日本九洲水环境治理与水产养殖考察

1、日本九洲水环境治理与水产养殖考察 一. 概 况       日本羽山株式会社位于日本福冈县大牟田市，福冈是海港城市，历史悠久，是日本弥生文化的发祥地，古迹较多，保存着具有中国古代迠筑特色的庙宇与住宅，很多与中国大陆贸易往来繁荣时期的历史遗迹。福冈县位于北九洲，交通发达，充满活力，是南日本九洲及及冲绳的政治经济文化中心。福冈渔业发达，新鲜水产种类繁多，素有“食在福冈”的美名，时尚生食海鲜。福冈因地理位置靠近亚洲大陆和其他历史背景，所以被称为“亚洲的大门”。    此行主要考察了福冈、岛原、宫崎、佑

2、世保等地的水环境治理、水产养殖、城市与农业污水处理、工业化养鱼、网箱养鱼、养鸡场、养猪场及其畜禽粪便处理、城市泔脚处理，以及羽山株式会社的高效微生物在这些领域的应用。而这些高效微生物，近年来已在我国大陆的水环境治理及水产养殖(虾、蟹)方面，也都已有成功的案例(另有专题报告)。开始我们对日本九洲的水质进行了检测：     表1. 日本九洲地区水质分析                 PPM、MV、%

3、0    下面把这次在日本考察的见闻分述如下：     二. 分 述     1. Hm1600 L、Hm1600P高浓度天然菌      本制剂系羽山株式会社产品，可分解海、淡水养殖场、河道、湖泊、水库的有机污泥及恶臭，分解水产养殖水体中的污染物中的氨氮、硫化氢、沼气等有害物质。恢复与改善贝类和鱼、虾的生态环境，促进生物链的成长，抑制水域中青苔生长，防止病害，改善水质，提高养殖对虾的品质与口味。在促进生长分解污泥的同时，促进饵料生物的

4、生长，化害为利，因此可节约饲料，降底饲料系数，提高单位产量。分解的同时还会分泌出有益的氨基酸和叶红素等成份，可防止病害，并能提高鱼的色泽，提高观赏鱼的观赏价值与经济价值。     Hm1600L型是速效型，Hm1600P型是缓释型，均可用于净水及分解污泥，二菌宜同时使用。每4公顷(60亩)养殖水体，一年加一次，Hm1600L及Hm1600P各1公斤。前者可以水溶化后在水面撒布，后者要用无纺布小袋(每袋50克左右)，均匀分插入河底，使其缓慢释放。此举，在日本鹿儿岛班节对虾养殖场4000M3池水成功饲养了10万尾斑节对虾。   

5、  本产品已在中国大陆养虾、养蟹、水环境治理并与纳米科技复合应用，用户2011年决定扩大推广。本产品同样可用于农业生产，提高产量，防止病害，改善品质，用于禽畜养殖亦有同效。海上网箱养殖，用量要倍增。     本产品用于污泥治理，效果显著，2010年8月日本福冈岛原渔港渔協出资对该渔港300米海滩30厘米深的污泥进行清除，投菌22公斤，2个月后海湾的海水能见度提高，4个月后淤泥清除，见到硬底。此举因为改善了水域环境，使周边的紫菜生产得益，提高了产量与质量。福冈县北九洲市井浦湾也早已应用这一技术，成功地清理了污泥，净化了水质。净水效果见表2。

6、60;     表2. Hm1600L、Hm1600P净水效果        检测地点：福冈县北九洲市井浦湾       表3. Hm1600L、Hm1600P大水面净水效果         去除了Vroglena藻引起的水质恶臭，抑制藻类繁殖，1个月后臭气从7级降低到3级，Vroglena藻未检出，水库透明度提高，可见砂底，已作自来水厂水源用水。

7、       3. 土壤改良剂    羽山株式会社的HM-5000型无机土壤改良剂，快速使土壤形成团状结构。可去除河道污泥，畜禽粪尿的异味，和周边环境调和，融合。可用于固化斜面，防止泥土流失，固定池岸与江河土壤。用于各种土方工程、疏浚工程的尾水脱水，固液分离及水净化处理，河道，湖泊水体净化，及水产品加工厂等食品工加工厂污水处理。     土壤经HM-5000型改良剂改良后，可培育健壮抗病的农作物，分解土壤中硫化氢等有害物质，改良为透气性好的颗粒状土壤，提高农作物的产

8、量与质量。    羽山株式会社的Hm-1000P、Hm-1300P高浓度生物土壤改良剂，是针对水稻栽培，花卉及蔬菜的水栽及土栽的菌种制剂。可去除由于施肥的原因，导致土壤营养过剩，产生硫化氢等有害物质，使土壤适宜植物生长，防止作物障碍，预防病虫害，增产并提高品质。      4. 无机凝聚剂    羽山株式会社生产的HM-6000型无机凝聚剂是一种快速凝聚剂，可用于污水净化去除SS，污泥脱水，改善河道湖泊及养鱼水域的生态环境，对水性涂料及顔料废水的脱色也有特效，其特点是： &#

9、160;   1.本产品系中性无机凝固剂，安全性高，使用方便，能在不影响周边环境产生不利后果的基础上，净化各种污水。      2.投入污水，搅拌，水中SS迅速凝聚、沉淀形成球状结构，固液明显分离。    3.固形物沉淀迅速，简化设备，减少投资。     4.固形物强韧、粘性小、好脱水，脱水快。     5 .适用于养殖污水的脱水、脱色。     5. 光触媒过滤器 

10、   光触媒过滤器是新一代的空气净化机。光触媒是纳米二氧化钛光触媒半导体，产生的光波与空气中的水和氧气作用形成活性氧，这种活性氧有强力的氧化能力。光触媒过滤器具有4大功能。     1.分解氨氮、硫化氢等恶臭，以及甲醛、乙酸、甲苯、二甲苯、VOC、TVOC、烟味等，及稀薄有毒气体分解。     2.抗菌、除菌作用，防止浮游在空气中的细菌和病毒的繁殖，制造健康的空气，洁净的空气。     3.负离子效果，发生负离子80万个/CM3S（距离1M）和光催化剂产生

