我国循环水技术养殖技术发展与现状

单胤玮

摘 要：随着全球经济发展和人口增加，人们对水产品的需求也越来越大。在这一趋势下，中国水产养殖业迅速发展，养殖规模不断提升，工厂化循环水养殖因其高度集约化、养殖环境及废水排放可控性等优点，得到了巨大的发展。

关键词：水循环；养殖技术；发展与现状

经济的发展使得人们生活水平的日益提高，人们对健康食品的需求日趋增多。水产品作为一种优质蛋白质的来源，因其富含蛋白质、不饱和脂肪酸、多糖等人体必需的营养元素，且易于为人体吸收而受到越来越广泛的关注。在这一趋势下，水产养殖业迅猛发展。联合国粮食与农业组织（FAO）数据显示，20世纪70年代初，通过养殖收获的水产品消费量仅占全球水产品消费总量的6%；而现今，全球水产品的50%以上出自于水产养殖[1]。中国作为世界水产养殖的第一大国，其养殖总量、养殖面积以及从事水产养殖相关行业的人数均居世界首位。1988年起，中国的水产养殖总产量首次超过捕捞总产量，养殖总产量占据世界养殖总产量的70%以上[2]。

然而，水产养殖业的高速发展带来高水产品产量的同时，也会对环境产生负面影响，大量养殖废水肆意排放造成养殖水域的水質下降，已成为水产养殖业可持续发展最严重的障碍。传统开放式水产养殖模式中，大量残饵粪便排放至附近水域[3]，以致大量有机、无机营养元素以氨氮、亚氮、磷酸盐或有机颗粒等形式进入临近水域[4]，不仅造成了养殖资源极大的浪费，同时加剧了养殖环境的污染与恶化，诱发病害发生，影响到水产品的安全，严重制约了水产养殖的可持续发展[5]。

因此，为保护水产养殖环境，提高养殖资源利用效率，亟需发展并完善一种保证产品质量，有效利用资源并兼顾解决环境污染的养殖技术，循环水养殖系统（Recirculating Aquaculture System， RAS）便是实现这一目标最为有效的途径[6]。循环水养殖系统作为一种环境友好型、资源节约型、养殖环境高度可控的养殖模式，在水产养殖业的发展过程中受到越来越多的关注。

循环水养殖系统（Recirculating Aquaculture System， RAS）是一种相对新型的水产养殖模式，通过一系列水处理单元，收集养殖池中产生的废水，并对其进行回收处理[7]。RAS是集中了环境工程、电子信息、生物科学、土木工程等学科领域的先进技术，以去除残留的残饵粪便、总氨氮（TAN）、亚硝酸盐氮（NO2--N）等污染物，以净化养殖环境为目的，对污水进行物理过滤、生物过滤、去除CO2、消毒、增氧、调温等处理，再将净化水重新输入养殖池，并通过实时监测与反馈及时调整养殖过程中投喂等养殖行为的过程[8]。循环水养殖系统为养殖生物提供了安全可控的环境，充分利用养殖用水，合理分配养殖资源，为实现环境友好型的高密度集约化养殖提供了良好条件。

典型的RAS主要处理单元包括养殖池、机械过滤装置（固液分离器、微滤机等）、泡沫分离器/蛋白分离器、CO2去除装置、生物滤池、消毒装置（紫外灯或臭氧发生器）、增氧机等。其中，固液分离器借助离心力、重力作用去除养殖过程中产生的残饵、粪便；微滤机用于拦截固液分离器无法去除的小颗粒物；泡沫分离器/蛋白分离器则是通过射流器将空气射入水底，产生微小气泡，在气泡上浮过程中借助其强大的表面张力吸附水中溶解态杂质或小型颗粒态有机杂质；生物滤池作为RAS的核心单元，通过填料的吸附作用、基质上附着微生物的生长代谢去除养殖池中TAN、NO2--N等有害物质；紫外灯或臭氧发生装置则主要用于去除养殖系统内可能存在的病原菌。近年来，随着信息技术的迅速发展，RAS加强了对养殖系统中生物状态、环境指标、饲喂行为的实时监测，并根据反馈的检测数据及时调整养殖行为，确保养殖生物始终处于安全稳定的养殖环境，养殖资源始终得以合理使用，进一步推动了RAS的发展。

