海水循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)研究發(fā)展報告
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作者:nbchunyuancom
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發(fā)布時間: 2017-09-18
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我國的海水循環(huán)水技術(shù)研究與應(yīng)用始于上世紀(jì)80年代初期。在20世紀(jì)70年代，國外工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的信息開始傳入國內(nèi)，北京水產(chǎn)研究所、上海水產(chǎn)研究所和中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所等單位的科研工作者開始跟蹤研究，但國內(nèi)并沒有全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖的生產(chǎn)應(yīng)用；20世紀(jì)80年代，國外的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施和技術(shù)逐漸進入中國，當(dāng)時浙江、遼寧等地花巨資引進了西德和丹麥約30余套循環(huán)水養(yǎng)鰻設(shè)施，但由于高昂的投入和運行、維護成本，生產(chǎn)難以為繼，上述成套設(shè)備很快就被束之高閣。1988年，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所在消化吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了國內(nèi)第一個生產(chǎn)性的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖車間。
1.1 國內(nèi)的海水循環(huán)水技術(shù)發(fā)展歷程、研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
我國的海水循環(huán)水技術(shù)研究與應(yīng)用始于上世紀(jì)80年代初期。在20世紀(jì)70年代，國外工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的信息開始傳入國內(nèi)，北京水產(chǎn)研究所、上海水產(chǎn)研究所和中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所等單位的科研工作者開始跟蹤研究，但國內(nèi)并沒有全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖的生產(chǎn)應(yīng)用；20世紀(jì)80年代，國外的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施和技術(shù)逐漸進入中國，當(dāng)時浙江、遼寧等地花巨資引進了西德和丹麥約30余套循環(huán)水養(yǎng)鰻設(shè)施，但由于高昂的投入和運行、維護成本，生產(chǎn)難以為繼，上述成套設(shè)備很快就被束之高閣。1988年，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所在消化吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了國內(nèi)第一個生產(chǎn)性的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖車間。
20世紀(jì)90年代初期，隨著養(yǎng)殖業(yè)和物流的迅速發(fā)展，北方冬季的吃魚問題得到很大改善，魚價在北方大幅下跌，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的經(jīng)濟性受到質(zhì)疑，加上技術(shù)上的不成熟，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的發(fā)展進入了低谷。20世紀(jì)90年代后期，特別是進入新世紀(jì)以來，隨著社會經(jīng)濟和科技水平的發(fā)展，環(huán)境意識的增強，循環(huán)水養(yǎng)殖模式逐漸引起重視，在國家各級項目、課題的支持下，循環(huán)水養(yǎng)殖相關(guān)技術(shù)和成套設(shè)備的研發(fā)取得了良好進展。如國家“863計劃”分別在“九五”海洋生物技術(shù)（819）主題、“十五”海水設(shè)施養(yǎng)殖與工程化技術(shù)專題安排了3個課題。課題主要研究內(nèi)容及主要指標(biāo)：
“九五”項目：工廠化養(yǎng)殖海水凈化和高效循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)，主要研究內(nèi)容：（1）高效過濾技術(shù)研究；（2）高效氮源凈化技術(shù)；（3）水質(zhì)指標(biāo)自動監(jiān)測與控制技術(shù)；（4）養(yǎng)殖技術(shù)研究。
“十五”項目1：工廠化魚類高密度養(yǎng)殖設(shè)施的工程優(yōu)化技術(shù)，主要研究內(nèi)容：研制快速過濾器、高效氮源生物凈化設(shè)施和新型水處理配套設(shè)備，研究集約化養(yǎng)殖排污水集中處理與綜合利用技術(shù)，優(yōu)化封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。工廠化養(yǎng)魚車間的排放水達到國家的標(biāo)準(zhǔn)要求，單位水體的產(chǎn)量達到或接近國際同類養(yǎng)殖模式的先進生產(chǎn)水平，提供設(shè)計規(guī)范，系統(tǒng)建設(shè)造價比國際同類養(yǎng)殖系統(tǒng)降低50%。
“十五”項目2：重要海水養(yǎng)殖貝類苗種培育設(shè)施的工程優(yōu)化，主要研究內(nèi)容：研制高效水處理設(shè)備與全年封閉式循環(huán)水育苗優(yōu)化設(shè)施，研制海水養(yǎng)殖苗種培育優(yōu)質(zhì)餌料生物高效自動化培養(yǎng)、收獲系統(tǒng)與設(shè)施，研究苗種培育的工藝參數(shù)與自動控制技術(shù)，開發(fā)養(yǎng)殖設(shè)施工程化低價新能源。生物凈化設(shè)施為育苗水體的十分之一以下，育苗車間的排放水達到國家的標(biāo)準(zhǔn)要求；建立或改造后的育苗系統(tǒng)的單位水體的產(chǎn)量達到或接近國際同類養(yǎng)殖模式的先進生產(chǎn)水平，提供設(shè)計規(guī)范，系統(tǒng)建設(shè)造價比國際同類養(yǎng)殖系統(tǒng)降低50%。
此外，科技部、國家計委、農(nóng)業(yè)部、中科院及部分省市立項約10項，主要涉及工廠化養(yǎng)殖、水處理設(shè)施設(shè)備等；研究對象涉及魚（大菱鲆、牙鲆）、蝦（中國明對蝦、凡納濱對蝦）、貝（鮑魚、海灣扇貝、菲律賓蛤子）及主要海珍品（海參）等。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國工廠化海水養(yǎng)殖面積約有500萬m2，其中封閉、半封閉循環(huán)水養(yǎng)殖面積約占10～20％，主要養(yǎng)殖大菱鲆、半滑舌鰨、褐牙鲆、石斑魚等，屬于循環(huán)水養(yǎng)殖工程的開拓階段，具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。如臺灣華信（上海）水產(chǎn)在上海市郊進行的人工配制海水養(yǎng)殖石斑魚，杭州新科水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司在杭州市區(qū)進行的人工配制低鹽度海水養(yǎng)殖凡納濱對蝦平均單產(chǎn)達到4 kg/m2，日添加新水量約占總水體量的10%，膠南通用水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司循環(huán)水養(yǎng)殖大菱鲆單產(chǎn)達到55kg/m3，天津市海發(fā)珍品實業(yè)發(fā)展有限公司現(xiàn)有封閉內(nèi)循環(huán)海水養(yǎng)殖車間2.7萬平方米，有效養(yǎng)殖水體1.6萬平方米，擁有36套封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，以石斑、半滑舌鰨等高檔海水魚的養(yǎng)成為主營業(yè)務(wù)，目前已成為國內(nèi)最大的海水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖企業(yè)，舌鰨魚養(yǎng)殖單產(chǎn)達到20-30kg/m2，石斑魚養(yǎng)殖達到30-35kg/m2。
當(dāng)前我國海水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)研究與應(yīng)用特點是：①以工廠化養(yǎng)殖水處理單元設(shè)備的開發(fā)為重點；②以模仿、改進國內(nèi)外先進的工業(yè)和生活污水水處理設(shè)備為特征；③封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的生產(chǎn)大規(guī)模應(yīng)用較少。
取得的主要進展：
