)合理的布置方式是：利用2個(gè)養(yǎng)殖池塘間的塘埂兩端開挖2個(gè)深及塘底的缺口，缺口視2個(gè)養(yǎng)殖池塘水面積大小，建設(shè)1個(gè)至多個(gè)并列的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施；另一缺口則作為設(shè)施外循環(huán)的過水通道(圖2)。

圖2 集聚式養(yǎng)殖設(shè)施在池塘設(shè)置示意圖Fig.2 Schematic diagram of the installation of cluster-type breeding facilities in aquaculture pond

設(shè)施運(yùn)行時(shí)，安裝在設(shè)施前部的推流裝置從一側(cè)池塘提水推流進(jìn)集聚式養(yǎng)殖設(shè)施，水體從設(shè)施尾部流入另一側(cè)池塘，并從塘埂另一側(cè)的過水通道流回設(shè)施前部的池塘，從而完成水體的循環(huán)利用。

也有在單個(gè)較大水面的養(yǎng)殖池塘設(shè)置，但因循環(huán)流水條件差，水體的凈化效果會(huì)很差。而在特定的河道、湖泊、水庫等水位隨潮汐變化較大的可養(yǎng)殖水域，可在特定區(qū)域設(shè)置警示標(biāo)志，采用浮式結(jié)構(gòu)定位設(shè)置集聚式養(yǎng)殖設(shè)施。但該設(shè)施需要帶水安裝，建造難度較大，需要有完善的安裝方案和技術(shù)手段。

2 不同結(jié)構(gòu)形式的特征和比較

現(xiàn)有各種形式的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施，所采用的推流工藝基本一致，一般因考慮設(shè)備成本、運(yùn)行成本，兼顧推流和水體增氧而較多選擇使用壓縮空氣氣墊提水定向推流工藝。各種形式的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施，其結(jié)構(gòu)和設(shè)置形式大致可分為以下幾種。

2.1 磚混結(jié)構(gòu)

磚混結(jié)構(gòu)的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施在水體中的設(shè)置形式只能是固定設(shè)置，建設(shè)時(shí)需干塘，在池底澆筑鋼筋混凝土底板，兩側(cè)磚砌擋墻，形成流水養(yǎng)殖槽體結(jié)構(gòu)，可單個(gè)設(shè)置也可多個(gè)并聯(lián)(圖3)。

圖3 磚混結(jié)構(gòu)集聚式池塘內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖設(shè)施Fig.3 Masonry-concrete structured aquaculture facilities in the cluster recirculating ponds

這種結(jié)構(gòu)形式造價(jià)相對(duì)較為低廉，但施工周期長(zhǎng)，尤其是需要大面積硬化土地，故對(duì)土地?fù)p害較為嚴(yán)重，與國(guó)家的土地政策相背離，不適宜進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2.2 半磚混結(jié)構(gòu)

半磚混結(jié)構(gòu)的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施，設(shè)置形式只能是固定設(shè)置，建設(shè)時(shí)需干塘，在池底澆筑鋼筋混凝土底板，兩側(cè)擋墻采用框架式鋼結(jié)構(gòu)或玻璃鋼結(jié)構(gòu)支撐，內(nèi)覆不銹鋼或非金屬板材，形成流水養(yǎng)殖槽體結(jié)構(gòu)，可單個(gè)設(shè)置也可多個(gè)并聯(lián)(圖4)。

圖4 半磚混結(jié)構(gòu)集聚式池塘內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖設(shè)施Fig.4 Half masonry-concrete structured aquaculture facilities in the cluster recirculating ponds

這種結(jié)構(gòu)形式的造價(jià)比磚混結(jié)構(gòu)造價(jià)略高，施工周期略有縮短，但同磚混結(jié)構(gòu)一樣需要大面積硬化土地，不適宜大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2.3 金屬結(jié)構(gòu)

