论工厂化水产养殖水质调控技术的研究进展

论工厂化水产养殖水质调控技术的研究进展

时间:2010-07-10 11:39来源:未知作者:admin 点击: 66次

摘要：随着我国工厂化水产养殖规模的不断扩大，养殖水调控系统受到了普遍的重视，本文综述了养殖水质调控技术的发展现状，并对各个组成单元的应用情况和存在的问题作了详细的阐述，并对未来这项技术的发展方向进行了展望。关键词：工厂化水产养殖，水质调

摘要：随着我国工厂化水产养殖规模的不断扩大，养殖水调控系统受到了普遍的重视，本文综述了养殖水质调控技术的发展现状，并对各个组成单元的应用情况和存在的问题作了详细的阐述，并对未来这项技术的发展方向进行了展望。

关键词：工厂化水产养殖，水质调控，研究进展

水产养殖业是我国渔业的重要组成部分，也是渔业发展的主要增长点。我国的渔业发展重心由“捕捞为主”向“养殖为主”的转移，促使水产养殖业发生了巨大变化。2001 年中国水产养殖产量达到 2726 万t，比1978 年增长 16 倍，在世界渔业总产量中，养殖的产量占了20％，而我国水产养殖产量约占世界养殖产量的80%[1]。同时，由于水产养殖的不断发展，原来粗放型的养殖模式已经越来越不适应生产的要求。在养殖过程中，因残留饵料、养殖生物的粪便及残体等的腐败，造成养殖水体恶化。这些有机污染物含量高的水未加处理就随便排放，导致水体富营养化，诱发有害的水华或赤潮，损害养殖生产，甚至使整个生态环境遭到恶化。

1. 工厂化水产养殖系统在国内外的发展现状

工厂化水产养殖系统的研究始于二十世纪七十年代初期，是水产养殖业向现代化、企业化、规模化方向发展过程中产生的一种新的养殖方式，实现高密度、高产量和高效率的渔业生产[2]。因其集约化和水质相对容易控制的特点，在国内外得到了广泛的应用。美国采用工厂化养殖系统来养殖生物现已逐步形成和发展了一套较为完整的技术和设备[3]。丹麦的工业化循环流水式养鱼系统和地下室循环过滤养鱼系统都是高水平的，设备已出口挪威，以色列等国。日本采用循环流水工业化养鱼系统也较早，主要养鲤鱼、鳗鲡等，前苏联，美国，德国，法国、加拿大、瑞典也都先后设计生产了各种类型的工厂化循环水养鱼系统，用于养殖海、淡水名优鱼类，我国工业化养鱼起步于二十世纪70 年代，是受世界工业化养鱼潮流的影响而逐步发展起来的，而自行设计生产的工业化养鱼系统以80 年代末建立的中原油田养鱼工厂较为著名[4]。刘伟[5]等利用流化床生物滤器循环水养鱼系统进行了培育鲤仔鱼至乌仔的育苗实验。结果表明：鱼苗在10—15万尾/m2的放养密度下，鲤仔鱼在15d内达到了乌仔规格，成活率达到87%。

2. 工厂化水产养殖系统中的污染物

工厂化水产养殖系统中的污染物主要是未被摄食的残饵、养殖生物的排泄物和分泌物、病原体及其他杂质。最终以悬浮的颗粒物、溶解有机物、氨氮的形式存在，为了使这些污染物的浓度达到养殖生物正常生长繁殖所要求的安全浓度之下，应具备不同的污染物处理单元，以维持整个养殖系统对水质、溶氧、温度及其他水化学参数的需要。

3. 目前工厂化水产养殖系统中的主要水处理单元与设备

根据养殖系统的特点和养殖生物对水质的要求，一般情况需要设的处理环节有：（1）去除悬浮颗粒物（粒径＞100ｕm）；（2）去除微颗粒（粒径＜30ｕm）[6]；（3）增氧；（4）杀菌消毒；（5）生物法除氨氮；（6）水质调控。按照一定的工艺流程将这些环节组合，来净化养殖用水，现将各个处理环节所涉及到的有关设备及工艺分述如下：

3.1 固液分离去除悬浮颗粒物

在循环水养殖过程中，鱼类的粪便、及其所食饵料的20-60%最终以固体废弃物的形式排入水中，其中，悬浮性固体颗粒物占50% 左右[7]，是养殖水体污染物的主要来源。按照悬浮颗粒物的特性(密度、颗粒的大小) , 又可分为机械过滤和重力分离两种技术[8]。

