1、工厂化养殖系统优化设计原则摘要: 论述了工厂化养殖系统优化设计原则, 即适用性、 可靠性和经济性的内涵及其实现措施, 结合该原则, 提出了大菱鲆工厂化养殖系统的概念设计和水处理工艺。采用该原则设计的工厂化养殖系统, 1 kg 商品鱼的耗水量仅为 24 47m, 虽较国外发达国家的同类养殖系统 ( 13 15m 水 /kg 鱼 )略高, 但大大低于流水养殖模式的耗水量 (360 600m 水 /kg 鱼 )。 关键词: 工厂化养殖; 循环水养殖系统; 优化原则 中图分类号：S759 文献标识码： A 2005 年中国水产养殖产量为 3 208 . 69 万吨, 约占世界水产养殖总产量的 70 %
2、 以上, 并继续保持至少 2 . 1 % 的年增长率。在未来 20 年, 水产品价格将会持续走高, 预计高值鱼类和甲壳类的价格将上涨 15 %。未来的水产养殖业发展将受制于资源 , 如水资源、 土地资源、 鱼粉资源及其他一些因素 (如环境污染 )。因此, 工厂化养殖将成为当前和未来水产养殖业发展的首选模式之一。一个好的工厂化养殖系统, 从养殖系统设计到养殖生产运行与管理, 直至产品上市, 需要满足三个原则, 即适用性、 可靠性和经济性。这样才能将工厂化养殖系统的优势充分发挥, 并积极引导从业者自觉使用和推广应用, 以节约资源并有效地保护环境, 促进水产养殖业的可持续发展。1 系统适用性 工厂化
3、养殖系统的适用性包括: ( 1)满足养殖对象的生物学要求, 包括池体 (池形、 水深、 材料等 )、 水流(流速、 流量和流态 )、 水质、 光照、 饲料投喂、 疫病预防、 产品收获等的设计和调控必须满足养殖生产功能要求, 最大程度地实现养殖生物的福利 ( welfare); ( 2)系统要做到管理方便, 设备操作管理力求 傻瓜化, 要立足中国国情, 适应于中国从业者的管理水平和知识结构; ( 3)系统的通用性好。在设计时, 需要考虑可适用于养殖多种生物,也要考虑系统不论是否满负荷生产都可以正常和高效率运行, 同时可以满足养殖对象不同个体大小的生长要求; ( 4)相关设备或装置的易损元器件容易
4、更换和购置。 2 系统可靠性 工厂化养殖系统的可靠性包括: ( 1)系统能够长期保持稳定和不间断运行, 易损电子元器件的生产运用数量少, 对重要和易损设备需有备用装置;( 2)系统设备和元器件能够耐潮湿 (湿度 85 % )、耐腐蚀 (如海水 )和耐低温; ( 3)对生产具有重要影响的设备和装置均有报警和自动控制部件, 在设备因故障紧急停止或发生断电、 停水等不利状况时有应急、 报警装置实时启动, 如紧急自动增氧, 水泵故障报警, 水质或水位的自动监测与报警等, 不影响养殖生物的正常生长。 3 系统经济性 工厂化养殖系统的经济性包括: ( 1)系统投资小,适于以个体或家庭为单位从事水产养殖生产
5、。养殖温室 (大棚 )可采用简易钢屋架结构的屋面和普通砖混结构的养殖设施以节省投资, 进排水管道可采用一般建筑用的低压排水管, 更为重要的是工厂化养殖水处理系统的购置和安装费用要小; ( 2)系统运行费用低。在满足生产管理要求条件下, 系统设备和材料需首选能耗低、 密度小、 坚固耐用的, 如生物滤器的滤材应选用易挂膜、 比表面积大、 密度适宜的材料。尽量降低工厂化养殖系统运行的动力费用, 如在设计中需考虑依据地形和工艺的优化设计, 降低输水能耗, 以及水流的局部与沿程损失, 选用扬程适宜的水泵和低能耗的设备, 如用气提泵作为输水动力等; ( 3)系统维护费用少, 设备和控制系统的关键元器件尽量
6、选用通用件和易购件,保证发生故障后, 可以快速更换。 4 满足优化原则的系统概念设计 按照优化设计原则, 对大菱鲆工厂化养殖系统进行概念设计的示意图如图 1： 对该系统生产流程简述如下: 养殖池排放的废水首先经过固液分离器, 将直径大于 1 . 0mm 的颗粒物 (包括残饵、 粪便等 )去除, 然后水进入机械过滤器 (网目直径为 30 50m), 在此处将绝大部分颗粒物去除, 水流入水泵池, 水泵池内设浮球式液位开关, 根据水泵池内水位自动控制水泵运转, 水泵将水送入紫外线消毒器, 随后进入生物滤器, 被处理水根据需要可流入高位水池或直接进入养殖池的进水管, 对进水进行增氧, 然后水进入养殖池
