當前，全球海水養殖業已經進入工業化發展的時期，發展工業化養殖的必要性已經擺在面前。雖然我國目前水產養殖的生產模式較30年前已有很大進步，但總體而言，科技含量較低、規模化和集約化程度不高，尚處于勞動力密集型或準工廠化的養殖水平。設施漁業的水處理技術水平低，設備簡陋，大多數只停留在簡單沉淀-過濾-氣浮-消毒階段，沒有高效生化處理措施，不能實現循環水養殖，更加缺乏對養殖原水中農藥、除草劑等小分子有毒化合物解毒處理措施，這是限制我國海水水產養殖業可持續發展的重要因素。

 

 

《農財寶典》2月刊  記者湯健編譯

 

 

     工業化養魚是指集現代工業技術于一體的工廠化、集約化養殖模式。狹義的或典型的工業化養魚是指陸基封閉式或半封閉式的循環水系統養魚；廣義的工業化養魚則涵蓋了陸基工廠、大塘循環水養殖、海洋牧場、現代化深水網箱等生產模式。

由于這一類養殖產業都是依托現代工業基礎建立起來的集約化養殖模式，都具有先進養殖裝備，養殖環境可控，單位水體養殖密度高，產量高，養殖全過程都可以采用機械化或自動化操作，管理、收獲、質量安全等容易控制，產品可以做到均衡上市，社會、經濟和生態效益良好的特點，所以被國際上公認為現代海水養殖產業的發展方向。

全球水產養殖業在未來的十幾年中，將以環境友好的方式，滿足世界人口對于水產品需求的關鍵技術在于循環水養殖系統(Recirculating Aquaculture Systems, RAS)技術。循環水養殖系統高效的經濟模式使它在所有的養殖模式中，單位產量是最高的。

與傳統養殖方式相比，循環水養殖生產每單位水產品可以節約50-100倍的土地和160-2600倍的水，比傳統養殖節約90%-99%的水和99%的土地，并且幾乎不污染環境。

RAS采用一定的工程設施和水處理設施將養殖排放水處理后實現循環利用，通過構建標準化養殖管理技術，對養殖過程的主要環境因子（包括水流、水質、光照）和飼料等進行人工調控，為養殖生物提供適宜的生長環境，實現優質、高產、高效。RAS養殖的優點十分突出，養殖周期可縮短2-6倍，單位面積產量比傳統池塘養殖提高20-80倍，產品質量高度可控，并可追溯。

受水處理成本的壓力，我國水產養殖系統模式仍主要以流水養殖、半封閉循環水養殖為主，真正意義上的全工廠化循環水養殖工廠的比例極少。流水養殖和半封閉養殖方式產量低（單位水體產量10-15kg/m2•年）、耗能大、效率低，與先進國家技術密集型的循環水養殖系統相比，無論在設備、工藝、產量（先進技術的產量達100kg g/m2•年以上）和效益等方面都存在相當大的差距，技術應用還屬于工廠化養殖的初級階段。從全國工廠化養殖單產數據可以看出，許多地區的工廠化養殖的狀況是“人工養殖池+廠房外殼”，設施、設備投入少、單產較低。

尤其對全封閉式或半封閉式的陸基工廠化養殖模式來說，更以工業化理念為指導，將育苗、養殖、加工、營銷等系列生產工藝通盤納入工業化管理流程之中，所以被稱為一項典型的海水養殖工業，此類工廠化生產不受地域、岸帶和氣候條件的限制，整個系統可以配套、組裝，理論上可按需搬遷至任何地方進行生產。由此可見，由傳統的養殖轉向工業化的生產，是推進中國海水養殖工業走上現代化的必由之路。

 

 

 

目前國外工廠化循環水養殖技術比較發達的國家有北美的加拿大、美國，歐洲的法國、德國、丹麥、西班牙，以及日本和以色列等國家。

在北美 ，美國的工廠化養殖在上世紀六七十年代就已得到迅速發展，主要以冷流水養殖虹鱒和大規模工廠化養殖條紋鱸和黑斑石首魚為主，工廠化養魚已被美國政府列為“十大最佳投資項目之一”。

美國在工廠化養魚方面，進行的“魚菜共生”是很有特色的，亞利桑那州魚菜共生系統每立方米水體可產羅非魚50kg，上面無土栽培生菜，一年可種十茬。利用冷流水養虹鱒和溫流水養殖溫水性魚類都比較發達；如愛達荷州的一個溫流水養魚場，是5層階梯流水養魚池，每立方米負載量為160kg，每個池的日流量控制在240m3以下，一年三茬總產量3000噸，為土池產量的4倍，流水養鮭虹鱒，單產可達50-100kg/m3•年。