11、双重效果，具有增效的功能。     4.对有害物进行分解，对空气中的各种化学物质污染物质，有害物质、细菌、病毒能迅速吸收与分解。    日本东京大学富士通研究所光触媒口罩，瞬间杀菌率达99%，并能吸收分解花粉等有害物质，产品已面市。      空气经过光触媒过滤器处理后，作为清洁气源，对水环境治理及水产养殖均具有广泛的潜在市场。      氨分解去除试验      &

12、#160;                         细菌分解去除试验     6. 负离子发生器      负离子发生器（AirTamer）日本称空气驯服器。A300型是一种袖珍式的小型负离子空气净化器，大型的可用于室内环境净化，负离子发生量可达100万个/CM

13、3S以上。    这种先进的离子发生设备，能净化空气中传播的污染物，如病毒、花粉、烟雾、霉菌、尘螨等都能消除掉。经国际权威实验室测试，本设备较同类空气净化器具有高达110%的污染物去除能力。无需配置空气过滤器，静音操作，没有噪音， 使用灵活，可戴在脖子上或放在桌上，一旦运行就能呼吸到新鲜空气。省电，一节锂电池可工作7天。原产地美国（Filterstream Compahy USA）,专利号：61A1001，售价$59.99。   负离子发生器发生的高浓度负离子空气作为气源，对水环境治理与水产养殖也具有广阔的潜在市场。  &#

14、160; 7. 超微细气泡发生装置      超微细气泡发生装置与离心水泵组合,空气压力0.3-0.4MPA,经水泵叶轮气泡被切割成10um以下，水中溶氧可达超饱和，亦可作气浮用。将水中悬浮物气浮上升至表层而去除，水即澄清。可用于水产养殖，水产品加工污水处理，河道及海水净化，及去除水中重金属离子。    福冈县生产的PWB-ZZV型超微细气泡发生处装置处理200m3水体12小时，其水质变化如下：     表4. 超微细气泡发生装置净水效果   &

15、#160;   8. 工业化养鱼      工业化养鱼日本称海水鱼陆上养殖，长崎县佐世保市有一家专业研发水循环系统设施的专业公司（FELCO）,生产多种试验研究用循环水槽、高档浴池、水产研究用组装式豪华型水处理成套设备，也承建产业化的简易型陆上养鱼车间。      该公司（FELCO）已承建简易型陆上养鱼车间数十套，用于高密度养殖海水鱼、河豚、鲍鱼，车间为工棚式，无窗户，泥地，全部为地面池。    豚养殖车间有40个13×13×

16、;1.5M FIT鱼池（FIT材料可用来造船），每只鱼池储水200T,正方形去角，外喷泡沫塑料5CM保温，饲养河豚鱼4万尾。每天投饲料1次（大鱼）-3次（小鱼），达1公斤30CM出售。 单位产量50公斤/m3。水是循环利用的，不用药，不换水.    每池均配约50m3过滤池一个，每小时循环量90T/H，过滤材料是单一的、经表面处理的天然纳米材料，接种净水微生物,净化水质，并可消除鱼粪、残饲等有机污泥。采用高氧水养殖，供氧量90L/分，水中溶氧达100PPM，经过紫外线杀菌装置，进入鱼池增氧。    鲍鱼养殖车间有40个6×1

17、.5×1.0M FIT鱼池。中间有隔墙，呈环道式，每池均配过滤池，结构同河豚鱼车间过滤池。用隔膜泵冲气，自吸式水泵循环，每小时1次，每池饲养 鲍鱼2500只，达80克出池。    这种产业化的简易型养鱼车间值得推广。无微滤机、去氮器、臭氧等设备。可以替代流水养鱼及“工厂化”养鱼设备。水源为深井水，经砂滤及100纳米中空纤维过滤，每天补给水量5。                  

18、;  9. 网箱养鱼    海上网箱养殖河豚，网箱尺度10×10×7M,重100公斤，网线材料PE，目大2-4cm，全网用200升特殊功能涂料浸泡2.5小时，下海后6-12个月不长藻、珊瑚、贝类等非饲养生物。我们在海上实地考察，见网上无附着物，像新网一样。而同一水域的绳缆均疯长非饲养生物。我国不用涂料的网具，15天即需换网。日本的网箱结构简单，由木架与泡沫塑料浮筒组成。      每网箱饲养河豚鱼1500尾，饲养18个月达1200克出售，单位水体产量每5.7公斤/m3，网箱养殖海区水质

19、良好，清澈透明，海水呈蓝色,未受污染。网箱养殖用船均为玻璃钢船，日本的沿岸捕捞渔船、游艇均已玻璃钢化，木船、铁船已淘汰出局。     由于近年来发展陆上工业化养鱼，河豚生长周期短，饲料系数低，产品质量好，口感又好，投资效益高、环境污染少，网箱养殖面积在缩小。海上鲍鱼养殖也逐步由陆上养殖替代，海上未见网箱养殖群。      河豚网箱养殖与陆上养殖生长比较      鲍鱼网箱养殖与陆上养殖生长比较     10. 锦鲤鱼

20、养殖      日本锦鲤鱼是日本“国鱼”，与中国金鱼一样，深受国民爱戴。养殖很普遍，有露天池养殖与车间养殖二种形式，均为常温养殖。    1、露天池养殖：为水泥池与塑料池二种，池形及水深不统一。池周设置防鸟网，以防鸟害。循环过滤，采用池顶过滤箱，仅用过滤棉及泡沫型料过滤，接种净水微生物，水清澈透明。     2、养鱼车间养殖：为长方形水泥地，设圆形过滤筒，循环过滤池水，定期反冲排污，每次由低转速电机搅拌机搅拌3分钟。饲养母锦鲤鱼，不要求水质清澈透明，而有安全感。每尾10公斤以