我国目前，循环水养殖在国内外均迅猛发展，养殖品种也日益增多。在循环水养殖技术相对发达的欧洲地区，多数养殖企业在水产养殖苗种孵化及育成阶段均采用循环水养殖工艺，越来越多的封闭循环水养殖模式得以成功实践[9]。在挪威，其幼鲑产量从2005仅约35万尾剧增到2009年的380万尾[10]，可见其循环水养殖的规模在不断增大；从2000年起，丹麦法罗群岛培育大西洋鲑（Salmo salar）幼鱼便全部采用循环水养殖系统的方法。法国将循环水养殖工艺应用于大菱鲆（Turbot）苗种孵化、育成等其他几乎所有的环节。据不完全统计，目前欧洲循环水养殖种类多达100余种，年产量已超300万吨，养殖面积超过35万m2。循环水养殖理论与技术也成为欧洲重点研究领域之一[9]。

近20年来，我国经济与科学技术迅猛发展，也将海水循环水养殖带入了发展的新时期。我国沿海各省如辽宁、山东、福建、天津、江苏、浙江等地循环水养殖规模不断提升，可以工作的循环水养殖车间数量逐年增加，养殖种类也逐渐增加，已经多达几十种。目前典型的养殖品种主要包括欧鲈（European seabass）、半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis Gunther）、大西洋鲑、石斑鱼、大菱鲆、对虾、河鲀等。但循环水养殖在工厂化养殖中所占比例还是相对小，因为循环水系统的建立和运行需要高昂的成本。以天津市、山东省、辽宁省和河北省为例，其现有的循环水养殖总面积只占工厂化养殖的6.72%，约为3.2×105 m2[11]。在经过了开拓、探索、整合等不同阶段的发展，我国海水工业化循环水养殖技术已达到较高水平，并且养殖种类也越来越多样。因此，研发运行成本降低的设备，响应节能减排的号召，同时培育经济价值较高的新品种，提高系统的盈利，在经济利益的驱动下，循环水养殖才能有更好更快的发展前景。

参考文献：

[1]FAO.在满足日益增加的全球水产养殖食用鱼类绣球方面应对各种挑战的机遇.FAO渔业

[2]谭洪新，罗国芝，朱学宝，阮赞杰.对我国循环水养殖产业发扎的若干思考[J].封闭循环水养殖一新理念？新技术？新方法，2009， 22-27.

[3]Read P， Femandes T. Management of environmental impacts of marine aquaculture in Europe[J]. Aquaculture， 2003， 226（1）： 139-163.

[4]Piedrahita R H. Reducing the potential environmental impact of tank aquaculture effluents through intensification and recirculation[J]. Aquaculture， 2003， 226（1）， 35-44.

[5]陈立侨，候俊利，彭士明等.环境营养学研究与水产养殖业的可持续发展[J][J].饲料工业，2007，28（2）：1-3.

[6]侯沙沙，海水循环水养殖系统中气水比对生物滤器去除效率的影响，青岛理工大学，2011.

[7] 陈家长，何尧平，孟顺龙.封闭循环水养殖研究进展[C].2006 年中国农学会学术年会？循环农业与新农业建设：537-540.

[8] 刘鹰. 海水工业化循环水养殖技术研究进展[J]. 中国农业科技导报，2011，13（5）：50-53.

[9] 刘鹰.欧洲循环水养殖技术综述[J].渔业现代化，2006，6（6）：47-49.

[10]Martins C I M， Eding E H， Verdegem M C J， et al. New developments in recirculating aquaculture systems in Europe： A perspective on environmental sustainability[J]. Aquacultural Engineering， 2010， 43（3）： 83-93.

[11]王峰，雷霁霖，高淳仁，等. 国内外工厂化循环水养殖研究进展[J]. 中国水产科学， 2013，20（5）：1100-1111.