低碳·高效的池塘循环流水养殖系统模块建设及功能分析

顾树庭，杜兴伟，杨小猛

(苏州市申航生态科技发展股份有限公司，江苏苏州 215221)



低碳·高效的池塘循环流水养殖系统模块建设及功能分析

顾树庭，杜兴伟，杨小猛

(苏州市申航生态科技发展股份有限公司，江苏苏州 215221)

摘要[目的]设计、建设一套满足我国当前水产养殖业工业化、节约化需求的养殖系统。[方法]对现有养殖池塘进行改造，结合工程化施工，建造3条流水槽；利用气提式推水装置营造流水养鱼的效果；通过沉淀池及微滤器作用将养殖鱼类代谢废物收集、压缩、重新利用；在套养鱼区利用滤食性鱼类进行水质净化。[结果]每条流水槽均可单独饲养不同种类、不同规格的鱼类；养殖池塘水循环利用，整个养殖周期内达到污水零排放；经处理后的水质达到水源水标准。 [结论]该养殖系统具有养殖水体循环利用、可进行高密度精养、降低生态环境压力等优点，是一种高效、生态、环境友好型的养鱼新技术。

关键词流水养殖；高效；低碳；模块建设；流水槽；水体循环

在众多的水产养殖方式中，池塘养殖仍是最主要的形式[1]。通过加强管理、选择优良苗种、定期更换池水等方式，池塘养殖也能取得不错的经济效益。然而，随着经济社会和饲料养鱼技术的发展，水资源匮乏、环境污染及生态环境压力等问题日益受到人们的重视，传统的池塘养殖方式所暴露的问题也越来越严重。池塘养殖是在一个自身相对闭合的区域内从事养殖活动。养殖水体既是养殖对象的生活场所，也是粪便、残饵等的分解场所以及浮游生物的培育池[2]。在这种“三池合一”的养殖方式中，池塘所具备的各种功能是混淆的，池塘中的消费者、生产者和分解者所处的位置也是不确定的，这就增加了管理的难度，容易造成生态失衡[3]。在池塘高密度养殖模式下，养殖对象产生的代谢产物不能被及时分离和降解，容易造成水质恶化，这需要定期换水来调节水质，向环境中排放大量未经处理的养殖尾水或污水，造成生态环境压力日益增加[4]。水产养殖业迫切需要一种将不同生态功能单元独立出来，根据各区块的功能不同进行模块化建设的养殖系统，以提高养殖生产和污物降解的效率。鉴于此，苏州市申航生态科技发展股份有限公司与美国大豆出口协会于2013年底进行合作，开展了低碳、高效、池塘循环流水养殖草鱼新技术的示范试验。该试验是将传统养殖池塘进行改造，结合砖混结构，将养殖过程中所需要的养殖区域、净化区域隔离开，各模块单独建造。改造后的养殖系统克服了传统池塘养殖中水资源浪费、养殖品种单一、能耗大及劳动力成本高等缺点，具有养殖水体可循环利用、可进行高密度精养、降低能耗和劳动力成本、降低生态环境压力等优点[5]。经过2年的试验与总结，这种新的养殖方式已经接近成熟，现将池塘的改造过程及各模块的功能进行详细介绍，以期为广大养殖户提供一种新的可参考的养殖方法，并为系统推广过程提供更科学的依据。

1改造与修建

1.1池塘条件试验所采用的养殖池塘位于苏州市申航生态科技发展股份有限公司长漾基地内，将原有的4口养殖池塘进行改造，建成一个面积约2 hm2、四周为圆弧状的鱼塘(图1)。对漏水、渗水的地方进行维修，平整池底，将过厚的底泥挖出，保持底泥厚5～10 cm。水源为符合国家Ⅱ～Ⅲ类水标准的长漾湖湖水，周边无化工厂等污染源，水质满足养殖用水标准。在进水口处设置80目尼龙过滤网，防止野杂鱼进池。

