姜衍禮，崔從明，董信林

（1.上海福歲樂生物科技股份有限公司，上海 202150；2.上海泓循環(huán)境科技發(fā)展有限公司，上海 200135；3.山東中天羲和環(huán)境科技股份有限公司，山東 威海 264200）

目前我國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖由分散養(yǎng)殖向規(guī)?；⒐I(yè)化轉(zhuǎn)變，陸基工廠化和深海網(wǎng)箱是兩個(gè)最重要的方向，網(wǎng)箱養(yǎng)殖受自然氣候條件影響較大，如：臺(tái)風(fēng)、赤潮等因素有可能對(duì)網(wǎng)箱養(yǎng)殖造成災(zāi)難性的損失，同時(shí)對(duì)環(huán)境水體造成嚴(yán)重污染。陸基工廠化養(yǎng)殖以較高的科學(xué)技術(shù)水平為支撐，采用循環(huán)水系統(tǒng)，使養(yǎng)殖對(duì)象一年四季均能正常生長(zhǎng)，充分利用養(yǎng)殖設(shè)施，縮短養(yǎng)殖周期，減少養(yǎng)殖業(yè)對(duì)自然氣候及環(huán)境因素的依賴，有效降低了極端自然天氣帶來的巨大風(fēng)險(xiǎn)，是代表未來發(fā)展方向的養(yǎng)成模式[1]。怎樣保證循環(huán)水養(yǎng)殖生產(chǎn)的高效穩(wěn)定，該文著重闡述循環(huán)水養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素。

1 循環(huán)水系統(tǒng)定義

循環(huán)水系統(tǒng)是一種水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)，它對(duì)水進(jìn)行循環(huán)和更新，以培養(yǎng)水生生物。

一種定義是按系統(tǒng)流量計(jì)算，95%流量循環(huán)，5%的流量新水交換。例如：一個(gè)100 m3的水箱，按系統(tǒng)流量計(jì)算，總循環(huán)流量100 m3/h，其中95 m3/h水循環(huán)，5 m3/h新水交換。如圖1所示。

圖1 循環(huán)流量的95%

圖2 循環(huán)體積的95%

例如：一個(gè)100 m3的水箱，按系統(tǒng)體和計(jì)算，總循環(huán)體積100 m3，其中100 m3/h水循環(huán)，5 m3/h新水交換。如圖2所示。

目前循環(huán)水系統(tǒng)很難做到封閉循環(huán)，常用的循環(huán)水型式采用微濾機(jī)或砂濾罐過濾固體顆粒物，會(huì)有7%～10%的反沖洗廢水會(huì)浪費(fèi)，歐美已有案例換水率做到2%～5%，但零換水率操作非常困難，還沒有長(zhǎng)期成功案例。

1.1 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

①養(yǎng)殖水量需要量少；

②便于集約化生產(chǎn)，使用面積需求量少；

③溫度可控，養(yǎng)殖生物生長(zhǎng)期短；

④水質(zhì)可控；

⑤便于廢物收集；

⑥飼料轉(zhuǎn)化率高；

⑦產(chǎn)品隔離，免受疾病和污染；

⑧更好的庫(kù)存控制。

1.2 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)也具有缺點(diǎn)

①初期高投資；

②技術(shù)門檻高；

③管理要求高；

④運(yùn)行費(fèi)用高；

⑤失敗案例很多；

⑥需要規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

1.3 目前循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)常用在

①科研試驗(yàn)研究系統(tǒng)；

②魚卵孵化、育苗、隔離、檢疫系統(tǒng)；

③魚種培養(yǎng)系統(tǒng)，提高小魚產(chǎn)量，挑選符合市場(chǎng)大小的產(chǎn)品；

④成魚養(yǎng)殖系統(tǒng)；

⑤暫養(yǎng)系統(tǒng)。

2 循環(huán)水養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)的高密度養(yǎng)殖和飼料投喂

循環(huán)水養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)高密度養(yǎng)殖，這就需要保證充足的飼料投喂。

養(yǎng)殖生物的日增值等于日飼料利用量，例如：以2∶1的飼料轉(zhuǎn)化率每年生產(chǎn)5 t魚，需要喂10 t飼料。

但是飼料投喂多少對(duì)水質(zhì)的影響很大，投喂1 kg飼料，需要消耗0.25～1.0 kg氧氣、0.18～0.4 kg的堿，同時(shí)產(chǎn)出 0.35～1.38 kg CO2、0.07～0.15 kg 固體廢物、0.025～0.055 kg 氨氮[2]。

3 循環(huán)水養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)中細(xì)菌的作用

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的細(xì)菌會(huì)分解這些固體廢物，產(chǎn)生有毒的氨氮，消耗氧氣（生化耗氧量通常稱為BOD），這些細(xì)菌通常被稱為異養(yǎng)菌。

氨氮以非電離氨（NH3-N）和電離氨（NH4+-N）的某種組合形式存在于水中，它們合稱為總氨氮。非電離形式對(duì)魚毒性要大得多，它是一種氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)，而NH4+的離子化形式可溶于水，由于其易擴(kuò)散至鰓膜，對(duì)魚類也是有毒的。

4 養(yǎng)殖循環(huán)水要解決的關(guān)鍵因素

循環(huán)水系統(tǒng)就是通過將氨氮轉(zhuǎn)化為一種對(duì)細(xì)菌毒性較小的形式來保證生產(chǎn)的。

圖3 循環(huán)水處理步驟示意圖

通過物理過濾（微濾機(jī)、砂濾罐等）去除固體顆粒，通過增氧保證魚類呼吸，通過曝氣滴濾去除CO2，保持pH值正常范圍，通過紫外和臭氧殺毒控制病原體，通過生物過濾移除水體中氨氮。

天然存在的細(xì)菌：（亞硝基單胞菌）將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2），亞硝酸鹽對(duì)魚也是有毒的。

其他細(xì)菌（硝化細(xì)菌）將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（NO3），硝酸鹽通常對(duì)魚沒有很大的毒性。

這個(gè)過程稱為硝化作用，這些細(xì)菌稱為硝化細(xì)菌也稱為自養(yǎng)細(xì)菌。

硝化反應(yīng)NH4++1.5 O2=2H++H2O+NO2，保持DO＞2 mg/L。

反硝化反應(yīng)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的氧氣，使用7.14 g堿，產(chǎn)生8.59 g碳酸，產(chǎn)生0.21 g硝化細(xì)胞[2]。

5 結(jié)論

高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖循環(huán)水生產(chǎn)系統(tǒng)一定要處理和監(jiān)控好水質(zhì)指標(biāo)，通常包括：溶解氧＞7.0 mg/L、氨氮＜1.0 mg/L、亞硝酸鹽＜0.2 mg/L、溫度日波動(dòng)＜0.5 ℃、pH值7.0～8.5，日波動(dòng)＜0.05等。所以需要通過采用高效設(shè)備物理過濾去除固體顆粒，通過純氧增氧保證魚類呼吸，通過曝氣滴濾去除CO2，保持pH值正常范圍，通過紫外和臭氧殺毒控制病原體，通過生物過濾移除水體中氨氮。