（1）開發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海水養(yǎng)殖、育苗專用水處理設(shè)施設(shè)備，并初步實現(xiàn)了生產(chǎn)應(yīng)用；開發(fā)的設(shè)施設(shè)備包括：①固液分離設(shè)備（如海水專用轉(zhuǎn)鼓式微濾機、袋式機械過濾器、彗星式纖維球、玻璃纖維砂濾器、超細懸浮物去除裝置）；②生物過濾設(shè)備（如生物凈化裝置的天然載體填料）；③消毒增氧設(shè)備（如臭氧－紫外聯(lián)合消毒設(shè)備、超聲波消毒殺藻器、壓力式溶氧罐、管式增氧裝置、氧氣錐等）；④有機物去除裝置（如溶氣式氣液混合器、渦流泵、射流式蛋白泡沫分離器等）；⑤調(diào)溫設(shè)備（PPR連箱式橫排太陽能集熱器海水加熱系統(tǒng)、海水養(yǎng)殖廢水熱泵加熱系統(tǒng)）；6）水質(zhì)監(jiān)測與控制技術(shù)（如海水水質(zhì)在線監(jiān)測與遠程報警系統(tǒng)等）。（2）研究了封閉循環(huán)水養(yǎng)殖、育苗的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)與工藝：研究了主要水質(zhì)參數(shù)對養(yǎng)殖生物的影響、大規(guī)模高密度養(yǎng)殖和培育技術(shù)等。 （3）研究了主要水處理設(shè)備的技術(shù)性能，包括蛋白分離器、臭氧、生物濾器的技術(shù)性能，對提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)適用性和設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。（4）構(gòu)建的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)、育苗系統(tǒng)部分實現(xiàn)了生產(chǎn)應(yīng)用，促進了工業(yè)化海水養(yǎng)殖業(yè)的興起和發(fā)展。
存在的主要問題：
（1）部分關(guān)鍵設(shè)備的可靠性、耐海水腐蝕性還有待提高。海水養(yǎng)殖、育苗的生產(chǎn)場地一般都在海邊，工作環(huán)境潮濕、空氣鹽份含量高、海水腐蝕性強等不利狀況對設(shè)備的耐久性、穩(wěn)定性提出了很高要求，同時，海水養(yǎng)殖屬大農(nóng)業(yè)范疇，利潤相對較低，生產(chǎn)設(shè)備必須造價低廉、經(jīng)濟適用，海水養(yǎng)殖的連續(xù)生產(chǎn)，使得設(shè)備的任何小故障對生產(chǎn)都可能帶來致命的影響，因此，無論是制氧機、臭氧發(fā)生器、紫外線消毒器、水泵等機械設(shè)備都存在該類問題，影響了設(shè)備的生產(chǎn)推廣應(yīng)用。（2）封閉循環(huán)水養(yǎng)殖、育苗的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)與工藝還需進一步深入研究。在高密度養(yǎng)殖條件下，個體密度作為脅迫會引起動物機體產(chǎn)生一系列生理變化，有關(guān)水生生物在密養(yǎng)環(huán)境下的適應(yīng)性反應(yīng)，國內(nèi)的研究資料非常少，研究養(yǎng)殖對象在高密度環(huán)境下的適應(yīng)機制，有助于在養(yǎng)殖和育苗生產(chǎn)中掌握適當(dāng)?shù)姆硼B(yǎng)密度、減少魚病發(fā)生。此外，高密度循環(huán)水養(yǎng)殖、育苗是在人工受控的小環(huán)境里進行養(yǎng)殖和育苗生產(chǎn)的，其養(yǎng)殖環(huán)境、水質(zhì)環(huán)境均大大有別于池塘和淺海養(yǎng)殖，還需要對養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)、管理技術(shù)進行深入研究，解決硬件強、軟件弱的不平衡。（3）需要進一步通過集成國內(nèi)外先進水處理技術(shù)，創(chuàng)新海水養(yǎng)殖育苗水處理新模式。海水養(yǎng)殖和育苗生產(chǎn)具有大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本特征，因此，要使技術(shù)真正為養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖戶接受，必須立足中國國情，研究開發(fā)“實用（滿足生產(chǎn)功能要求）、經(jīng)濟（造價低，運行及維護費用低）、好用（生產(chǎn)管理方便）”，能夠滿足不通用戶生產(chǎn)需求的設(shè)施設(shè)備，方可以促進中國的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速、健康和可持續(xù)發(fā)展。（4）缺乏實現(xiàn)苗種/養(yǎng)殖生物精細培育的數(shù)據(jù)信息采集處理、診斷決策、過程設(shè)計和控制。生產(chǎn)過程缺乏病害預(yù)警機制與預(yù)防策略、水質(zhì)實時監(jiān)測與報警。（5）節(jié)能技術(shù)尚待開發(fā)。節(jié)能的途徑是較多的，如利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)帷⒌叵滤?、電廠余熱等，另一個途徑是開發(fā)節(jié)能的設(shè)施設(shè)備，如開發(fā)大流量、小功率、低揚程的水泵、進一步降低純氧發(fā)生器單位氧氣產(chǎn)量的電耗等。節(jié)能不但能節(jié)省燃料，同時也節(jié)省了運輸燃料的運輸成本。目前我國能源和運輸都很緊張，節(jié)能工作的好壞，是制約設(shè)施漁業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，關(guān)系到設(shè)施漁業(yè)的成敗。（6）養(yǎng)殖廢水的資源化利用和無公害化排放技術(shù)尚待研究。
“十一五”期間，“工廠化海水養(yǎng)殖成套設(shè)備與無公害養(yǎng)殖技術(shù)”研究被列為國家“863”計劃“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域”重點項目課題，主要研究內(nèi)容包括：（1）高效水處理設(shè)備研制及其組裝技術(shù)、水處理凈化技術(shù)研究；（2）養(yǎng)殖設(shè)施與水處理工藝的工程優(yōu)化設(shè)計；（3）無公害養(yǎng)殖技術(shù)研究與工廠化高效養(yǎng)殖技術(shù)集成研究；（4）低能耗控制技術(shù)與養(yǎng)殖污水資源化利用技術(shù)。預(yù)期目標(biāo)是：（1）研制出以生物膜為核心的海水工廠化養(yǎng)殖高效能新型污水處理成套裝備；（2）研究突破鲆鰈魚類、海參、對蝦工廠化健康養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)，爭取該成果在生物膜水凈化技術(shù)、快速高效去除顆粒廢棄物、低能耗控制和計算機輔助管理方面達到國際先進水平；（3）提出一套適合于海水工廠化養(yǎng)殖場應(yīng)用的，低投資、低運行費用、操作方便、處理完全達標(biāo)的養(yǎng)殖廢水生態(tài)工程處理工藝和設(shè)施設(shè)備；（4）建立海水工廠化高效養(yǎng)殖集成技術(shù)體系，實現(xiàn)工廠化海水養(yǎng)殖的環(huán)境友好、養(yǎng)殖低能耗和產(chǎn)品無公害。
當(dāng)前國內(nèi)進行封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)研究的單位概況：
中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所于2004年9月成立了海水魚類與設(shè)施漁業(yè)研究室，主要開展工廠化養(yǎng)殖、網(wǎng)箱養(yǎng)殖等方面的研究與生產(chǎn)應(yīng)用工作，在水處理裝備、抗風(fēng)浪網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)等方面取得了一系列成果；水科院漁業(yè)機械儀器研究所建有漁業(yè)水體凈化技術(shù)和系統(tǒng)研究重點開放實驗室，目前，正在原實驗工廠的基礎(chǔ)上籌建漁業(yè)機械工程科研中試基地（松江）。
上海水產(chǎn)大學(xué)設(shè)立了設(shè)施漁業(yè)研究所，主要在淡水養(yǎng)殖工程和水族館等方面開展相關(guān)的研究和生產(chǎn)應(yīng)用；中國海洋大學(xué)把養(yǎng)殖環(huán)境工程、養(yǎng)殖工程設(shè)計等列為水產(chǎn)學(xué)科“十一五”的主要建設(shè)領(lǐng)域；山東省海水養(yǎng)殖研究所成立了養(yǎng)殖技術(shù)與漁業(yè)工程研究中心；中國科學(xué)院水生生物研究所建有國家淡水漁業(yè)工程技術(shù)研究中心（武漢），主要解決我國水產(chǎn)業(yè)產(chǎn)區(qū)品種單一、集約化養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)較少和技術(shù)手段落后問題；此外，大連水產(chǎn)學(xué)院、廣州海洋大學(xué)、浙江大學(xué)等院校也都在積極組建和推進該學(xué)科與人才隊伍的建設(shè)。