在亞洲，日本自上世紀60年代發展工廠化養殖以來，也取得了突出成績，目前工廠化養殖各種魚、蝦、貝等鮮活水產品年產達20萬噸以上，而且技術成熟、產量穩定。日本最早將微生物固定化技術用于養殖生產系統，其系統結構合理集成化程度高。由于注重系統的整體建設，其技術管理簡單，能耗和成本更低，綜合經濟效益高。

在歐洲，工廠化循環水養殖已經成為一個新型的、發展迅速技術復雜的產業。據不完全統計，目前歐洲的封閉循環水養殖面積約30萬m2，且發展勢頭迅猛。

通過采用現代的水處理技術與生物工程，大量引用前沿技術，最高單產可達100kg/m3，工廠化循環水養殖已普及魚、蝦、貝、藻、軟體動物的養殖。目前在法國，大菱鲆苗種孵化和育成幾乎都采用循環水工藝，鮭魚的封閉循環水養殖也開始進行生產實踐；擁有500萬人口的丹麥現有年產150-300噸水產品的工廠化養殖系統50余座；德國有工廠化水產養殖系統70余座。

西班牙Aquacria Arousa大菱鲆工廠化養殖場被認為是封閉循環水技術的典型范例，該廠位于西班牙西北部加利西亞省，由sunfish公司設計并建于2000年的第三代循環水養殖系統，年產苗種8批，共40萬尾，養殖場年產商品魚500噸，養殖面積僅為1885m2，養殖產量相當于265 kg/m3•年（包括育苗池、廢水處理單元占地）。

當前全球在工廠化循環水養殖產業方面的主要進展有：

1.循環水養殖系統的自動化和智能化控制技術趨于成熟，并得到大面積推廣應用。如UNI再循環系統，可對所有重要的水質參數進行控制和調節，系統中采用的“Fish-talk可追朔性記錄（魚語體系）”將魚類從孵卵到收獲的生產過程記錄下來，該系統使水產品安全性得到很好保障。

2.對循環水養殖系統的關鍵理論和技術有了定量指標，取得了常用生物和物理過濾器的技術指標和經驗設計參數。國外在此領域進行了長期、持續和深入的研究，取得了系統性的成果。

如生物濾器填料單位面積、單位時間的氨氮轉化量，每單位體積的填料可承受的系統喂食量，以及處理水中不同總氨氮條件下的氨氮轉化量等，對物理局限性也有了定量指標，比如不同過濾系統所能去除的懸浮物顆粒大小的確定，生物濾器的設計方法等。

3.對技術難點有了更明確的認識。公認的技術難點包括生物過濾器的硝化動力學過程，物理過濾器去除細微懸浮顆粒的能力，全封閉系統所需的生物反硝化技術等。

世界著名的海洋科研機構，如法國國家海洋開發中心(IFREMER)早在20年前就在養殖環境工程方面開展了研究，僅在位于PALAVAS的地中海魚類研究所就專門建有8套封閉循環水養殖系統用以開展此方向的研究。目前法國的大菱鲆種苗培育100%采用全封閉循環水，養殖60%以上采用封閉循環水；丹麥建有歐洲漁業工程中心(ACT)用以研究和指導歐洲地區的養殖生產；美國的華盛頓大學、康奈爾大學、北卡羅林那州立大學等在該領域的研究居世界前列。在基礎研究方面，如集約化養殖生物的營養管理、防病技術、水處理技術等已有較高水平，特別是工廠化養殖中的水質調控自動化、機械化程度很高，采用計算機自動調控水體中的溶氧、PH、電導率、濁度、氨氮等含量，以及設施環境的溫度、濕度、光照等；另外，在增氧、生物凈化沉淀、過濾固體物、養殖生物分級、收獲等方面大量運用了當代先進的高新技術和裝備。

目前歐洲進行的涉及工廠化循環水養殖的研究內容包括：精準投喂的飼喂系統、高密度養殖條件下的魚類游泳和攝食行為、通過飼料配方的改善以減少廢物排放、紫外線和臭氧聯合消毒、光周期對魚類攝食行為的影響、魚類養殖環境的優化、細菌的數量和種類對水處理系統效能的影響、換水量和循環水率的優化、養殖水體中的酸堿平衡、養殖設施的優化設計、魚類的福利等。

