我國循環(huán)水技術養(yǎng)殖技術發(fā)展與現狀

單胤瑋

摘 要：隨著全球經濟發(fā)展和人口增加，人們對水產品的需求也越來越大。在這一趨勢下，中國水產養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，養(yǎng)殖規(guī)模不斷提升，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖因其高度集約化、養(yǎng)殖環(huán)境及廢水排放可控性等優(yōu)點，得到了巨大的發(fā)展。

關鍵詞：水循環(huán)；養(yǎng)殖技術；發(fā)展與現狀

經濟的發(fā)展使得人們生活水平的日益提高，人們對健康食品的需求日趨增多。水產品作為一種優(yōu)質蛋白質的來源，因其富含蛋白質、不飽和脂肪酸、多糖等人體必需的營養(yǎng)元素，且易于為人體吸收而受到越來越廣泛的關注。在這一趨勢下，水產養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展。聯合國糧食與農業(yè)組織（FAO）數據顯示，20世紀70年代初，通過養(yǎng)殖收獲的水產品消費量僅占全球水產品消費總量的6%；而現今，全球水產品的50%以上出自于水產養(yǎng)殖[1]。中國作為世界水產養(yǎng)殖的第一大國，其養(yǎng)殖總量、養(yǎng)殖面積以及從事水產養(yǎng)殖相關行業(yè)的人數均居世界首位。1988年起，中國的水產養(yǎng)殖總產量首次超過捕撈總產量，養(yǎng)殖總產量占據世界養(yǎng)殖總產量的70%以上[2]。

然而，水產養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展帶來高水產品產量的同時，也會對環(huán)境產生負面影響，大量養(yǎng)殖廢水肆意排放造成養(yǎng)殖水域的水質下降，已成為水產養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展最嚴重的障礙。傳統(tǒng)開放式水產養(yǎng)殖模式中，大量殘餌糞便排放至附近水域[3]，以致大量有機、無機營養(yǎng)元素以氨氮、亞氮、磷酸鹽或有機顆粒等形式進入臨近水域[4]，不僅造成了養(yǎng)殖資源極大的浪費，同時加劇了養(yǎng)殖環(huán)境的污染與惡化，誘發(fā)病害發(fā)生，影響到水產品的安全，嚴重制約了水產養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展[5]。

因此，為保護水產養(yǎng)殖環(huán)境，提高養(yǎng)殖資源利用效率，亟需發(fā)展并完善一種保證產品質量，有效利用資源并兼顧解決環(huán)境污染的養(yǎng)殖技術，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（Recirculating Aquaculture System， RAS）便是實現這一目標最為有效的途徑[6]。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)作為一種環(huán)境友好型、資源節(jié)約型、養(yǎng)殖環(huán)境高度可控的養(yǎng)殖模式，在水產養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展過程中受到越來越多的關注。

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（Recirculating Aquaculture System， RAS）是一種相對新型的水產養(yǎng)殖模式，通過一系列水處理單元，收集養(yǎng)殖池中產生的廢水，并對其進行回收處理[7]。RAS是集中了環(huán)境工程、電子信息、生物科學、土木工程等學科領域的先進技術，以去除殘留的殘餌糞便、總氨氮（TAN）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）等污染物，以凈化養(yǎng)殖環(huán)境為目的，對污水進行物理過濾、生物過濾、去除CO2、消毒、增氧、調溫等處理，再將凈化水重新輸入養(yǎng)殖池，并通過實時監(jiān)測與反饋及時調整養(yǎng)殖過程中投喂等養(yǎng)殖行為的過程[8]。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)為養(yǎng)殖生物提供了安全可控的環(huán)境，充分利用養(yǎng)殖用水，合理分配養(yǎng)殖資源，為實現環(huán)境友好型的高密度集約化養(yǎng)殖提供了良好條件。

典型的RAS主要處理單元包括養(yǎng)殖池、機械過濾裝置（固液分離器、微濾機等）、泡沫分離器/蛋白分離器、CO2去除裝置、生物濾池、消毒裝置（紫外燈或臭氧發(fā)生器）、增氧機等。其中，固液分離器借助離心力、重力作用去除養(yǎng)殖過程中產生的殘餌、糞便；微濾機用于攔截固液分離器無法去除的小顆粒物；泡沫分離器/蛋白分離器則是通過射流器將空氣射入水底，產生微小氣泡，在氣泡上浮過程中借助其強大的表面張力吸附水中溶解態(tài)雜質或小型顆粒態(tài)有機雜質；生物濾池作為RAS的核心單元，通過填料的吸附作用、基質上附著微生物的生長代謝去除養(yǎng)殖池中TAN、NO2--N等有害物質；紫外燈或臭氧發(fā)生裝置則主要用于去除養(yǎng)殖系統(tǒng)內可能存在的病原菌。近年來，隨著信息技術的迅速發(fā)展，RAS加強了對養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物狀態(tài)、環(huán)境指標、飼喂行為的實時監(jiān)測，并根據反饋的檢測數據及時調整養(yǎng)殖行為，確保養(yǎng)殖生物始終處于安全穩(wěn)定的養(yǎng)殖環(huán)境，養(yǎng)殖資源始終得以合理使用，進一步推動了RAS的發(fā)展。