中國科學(xué)院海洋研究所從“八五”起就已開始了水處理技術(shù)和設(shè)備的研制，開發(fā)了機械過濾器、固液分離器等設(shè)施設(shè)備；“十五”期間，中國科學(xué)院海洋研究所相繼主持了863“重要海水養(yǎng)殖貝類苗種培育設(shè)施的工程優(yōu)化”課題和中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項目“對蝦高效養(yǎng)殖工程與關(guān)鍵技術(shù)”等課題；“十一五”期間，中科院海洋所主持了國家863重點項目課題“海水工廠化養(yǎng)殖成套設(shè)備與無公害養(yǎng)殖技術(shù)”、國家自然科學(xué)基金“海水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)重要元素及能量收支的研究”，以及中—法先進科技計劃國際合作項目“通過循環(huán)再利用減少海水集約化養(yǎng)殖對環(huán)境的影響”等和多項國家、部省級課題。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前專業(yè)生產(chǎn)循環(huán)水設(shè)施設(shè)備的廠家不足10家，能形成一定產(chǎn)量的廠家有：大連匯新鈦設(shè)備開發(fā)有限公司、杭州大賀水處理設(shè)備有限公司、河北保定江力漁業(yè)機械廠、廣州德港水族設(shè)備工程有限公司、上海環(huán)保設(shè)備廠、青島中科海水處理設(shè)備工程有限公司等
1.2 國外的循環(huán)水技術(shù)發(fā)展歷程、研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
國外的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用研究始于上世紀(jì)70年代。初期，主要是沿用城市和工業(yè)廢水處理過程與設(shè)備，加以改進。之后的一段時期，對循環(huán)水系統(tǒng)的水處理特性有了進一步的理解，逐漸發(fā)展成了一系列專門為養(yǎng)殖水處理應(yīng)用的技術(shù)與設(shè)備。
目前國外循環(huán)水技術(shù)比較發(fā)達的國家有歐洲的法國、德國、丹麥、西班牙；北美的美國、加拿大和中東的以色列以及亞洲的日本等國家。
在歐洲，高密度封閉循環(huán)水養(yǎng)殖已被列入一個新型的、發(fā)展迅速的、技術(shù)復(fù)雜的行業(yè)，通過采用先進的水處理技術(shù)與生物工程，大量引用前沿技術(shù)，最高單產(chǎn)可達100 kg/m3，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖已普及到蝦、貝、藻、軟體動物的養(yǎng)殖。當(dāng)前絕大多數(shù)養(yǎng)殖企業(yè)的苗種孵化和育成均采用循環(huán)水工藝，有越來越多的海水和淡水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖模式在歐洲各地得以成功實踐。在丹麥，大約有超過10%的鮭魚養(yǎng)殖企業(yè)正積極把流水養(yǎng)殖改造為循環(huán)水養(yǎng)殖，以達到減少用水量和利用過濾地下水減少病害的目的；在法國，所有的大菱鲆苗種孵化和商品魚養(yǎng)殖均在封閉循環(huán)水養(yǎng)殖車間進行，鮭魚的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖也開始進行生產(chǎn)實踐?？v觀歐洲的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖工藝，可以總結(jié)為以下幾個特點：（1）降低水處理系統(tǒng)水力負荷的快速排污技術(shù)。為了防止生物濾器堵塞及大顆粒懸浮物破碎成超細懸浮物，系統(tǒng)采用養(yǎng)殖池自動排污裝置、殘餌捕集器及機械過濾器三個水處理裝置，使養(yǎng)殖廢水一流出養(yǎng)殖池，就將懸浮顆粒物通過沉淀、過濾等方式得以去除，降低其他水處理設(shè)備的負荷；（2）普遍采用提高單位產(chǎn)量和改善水質(zhì)的純氧增氧技術(shù)。近年來，法國、西班牙、丹麥、德國等一些國家成功設(shè)計和建造了使用液氧向養(yǎng)殖池和生物過濾器增氧的養(yǎng)殖設(shè)備，大大提高了單位水面的魚產(chǎn)量。研制了制氧裝置，可在魚類養(yǎng)殖場直接生產(chǎn)純度為85%~95%的富氧。（3）采用日趨先進的養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控技術(shù)。目前較先進的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖廠均采用了自動化監(jiān)控裝備，通過收集和分析有關(guān)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，如DO、pH、T、TAN、水位、流速、光照周期等，結(jié)合相應(yīng)的報警和應(yīng)急處理系統(tǒng)，對水質(zhì)和養(yǎng)殖環(huán)境進行有效的實時監(jiān)控，使封閉循環(huán)水養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境穩(wěn)定可靠。有的養(yǎng)殖廠還采用計算機圖像處理系統(tǒng)監(jiān)控養(yǎng)殖生物，通過獲取魚的進食、游速、體色等情況，利用專家系統(tǒng)自動調(diào)整最佳飼料投放量，以獲得最佳轉(zhuǎn)化率。（4）生物濾器的穩(wěn)定運行管理技術(shù)。生物濾器主要用于去除養(yǎng)殖水中的水溶性有害物（有機物和氨氮），它是所有（海水、淡水）封閉循環(huán)水處理系統(tǒng)成功運行的關(guān)鍵，同時生物濾器也是封閉循環(huán)水處理系統(tǒng)投資和能耗最大的水處理單元。法國科學(xué)家在政府的資助下，在此領(lǐng)域進行了長期研究，如生物膜的細菌群落（自養(yǎng)細菌和異養(yǎng)細菌）組成、數(shù)量，氨氧化、硝化過程的能量和氧氣消耗等，養(yǎng)殖廢水中不同C/N比率對生物濾器效能的影響，并在此基礎(chǔ)上獲得生物濾器硝化動力學(xué)模型，建立了生物濾器的設(shè)計與管理規(guī)范。生物濾器管理技術(shù)的突破對推廣應(yīng)用封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)起到了積極的推動作用。（5）養(yǎng)殖廢水的資源化利用與無公害排放技術(shù)。養(yǎng)殖污水處理是封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)發(fā)展中的一個重要課題。法國科學(xué)家設(shè)計了利用大型藻類凈化養(yǎng)殖廢水系統(tǒng)，經(jīng)凈化后的養(yǎng)殖廢水再回用至養(yǎng)殖池，丹麥采用在養(yǎng)殖池之間設(shè)生物凈化器的方式，將養(yǎng)殖污水進行處理后再進行排放；同時，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)先進的發(fā)達國家也根據(jù)各自的水處理技術(shù)特點開發(fā)出一些體積小、成本低、處理污水能力強的新型養(yǎng)殖污水處理設(shè)備。
以西班牙Aquacria Arousa大菱鲆工廠化養(yǎng)殖場為典型示例：該廠位于西班牙西北部加利西亞省的Pontevedra，建于2000年3月22日，是由Sunfish公司設(shè)計的第三代循環(huán)水系統(tǒng)，年產(chǎn)苗種8批，共400,000尾，養(yǎng)殖場年產(chǎn)商品魚500噸，養(yǎng)殖面積1,885m2，相當(dāng)于265kg/年/m2（包括育苗池、廢棄物和廢水處理單元占地）。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前歐洲的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖面積約30萬m2，且發(fā)展速度很快。
當(dāng)前國外從事封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)研究的兩家代表性單位：
（1）法國國家海洋開發(fā)研究所 (Ifremer)早在上世紀(jì)80年代就開始了研究，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(huán)水養(yǎng)殖實驗系統(tǒng)，目前進行的有關(guān)涉及循環(huán)水養(yǎng)殖的研究內(nèi)容包括：精準(zhǔn)投喂的喂飼系統(tǒng)、在高密度養(yǎng)殖條件下魚類的游泳和喂飼行為、通過飼料配方的改善以減少廢物排放、光周期對魚類攝食行為的影響、魚類養(yǎng)殖環(huán)境的優(yōu)化、細菌的數(shù)量和種類對水處理系統(tǒng)效能的影響、換水量和循環(huán)水率的優(yōu)化、養(yǎng)殖水體中的酸堿平衡、養(yǎng)殖設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計、魚類的福利等。
（2）美國華盛頓大學(xué)生物系統(tǒng)工程學(xué)院