21、上母锦鲤鱼售价为160万人民币，而公锦鲤鱼仅为1.6万人民币。                          11. 活水鱼箱        日本时尚吃生猛海鲜，餐饮店均饲养活海鲜。采用塑料活鱼箱，活鱼箱一端设循环水过滤系统、臭氧杀菌系统、降温及保温系统、纯氧增氧系统，饲养密

22、度较高，水清澈透明。      表5. 活水鱼箱主要参数         12. 免换水鱼缸及净化球     羽山株式会社装配的免换水鱼缸，是“傻瓜鱼缸”。公司办公室的鱼缸已15个月未换水，未用药，水清澈透明。鱼缸中仅设3个装置：循环水泵，将水汲入顶部过滤槽，过滤槽中仅设过滤棉及泡沫塑料，水中投入2个泡沫净化球，水中添加1100L净水剂。泡沫净化球有20、40、60MM三种规格可浮于水面，有抑制藻类繁殖、净化水体、去除异味、预

23、防疾病等功能，为羽山株式会社开发新产品。鱼缸中未设充气装置，所以水中溶氧低，仅2-3PPM，说明1100L净水菌在低氧环境中仍有净水功能。     13. 人造水藻    人造水藻是一种生物填料，是净水微生物的载体，使微生物固定化，而提高微生物的活力与效率，可以加速生态的自然循环过程。     人造水藻是属于“软性填料”，因为比表面积大大超过传统的“硬性填料”，其净水效果可提高20%80%。     人造水藻又名人造水草、生物基、生态基，日本称“

24、生物绳”。国产的人造水藻一般只采用一种材质，功能单一。而日本的人造水藻采用多种材质于一体，而俱有多种功能，例如以下多种纤维：     1.聚丙烯：最具有亲水性，容易吸附微生物。      2.维尼纶与尼龙：即使附着大量微生物，也能保持形状稳定性。     3.聚偏二氧乙烯：带正电荷，容易吸附带负电荷的微生物。     日本的人造水藻主要用于水环境治理、河道、景观水、水库，污水处理厂，以及水产养殖的净水及人工繁殖。其中维尼纶纤维

25、本身也带正电荷，并具有亲水性，容易吸附微生物，所以紫菜（海苔）养殖也已被采用。人造水藻用于水产养殖，我们与复旦大学生物系，1987年已成功开发，并获国家实用专利（专利号：87.2.11896.7），还获上海市科技成果奖。近年又开发了纳米功能人造水藻用于水产养殖与水环境治理。     14. 城市污水处理厂     福冈县大牟田市与我国山西省大同市是姐妹城市，大牟田市有2个污水处理厂，南部污水处理厂负责处理进入管网80%城市污水。日处理能力13500吨，月电费3000万日元，年处理成本6.5亿日元，占地面积7万M2，

26、采用活性污泥法与添加高效菌种相结合的工艺，增氧机增氧。因为该厂在市区，全部污水池是封闭的，以防异味及噪音外泄。污水处理效果甚佳，出水清澈透明，经臭氧消毒后可以直接养鱼。     表6. 大牟田市污水处理厂净水效果       每天产生100吨污泥， 产沼气10M3,可减量1/3。沼气燃烧污泥，残渣供水泥厂用。管网下水道中可以走人，厨房下脚，化粪池出液均可进入下水道。家庭化粪池粪便有专业公司抽去，集中处理。      羽山株式会社的1100P菌种加

27、入活性污泥池，可持续稳定一年以上，提高水质，减少污染。     15. 养猪场污水处理站     宫崎县岛原养猪场饲养1800头肉猪，每天有污水68吨，污水处理站处理水池采用超新工艺管柱桩连桩法，可以节约土建投资20%。污水处理采用活性污泥处理法加高效净水菌。污水处理站，占地250M2，水容量280M2。工艺流程是先厌氧后好氧，用2台5千瓦离心风机充气增氧，因为已推广猪饲料中添加了活菌剂，所以，污水池中不需要再人工接种菌种了，出水水质达标，但呈淡黄色。     表7. 宫崎县

28、岛原养猪场污水处理效果      固态猪粪堆放发酵，由机械翻堆，自高温杀菌，4天预处理后，再堆放1个月后销售，每吨售价1500日元，由机械化翻垛机翻堆。有机肥每袋20公斤，可售40日元。      16泔脚资源化处理    羽山株式会社高级微生物还应用于泔脚资源化处理，运用特有的微生物强化技术，通过向泔脚中加入具有特定功能的微生物，增加其对特定污染物的降解能力，从而改善整个处理体系去除难以降解污染物的处理效果。    日本政府规定，酒店

29、餐厨垃圾必须进行严格处理。福冈县集中处理站均采用1m3大型卧式发酵罐，外有保温层。以谷壳、小木片为载体，加菌后每天搅拌12小时，7天后即转化为棕黑色有机肥。达到减量化，无害化，资源化。     该站也销售家庭与单位用小型泔脚处理机，为不锈钢外壳，有多种型号，产品远销北京。    表8 小型泔脚处理系统    三. 后  语     本次考察首先让我们接受了一个新的理念，就是日本同行生产上正在探索与追求投资少而利益最大化的实用技术，生产上并不追求投

30、资大、电耗大的所谓高水平设施。但在生活上则先走一步，他们把最先进的净水设施用在家庭浴缸中，每台售价达150万人民币。人先享受，而不是鱼。     爱因斯坦说：“要把复杂的问题简单化，而不是只简单一点儿”，羽山株式会社做到了这一点，用菌种可以同时解决水体净化与污泥的消解，因此可以大大简化水环境治理与水产养殖的工艺与装备，而达到简单化、“傻瓜化”.使工业化养鱼成本与效益优于传统的流水养鱼与网箱养鱼，并大大降低了对环境的污染。      日本的设施农业棚舍都很简陋，基本上是工棚式的，泥土地，塑料布或塑料板围栏，