1.2主养殖区在改造的养殖鱼塘中，采用空心砖和混凝土结构新建1#、2#、3#共3 只流水槽(图1)，其中1#、2#流水槽规格相同，均为长22 m，宽5 m，深2 m的槽体，3#流水槽为长22 m，宽3 m，深2 m(图2)。在每只流水槽的上游，均安装1组气提式曝气推水增氧设备，下游建有污物收集单元1组[5]。流水槽前后端分别插入相应规格的拦网，以防止鱼苗逃出流水槽。另在槽体底部加装有微孔曝气增氧管5组，以确保养殖后期水体中溶氧含量充足。于流水槽槽体的前后端建有40 cm宽的步道，满足养殖人员的活动需求。

1.3净化区养殖池塘中除主养殖区外的其他水面均可看作净化区，只是在不同的区域采用的净化生物不同(图1)。在离流水槽下游较近的水面选择使用芦苇、高秆水稻或浮床种植各种蔬菜、水草等净化植物[3-5]。净化区内还需套养一定数量的鲢、鳙鱼等滤食性鱼类，将小颗粒的污物及残饵予以清除。

图1　低碳、高效的池塘循环流水养殖系统整体示意Fig.1　The overall schematic of recirculating raceway system with low carbon and high efficiency

图2　低碳、高效的池塘循环流水养殖系统槽体结构示意Fig.2　Trough structure of recirculating raceway system with low carbon and high efficiency

1.4养殖模式试验期间，采用半封闭式养殖模式。参考陈文华等[5]的试验，试验池不向外排水，只在水位低于1.6 m后加注部分新水，以补充自然蒸发和渗漏造成的水体损失。

2各模块功能分析

2.1流水槽主养区槽体的修建参考了池塘工程化养殖系统中池塘内跑道式养殖模式[2]，选择空心砖与混凝土相结合的方式，具有结实、耐用和维护简便等优点。每条流水槽可单独饲养或套养不同品种的养殖鱼类，以提高养殖效率。上游的曝气推水单元固定在水泥槽体上，涡轮式鼓风机向微孔增氧进气管进气后，水流随气体向上运动，当遇到45°～60°的倾斜挡板后，溶氧饱和的水流只能向养殖单元单向运动，推动水流向养殖水槽后缘运动，能将槽体中的水以0.2 m/min的速度向下游推送。槽体前后端的拦网具有防止养殖鱼类出逃的功能，网眼大小可根据养殖鱼类放苗时的规格选择，也可在拦网上固定一层网眼合适的渔网，当养殖鱼类生长到合适的规格后再将渔网拆除。固定于槽体底部的增氧单元具有增加水体容氧量和减缓排泄物沉淀的功能，当推水增氧单元不能满足养殖鱼类对水体溶氧的需求时，可增开底增氧，以增加水体中溶氧量，满足鱼类需求。流水槽下游的集污池能够沉淀、收集鱼类的排泄物及吃剩的饲料，然后利用吸污设备将污物沉淀、脱水、发酵处理，转变为瓜果、蔬菜、花卉等的高效有机肥料[5]。

2.2净化区试验的设计初衷为用5%的池塘面积作为养殖品种的生活区，即主养区，其他95%的水面均作为水体净化区。如图1所示，在净化区，流水槽后缘的水体中，种植有芦苇、菖蒲、高秆稻等挺水植物，或者用浮床种植各种蔬菜、花卉、水草等净化植物。通过植物的沉淀、吸收、转化作用可将大量的鱼类小颗粒粪便及残饵予以清除，同时对于养殖鱼体生长过程中所排出的氨氮、亚硝酸盐、硫化物等代谢废物亦可转化吸收，成为植物生长的N、P肥原料。在净化区套养的鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类以藻类为食，将藻类富集的N、P营养盐逐步转换到滤食性鱼类体内，从而降低了水体中的N、P含量[6]。另外，滤食性鱼类还能摄食水体中的有机碎屑和浮游生物，其滤食活动能显著降低养殖鱼类产生的有机颗粒含量[7]。当水流循环一周再次回到流水槽上游时(图1中的清水区位置)，水质已基本接近水源水，可完全满足养殖用水要求(pH为6.5～8.5，NH3-N含量低于0.03 mg/L，NO2-N含量低于0.02 mg/L，溶解氧大于5 mg/L)。