3.1.1 机械过滤

机械过滤有砂滤和筛滤两种方法。

3.1.1.1 砂滤器：是填充一定的介质（如砂子等）形成微小间隙来截留循环水中的悬浮颗粒物，达到固液分离的目的。是一种传统的分离方法，但其占地面积大、容易滋生蚊蝇及细菌，而且反冲洗比较困难。

3.1.1.2 筛滤：根据孔径的不同来截留固体悬浮物。具有体积小，安装和反冲洗等操作方便等优点。常见的有固定筛、旋转筛、自动清洗筛过滤器[9]。

（1）固定筛过滤器筛网材质为不锈钢、尼纶和锦纶等，网孔根据海水养殖的要求，配备60-200 目/寸不同规格。安装方便操作简单，多用于过滤颗粒大于0.5mm 的固体颗粒，单元过滤能力10~100m3/h。

（2）旋转筛过滤器筛网材质为不锈钢、锦纶绢等，海水类型网孔为80~150 目/寸。可连续工作防堵性好。

单元过滤能力为14~400m3/h。

（3）自动清洗过滤器结合了固定筛过滤器和旋转筛过滤器的优点，滤网材质为不锈钢316 和编织滤网。孔径分别为0.2~3.5mm和0.025~0.5mm。反冲洗时不断流、排污量极少。适用于大流量、大过滤面积的过滤系统。

3.1.2 重力沉降分离

养殖废水中的悬浮颗粒物也可在重力的作用在沉淀去除。根据颗粒物的性质、浓度及絮凝性能，主要有四种沉淀类型：（1）自由沉淀，当颗粒物浓度不高，颗粒物之间不相互碰撞，独立完成的沉淀过程；（2）絮凝沉淀，颗粒物浓度较高时，相互之间彼此碰撞，聚集成为大的颗粒的沉降过程。也可通过投加明矾、氯化铁等絮凝剂来实现；（3）区域沉淀，当颗粒物浓度继续升高时，颗粒之间相互碰撞，在聚合力的作用下形成一个整体下沉；（4）压缩沉淀，区域沉淀的继续压缩，聚集形成团的现象[10]。在水产养殖业中,因循环水养殖系统中悬浮颗粒物的平均相对密度(1.19)略大于水的相对密度[11],可采用重力分离技术。

3.2 气浮分离技术去除微颗粒

在循环水养殖过程中，产生的微颗粒主要为溶解蛋白和有机酸,占总固体颗粒的90%以上[6]。而微颗粒的积累会堵塞鱼鳃，造成鱼类的窒息死亡；微颗粒的分解还会消耗水中的溶解氧，致使水质恶化。气浮分离法用于水处理始于19 世纪90 年代[12]，是向水体中通入气体，产生大量的气泡，使得水中的微颗粒粘附于气泡的表面，随气泡一起上升到水面形成泡沫而得以去除。Weeks(1992)[13]认为，气浮分离法可去除水中的表面活性的悬浮物和溶解物。同时，Wheaton(1992)[14]研究指出，利用气浮分离技术可以浓缩挥发性物质，降低水中的悬浮物质和总氮；Rulin等人[15] （1963）实验表明，气浮分离技术能提高水体的pH；Dwivedy（1973）[16]的试验表明，养殖水体经气浮分离后，细菌密度由原来的22100 个/ml 减少到220 个/ml,而浓缩泡沫中的细菌总数达到1115772 个/ml,证实了气浮分离法有除菌的作用。总之，气浮分离法是一项很有前途的技术，随着对它设计参数的不断优化，将会很好的应用于循环水养殖中。

3.3 增氧技术

在循环水养殖中，随着养殖的密度不断提高，对溶氧的需求也越来越大，打破了原来的溶氧供求平衡，当养殖生物的耗氧量大于供氧量的时候，生物的生长就会受到限制。当溶氧在2-3mg/L 时，鱼虾类摄食减少，生长停滞，开始出现浮头现象；当溶氧浓度在1-2mg/L 时，鱼虾类基本不吃食，而且浮游出水面，形成浮头现象；当溶氧浓度小于0.5mg/L时，鱼虾类在几小时就会全部窒息死亡[17]。而且，缺氧的水体会造成水中的有机物、氨氮等厌氧分解，产生亚硝酸盐等一些有毒物质，同时，缺氧的水体还容易滋生细菌，造成养殖生物的大量死亡。随着水体中溶氧的增加，养殖生物的生长速率加快、饲料系数降低，可见，充足的溶氧是实现循环水养殖稳产、高产的关键。目前，国内外使用与研制开发的增氧系统有许多种，大致可以分为以下几类：