集聚式池塘内循环流水养殖设施的应用与分析

郁蔚文, 王 健

(农业部渔业装备与工程技术重点实验室，中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092)

集聚式池塘内循环流水养殖设施的应用与分析

郁蔚文, 王 健

(农业部渔业装备与工程技术重点实验室，中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092)

通过对江苏、浙江、上海等地区现有集聚式池塘内循环流水养殖设施的结构形式、工艺流程及发展状况进行的考察和总结，从设施材料、对土地资源的影响、建设周期、投资及生产应用等多个方面进行了分析和比较，介绍了该养殖设施的应用情况，探讨了其在实际养殖生产过程中存在的利弊。并针对存在的问题，提出需进一步优化设施结构及工艺流程。以期规范和提升工艺技术，促进集约化设施养殖技术模式的健康可持续发展。

集聚式；池塘养殖；流水养殖；养殖设施

中国水产养殖业发展迅速，现已成为世界上唯一一个养殖产量长期大幅度超过捕捞产量的国家[1]。2015年，中国水产品总产量达6 699万t，其中淡水池塘养殖产量2 195万t[2]，是我国水产养殖的主体。据估计，到2030年我国将缺少2 000万t的水产品，这需要通过水产养殖来弥补[3]。虽然池塘养殖发展迅速，但由于设施陈旧，对土地资源利用率低下，对水域环境造成的面源污染问题日趋严重，养殖工艺技术普遍较为落后。这些问题一直困扰着水产从业人员及政府相关部门[4-5]。对养殖生产过程中产生的水域面源污染问题进行调控技术研究，是解决现今水产养殖业所面临的诸多问题的关键所在和必然趋势[6-8]。近年来我国积极推进养殖池塘标准化改造[9]，同时开发了一些新的养殖模式，如生态工程化循环水池塘养殖[10]、复合人工湿地-池塘养殖[11]等。新的养殖设施，如集聚式池塘内循环流水养殖设施正在部分地区推广应用。

集聚式池塘内循环流水养殖(简称“集聚式养殖”)工艺技术设施的理念最早由国外引入[12]，最近几年在国内发展迅猛，尤其在江、浙地区。集聚式养殖设施形式多样，有砖混结构、金属或非金属框架结构；其应用范围广，除池塘外还能用于其他如水库、湖泊等大水面；与普通池塘相比，具有节能降本的特点。目前，集聚式养殖设施工艺技术在迅猛发展的同时，也表现出相当的盲目性。在设施结构选择、设施配置规模、养殖容量及养殖品种确定等诸多方面缺乏科学性、合理性；对养殖生产过程中产生的残饵、排泄物的集中收集与综合处理等工艺技术上也未尽完善[13]。本文通过对现有集聚式养殖设施的结构、使用状况及效益等进行分析比较，找出存在的问题，以促进集聚式养殖技术的发展和完善。

1 设施结构、工艺流程及设置方式

1.1 设施结构和工艺流程

集聚式养殖设施是一种在较大池塘或其他养殖水域设置的U型槽式集约化流水养殖设施(图1)。

图1 集聚式池塘内循环养殖设施结构及工艺流程Fig. 1 The structure and process flowchart of the internal recirculating aquaculture facilities in cluster ponds

其外形尺寸基本为长20～24 m、宽4～5 m、深2～2.5 m。养殖设施一般分成前、中、后三个部分。前部是向养殖水槽内产生定向水流的机械装置，目的是将养殖水槽外的优质水推入养殖水槽内，定向推流形式有水泵提水、螺旋桨和压缩空气气垫提水，一般因考虑设备成本和运行成本而较多选择使用压缩空气气垫提水工艺。中部是集约化养殖区域，两端有固定拦网将养殖对象限制在此区域。后部是排泄物和残饵的集中排放区域，目前较为常用的工艺是在设施后部的末端下沿设置高度0.5～1.0 m的挡污板，使随水流冲至此区域的排泄物和残饵被阻挡、下沉集中，再由行走式吸污泵定期提升至陆基集中处理，也有采用后部设置PVC插拔管，通过水位压差实现底部排污，这种排污效果较前一种稍好。部分流出槽外的固态污物及溶解于水的有机质则到达集聚式养殖设施外的大水面，大水面中适量放养滤食性鱼类滤食、消化、吸收，从而达到养殖水体的内部净化处理和循环利用。