31、就连奶牛场也一样，不像我们一定要“工厂化”，“现代化”。他们“硬件”很简单，但养殖工艺“软件”很先进，水平高，而简单易行，投资省，效益高，安全生产，低碳，环保。     日本九洲的河道与天然水域已基本得到治理，所以，这些治水业者都纷纷向国外开拓市场，而在这方面我国蕴藏着巨大的商机。循环水系统:工业化水产养殖新时代 当前，全球海水养殖业已经进入工业化发展的时期，发展工业化养殖的必要性已经摆在面前。虽然我国目前水产养殖的生产模式较30年前已有很大进步，但总体而言，科技含量较低、规模化和集约化程度不高，尚处于劳动力密集型或准工厂化的养殖水平。设施渔业

32、的水处理技术水平低，设备简陋，大多数只停留在简单沉淀-过滤-气浮-消毒阶段，没有高效生化处理措施，不能实现循环水养殖，更加缺乏对养殖原水中农药、除草剂等小分子有毒化合物解毒处理措施，这是限制我国海水水产养殖业可持续发展的重要因素。依托现代工业基础建立起来的集约化养殖模式，被国际上公认为现代海水养殖产业的发展方向。本期农财宝典的视野栏目为您呈现全球工业化水产养殖系统模式的情况，并详细介绍几种海水工厂化循环水养殖系统。循环水养殖系统:水产养殖的工业化新时代农财宝典2月刊  记者汤健编译 从全国工厂化养殖单产数据可看出，许多地区的工厂化养殖的状况是“人工养殖池+厂房外壳

33、”，设施、设备投入少、单产较低。由传统的养殖转向工业化的生产，是推进中国海水养殖工业走上现代化的必由之路。 工业化养鱼是指集现代工业技术于一体的工厂化、集约化养殖模式。狭义的或典型的工业化养鱼是指陆基封闭式或半封闭式的循环水系统养鱼；广义的工业化养鱼则涵盖了陆基工厂、大塘循环水养殖、海洋牧场、现代化深水网箱等生产模式。由于这一类养殖产业都是依托现代工业基础建立起来的集约化养殖模式，都具有先进养殖装备，养殖环境可控，单位水体养殖密度高，产量高，养殖全过程都可以采用机械化或自动化操作，管理、收获、质量安全等容易控制，产品可以做到均衡上市，社会、经济和生态效益良好的特点，所以被国际上公认为

34、现代海水养殖产业的发展方向。全球水产养殖业在未来的十几年中，将以环境友好的方式，满足世界人口对于水产品需求的关键技术在于循环水养殖系统(Recirculating Aquaculture Systems, RAS)技术。循环水养殖系统高效的经济模式使它在所有的养殖模式中，单位产量是最高的。与传统养殖方式相比，循环水养殖生产每单位水产品可以节约50-100倍的土地和160-2600倍的水，比传统养殖节约90%-99%的水和99%的土地，并且几乎不污染环境。RAS采用一定的工程设施和水处理设施将养殖排放水处理后实现循环利用，通过构建标准化养殖管理技术，对养殖过程的主要环境因子（包括水流、水质、光照

35、）和饲料等进行人工调控，为养殖生物提供适宜的生长环境，实现优质、高产、高效。RAS养殖的优点十分突出，养殖周期可缩短2-6倍，单位面积产量比传统池塘养殖提高20-80倍，产品质量高度可控，并可追溯。受水处理成本的压力，我国水产养殖系统模式仍主要以流水养殖、半封闭循环水养殖为主，真正意义上的全工厂化循环水养殖工厂的比例极少。流水养殖和半封闭养殖方式产量低（单位水体产量10-15kg/m2?年）、耗能大、效率低，与先进国家技术密集型的循环水养殖系统相比，无论在设备、工艺、产量（先进技术的产量达100kg g/m2?年以上）和效益等方面都存在相当大的差距，技术应用还属于工厂化养殖的初级阶段。从全国工

36、厂化养殖单产数据可以看出，许多地区的工厂化养殖的状况是“人工养殖池+厂房外壳”，设施、设备投入少、单产较低。尤其对全封闭式或半封闭式的陆基工厂化养殖模式来说，更以工业化理念为指导，将育苗、养殖、加工、营销等系列生产工艺通盘纳入工业化管理流程之中，所以被称为一项典型的海水养殖工业，此类工厂化生产不受地域、岸带和气候条件的限制，整个系统可以配套、组装，理论上可按需搬迁至任何地方进行生产。由此可见，由传统的养殖转向工业化的生产，是推进中国海水养殖工业走上现代化的必由之路。发达国家工厂化养殖的发展现状目前国外工厂化循环水养殖技术比较发达的国家有北美的加拿大、美国，欧洲的法国、德国、丹麦、西班牙，以及日

37、本和以色列等国家。在北美 ，美国的工厂化养殖在上世纪六七十年代就已得到迅速发展，主要以冷流水养殖虹鳟和大规模工厂化养殖条纹鲈和黑斑石首鱼为主，工厂化养鱼已被美国政府列为“十大最佳投资项目之一”。美国在工厂化养鱼方面，进行的“鱼菜共生”是很有特色的，亚利桑那州鱼菜共生系统每立方米水体可产罗非鱼50kg，上面无土栽培生菜，一年可种十茬。利用冷流水养虹鳟和温流水养殖温水性鱼类都比较发达；如爱达荷州的一个温流水养鱼场，是5层阶梯流水养鱼池，每立方米负载量为160kg，每个池的日流量控制在240m3以下，一年三茬总产量3000吨，为土池产量的4倍，流水养鲑虹鳟，单产可达50-100kg/m3.