主要研究基于環(huán)境友好的保護資源的養(yǎng)殖系統(tǒng)，研究重點是水質(zhì)的調(diào)控和養(yǎng)殖廢棄物處理。研究平臺包括：針對封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)環(huán)境作用過程的模型和仿真；硝化細菌的固定和增殖。重點研究領(lǐng)域包括：生物濾器和封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)：封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的改善和提高，在 WRAC、WSU/UI 格蘭特特別基金資助下，研究去除氮、懸浮顆粒物和超細懸浮物的技術(shù)和設(shè)施設(shè)備，特別是設(shè)計一些新的生物濾器；養(yǎng)殖系統(tǒng)的水質(zhì)調(diào)控和廢棄物處理。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國外有循環(huán)水生產(chǎn)廠家30余家，主要分布在北美（美國、加拿大）、歐洲（西班牙、法國、丹麥），較有名的廠家如Marine Biotech, Inc.、Aquaculture Systems Technologies、LLC Water Management Technologies, Inc.、RMF-Applied Aquatics、Aquatic Eco-Systems, Inc. PR Aqua Ltd等，這些企業(yè)生產(chǎn)的水處理產(chǎn)品行銷全世界。
2 中外循環(huán)水養(yǎng)殖比較
目前國內(nèi)海水循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)雖有大幅提高，但和國外先進技術(shù)相比，在技術(shù)上仍有5~10年的差距，國內(nèi)的海水循環(huán)水養(yǎng)殖缺乏系統(tǒng)科學(xué)的養(yǎng)殖技術(shù)和管理規(guī)范，生產(chǎn)中存在管理粗放、過量使用藥物、生產(chǎn)周期長、水資源浪費嚴(yán)重、污染環(huán)境等問題；國外對養(yǎng)殖生產(chǎn)過程的研究非常系統(tǒng)深入，長期研究和應(yīng)用積累的數(shù)據(jù)詳盡、準(zhǔn)確，技術(shù)先進，從業(yè)者素質(zhì)高，但由于養(yǎng)殖對象和水質(zhì)等與我國的天然差異，我們在積極引進國外先進技術(shù)和裝備的同時，還必須結(jié)合國情進行集成和創(chuàng)新。
3 發(fā)展展望
當(dāng)前，我們已具備發(fā)展海水循環(huán)水養(yǎng)殖的良好內(nèi)外部條件，我們必須抓住機遇，不斷的進行技術(shù)改良、集成和創(chuàng)新，在關(guān)鍵技術(shù)上迅速獲得突破，通過建立高產(chǎn)高效的示范基地，帶動全行業(yè)自覺踐行循環(huán)水養(yǎng)殖模式，促進循環(huán)水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的快速可持續(xù)發(fā)展。
（1）我國海水養(yǎng)殖產(chǎn)量居世界第一，但產(chǎn)品出口率不高，價值低，隨著城鎮(zhèn)及農(nóng)村居民生活水平的提高，西部開發(fā)的興起，海產(chǎn)品需求量將不斷上升，市場對海產(chǎn)品品質(zhì)的要求也將越來越高；由于近海環(huán)境污染的加劇和環(huán)境水質(zhì)的易變性，使得傳統(tǒng)的流水或靜水養(yǎng)殖方式的生產(chǎn)穩(wěn)定性愈發(fā)得不到保證，養(yǎng)殖企業(yè)主對封閉循環(huán)水技術(shù)有望變成一種自發(fā)的需求；此外，隨著養(yǎng)殖規(guī)模擴大，養(yǎng)殖種類增多，養(yǎng)殖和苗種繁育產(chǎn)業(yè)也迫切需要建立技術(shù)先進、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、低成本、高效益的養(yǎng)殖和繁育成套生產(chǎn)體系與設(shè)備，但目前現(xiàn)有的養(yǎng)殖/育苗場技術(shù)含量低、設(shè)備簡陋、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)能力低下、穩(wěn)定性差，受人為、季節(jié)、天氣等因素影響大，抗風(fēng)險能力弱，全行業(yè)處于低投入、高成本、資源浪費、污染嚴(yán)重、經(jīng)濟效益波動的惡性狀況中。其技術(shù)設(shè)施落后不僅使該行業(yè)業(yè)主經(jīng)營難以為繼，而且直接影響到產(chǎn)品品質(zhì)及養(yǎng)殖效益；采用封閉循環(huán)水養(yǎng)殖/育苗系統(tǒng)成套設(shè)備經(jīng)濟效益顯著，可以提高單位養(yǎng)殖/育苗水體的生產(chǎn)能力3－5倍，提高生產(chǎn)過程的抗風(fēng)險能力，降低了人為因素干擾和生產(chǎn)對環(huán)境的依賴性，可以做到以銷選產(chǎn)，防止供求嚴(yán)重失調(diào)，保證生產(chǎn)穩(wěn)定和良好的經(jīng)濟效益。
（2）國家的推動將進一步促進海水循環(huán)水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的快速、健康和可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，水產(chǎn)工程學(xué)的研究與應(yīng)用正成為國家重大需求和重要支持方向。國家?guī)讉€主要規(guī)劃綱要，包括：國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）的重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題是—“多功能農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施”；國家“十一五”科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要的超前部署前沿技術(shù)研究是：“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備”，國家中長期漁業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃（2006～2020）的六大創(chuàng)新方向之一是“漁業(yè)節(jié)能減排技術(shù)與重大裝備開發(fā)”等。國家的政策和資金支持，將對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。
（3）在未來，公眾和管理部門對一些水產(chǎn)養(yǎng)殖模式的環(huán)境影響的監(jiān)督將日益嚴(yán)格，將迫使水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)改進管理，減少環(huán)境影響，提高這一行業(yè)的環(huán)境可持續(xù)性并保證其經(jīng)濟可行性。
（4）全球的氣候變化將進一步促進水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)采用養(yǎng)殖新模式來應(yīng)對氣候變暖的影響。雖然氣候變化對水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響還未定性，也無法進行預(yù)測。但最近五年，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)因氣候變化引起的氣溫升高、天氣和水資源變化遭受了前所未有的打擊，如南方的凍害、臺風(fēng)、降雨和北方的持續(xù)干旱等，因此，我們必須改變目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)“靠天吃飯”的局面，利用受環(huán)境氣候變化影響很小的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖新模式來應(yīng)對氣候變暖的影響。
當(dāng)前，我們研究和應(yīng)用海水循環(huán)水養(yǎng)殖值得關(guān)注的主要問題如下：
（1）采取自主創(chuàng)新研發(fā)與集成國外先進技術(shù)與系統(tǒng)相結(jié)合方針，完善和配套封閉循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施設(shè)備，建立設(shè)施設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)加工工藝與標(biāo)準(zhǔn)；
（2）研究精準(zhǔn)養(yǎng)殖/育苗技術(shù)，高密度健康大幅度提高養(yǎng)殖/育苗生產(chǎn)的穩(wěn)定性，促進經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的顯著提升，從整體上提升我國海水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)。
（3）對封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備制造商而言，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，從養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計到養(yǎng)殖生產(chǎn)運行與管理，直至產(chǎn)品上市，應(yīng)滿足“ARE”三原則：即適用性（Applicability）、可靠性（Reliability）和經(jīng)濟性（Economy），并在此基礎(chǔ)上，將工廠化養(yǎng)殖系統(tǒng)的優(yōu)勢充分發(fā)揮，促進從業(yè)者的自覺使用和推廣應(yīng)用，實現(xiàn)節(jié)約資源并有效地保護環(huán)境。對養(yǎng)殖生產(chǎn)使用者而言，要強調(diào)對系統(tǒng)管理的重要性大于系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備本身的技術(shù)，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的使用，對管理者的素質(zhì)和責(zé)任心提出了更高的要求。