 

 

 

目前海水封閉循環水養殖模式已經成功商業化的養殖品種有：大菱鲆、半滑舌鰨、海鱸、石斑魚、花狼魚尉、魚尉、鱈魚等魚類。

海水封閉循環水養殖系統的特點是：泡沫分離效果好，生物過濾效果較差導致生物濾池體積擴大。缺點是臭氧殺菌會產生次溴化物產生二次污染，海水排污處理難度大等。海水循環水系統采用臭氧殺菌需嚴格控制使用濃度。

 

1.真鯛循環水養殖系統

Yossi Tal等設計一套典型的海水封閉循環水養殖水處理系統，并設計相應的反硝化系統，每天補水量小于1%。經過130天，真鯛從61g長到412g，成活率99%。用來作為硝化反應器的水處理設備是移動床反應器。在海水環境中該移動床的氨氮講解速率可達每天300g/m3。從硝化反應水處理系統分離出來的有機顆粒產生的硫化氫被用來產生自養的反硝化反應降解硝酸鹽，而殘余的顆粒則轉化為沼氣或是二氧化碳。整個系統中的氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的含量始終分別保持低于0.8mg/L、0.2mg/L和150mg/L。該系統的特點是實在進行好氧硝化作用的同時，將厭氧反硝化工藝與厭氧氨氧化工藝結合，在將污泥分離、沉淀和集中處理后，在進入反硝化反應器產生沼氣。該系統真鯛的養殖可達50kg/m3。

 

 

 

2.日本銀漢魚封閉循環水養殖系統

由于銀漢魚是河口魚類，該系統鹽度為7，屬半咸水系統，主要是通過機械式微濾機和泡沫分離器去除水體有機懸浮物。

微濾機可以去除大于45um的顆粒有機物，在通過泡沫分離更好地去除有機懸浮物。生物過濾采用轉盤式生物接觸反應器和硫化砂床去除氨氮等物質，運行期間氨氮濃度約為0.18mg/L。反硝化單元采用740m2/m3的毛刷狀填料，流量控制在2.1m3/h。

該系統特點是在轉盤式生物濾器環節分別設硫化砂床支路和反硝化支路，從而實現高效去除氨氮，反硝化單元采用毛刷狀填料。該系統養殖密度達到27kg/m3。

 

 

3.BIOFISH封閉循環水養殖系統

瑞典BIOFISH系統工藝流程是采用雙回路設計，循環水回路系統和排污系統。其中養殖池上層通過池中心立管流到移動床生物濾器，再流回到養殖池，形成循環水回路系統。移動床通過射水器來曝氣增氧，同時帶動濾料反轉。底部排污通過渦旋分離器分離后，在經過微濾機、弧形篩過濾和紫外消毒，形成排污系統。該系統的特點是每個養殖池的操作使用具有獨立的靈活性，控制病菌在池與池之間的傳染。在使顆粒有機物破碎之前快速、高效的去除顆粒有機物，提高了系統的可控性。采用該模式，以大西洋鮭魚為養殖對象的商業化實踐表明，該系統的養殖密度可達88kg/m3。

 

4.SUNFISH封閉循環水養殖系統

該SUNFISH系統以養殖大菱鲆為例，據物質平衡估算，飼料干物質的70%被大菱鲆同化吸收，8%被生物濾器去除，18%被泡沫分離去除。該系統并非真正的封閉循環水養殖系統，卻是一個比較有意義的水處理工藝。對于鲆鰈類，魚池可采用多達9層的擱板來提高養殖容量。該系統特點是每個養殖池是一個獨立的水處理系統，主要通過真空泡沫去除顆粒懸浮物。

 

 

5.鲆鰈類淺水跑道式封閉循環水養殖系統

封閉循環水技術和淺水跑道池養殖技術的結合在保證生長率的同時能夠養殖更高的密度，提高生產率，是循環水養殖的發展方向之一。該系統養殖池規格5m*0.8m*0.4m，水深約0.2m。養殖池進水口設一布水版，出水口設V型擋板促進排污。該系統采用填充柱曝氣生物濾器進行生物過濾，同時起到脫氣和曝氣作用。機械過濾使用快速砂濾去除180um以上的顆粒有機物，結合射水器的泡沫分離器進一步去除更小顆粒的有機物，同時添加臭氧殺菌并改善水質。該系統養殖規格為5.6g的大菱鲆魚苗，池底覆蓋率達到262%，養殖密度約8kg/m2。