7、, 完成整个水处理过程。在养殖生产中, 若水泵因故障或其他原因停止工作, 则与其连接的电控装置自动将报警器打开,同时将与液态氧钢瓶连接的电动阀打开, 通过微孔曝气器向养殖池内供纯氧。等管理人员到现场后,手动将电控柜的报警控制按钮旋至原工作状态, 停止报警, 修复水泵, 与液态氧连接的电动阀也随之关闭, 重新进入工作状态。该系统的特点可简单概括为: 一次提水、 二次过滤、 充分消毒、 完全净化, 即整个系统只使用 1 台水泵, 降低系统能耗, 减少管理环节; 利用固液分离器和机械过滤器对不同大小的颗粒物进行滤除; 用紫外线进行消毒; 对水体进行全面生物处理, 保证水质符合养殖水质标准。关键设备设
8、有报警装置,亦设有紧急增氧装置, 保证养殖生产系统的稳定、安全和高效运行。该系统已在山东、 辽宁、 江苏等地的部分养殖厂家进行了生产应用，其相关的技术经济指标见表 1 和表 2 从表 2 数据中可以看出, 在工厂化系统内进行大菱鲆的养殖生产, 可以获得较高的成活率和较好的生长速度, 饵料系数略低于常规的流水养殖模式, 养殖过程大大减少了水消耗量, 1 kg 商品鱼的耗水量仅为 24 47m 水, 虽比国外发达国家的同类养殖系统 ( 13 15 m 水 /kg鱼 )略高 , 但大大 低 于 流 水 养 殖 模 式 的 耗 水 量( 360 600 m 水 /kg 鱼 )。特别是工厂化养殖系统因用
9、水量少, 受外界环境变化影响小, 养殖过程病害少, 同时, 养殖生产对外界的污染物排放量也少, 是环境友好型和资源节约型的养殖模式。盐度的适应力却很差, 苗种培育必须在海水中进行。研究表明, 漠斑牙鲆对低盐的耐受力随生长和发育逐渐增强, 年龄是影响幼鱼对低盐度耐受力的主要因素。仔稚鱼培育要求盐度在 25 以上,30 日龄稚鱼仍无法进行淡水驯化; 55 日龄苗种进行淡水驯化时, 7 d 内的成活率为 80 % ; 70 日龄淡 化成活率达 87 % ; 90 日龄淡化成活率达到 99 %，可见, 对漠斑牙鲆幼鱼进行淡水驯化的最佳日龄应在 90 日龄以上。对盐度的适应机理在于其渗透压的调节能力。有
10、关漠斑牙鲆渗透压调节机理研究最近已取得较大进展, 早期苗种由于肾脏、 鳃、 鳞片及皮肤等组织器官发育不完善, 钠泵未形成调节 Na+、K+的能力, 幼鱼期后随着生长, 这些组织器官逐渐发育完善, 渗透压调节能力不断增强。安全的淡水驯化方法为 24 h 的缓慢淡水驯化技术。在 24 h 内每 4 h 降低培育水盐度 50 %,直至完全过渡到淡水。盐度 5 0 时是过渡的危险期。此方法可保证低盐度时期的缓慢过渡, 使鱼苗充分调整对渗透压的适应能力。完成淡化后, 稳定 2 3 d 即可投饵培育, 进行淡水养殖。生产中一般以苗种达到 6 cm 以上时进行淡化为宜。 4 开发前景 漠斑牙鲆肉质细嫩, 味
11、道鲜美, 营养价值高,具有生长速度快, 抗逆性强, 广温、 广盐的特点, 可在海水、 半咸水和淡水水域养殖, 适合于池塘养殖、 工厂化养殖等多种养殖方式, 在肉质、 生长速度、 对环境的适应性等方面均优于本地褐牙鲆, 被公认为是一种优良养殖品种。 漠斑牙鲆养殖的开发潜力首先在于适温范围广 ( 4 35 ), 特别是对高温的耐受性, 不会发生 本地褐牙鲆因高温死亡的现象, 为我国南方地区鲆、 鲽类养殖提供了又一优良品种; 其次, 漠斑牙鲆对盐度的适应范围极广 (适盐范围为 0 40),可在各盐度海水乃至淡水中生长, 且淡水养殖的漠斑牙鲆品质与在海水中养殖的品质差异不大,这将为我国内陆淡水养殖业带来新的发展契机;再者, 漠斑牙鲆适合工厂化养殖和池塘养殖, 特别是池塘养殖技术的开发可充分有效地利用我国沿海广阔的闲置池塘; 另外, 利用漠斑牙鲆渗透压调节能力强的特点, 在养殖过程中采取盐度急剧变化的措施, 可达到防病的目的。 参考文献 1 岑丰, 张东. 漠斑牙鲆人工育苗技术要点 J. 中国水产,2004( 8): 60 -61. 2 周国平. 介绍美国的三种牙鲆 J. 中国水产, 2003( 9): 61-63 .