1.2 设置方式

集聚式养殖设施在养殖池塘的建设施工一般需干塘作业。较为科学合理的布置方式是：利用2个养殖池塘间的塘埂两端开挖2个深及塘底的缺口，缺口视2个养殖池塘水面积大小，建设1个至多个并列的集聚式养殖设施；另一缺口则作为设施外循环的过水通道(图2)。

图2 集聚式养殖设施在池塘设置示意图Fig.2 Schematic diagram of the installation of cluster-type breeding facilities in aquaculture pond

设施运行时，安装在设施前部的推流装置从一侧池塘提水推流进集聚式养殖设施，水体从设施尾部流入另一侧池塘，并从塘埂另一侧的过水通道流回设施前部的池塘，从而完成水体的循环利用。

也有在单个较大水面的养殖池塘设置，但因循环流水条件差，水体的净化效果会很差。而在特定的河道、湖泊、水库等水位随潮汐变化较大的可养殖水域，可在特定区域设置警示标志，采用浮式结构定位设置集聚式养殖设施。但该设施需要带水安装，建造难度较大，需要有完善的安装方案和技术手段。

2 不同结构形式的特征和比较

现有各种形式的集聚式养殖设施，所采用的推流工艺基本一致，一般因考虑设备成本、运行成本，兼顾推流和水体增氧而较多选择使用压缩空气气垫提水定向推流工艺。各种形式的集聚式养殖设施，其结构和设置形式大致可分为以下几种。

2.1 砖混结构

砖混结构的集聚式养殖设施在水体中的设置形式只能是固定设置，建设时需干塘，在池底浇筑钢筋混凝土底板，两侧砖砌挡墙，形成流水养殖槽体结构，可单个设置也可多个并联(图3)。

图3 砖混结构集聚式池塘内循环养殖设施Fig.3 Masonry-concrete structured aquaculture facilities in the cluster recirculating ponds

这种结构形式造价相对较为低廉，但施工周期长，尤其是需要大面积硬化土地，故对土地损害较为严重，与国家的土地政策相背离，不适宜进行大规模推广应用。

2.2 半砖混结构

半砖混结构的集聚式养殖设施，设置形式只能是固定设置，建设时需干塘，在池底浇筑钢筋混凝土底板，两侧挡墙采用框架式钢结构或玻璃钢结构支撑，内覆不锈钢或非金属板材，形成流水养殖槽体结构，可单个设置也可多个并联(图4)。

图4 半砖混结构集聚式池塘内循环养殖设施Fig.4 Half masonry-concrete structured aquaculture facilities in the cluster recirculating ponds

这种结构形式的造价比砖混结构造价略高，施工周期略有缩短，但同砖混结构一样需要大面积硬化土地，不适宜大规模推广应用。

2.3 金属结构

金属结构的集聚式养殖设施，整体采用框架式钢结构，内侧为不锈钢板材，在水体中的设置形式可以是固定设置，也可以浮式设置(图5)。

图5 金属结构集聚式池塘内循环养殖设施Fig.5 Metal structured aquaculture facilities in the cluster recirculating ponds

固定设置时需干塘，在塘底部设置若干承重桩基，并保证各桩基顶端在同一水平面上，流水养殖槽固定放置在承重桩基上；浮式设置适宜在较深水体中使用，其设施需在陆地完成安装后再吊装到相应使用位置并定位；在槽体纵向两侧的操作过道下需安装浮体，以托起整个设施并使之稳定地浮于水面。固定设置的养殖设施，可单个也可多个并联，而浮式设置因吊装难度大，一般多为单体结构。金属结构养殖设施的造价相对较高，尤其是不锈钢材质的，但制作周期短、坚固耐用，对土地资源无任何负面影响，适合产业的发展要求和进行大规模推广应用。

2.4 非金属结构

如图6所示，非金属结构的集聚式养殖设施是近年开发出的较为理想的新型材质结构设施，其整体采用框架式非金属型材结构，内侧覆非金属板材(常用的有玻璃钢、PVC)，其槽体是在工厂内完成成套标准部件生产，再在现场完成拼接安装。

图6 非金属结构集聚式池塘内循环养殖设施Fig.6 Nonmetal structured aquaculture facilities in the cluster recirculating ponds