38、年。在亚洲，日本自上世纪60年代发展工厂化养殖以来，也取得了突出成绩，目前工厂化养殖各种鱼、虾、贝等鲜活水产品年产达20万吨以上，而且技术成熟、产量稳定。日本最早将微生物固定化技术用于养殖生产系统，其系统结构合理集成化程度高。由于注重系统的整体建设，其技术管理简单，能耗和成本更低，综合经济效益高。在欧洲，工厂化循环水养殖已经成为一个新型的、发展迅速技术复杂的产业。据不完全统计，目前欧洲的封闭循环水养殖面积约30万m2，且发展势头迅猛。通过采用现代的水处理技术与生物工程，大量引用前沿技术，最高单产可达100kg/m3，工厂化循环水养殖已普及鱼、虾、贝、藻、软体动物的养殖。目前在法国，大菱鲆苗种孵

39、化和育成几乎都采用循环水工艺，鲑鱼的封闭循环水养殖也开始进行生产实践；拥有500万人口的丹麦现有年产150-300吨水产品的工厂化养殖系统50余座；德国有工厂化水产养殖系统70余座。西班牙Aquacria Arousa大菱鲆工厂化养殖场被认为是封闭循环水技术的典型范例，该厂位于西班牙西北部加利西亚省，由sunfish公司设计并建于2000年的第三代循环水养殖系统，年产苗种8批，共40万尾，养殖场年产商品鱼500吨，养殖面积仅为1885m2，养殖产量相当于265 kg/m3.年（包括育苗池、废水处理单元占地）。当前全球在工厂化循环水养殖产业方面的主要进展有：1.循环水养殖系统的自动化和智能化控制

40、技术趋于成熟，并得到大面积推广应用。如UNI再循环系统，可对所有重要的水质参数进行控制和调节，系统中采用的“Fish-talk可追朔性记录（鱼语体系）”将鱼类从孵卵到收获的生产过程记录下来，该系统使水产品安全性得到很好保障。2.对循环水养殖系统的关键理论和技术有了定量指标，取得了常用生物和物理过滤器的技术指标和经验设计参数。国外在此领域进行了长期、持续和深入的研究，取得了系统性的成果。如生物滤器填料单位面积、单位时间的氨氮转化量，每单位体积的填料可承受的系统喂食量，以及处理水中不同总氨氮条件下的氨氮转化量等，对物理局限性也有了定量指标，比如不同过滤系统所能去除的悬浮物颗粒大小的确定，生物滤器的

41、设计方法等。3.对技术难点有了更明确的认识。公认的技术难点包括生物过滤器的硝化动力学过程，物理过滤器去除细微悬浮颗粒的能力，全封闭系统所需的生物反硝化技术等。世界著名的海洋科研机构，如法国国家海洋开发中心(IFREMER)早在20年前就在养殖环境工程方面开展了研究，仅在位于PALAVAS的地中海鱼类研究所就专门建有8套封闭循环水养殖系统用以开展此方向的研究。目前法国的大菱鲆种苗培育100%采用全封闭循环水，养殖60%以上采用封闭循环水；丹麦建有欧洲渔业工程中心(ACT)用以研究和指导欧洲地区的养殖生产；美国的华盛顿大学、康奈尔大学、北卡罗林那州立大学等在该领域的研究居世界前列。在基础研究方面，

42、如集约化养殖生物的营养管理、防病技术、水处理技术等已有较高水平，特别是工厂化养殖中的水质调控自动化、机械化程度很高，采用计算机自动调控水体中的溶氧、PH、电导率、浊度、氨氮等含量，以及设施环境的温度、湿度、光照等；另外，在增氧、生物净化沉淀、过滤固体物、养殖生物分级、收获等方面大量运用了当代先进的高新技术和装备。目前欧洲进行的涉及工厂化循环水养殖的研究内容包括：精准投喂的饲喂系统、高密度养殖条件下的鱼类游泳和摄食行为、通过饲料配方的改善以减少废物排放、紫外线和臭氧联合消毒、光周期对鱼类摄食行为的影响、鱼类养殖环境的优化、细菌的数量和种类对水处理系统效能的影响、换水量和循环水率的优化、养殖水体中

43、的酸碱平衡、养殖设施的优化设计、鱼类的福利等。国外海水工厂化循环水养殖系统简介目前海水封闭循环水养殖模式已经成功商业化的养殖品种有：大菱鲆、半滑舌鳎、海鲈、石斑鱼、花狼鱼尉、鱼尉、鳕鱼等鱼类。海水封闭循环水养殖系统的特点是：泡沫分离效果好，生物过滤效果较差导致生物滤池体积扩大。缺点是臭氧杀菌会产生次溴化物产生二次污染，海水排污处理难度大等。海水循环水系统采用臭氧杀菌需严格控制使用浓度。1.真鲷循环水养殖系统Yossi Tal等设计一套典型的海水封闭循环水养殖水处理系统，并设计相应的反硝化系统，每天补水量小于1%。经过130天，真鲷从61g长到412g，成活率99%。用来作为硝化反应器的水处理设

44、备是移动床反应器。在海水环境中该移动床的氨氮讲解速率可达每天300g/m3。从硝化反应水处理系统分离出来的有机颗粒产生的硫化氢被用来产生自养的反硝化反应降解硝酸盐，而残余的颗粒则转化为沼气或是二氧化碳。整个系统中的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量始终分别保持低于0.8mg/L、0.2mg/L和150mg/L。该系统的特点是实在进行好氧硝化作用的同时，将厌氧反硝化工艺与厌氧氨氧化工艺结合，在将污泥分离、沉淀和集中处理后，在进入反硝化反应器产生沼气。该系统真鲷的养殖可达50kg/m3。 2.日本银汉鱼封闭循环水养殖系统由于银汉鱼是河口鱼类，该系统盐度为7，属半咸水系统，主要是通过机械式微

45、滤机和泡沫分离器去除水体有机悬浮物。微滤机可以去除大于45um的颗粒有机物，在通过泡沫分离更好地去除有机悬浮物。生物过滤采用转盘式生物接触反应器和硫化砂床去除氨氮等物质，运行期间氨氮浓度约为0.18mg/L。反硝化单元采用740m2/m3的毛刷状填料，流量控制在2.1m3/h。该系统特点是在转盘式生物滤器环节分别设硫化砂床支路和反硝化支路，从而实现高效去除氨氮，反硝化单元采用毛刷状填料。该系统养殖密度达到27kg/m3。 3.BIOFISH封闭循环水养殖系统瑞典BIOFISH系统工艺流程是采用双回路设计，循环水回路系统和排污系统。其中养殖池上层通过池中心立管流到移动床生物滤器，再流回