3结论与讨论

槽体的修建选用空心砖和混凝土结构，虽具有结实、耐用等优点，但难免过于笨重，成本偏高，修建程序繁琐，且折旧率基本为零。目前，已研发出新的槽体材料，如玻璃钢、不锈钢等，具有轻便、可分段式生产、易组合安装等优点。同时，不锈钢材料的折旧率很高，可大大降低槽体的修建成本。在流水槽建造、推广过程中，可考虑将不锈钢作为槽体更新换代的首选材料。另外，养殖槽体的结构到底需要何种规格，不同的研究者亦采用不同的规格，有10.0 m×2.0 m×2.0 m[8]，也有25.0 m×3.0 m×1.5 m[9]。该试验所采用的规格是根据草鱼的生长特性所设计，是否适合其他品种的养殖鱼类，还需要作进一步验证。因此，不同养殖品种，应选用不同规格的流水槽，不应该将流水槽的长宽比作固定的要求，可根据实际情况进行调整。

该试验将曝气推水单元固定于流水槽的上游，采用涡轮式鼓风机向曝气增氧管中通气，使水流随之运动，以此作为整个系统的动力源。鼓风机的功率、每分钟的进气量、推水速度及挡板角度均会影响系统的运作。多数鱼类具有溯流而上的生物学习性，在设计进气量和推水速度时，应避免过高的水流速度对吃食鱼类饵料系数和鱼肉品质产生影响[3]。该试验设计的0.2 m/min的水流速度是根据草鱼的最大巡航速度来确定的，在实际养殖过程中，最好不超过这一极限值，否则会导致饲料系数增高，养殖效益下降。挡板的角度是水流速度的决定因素之一[2，9]，设计合理的挡板角度既能节省建造材料，又能对曝气量充分利用，从而达到降低能耗的目的。已报道的气提水单元的挡板角度大多为45°～60°或1 /4 圆弧[5，8-9]。该试验采用的是60°直板式设计，其形成的水流在水体表面可被明显观察到，草鱼呈现明显的顶水现象。

养殖鱼类代谢废物及残饵收集单元的建设应选择效果优良、价格实惠的设施装备，工业化废水处理中的设施和解决方案利用物理[10]、化学[11]等原理虽能取得良好的净化效果，但价格过于昂贵，在水产养殖中很少使用。该设计中使用的是较为经济的方法，利用鱼粪和残饵的重力作用，使其自然沉淀在流水池尾部的特定区域内，再通过吸污设备进行清除[3]。虽不能做到100%清除，但配合水生植物与滤食性鱼类的净化作用，亦可达到良好的水质净化效果。在接下来的改良中，将引入排污效果更好、价格也相对实惠的沉淀处理设备。

低碳、高效的池塘循环流水养殖系统真正实现了池塘工厂化管理、集约化养殖，实现整个养殖周期内养殖水体循环利用、养殖污水零排放。通过近3年的养殖示范试验证明，该养殖系统符合我国对水产养殖业健康养殖及可持续发展理念的要求，是一种高效、生态、环境友好型的养鱼新技术。

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Module Construction and Function Analysis of a Recirculating Raceway System with Low Carbon and High Efficiency

GU Shu-ting, DU Xing-wei, YANG Xiao-meng

(Suzhou Municipal Shenhang Eco-Technology Development Co., Ltd., Suzhou, Jiangsu 215221)

Abstract[Objective] To design and build a set of cultivation system to satisfy China’s aquaculture demand of industrialization and economy. [Method] Through the pond modification and engineerization construction, we constructed three flumes in a pond combination with engineering, created the effect of recirculating raceway fish farming by gas pushing device, then, collected fish metabolic waste to reuse, and used bighead carp to clean up culture water. [Result] Each tank could keep different types of fishes with different specifications. Water recycle of aquaculture pond could achieve zero discharge of sewage in the breeding cycle. The water after processing reached the standard of source water. [Conclusion] The recirculating raceway system had the advantages of water circulating utilization, high density and low pressure of ecological environment. It is a new fish culture technology of high efficiency, ecology and environment friendly.

Key wordsRecirculating aquaculture; High efficiency; Low carbon; Module construction; Trough; Water circulation

作者简介顾树庭(1964- )，男，江苏苏州人，从事水产养殖研究。

收稿日期2016-02-21

中图分类号S 954

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)10-312-03