该结构的设置形式，固定或浮式均可。固定设置方式同金属结构相同；浮式设置方式在吊装环节略区别于金属结构，因其刚性强度不如金属结构，故需借助特殊设备才能完成吊装就位。目前，非金属结构的集聚式养殖设施尚在试验性研制使用阶段，所以造价较高，但这种结构形式如果可工厂化批量生产，生产成本会大幅下降。拼装式非金属结构养殖设施，其制作安装周期短、部件可互换、坚固耐用且不会锈蚀，对土地资源无任何负面影响，是集聚式养殖产业的可持续发展方向，是未来大规模推广应用的理想设施装备。

2.5 结构形式比较

集聚式养殖设施的各种结构形式在推流、集污设备工艺技术上基本一致，但由于槽体结构不同而在资金投入、建设周期、维护成本、对土地资源的侵占程度和发展前景等方面均存在差异(表1)。

表1 集聚式池塘内循环流水养殖设施结构形式对比

3 集聚式养殖和常规池塘养殖比较

3.1 养殖产量

根据上海地区应用集聚式养殖设施工艺模式进行数据统计分析：养殖密度100 kg/m3，以每套设施养殖容量240 m3，每4 hm2水面设置10套设施计，养殖总产量为240 000 kg，折合成每1 hm2约为60 000 kg；而常规池塘养殖产量每1 hm2约为15 000 kg左右[14]。所以，使用集聚式养殖设施，在相同水面积条件下，可使养殖产量提高4倍。

3.2 经济参数

使用集聚式养殖设施工艺技术，从养殖产量、养殖成本、管理成本、能耗、饲料利用率及土地利用率等诸多方面都有着常规池塘养殖无可比拟的优越性(表2)。现有的集聚式养殖设施虽然在工艺技术上还存在诸多不足，但相比常规池塘养殖工艺，仍是水产养殖技术的一次质的飞跃[15]。

表2 经济参数比较

注：饲料价格以4 400元/t计；电费以0.70元/ kW·h计；鱼塘租金以22 500元/ hm2计；总耗电，集聚式以生产周期6个月、每天24 h计，常规池塘以生产周期5个月、每天10 h计。

4 结论

集聚式池塘内循环流水养殖设施工艺技术，总体上是传统池塘养殖工艺技术的一次质的提升，是我国水产养殖向着机械化、设施化方向发展的一个重要技术节点，充分体现了用工业的理念发展渔业的思想。该养殖设施工艺技术的应用，在养殖产量和品质、饲料利用率、节能水平、人工成本控制等方面相对于传统池塘养殖都有了大幅提升；在土地资源的高效利用和养殖排泄物及残饵的集中回收处理方面，同样也表现出良好的技术优势和发展前景；该养殖设施的养殖排泄物及残饵的集中回收处理工艺技术，目前虽然只能做到集中回收处理总量的30%左右，但随着技术进步，可望有所提高。

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Application and analysis of cluster-type internal recirculation pond flowing water aquaculture facilities

YU Weiwen, WANG Jian

(Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering, Ministry of Agriculture,FisheryMachineryandInstrumentResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Shanghai200092,China)

This paper inspected and summarized the structure style, technological process and development status of existing cluster-type internal recirculation pond flowing water aquaculture facilities in Jiangsu, Zhejiang and Shanghai, etc., then analyzed and compared the domestic existing facilities in terms of the facility materials, impact on land resources, construction period, input, production and application, among others. It also introduced the utilization conditions of these facilities, explored the pros and cons of these facilities in actual aquaculture production, and based on the problems found, proposed the need to further optimize the facility structure and production techniques, thus to regulate and enhance technical levels and promote the healthy and sustainable development of facility-intensive aquaculture mode.

cluster type; pond culture; flowing water culture; culture facility

10.3969/j.issn.1007-9580.2016.06.001

2016-08-10

2016-11-04

“十二五”国家科技支撑项目(2012BAD25B00)所属课题“珠江流域高产精养池塘健康养殖技术集成与示范(2012BAD25B04)”

郁蔚文(1965—)，男，副研究员，研究方向：渔业生态化工程、池塘设施化工程技术等。E-mail：yuweiwen@fmiri.ac.cn

S954.1+9

A

1007-9580(2016)06-001-05