46、到养殖池，形成循环水回路系统。移动床通过射水器来曝气增氧，同时带动滤料反转。底部排污通过涡旋分离器分离后，在经过微滤机、弧形筛过滤和紫外消毒，形成排污系统。该系统的特点是每个养殖池的操作使用具有独立的灵活性，控制病菌在池与池之间的传染。在使颗粒有机物破碎之前快速、高效的去除颗粒有机物，提高了系统的可控性。采用该模式，以大西洋鲑鱼为养殖对象的商业化实践表明，该系统的养殖密度可达88kg/m3。 4.SUNFISH封闭循环水养殖系统该SUNFISH系统以养殖大菱鲆为例，据物质平衡估算，饲料干物质的70%被大菱鲆同化吸收，8%被生物滤器去除，18%被泡沫分离去除。该系统并非真正的封闭循环水

47、养殖系统，却是一个比较有意义的水处理工艺。对于鲆鲽类，鱼池可采用多达9层的搁板来提高养殖容量。该系统特点是每个养殖池是一个独立的水处理系统，主要通过真空泡沫去除颗粒悬浮物。 5.鲆鲽类浅水跑道式封闭循环水养殖系统封闭循环水技术和浅水跑道池养殖技术的结合在保证生长率的同时能够养殖更高的密度，提高生产率，是循环水养殖的发展方向之一。该系统养殖池规格5m*0.8m*0.4m，水深约0.2m。养殖池进水口设一布水版，出水口设V型挡板促进排污。该系统采用填充柱曝气生物滤器进行生物过滤，同时起到脱气和曝气作用。机械过滤使用快速砂滤去除180um以上的颗粒有机物，结合射水器的泡沫分离器进一步去除更

48、小颗粒的有机物，同时添加臭氧杀菌并改善水质。该系统养殖规格为5.6g的大菱鲆鱼苗，池底覆盖率达到262%，养殖密度约8kg/m2。 国外水产养殖工程技术研究进展水产养殖工程以提高资源利用率为主导方向，重点是使养殖设施系统减少对水资源和土地、水域的占用，降低对水域环境的污染。水产养殖工程研究内容主要包括两个方面，一是研究养殖水生经济动植物的适宜生态环境，量化和评价鱼类生活生长的适宜环境参数，为工程设计提供依据；二是研究健康养殖和增养殖的工程技术方法与措施，通过适宜的工程技术来达到养殖对象经济增殖的目的。以工业化循环水养殖和池塘生态健康养殖为标志的现代水产养殖是保证产品优质、高效、生态、

49、安全的有效途径，也是水产养殖业走向集约化、规模化和现代化道路的必然选择。美国、英国、日本、德国、法国、以色列等渔业发达国家非常重视水产养殖工程技术的研究和应用，在发展节粮、节地、节水、节能的现代水产养殖方面，研究成果丰硕，并始终引领国际先进技术的发展。本文摘录了自2008年至2013年国外相关期刊发表的有关水产养殖工程方面的研究成果，主要包括渔业水体处理、养殖密度及一些水质指标对鱼/虾类养殖的影响、化合物的应用，以及病害防治等。通过对国外最新研究成果的简要介绍，希望对国内科研人员开展相关研究提供参考。1 渔业水体处理1.1 生物过滤循环水养殖系统（RAS）中的生物过滤器&#

50、160;   评估了移动床生物反应器、浮珠过滤器和流化砂过滤器对总氨氮（TAN）的去除率，实验结果显著低于以前发表的在实验室规模下得出的实验结果。研究表明，只有在商业规模下才能对生物过滤器的性能做出准确的评价。    循环水养殖中海藻生物过滤优于传统的细菌生物膜过滤    虽然生物膜过滤可将氨盐基维持在低浓度水平（约0.10 mg/L），但硝酸盐水平随时间而线性增加（达2.30 mg/L）。海藻始终将氨盐基水平维持在低于生物过滤器中所观察到的水平（约0.03 mg/L）。此外，硝酸盐检

51、测不到，pH变化小，产出的有价值海藻生物量增加了50%。因此，海藻过滤具有提高循环水养殖效率和生产率的潜力。        大规模循环水养殖系统中有机碳对生物过滤性能的影响    在系统中添加蔗糖（C12H22O11）以增加系统中可生物降解有机碳的浓度。3个过滤器的单位体积TAN去除率（VTR）均有相当大的变化。与常规生产状态相比较，3种过滤器的VTR约减少了50%。结果显示出控制RAS中的有机碳浓度的重要性。低盐度生物过滤器内三种浮性塑料滤料的总氨氮去除能力评估 

52、   在低盐度温水养殖条件和两种不同饲料负荷率下，分别对移动床生物过滤器中使用的3种不同结构的塑料滤料（AMB，MB3，K1 kaldnes）进行评估。在低和高两种饲料负荷下，MB3的TAN去除率最高。由于其有更高的VTR和更高的去除效率，因此，选择MB3滤料用在孵化场循环水养殖系统移动床生物过滤器中效果最好。气水反冲式珠粒过滤器的性能和作用    气水反冲式珠粒过滤器去除了大量的总可溶性固形物（TSS），其中包括用于维持混浊度而添加的藻类。装备有不进行反冲洗的浮球过滤器系统中TSS的积聚，比没有装备浮球过滤器的平行系统中的

53、TSS积聚要更高。没有发现在不装备气泡清洗式浮球过滤器的系统中鱼的死亡率有显著增加。潮汐式生物滤池和浸没式生物滤池中的脱氮和微生物群落变化    在水流一次性流经生物过滤器的情况下，两种过滤器之间在脱氮方面没有差异。但是当废水循环流经生物过滤器时，两种过滤器相比较，观察到去除的有机氮和氨较多，但去除的硝酸盐和亚硝酸盐则较少。多态性分析显示，浸没式生物过滤器中的细菌群落相似性程度比潮汐式生物过滤器的高。1.2 絮凝技术生物絮凝技术应用于罗非鱼越冬    为防止水质恶化，将淀粉投放进池塘以促进生物絮凝物的形成