金屬結(jié)構(gòu)的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施，整體采用框架式鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)為不銹鋼板材，在水體中的設(shè)置形式可以是固定設(shè)置，也可以浮式設(shè)置(圖5)。

圖5 金屬結(jié)構(gòu)集聚式池塘內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖設(shè)施Fig.5 Metal structured aquaculture facilities in the cluster recirculating ponds

固定設(shè)置時(shí)需干塘，在塘底部設(shè)置若干承重樁基，并保證各樁基頂端在同一水平面上，流水養(yǎng)殖槽固定放置在承重樁基上；浮式設(shè)置適宜在較深水體中使用，其設(shè)施需在陸地完成安裝后再吊裝到相應(yīng)使用位置并定位；在槽體縱向兩側(cè)的操作過道下需安裝浮體，以托起整個(gè)設(shè)施并使之穩(wěn)定地浮于水面。固定設(shè)置的養(yǎng)殖設(shè)施，可單個(gè)也可多個(gè)并聯(lián)，而浮式設(shè)置因吊裝難度大，一般多為單體結(jié)構(gòu)。金屬結(jié)構(gòu)養(yǎng)殖設(shè)施的造價(jià)相對(duì)較高，尤其是不銹鋼材質(zhì)的，但制作周期短、堅(jiān)固耐用，對(duì)土地資源無任何負(fù)面影響，適合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求和進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2.4 非金屬結(jié)構(gòu)

如圖6所示，非金屬結(jié)構(gòu)的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施是近年開發(fā)出的較為理想的新型材質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)施，其整體采用框架式非金屬型材結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)覆非金屬板材(常用的有玻璃鋼、PVC)，其槽體是在工廠內(nèi)完成成套標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)，再在現(xiàn)場(chǎng)完成拼接安裝。

圖6 非金屬結(jié)構(gòu)集聚式池塘內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖設(shè)施Fig.6 Nonmetal structured aquaculture facilities in the cluster recirculating ponds

該結(jié)構(gòu)的設(shè)置形式，固定或浮式均可。固定設(shè)置方式同金屬結(jié)構(gòu)相同；浮式設(shè)置方式在吊裝環(huán)節(jié)略區(qū)別于金屬結(jié)構(gòu)，因其剛性強(qiáng)度不如金屬結(jié)構(gòu)，故需借助特殊設(shè)備才能完成吊裝就位。目前，非金屬結(jié)構(gòu)的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施尚在試驗(yàn)性研制使用階段，所以造價(jià)較高，但這種結(jié)構(gòu)形式如果可工廠化批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本會(huì)大幅下降。拼裝式非金屬結(jié)構(gòu)養(yǎng)殖設(shè)施，其制作安裝周期短、部件可互換、堅(jiān)固耐用且不會(huì)銹蝕，對(duì)土地資源無任何負(fù)面影響，是集聚式養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方向，是未來大規(guī)模推廣應(yīng)用的理想設(shè)施裝備。

2.5 結(jié)構(gòu)形式比較

集聚式養(yǎng)殖設(shè)施的各種結(jié)構(gòu)形式在推流、集污設(shè)備工藝技術(shù)上基本一致，但由于槽體結(jié)構(gòu)不同而在資金投入、建設(shè)周期、維護(hù)成本、對(duì)土地資源的侵占程度和發(fā)展前景等方面均存在差異(表1)。

表1 集聚式池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖設(shè)施結(jié)構(gòu)形式對(duì)比

3 集聚式養(yǎng)殖和常規(guī)池塘養(yǎng)殖比較

3.1 養(yǎng)殖產(chǎn)量

根據(jù)上海地區(qū)應(yīng)用集聚式養(yǎng)殖設(shè)施工藝模式進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：養(yǎng)殖密度100 kg/m3，以每套設(shè)施養(yǎng)殖容量240 m3，每4 hm2水面設(shè)置10套設(shè)施計(jì)，養(yǎng)殖總產(chǎn)量為240 000 kg，折合成每1 hm2約為60 000 kg；而常規(guī)池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量每1 hm2約為15 000 kg左右[14]。所以，使用集聚式養(yǎng)殖設(shè)施，在相同水面積條件下，可使養(yǎng)殖產(chǎn)量提高4倍。