（4）在大力推進封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)與生產(chǎn)應(yīng)用的同時，應(yīng)加強親魚和苗種封閉循環(huán)水培育技術(shù)和裝備的研究，因為后兩者最能體現(xiàn)封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)節(jié)省加熱或制冷能耗、保證水質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)越性，在中國目前的國力條件和消費水平下，最可能使該技術(shù)在親魚和苗種培育，以及海珍品如鮑魚、刺參養(yǎng)殖等方面快速得到推廣應(yīng)用
我國的海水循環(huán)水技術(shù)研究與應(yīng)用始于上世紀(jì)80年代初期。在20世紀(jì)70年代，國外工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的信息開始傳入國內(nèi)，北京水產(chǎn)研究所、上海水產(chǎn)研究所和中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所等單位的科研工作者開始跟蹤研究，但國內(nèi)并沒有全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖的生產(chǎn)應(yīng)用；20世紀(jì)80年代，國外的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施和技術(shù)逐漸進入中國，當(dāng)時浙江、遼寧等地花巨資引進了西德和丹麥約30余套循環(huán)水養(yǎng)鰻設(shè)施，但由于高昂的投入和運行、維護成本，生產(chǎn)難以為繼，上述成套設(shè)備很快就被束之高閣。1988年，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所在消化吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了國內(nèi)第一個生產(chǎn)性的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖車間。
20世紀(jì)90年代初期，隨著養(yǎng)殖業(yè)和物流的迅速發(fā)展，北方冬季的吃魚問題得到很大改善，魚價在北方大幅下跌，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的經(jīng)濟性受到質(zhì)疑，加上技術(shù)上的不成熟，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的發(fā)展進入了低谷。20世紀(jì)90年代后期，特別是進入新世紀(jì)以來，隨著社會經(jīng)濟和科技水平的發(fā)展，環(huán)境意識的增強，循環(huán)水養(yǎng)殖模式逐漸引起重視，在國家各級項目、課題的支持下，循環(huán)水養(yǎng)殖相關(guān)技術(shù)和成套設(shè)備的研發(fā)取得了良好進展。如國家“863計劃”分別在“九五”海洋生物技術(shù)（819）主題、“十五”海水設(shè)施養(yǎng)殖與工程化技術(shù)專題安排了3個課題。課題主要研究內(nèi)容及主要指標(biāo)：
“九五”項目：工廠化養(yǎng)殖海水凈化和高效循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)，主要研究內(nèi)容：（1）高效過濾技術(shù)研究；（2）高效氮源凈化技術(shù)；（3）水質(zhì)指標(biāo)自動監(jiān)測與控制技術(shù)；（4）養(yǎng)殖技術(shù)研究。
“十五”項目1：工廠化魚類高密度養(yǎng)殖設(shè)施的工程優(yōu)化技術(shù)，主要研究內(nèi)容：研制快速過濾器、高效氮源生物凈化設(shè)施和新型水處理配套設(shè)備，研究集約化養(yǎng)殖排污水集中處理與綜合利用技術(shù)，優(yōu)化封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。工廠化養(yǎng)魚車間的排放水達到國家的標(biāo)準(zhǔn)要求，單位水體的產(chǎn)量達到或接近國際同類養(yǎng)殖模式的先進生產(chǎn)水平，提供設(shè)計規(guī)范，系統(tǒng)建設(shè)造價比國際同類養(yǎng)殖系統(tǒng)降低50%。
“十五”項目2：重要海水養(yǎng)殖貝類苗種培育設(shè)施的工程優(yōu)化，主要研究內(nèi)容：研制高效水處理設(shè)備與全年封閉式循環(huán)水育苗優(yōu)化設(shè)施，研制海水養(yǎng)殖苗種培育優(yōu)質(zhì)餌料生物高效自動化培養(yǎng)、收獲系統(tǒng)與設(shè)施，研究苗種培育的工藝參數(shù)與自動控制技術(shù)，開發(fā)養(yǎng)殖設(shè)施工程化低價新能源。生物凈化設(shè)施為育苗水體的十分之一以下，育苗車間的排放水達到國家的標(biāo)準(zhǔn)要求；建立或改造后的育苗系統(tǒng)的單位水體的產(chǎn)量達到或接近國際同類養(yǎng)殖模式的先進生產(chǎn)水平，提供設(shè)計規(guī)范，系統(tǒng)建設(shè)造價比國際同類養(yǎng)殖系統(tǒng)降低50%。
此外，科技部、國家計委、農(nóng)業(yè)部、中科院及部分省市立項約10項，主要涉及工廠化養(yǎng)殖、水處理設(shè)施設(shè)備等；研究對象涉及魚（大菱鲆、牙鲆）、蝦（中國明對蝦、凡納濱對蝦）、貝（鮑魚、海灣扇貝、菲律賓蛤子）及主要海珍品（海參）等。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國工廠化海水養(yǎng)殖面積約有500萬m2，其中封閉、半封閉循環(huán)水養(yǎng)殖面積約占10～20％，主要養(yǎng)殖大菱鲆、半滑舌鰨、褐牙鲆、石斑魚等，屬于循環(huán)水養(yǎng)殖工程的開拓階段，具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。如臺灣華信（上海）水產(chǎn)在上海市郊進行的人工配制海水養(yǎng)殖石斑魚，杭州新科水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司在杭州市區(qū)進行的人工配制低鹽度海水養(yǎng)殖凡納濱對蝦平均單產(chǎn)達到4 kg/m2，日添加新水量約占總水體量的10%，膠南通用水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司循環(huán)水養(yǎng)殖大菱鲆單產(chǎn)達到55kg/m3，天津市海發(fā)珍品實業(yè)發(fā)展有限公司現(xiàn)有封閉內(nèi)循環(huán)海水養(yǎng)殖車間2.7萬平方米，有效養(yǎng)殖水體1.6萬平方米，擁有36套封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，以石斑、半滑舌鰨等高檔海水魚的養(yǎng)成為主營業(yè)務(wù)，目前已成為國內(nèi)最大的海水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖企業(yè)，舌鰨魚養(yǎng)殖單產(chǎn)達到20-30kg/m2，石斑魚養(yǎng)殖達到30-35kg/m2。
當(dāng)前我國海水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)研究與應(yīng)用特點是：①以工廠化養(yǎng)殖水處理單元設(shè)備的開發(fā)為重點；②以模仿、改進國內(nèi)外先進的工業(yè)和生活污水水處理設(shè)備為特征；③封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的生產(chǎn)大規(guī)模應(yīng)用較少。
取得的主要進展：
（1）開發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海水養(yǎng)殖、育苗專用水處理設(shè)施設(shè)備，并初步實現(xiàn)了生產(chǎn)應(yīng)用；開發(fā)的設(shè)施設(shè)備包括：①固液分離設(shè)備（如海水專用轉(zhuǎn)鼓式微濾機、袋式機械過濾器、彗星式纖維球、玻璃纖維砂濾器、超細懸浮物去除裝置）；②生物過濾設(shè)備（如生物凈化裝置的天然載體填料）；③消毒增氧設(shè)備（如臭氧－紫外聯(lián)合消毒設(shè)備、超聲波消毒殺藻器、壓力式溶氧罐、管式增氧裝置、氧氣錐等）；④有機物去除裝置（如溶氣式氣液混合器、渦流泵、射流式蛋白泡沫分離器等）；⑤調(diào)溫設(shè)備（PPR連箱式橫排太陽能集熱器海水加熱系統(tǒng)、海水養(yǎng)殖廢水熱泵加熱系統(tǒng)）；6）水質(zhì)監(jiān)測與控制技術(shù)（如海水水質(zhì)在線監(jiān)測與遠程報警系統(tǒng)等）。（2）研究了封閉循環(huán)水養(yǎng)殖、育苗的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)與工藝：研究了主要水質(zhì)參數(shù)對養(yǎng)殖生物的影響、大規(guī)模高密度養(yǎng)殖和培育技術(shù)等。 （3）研究了主要水處理設(shè)備的技術(shù)性能，包括蛋白分離器、臭氧、生物濾器的技術(shù)性能，對提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)適用性和設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。（4）構(gòu)建的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)、育苗系統(tǒng)部分實現(xiàn)了生產(chǎn)應(yīng)用，促進了工業(yè)化海水養(yǎng)殖業(yè)的興起和發(fā)展。