54、。结果显示鱼的存活率极高，100 g鱼的存活率为97 ± 6%，而且收获时所有池塘中的鱼状况良好，肥满度达2.12.3。总之，生物絮凝技术能有助于克服罗非鱼稚鱼的越冬问题，尤其是因为池塘低温导致的鱼大量死亡的问题。在养虾塘中优化壳聚糖絮凝去除浮游植物    从水产养殖系统中去除浮游植物细胞通常可减少含氮废物，优化水质。研究了壳聚糖浓度、环境状况和pH的调节对海水虾养殖池中的浮游植物絮凝的影响，结果显示，壳聚糖浓度在4080 mg/L，添加壳聚糖后的pH在79范围内时，其絮凝效率最高（>85%）并能保持稳定。试验显示，即

55、使絮凝重复了数次，但絮凝效率仍维持稳定。应用凝结剂和絮凝剂改良的土工织物过滤用于生物固体的脱水和去磷    测试了3种化学凝结助剂硫酸铝、三氯化铁和氢氧化钙（熟石灰），以确定凝结剂的选择是否会影响营养物和碳生化需氧量（cBOD5）析入到过滤液，以及在各阶段末尾过滤袋截获的生物固体最后的组成成分。结果表明，硫酸铝被确认为是用于凝结的最具成本效益的化学品，但熟石灰在溶解性磷的析出和去除方面最有效。水产养殖中的生物絮凝技术有益作用与未来挑战    生物絮凝技术是通过平衡系统中的碳和氮从而提高养殖水质的一项技术。生物絮凝技

56、术作为控制水质的一种可持续方法，近年来备受瞩目，而且它还可就地生成含蛋白质的食料供养殖品种食用从而产生附加值。本文讨论了该技术的有益作用，并且确定未来研究中可能遇到的某些挑战。1.3 废水处理中试规模废水处理厂处理水产养殖废水的效能固体与含碳化合物    整套处理组合包括沉淀、脱硝、臭氧处理、滴滤池处理和化学絮凝。通过沉淀去除超过70%的固体，处理的最后阶段，由于臭氧和化学絮凝共同作用，高达99%的TSS被去除。在各试验条件中，通过沉淀所去除的COD没有显著差异，但它与臭氧剂量呈正相关。结果显示，该处理措施可支撑养殖废水的有效回用和再循环，虽然

57、盐分和难降解的有机物可能会积聚在系统内。循环水养殖系统中的废水处理    介绍了循环水回路中的废物产生量的评估、减少废物的多种方法，以及对淡水和海水RAS废水排放量的评估；将重点放在那些可减少废物量的处理步骤，而不是那些用来截获废物和硝化转化的处理步骤。1.4 二氧化碳循环水养殖系统中的二氧化碳对虹鳟的表现性能和组织病理学的影响    持续暴露在二氧化碳（CO2）水平升高的水环境中，高密度养殖的鱼类就会出现生长缓慢、生理性病害和不良健康等后果。虽然将水泵送到脱气塔可降低系统中的溶解CO2浓度，但泵水的成本

58、较高。比较高、低两个CO2溶解浓度（24 mg/L，8 mg/L）对虹鳟的影响，结果发现，在高CO2浓度的RAS中，不会显著影响虹鳟的总体健康和表现性能。淡水和咸水中的二氧化碳脱气气提塔的脱气性能    研究测量在15 °C时，当淡水（0 NaCl）和咸水（35 NaCl）流经一个气提塔时CO2的去除效率。气提塔装有一个可调节空气注入率的装置，并可调节到三种气提高度，结果表明，提高气提高度会增加质量传递。给出了一个针对气提塔的通用公式，可根据给定的气提高度计算出质量传递系数。该系数可用于计算气提塔对任何类型水质（如不同温度、碱度、盐度和进水CO

59、2浓度等）的CO2气提效率。二氧化碳含量和水流速度对虹鳟生长及鱼片特性的影响    研究确定CO2含量、水流速度和投饲频率对虹鳟生长、鱼片产出率和鱼片质量的影响。研究结果；CO2含量高的水池中的虹鳟鱼片重量低于低含量鱼池，低含量水池中虹鳟鱼片的脂肪百分比更高，低含量下鱼体更大；水流速度对整条鱼的湿重或鱼片特性几乎没有影响；高投饲频率和高含量下的虹鳟比低频率低含量下的虹鳟长得更大，鱼片脂肪含量更多。建议将CO2含量保持在30 mg/L以下。利用鲑科鱼类进行长期二氧化碳试验    氧气是陆基养殖系统确定水流量

60、需求的首要限制因素，次要限制因素则是CO2和pH。这也意味着如果在进水口加注氧气或者直接在鱼池中加入氧气，那么CO2就成为确定水流量需求的首要制约因素。通过添加碳酸氢盐可方便地调节pH，而在充氧的单循环养殖系统以及RAS中，CO2浓度总会随时间而升高。CO2对鱼产生直接的生理影响，它还通过改变pH而影响到水中金属的化学性质，从而对养殖鱼类产生间接性的生理影响。1.5 臭氧与紫外线使用臭氧处理和紫外线照射实现循环水全水流消毒    研究发现比例积分反馈控制回路能自动调节臭氧浓度，使溶解臭氧的残留量或氧化还原电位（ORP）维持在预先选择的设定值。O

61、RP设定值在450和525 mv、溶解臭氧设定值在20 ppb的比例积分控制值，可提供异养菌的全水流灭活（结果<1 cfu/mL），并能改善整个循环系统的水质，尤其是水的颜色和紫外线穿透率。臭氧生成的氧化物对凡纳滨对虾的毒性    在海水RAS中，臭氧作为一种强烈的氧化剂常常被用来减少病原体数量并去除无机和有机废物以提高水质。然而当系统需要消毒时臭氧用量很大，这对所养殖物种会产生毒性问题。实验结果表明，长期暴露在臭氧生成氧化物（OPO）浓度0.06 mg/L 中的幼虾没有显露出有任何的影响，而长期暴露在0.10和0.15 mg/L浓度中则