我國目前，循環(huán)水養(yǎng)殖在國內外均迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖品種也日益增多。在循環(huán)水養(yǎng)殖技術相對發(fā)達的歐洲地區(qū)，多數養(yǎng)殖企業(yè)在水產養(yǎng)殖苗種孵化及育成階段均采用循環(huán)水養(yǎng)殖工藝，越來越多的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖模式得以成功實踐[9]。在挪威，其幼鮭產量從2005僅約35萬尾劇增到2009年的380萬尾[10]，可見其循環(huán)水養(yǎng)殖的規(guī)模在不斷增大；從2000年起，丹麥法羅群島培育大西洋鮭（Salmo salar）幼魚便全部采用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的方法。法國將循環(huán)水養(yǎng)殖工藝應用于大菱鲆（Turbot）苗種孵化、育成等其他幾乎所有的環(huán)節(jié)。據不完全統(tǒng)計，目前歐洲循環(huán)水養(yǎng)殖種類多達100余種，年產量已超300萬噸，養(yǎng)殖面積超過35萬m2。循環(huán)水養(yǎng)殖理論與技術也成為歐洲重點研究領域之一[9]。

近20年來，我國經濟與科學技術迅猛發(fā)展，也將海水循環(huán)水養(yǎng)殖帶入了發(fā)展的新時期。我國沿海各省如遼寧、山東、福建、天津、江蘇、浙江等地循環(huán)水養(yǎng)殖規(guī)模不斷提升，可以工作的循環(huán)水養(yǎng)殖車間數量逐年增加，養(yǎng)殖種類也逐漸增加，已經多達幾十種。目前典型的養(yǎng)殖品種主要包括歐鱸（European seabass）、半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis Gunther）、大西洋鮭、石斑魚、大菱鲆、對蝦、河鲀等。但循環(huán)水養(yǎng)殖在工廠化養(yǎng)殖中所占比例還是相對小，因為循環(huán)水系統(tǒng)的建立和運行需要高昂的成本。以天津市、山東省、遼寧省和河北省為例，其現有的循環(huán)水養(yǎng)殖總面積只占工廠化養(yǎng)殖的6.72%，約為3.2×105 m2[11]。在經過了開拓、探索、整合等不同階段的發(fā)展，我國海水工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖技術已達到較高水平，并且養(yǎng)殖種類也越來越多樣。因此，研發(fā)運行成本降低的設備，響應節(jié)能減排的號召，同時培育經濟價值較高的新品種，提高系統(tǒng)的盈利，在經濟利益的驅動下，循環(huán)水養(yǎng)殖才能有更好更快的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]FAO.在滿足日益增加的全球水產養(yǎng)殖食用魚類繡球方面應對各種挑戰(zhàn)的機遇.FAO漁業(yè)

[2]譚洪新，羅國芝，朱學寶，阮贊杰.對我國循環(huán)水養(yǎng)殖產業(yè)發(fā)扎的若干思考[J].封閉循環(huán)水養(yǎng)殖一新理念？新技術？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]陳立僑，候俊利，彭士明等.環(huán)境營養(yǎng)學研究與水產養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J][J].飼料工業(yè)，2007，28（2）：1-3.

[6]侯沙沙，海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中氣水比對生物濾器去除效率的影響，青島理工大學，2011.

[7] 陳家長，何堯平，孟順龍.封閉循環(huán)水養(yǎng)殖研究進展[C].2006 年中國農學會學術年會？循環(huán)農業(yè)與新農業(yè)建設：537-540.

[8] 劉鷹. 海水工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖技術研究進展[J]. 中國農業(yè)科技導報，2011，13（5）：50-53.

[9] 劉鷹.歐洲循環(huán)水養(yǎng)殖技術綜述[J].漁業(yè)現代化，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，雷霽霖，高淳仁，等. 國內外工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖研究進展[J]. 中國水產科學， 2013，20（5）：1100-1111.