存在的主要問題：
（1）部分關(guān)鍵設(shè)備的可靠性、耐海水腐蝕性還有待提高。海水養(yǎng)殖、育苗的生產(chǎn)場地一般都在海邊，工作環(huán)境潮濕、空氣鹽份含量高、海水腐蝕性強等不利狀況對設(shè)備的耐久性、穩(wěn)定性提出了很高要求，同時，海水養(yǎng)殖屬大農(nóng)業(yè)范疇，利潤相對較低，生產(chǎn)設(shè)備必須造價低廉、經(jīng)濟適用，海水養(yǎng)殖的連續(xù)生產(chǎn)，使得設(shè)備的任何小故障對生產(chǎn)都可能帶來致命的影響，因此，無論是制氧機、臭氧發(fā)生器、紫外線消毒器、水泵等機械設(shè)備都存在該類問題，影響了設(shè)備的生產(chǎn)推廣應(yīng)用。（2）封閉循環(huán)水養(yǎng)殖、育苗的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)與工藝還需進一步深入研究。在高密度養(yǎng)殖條件下，個體密度作為脅迫會引起動物機體產(chǎn)生一系列生理變化，有關(guān)水生生物在密養(yǎng)環(huán)境下的適應(yīng)性反應(yīng)，國內(nèi)的研究資料非常少，研究養(yǎng)殖對象在高密度環(huán)境下的適應(yīng)機制，有助于在養(yǎng)殖和育苗生產(chǎn)中掌握適當(dāng)?shù)姆硼B(yǎng)密度、減少魚病發(fā)生。此外，高密度循環(huán)水養(yǎng)殖、育苗是在人工受控的小環(huán)境里進行養(yǎng)殖和育苗生產(chǎn)的，其養(yǎng)殖環(huán)境、水質(zhì)環(huán)境均大大有別于池塘和淺海養(yǎng)殖，還需要對養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)、管理技術(shù)進行深入研究，解決硬件強、軟件弱的不平衡。（3）需要進一步通過集成國內(nèi)外先進水處理技術(shù)，創(chuàng)新海水養(yǎng)殖育苗水處理新模式。海水養(yǎng)殖和育苗生產(chǎn)具有大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本特征，因此，要使技術(shù)真正為養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖戶接受，必須立足中國國情，研究開發(fā)“實用（滿足生產(chǎn)功能要求）、經(jīng)濟（造價低，運行及維護費用低）、好用（生產(chǎn)管理方便）”，能夠滿足不通用戶生產(chǎn)需求的設(shè)施設(shè)備，方可以促進中國的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速、健康和可持續(xù)發(fā)展。（4）缺乏實現(xiàn)苗種/養(yǎng)殖生物精細培育的數(shù)據(jù)信息采集處理、診斷決策、過程設(shè)計和控制。生產(chǎn)過程缺乏病害預(yù)警機制與預(yù)防策略、水質(zhì)實時監(jiān)測與報警。（5）節(jié)能技術(shù)尚待開發(fā)。節(jié)能的途徑是較多的，如利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)帷⒌叵滤?、電廠余熱等，另一個途徑是開發(fā)節(jié)能的設(shè)施設(shè)備，如開發(fā)大流量、小功率、低揚程的水泵、進一步降低純氧發(fā)生器單位氧氣產(chǎn)量的電耗等。節(jié)能不但能節(jié)省燃料，同時也節(jié)省了運輸燃料的運輸成本。目前我國能源和運輸都很緊張，節(jié)能工作的好壞，是制約設(shè)施漁業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，關(guān)系到設(shè)施漁業(yè)的成敗。（6）養(yǎng)殖廢水的資源化利用和無公害化排放技術(shù)尚待研究。
“十一五”期間，“工廠化海水養(yǎng)殖成套設(shè)備與無公害養(yǎng)殖技術(shù)”研究被列為國家“863”計劃“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域”重點項目課題，主要研究內(nèi)容包括：（1）高效水處理設(shè)備研制及其組裝技術(shù)、水處理凈化技術(shù)研究；（2）養(yǎng)殖設(shè)施與水處理工藝的工程優(yōu)化設(shè)計；（3）無公害養(yǎng)殖技術(shù)研究與工廠化高效養(yǎng)殖技術(shù)集成研究；（4）低能耗控制技術(shù)與養(yǎng)殖污水資源化利用技術(shù)。預(yù)期目標(biāo)是：（1）研制出以生物膜為核心的海水工廠化養(yǎng)殖高效能新型污水處理成套裝備；（2）研究突破鲆鰈魚類、海參、對蝦工廠化健康養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)，爭取該成果在生物膜水凈化技術(shù)、快速高效去除顆粒廢棄物、低能耗控制和計算機輔助管理方面達到國際先進水平；（3）提出一套適合于海水工廠化養(yǎng)殖場應(yīng)用的，低投資、低運行費用、操作方便、處理完全達標(biāo)的養(yǎng)殖廢水生態(tài)工程處理工藝和設(shè)施設(shè)備；（4）建立海水工廠化高效養(yǎng)殖集成技術(shù)體系，實現(xiàn)工廠化海水養(yǎng)殖的環(huán)境友好、養(yǎng)殖低能耗和產(chǎn)品無公害。
當(dāng)前國內(nèi)進行封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)研究的單位概況：
中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所于2004年9月成立了海水魚類與設(shè)施漁業(yè)研究室，主要開展工廠化養(yǎng)殖、網(wǎng)箱養(yǎng)殖等方面的研究與生產(chǎn)應(yīng)用工作，在水處理裝備、抗風(fēng)浪網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)等方面取得了一系列成果；水科院漁業(yè)機械儀器研究所建有漁業(yè)水體凈化技術(shù)和系統(tǒng)研究重點開放實驗室，目前，正在原實驗工廠的基礎(chǔ)上籌建漁業(yè)機械工程科研中試基地（松江）。
上海水產(chǎn)大學(xué)設(shè)立了設(shè)施漁業(yè)研究所，主要在淡水養(yǎng)殖工程和水族館等方面開展相關(guān)的研究和生產(chǎn)應(yīng)用；中國海洋大學(xué)把養(yǎng)殖環(huán)境工程、養(yǎng)殖工程設(shè)計等列為水產(chǎn)學(xué)科“十一五”的主要建設(shè)領(lǐng)域；山東省海水養(yǎng)殖研究所成立了養(yǎng)殖技術(shù)與漁業(yè)工程研究中心；中國科學(xué)院水生生物研究所建有國家淡水漁業(yè)工程技術(shù)研究中心（武漢），主要解決我國水產(chǎn)業(yè)產(chǎn)區(qū)品種單一、集約化養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)較少和技術(shù)手段落后問題；此外，大連水產(chǎn)學(xué)院、廣州海洋大學(xué)、浙江大學(xué)等院校也都在積極組建和推進該學(xué)科與人才隊伍的建設(shè)。
中國科學(xué)院海洋研究所從“八五”起就已開始了水處理技術(shù)和設(shè)備的研制，開發(fā)了機械過濾器、固液分離器等設(shè)施設(shè)備；“十五”期間，中國科學(xué)院海洋研究所相繼主持了863“重要海水養(yǎng)殖貝類苗種培育設(shè)施的工程優(yōu)化”課題和中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項目“對蝦高效養(yǎng)殖工程與關(guān)鍵技術(shù)”等課題；“十一五”期間，中科院海洋所主持了國家863重點項目課題“海水工廠化養(yǎng)殖成套設(shè)備與無公害養(yǎng)殖技術(shù)”、國家自然科學(xué)基金“海水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)重要元素及能量收支的研究”，以及中—法先進科技計劃國際合作項目“通過循環(huán)再利用減少海水集約化養(yǎng)殖對環(huán)境的影響”等和多項國家、部省級課題。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前專業(yè)生產(chǎn)循環(huán)水設(shè)施設(shè)備的廠家不足10家，能形成一定產(chǎn)量的廠家有：大連匯新鈦設(shè)備開發(fā)有限公司、杭州大賀水處理設(shè)備有限公司、河北保定江力漁業(yè)機械廠、廣州德港水族設(shè)備工程有限公司、上海環(huán)保設(shè)備廠、青島中科海水處理設(shè)備工程有限公司等