62、诱发了软壳综合症，从而导致由同类相食引起的死亡。因此建议0.06 mg/L的OPO浓度作为凡纳滨对虾幼虾的最大安全暴露水平，此安全水平足以控制并减少循环水中的细菌生命体。两个不同的臭氧剂量对黑鲷海水养殖循环水系统的影响    研究了泡沫分离器带与不带臭氧处理功能对去除悬浮固体（SS）、挥发性固体（VSS）、溶解性有机碳（DOC）以及泡沫粒子大小分布的影响，并就臭氧对异养菌的影响进行了量化。以投放每千克饲料添加20 g或40 g臭氧的剂量进行臭氧处理，由于后者试验系统中的泡沫量多，故SS、VSS和DOC的去除率最高，但与前者试验系统相比并没有显著

63、差异。经臭氧处理，异养菌大幅减少。适度臭氧处理或高强度紫外线照射对RAS中微生物环境的影响    结果表明，臭氧处理比紫外线照射具有一个更为成熟和稳定的微生物群落。在紫外线照射的系统中，养殖水池中的细菌密度和活性高于进水水流中的细菌密度和活性，然而对于臭氧处理的系统，上述两处的细菌密度和活性相同，这表明适度臭氧处理的消毒效率低。一个用于海水仔鱼的RAS系统也许不应该将强烈消毒包含在内，因为这会导致细菌数量的减少，而细菌数量的减少可能导致微生物群落的不稳定。2 养殖密度循环水养殖系统中密度对舌齿鲈性能的影响   &#

64、160;不同密度（10、40、100 kg/m3）之间没有发现密度对鱼的应激水平（血浆皮质醇）或鱼的诺达病毒激发反应有任何影响。70 kg/m3以上的养殖密度对生长性能指标（日摄食和单位生长率）以及在最高测试密度（100 kg/m3）下的一些血液参数（CO2）有影响。高达70 kg/m3的密度对舌齿鲈的性能和福利没有影响。在100 kg/m3的密度下，平均单位生长率下降14%，鱼类福利没有恶化。循环式养殖系统和流水式养殖系统中虹鳟的生长与福利比较    为期77天的试验期间，鱼的存活率高达99.3%，而养

65、殖密度也从57 kg/m3增加到了98108 kg/m3。直到第56天，没有观察到循环式养殖系统（RS）和流水式养殖系统（FTS）之间在鱼的生长上有明显的差异。RS中鱼的最终重量比FTS中的鱼多17%；RS和FTS的最大养殖容量分别接近100 kg/m3和85 kg/m3。结果证实，当水质维持在安全水平范围内时，鳟鱼在RS中可以采用高密度养殖而不会出现鱼的性能和胸鳍或背鳍的退化，但会出现尾鳍衰退。斑节对虾幼虾的高密度零换水养殖人工底质和放养密度的评估    斑节对虾以2500尾/m2和5000尾/m2的密度，分别以加和不加人

66、工底质两种方法在水池系统养殖49天。在此期间水池每日都获得碳源（木薯粉）以促进微生物群落的生长并改善水质，从而实现零换水。结果表明，人工底质的添加促进了虾的生长，进而提高了虾的养殖生产，同时还优化了水质。虾的生长和存活不受放养密度的影响，因而更高的密度可实现更大的产出。凡纳滨对虾集约化养殖中的养殖密度、池塘尺寸、增氧开启时间及饲养期管理    应用多元线性回归模型建立起放养模型参数和管理变量之间的关系。对水质变量（溶氧、温度和盐度）进行了分析。虾的最终重量与饲养期和溶氧呈正相关关系，而与放养密度、池塘尺寸和盐度等呈逆相关关系。生长系数与温度和溶氧之间，以

67、及死亡率与温度之间存在相反关系。溶氧与增氧开启时间显著相关。高放养密度和限制性进食对塞内加尔鳎稚鱼生长影响甚微    结果表明，人工饲养鳎鱼稚鱼的个体生长主要在群体水平上加以调节，鳎鱼的生长存在一个强烈的群体影响趋势。高放养密度和低饲喂定量试验显示，在集约化养殖生产塞内加尔鳎期间，这种具有潜在竞争力的饲养条件不会导致鳎鱼个体尺寸差异的增大。养殖密度对南美白对虾性能的影响    池塘试验的结果显示，放养密度与生长之间存在一种负相关趋势，但较高的放养密度下产出明显较高。虾的最终产量在26606149 kg/hm2。室外

68、虾池的试验结果显示，虾的生长与放养密度呈负相关，放养密度与饲料转换率（1.151.54）之间呈负相关。放养密度对于存活率没有明显的影响。放养密度、投饵量和温度对鸟尾蛤早期幼蛤生长的影响    一个重大发现是，当养殖单元底部区域不足100%时，蛤苗可保持最佳生长率，而与其个体大小无关。蛤苗的变态率高（88.2%91.0%），且并不受到放养密度的显著影响。快速生长的蛤苗比慢速生长的蛤苗在其体内积累了更高的有机物质含量，这表明孵化养殖期间为了获得最大的生长率，首选饱和式投喂。由于蛤苗在短时间内快速生长，必需经常调整放养密度和投饵量以维持其最大生长率。在926.4 °C的平均温度范围内，蛤苗的最佳生长温度是18.3 °C。养殖密度对龙虾幼体发育期间的生长、新陈代谢和氨氮排泄的影响    能量的分配对龙虾叶状幼体尤其重要，叶状幼体阶段的龙虾必须为蜕变期和不进食幼体阶段积攒足够的能量储备。低密度养殖的龙虾叶状幼体经108 d养殖后生长和发育状况优良，17龄期叶状幼体的