3.2 經(jīng)濟(jì)參數(shù)

使用集聚式養(yǎng)殖設(shè)施工藝技術(shù)，從養(yǎng)殖產(chǎn)量、養(yǎng)殖成本、管理成本、能耗、飼料利用率及土地利用率等諸多方面都有著常規(guī)池塘養(yǎng)殖無可比擬的優(yōu)越性(表2)?，F(xiàn)有的集聚式養(yǎng)殖設(shè)施雖然在工藝技術(shù)上還存在諸多不足，但相比常規(guī)池塘養(yǎng)殖工藝，仍是水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的一次質(zhì)的飛躍[15]。

表2 經(jīng)濟(jì)參數(shù)比較

注：飼料價(jià)格以4 400元/t計(jì)；電費(fèi)以0.70元/ kW·h計(jì)；魚塘租金以22 500元/ hm2計(jì)；總耗電，集聚式以生產(chǎn)周期6個(gè)月、每天24 h計(jì)，常規(guī)池塘以生產(chǎn)周期5個(gè)月、每天10 h計(jì)。

4 結(jié)論

集聚式池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖設(shè)施工藝技術(shù)，總體上是傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖工藝技術(shù)的一次質(zhì)的提升，是我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖向著機(jī)械化、設(shè)施化方向發(fā)展的一個(gè)重要技術(shù)節(jié)點(diǎn)，充分體現(xiàn)了用工業(yè)的理念發(fā)展?jié)O業(yè)的思想。該養(yǎng)殖設(shè)施工藝技術(shù)的應(yīng)用，在養(yǎng)殖產(chǎn)量和品質(zhì)、飼料利用率、節(jié)能水平、人工成本控制等方面相對(duì)于傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖都有了大幅提升；在土地資源的高效利用和養(yǎng)殖排泄物及殘餌的集中回收處理方面，同樣也表現(xiàn)出良好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景；該養(yǎng)殖設(shè)施的養(yǎng)殖排泄物及殘餌的集中回收處理工藝技術(shù)，目前雖然只能做到集中回收處理總量的30%左右，但隨著技術(shù)進(jìn)步，可望有所提高。

[1] 中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究項(xiàng)目組．中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究[M]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2013:3-5.

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Application and analysis of cluster-type internal recirculation pond flowing water aquaculture facilities

YU Weiwen, WANG Jian

(Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering, Ministry of Agriculture,FisheryMachineryandInstrumentResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Shanghai200092,China)

This paper inspected and summarized the structure style, technological process and development status of existing cluster-type internal recirculation pond flowing water aquaculture facilities in Jiangsu, Zhejiang and Shanghai, etc., then analyzed and compared the domestic existing facilities in terms of the facility materials, impact on land resources, construction period, input, production and application, among others. It also introduced the utilization conditions of these facilities, explored the pros and cons of these facilities in actual aquaculture production, and based on the problems found, proposed the need to further optimize the facility structure and production techniques, thus to regulate and enhance technical levels and promote the healthy and sustainable development of facility-intensive aquaculture mode.

cluster type; pond culture; flowing water culture; culture facility

10.3969/j.issn.1007-9580.2016.06.001

2016-08-10

2016-11-04

“十二五”國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(2012BAD25B00)所屬課題“珠江流域高產(chǎn)精養(yǎng)池塘健康養(yǎng)殖技術(shù)集成與示范(2012BAD25B04)”

郁蔚文(1965—)，男，副研究員，研究方向：漁業(yè)生態(tài)化工程、池塘設(shè)施化工程技術(shù)等。E-mail：yuweiwen@fmiri.ac.cn

S954.1+9

A

1007-9580(2016)06-001-05