1.2 國外的循環(huán)水技術(shù)發(fā)展歷程、研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
國外的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用研究始于上世紀(jì)70年代。初期，主要是沿用城市和工業(yè)廢水處理過程與設(shè)備，加以改進。之后的一段時期，對循環(huán)水系統(tǒng)的水處理特性有了進一步的理解，逐漸發(fā)展成了一系列專門為養(yǎng)殖水處理應(yīng)用的技術(shù)與設(shè)備。
目前國外循環(huán)水技術(shù)比較發(fā)達的國家有歐洲的法國、德國、丹麥、西班牙；北美的美國、加拿大和中東的以色列以及亞洲的日本等國家。
在歐洲，高密度封閉循環(huán)水養(yǎng)殖已被列入一個新型的、發(fā)展迅速的、技術(shù)復(fù)雜的行業(yè)，通過采用先進的水處理技術(shù)與生物工程，大量引用前沿技術(shù)，最高單產(chǎn)可達100 kg/m3，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖已普及到蝦、貝、藻、軟體動物的養(yǎng)殖。當(dāng)前絕大多數(shù)養(yǎng)殖企業(yè)的苗種孵化和育成均采用循環(huán)水工藝，有越來越多的海水和淡水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖模式在歐洲各地得以成功實踐。在丹麥，大約有超過10%的鮭魚養(yǎng)殖企業(yè)正積極把流水養(yǎng)殖改造為循環(huán)水養(yǎng)殖，以達到減少用水量和利用過濾地下水減少病害的目的；在法國，所有的大菱鲆苗種孵化和商品魚養(yǎng)殖均在封閉循環(huán)水養(yǎng)殖車間進行，鮭魚的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖也開始進行生產(chǎn)實踐?？v觀歐洲的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖工藝，可以總結(jié)為以下幾個特點：（1）降低水處理系統(tǒng)水力負荷的快速排污技術(shù)。為了防止生物濾器堵塞及大顆粒懸浮物破碎成超細懸浮物，系統(tǒng)采用養(yǎng)殖池自動排污裝置、殘餌捕集器及機械過濾器三個水處理裝置，使養(yǎng)殖廢水一流出養(yǎng)殖池，就將懸浮顆粒物通過沉淀、過濾等方式得以去除，降低其他水處理設(shè)備的負荷；（2）普遍采用提高單位產(chǎn)量和改善水質(zhì)的純氧增氧技術(shù)。近年來，法國、西班牙、丹麥、德國等一些國家成功設(shè)計和建造了使用液氧向養(yǎng)殖池和生物過濾器增氧的養(yǎng)殖設(shè)備，大大提高了單位水面的魚產(chǎn)量。研制了制氧裝置，可在魚類養(yǎng)殖場直接生產(chǎn)純度為85%~95%的富氧。（3）采用日趨先進的養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控技術(shù)。目前較先進的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖廠均采用了自動化監(jiān)控裝備，通過收集和分析有關(guān)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，如DO、pH、T、TAN、水位、流速、光照周期等，結(jié)合相應(yīng)的報警和應(yīng)急處理系統(tǒng)，對水質(zhì)和養(yǎng)殖環(huán)境進行有效的實時監(jiān)控，使封閉循環(huán)水養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境穩(wěn)定可靠。有的養(yǎng)殖廠還采用計算機圖像處理系統(tǒng)監(jiān)控養(yǎng)殖生物，通過獲取魚的進食、游速、體色等情況，利用專家系統(tǒng)自動調(diào)整最佳飼料投放量，以獲得最佳轉(zhuǎn)化率。（4）生物濾器的穩(wěn)定運行管理技術(shù)。生物濾器主要用于去除養(yǎng)殖水中的水溶性有害物（有機物和氨氮），它是所有（海水、淡水）封閉循環(huán)水處理系統(tǒng)成功運行的關(guān)鍵，同時生物濾器也是封閉循環(huán)水處理系統(tǒng)投資和能耗最大的水處理單元。法國科學(xué)家在政府的資助下，在此領(lǐng)域進行了長期研究，如生物膜的細菌群落（自養(yǎng)細菌和異養(yǎng)細菌）組成、數(shù)量，氨氧化、硝化過程的能量和氧氣消耗等，養(yǎng)殖廢水中不同C/N比率對生物濾器效能的影響，并在此基礎(chǔ)上獲得生物濾器硝化動力學(xué)模型，建立了生物濾器的設(shè)計與管理規(guī)范。生物濾器管理技術(shù)的突破對推廣應(yīng)用封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)起到了積極的推動作用。（5）養(yǎng)殖廢水的資源化利用與無公害排放技術(shù)。養(yǎng)殖污水處理是封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)發(fā)展中的一個重要課題。法國科學(xué)家設(shè)計了利用大型藻類凈化養(yǎng)殖廢水系統(tǒng)，經(jīng)凈化后的養(yǎng)殖廢水再回用至養(yǎng)殖池，丹麥采用在養(yǎng)殖池之間設(shè)生物凈化器的方式，將養(yǎng)殖污水進行處理后再進行排放；同時，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)先進的發(fā)達國家也根據(jù)各自的水處理技術(shù)特點開發(fā)出一些體積小、成本低、處理污水能力強的新型養(yǎng)殖污水處理設(shè)備。
以西班牙Aquacria Arousa大菱鲆工廠化養(yǎng)殖場為典型示例：該廠位于西班牙西北部加利西亞省的Pontevedra，建于2000年3月22日，是由Sunfish公司設(shè)計的第三代循環(huán)水系統(tǒng)，年產(chǎn)苗種8批，共400,000尾，養(yǎng)殖場年產(chǎn)商品魚500噸，養(yǎng)殖面積1,885m2，相當(dāng)于265kg/年/m2（包括育苗池、廢棄物和廢水處理單元占地）。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前歐洲的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖面積約30萬m2，且發(fā)展速度很快。
當(dāng)前國外從事封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)研究的兩家代表性單位：
（1）法國國家海洋開發(fā)研究所 (Ifremer)早在上世紀(jì)80年代就開始了研究，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(huán)水養(yǎng)殖實驗系統(tǒng)，目前進行的有關(guān)涉及循環(huán)水養(yǎng)殖的研究內(nèi)容包括：精準(zhǔn)投喂的喂飼系統(tǒng)、在高密度養(yǎng)殖條件下魚類的游泳和喂飼行為、通過飼料配方的改善以減少廢物排放、光周期對魚類攝食行為的影響、魚類養(yǎng)殖環(huán)境的優(yōu)化、細菌的數(shù)量和種類對水處理系統(tǒng)效能的影響、換水量和循環(huán)水率的優(yōu)化、養(yǎng)殖水體中的酸堿平衡、養(yǎng)殖設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計、魚類的福利等。
（2）美國華盛頓大學(xué)生物系統(tǒng)工程學(xué)院
主要研究基于環(huán)境友好的保護資源的養(yǎng)殖系統(tǒng)，研究重點是水質(zhì)的調(diào)控和養(yǎng)殖廢棄物處理。研究平臺包括：針對封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)環(huán)境作用過程的模型和仿真；硝化細菌的固定和增殖。重點研究領(lǐng)域包括：生物濾器和封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)：封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的改善和提高，在 WRAC、WSU/UI 格蘭特特別基金資助下，研究去除氮、懸浮顆粒物和超細懸浮物的技術(shù)和設(shè)施設(shè)備，特別是設(shè)計一些新的生物濾器；養(yǎng)殖系統(tǒng)的水質(zhì)調(diào)控和廢棄物處理。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國外有循環(huán)水生產(chǎn)廠家30余家，主要分布在北美（美國、加拿大）、歐洲（西班牙、法國、丹麥），較有名的廠家如Marine Biotech, Inc.、Aquaculture Systems Technologies、LLC Water Management Technologies, Inc.、RMF-Applied Aquatics、Aquatic Eco-Systems, Inc. PR Aqua Ltd等，這些企業(yè)生產(chǎn)的水處理產(chǎn)品行銷全世界。
2 中外循環(huán)水養(yǎng)殖比較
目前國內(nèi)海水循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)雖有大幅提高，但和國外先進技術(shù)相比，在技術(shù)上仍有5~10年的差距，國內(nèi)的海水循環(huán)水養(yǎng)殖缺乏系統(tǒng)科學(xué)的養(yǎng)殖技術(shù)和管理規(guī)范，生產(chǎn)中存在管理粗放、過量使用藥物、生產(chǎn)周期長、水資源浪費嚴(yán)重、污染環(huán)境等問題；國外對養(yǎng)殖生產(chǎn)過程的研究非常系統(tǒng)深入，長期研究和應(yīng)用積累的數(shù)據(jù)詳盡、準(zhǔn)確，技術(shù)先進，從業(yè)者素質(zhì)高，但由于養(yǎng)殖對象和水質(zhì)等與我國的天然差異，我們在積極引進國外先進技術(shù)和裝備的同時，還必須結(jié)合國情進行集成和創(chuàng)新。
3 發(fā)展展望
當(dāng)前，我們已具備發(fā)展海水循環(huán)水養(yǎng)殖的良好內(nèi)外部條件，我們必須抓住機遇，不斷的進行技術(shù)改良、集成和創(chuàng)新，在關(guān)鍵技術(shù)上迅速獲得突破，通過建立高產(chǎn)高效的示范基地，帶動全行業(yè)自覺踐行循環(huán)水養(yǎng)殖模式，促進循環(huán)水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的快速可持續(xù)發(fā)展。
（1）我國海水養(yǎng)殖產(chǎn)量居世界第一，但產(chǎn)品出口率不高，價值低，隨著城鎮(zhèn)及農(nóng)村居民生活水平的提高，西部開發(fā)的興起，海產(chǎn)品需求量將不斷上升，市場對海產(chǎn)品品質(zhì)的要求也將越來越高；由于近海環(huán)境污染的加劇和環(huán)境水質(zhì)的易變性，使得傳統(tǒng)的流水或靜水養(yǎng)殖方式的生產(chǎn)穩(wěn)定性愈發(fā)得不到保證，養(yǎng)殖企業(yè)主對封閉循環(huán)水技術(shù)有望變成一種自發(fā)的需求；此外，隨著養(yǎng)殖規(guī)模擴大，養(yǎng)殖種類增多，養(yǎng)殖和苗種繁育產(chǎn)業(yè)也迫切需要建立技術(shù)先進、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、低成本、高效益的養(yǎng)殖和繁育成套生產(chǎn)體系與設(shè)備，但目前現(xiàn)有的養(yǎng)殖/育苗場技術(shù)含量低、設(shè)備簡陋、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)能力低下、穩(wěn)定性差，受人為、季節(jié)、天氣等因素影響大，抗風(fēng)險能力弱，全行業(yè)處于低投入、高成本、資源浪費、污染嚴(yán)重、經(jīng)濟效益波動的惡性狀況中。其技術(shù)設(shè)施落后不僅使該行業(yè)業(yè)主經(jīng)營難以為繼，而且直接影響到產(chǎn)品品質(zhì)及養(yǎng)殖效益；采用封閉循環(huán)水養(yǎng)殖/育苗系統(tǒng)成套設(shè)備經(jīng)濟效益顯著，可以提高單位養(yǎng)殖/育苗水體的生產(chǎn)能力3－5倍，提高生產(chǎn)過程的抗風(fēng)險能力，降低了人為因素干擾和生產(chǎn)對環(huán)境的依賴性，可以做到以銷選產(chǎn)，防止供求嚴(yán)重失調(diào)，保證生產(chǎn)穩(wěn)定和良好的經(jīng)濟效益。
（2）國家的推動將進一步促進海水循環(huán)水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的快速、健康和可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，水產(chǎn)工程學(xué)的研究與應(yīng)用正成為國家重大需求和重要支持方向。國家?guī)讉€主要規(guī)劃綱要，包括：國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）的重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題是—“多功能農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施”；國家“十一五”科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要的超前部署前沿技術(shù)研究是：“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備”，國家中長期漁業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃（2006～2020）的六大創(chuàng)新方向之一是“漁業(yè)節(jié)能減排技術(shù)與重大裝備開發(fā)”等。國家的政策和資金支持，將對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。
（3）在未來，公眾和管理部門對一些水產(chǎn)養(yǎng)殖模式的環(huán)境影響的監(jiān)督將日益嚴(yán)格，將迫使水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)改進管理，減少環(huán)境影響，提高這一行業(yè)的環(huán)境可持續(xù)性并保證其經(jīng)濟可行性。
（4）全球的氣候變化將進一步促進水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)采用養(yǎng)殖新模式來應(yīng)對氣候變暖的影響。雖然氣候變化對水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響還未定性，也無法進行預(yù)測。但最近五年，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)因氣候變化引起的氣溫升高、天氣和水資源變化遭受了前所未有的打擊，如南方的凍害、臺風(fēng)、降雨和北方的持續(xù)干旱等，因此，我們必須改變目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)“靠天吃飯”的局面，利用受環(huán)境氣候變化影響很小的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖新模式來應(yīng)對氣候變暖的影響。
當(dāng)前，我們研究和應(yīng)用海水循環(huán)水養(yǎng)殖值得關(guān)注的主要問題如下：
（1）采取自主創(chuàng)新研發(fā)與集成國外先進技術(shù)與系統(tǒng)相結(jié)合方針，完善和配套封閉循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施設(shè)備，建立設(shè)施設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)加工工藝與標(biāo)準(zhǔn)；
（2）研究精準(zhǔn)養(yǎng)殖/育苗技術(shù)，高密度健康大幅度提高養(yǎng)殖/育苗生產(chǎn)的穩(wěn)定性，促進經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的顯著提升，從整體上提升我國海水封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)。
（3）對封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備制造商而言，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，從養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計到養(yǎng)殖生產(chǎn)運行與管理，直至產(chǎn)品上市，應(yīng)滿足“ARE”三原則：即適用性（Applicability）、可靠性（Reliability）和經(jīng)濟性（Economy），并在此基礎(chǔ)上，將工廠化養(yǎng)殖系統(tǒng)的優(yōu)勢充分發(fā)揮，促進從業(yè)者的自覺使用和推廣應(yīng)用，實現(xiàn)節(jié)約資源并有效地保護環(huán)境。對養(yǎng)殖生產(chǎn)使用者而言，要強調(diào)對系統(tǒng)管理的重要性大于系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備本身的技術(shù)，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的使用，對管理者的素質(zhì)和責(zé)任心提出了更高的要求。
（4）在大力推進封閉循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)與生產(chǎn)應(yīng)用的同時，應(yīng)加強親魚和苗種封閉循環(huán)水培育技術(shù)和裝備的研究，因為后兩者最能體現(xiàn)封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)節(jié)省加熱或制冷能耗、保證水質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)越性，在中國目前的國力條件和消費水平下，最可能使該技術(shù)在親魚和苗種培育，以及海珍品如鮑魚、刺參養(yǎng)殖等方面快速得到推廣應(yīng)用
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