石斑鱼和半滑舌循环水养殖系统的生物调控

石斑鱼和半滑舌循环水养殖系统的生物调控

斑点鱼是南方纯流放于石蜡鱼的鱼类，最适合生长温度为25.28c。我国只有海南可以常年养殖,在网箱养殖比较发达的福建和浙江,也只能是季节性养殖,因为石斑鱼在这些地区很难越冬。半滑舌鳎(CynoglossussemilaevisGünther)是渤海特有的经济品种,市场潜力巨大。半滑舌鳎养殖最适宜养殖温度在16～22℃;养殖温度>22℃,病害发生几率较高;<16℃,生长迟缓。所以,这2个品种在北方进行工厂化养殖,首先需要解决的就是温度控制问题,即石斑鱼养殖冬季加温和半滑舌鳎养殖夏季降温问题。在北方的长流水式工厂化养殖车间中,要常年满足石斑鱼和舌鳎的最佳生长条件,能耗很大,而循环水养殖与流水式养殖相比,其最大优势就是体现在水体加热或制冷的节能方面,通常循环水比流水式节能70%以上。目前国内规模化的工厂化养殖场大部分使用流水式养殖模式。近几年,随着循环经济的实施,带动了相关循环水养殖技术的研究,但多数研究尚处于试验阶段。国外循环水养殖发展比较早,设施和技术相对成熟,但设备、设施造价高,难以适合国内的养殖企业。本研究借鉴国际上循环水养殖的成功经验,针对石斑鱼、半滑舌鳎的生活习性,以增加系统的生物处理能力,减少设备的运行费用,规范养殖系统的日常管理为切入点,对天津市海发珍品实业发展有限公司的循环水养殖系统进行了技术改造,达到了养殖舌鳎和石斑鱼的设施要求。1简单设备组成原养殖系统为建于2000年养殖牙鲆鱼的简易循环水养殖系统,主要由养殖池、微滤机、生物滤池、鼓风机等简单设备组成。为适应石斑鱼和半滑舌鳎的养殖,2004年开始对养殖系统的生物过滤单元、物理过滤单元进行改造,增加液氧添加单元、灭菌单元,形成了循环水养殖工艺流程(图1)。2水处理厂、水产养殖管理2.1生物滤池的安装生物滤池是循环水养殖的关键。生物滤池由3级滤池组成,每池体积50m3。考虑到生物滤池冲洗时的可操作性,将原来3级滤池中的弹性毛刷滤料集中安装到第1,2级生物滤池中,使第1,2级生物滤池具有较强的有机物拦截能力。毛刷上附着异养菌菌膜也能够有效分解进入生物滤池的有机物,弹性毛刷的性质也有利于第1,2级生物滤池的清洗。第3级生物滤池中,使用了比表面积达到300m2/kg的塑料片滤料,使生物滤池具有较高的生物处理能力。2.2预处理系统的设计特点物理处理单元是循环水养殖的第1级处理单元,它起到分离养殖系统中大部分有机质的作用。本系统用弧形筛和蛋白分离器替代传统的滚筒过滤机。弧形筛是一种分离颗粒物的设备,它能够有效分离>70μm的颗粒物,能够去除系统中80%以上的颗粒物质。蛋白分离器能够去除养殖系统中的溶解物和胶质物。弧型筛和蛋白分离器的相互分工和作用,有效地降低了水中有机物的含量,减少生物滤池的负载。这种设备组合比传统的物理处理方式(滚筒过滤机、沙滤罐)节省设备投资,且设备易维修,运行成本低。2.3臭氧氧化系统本循环水系统中配备有2级灭菌装置,在蛋白分离器中添加臭氧和在生物滤池出口安装紫外线消毒器,2级灭菌有效地减少了病原体进入养殖池的几率。在蛋白分离器中添加臭氧不仅能够提高分离器的分离效率,而且还能够有效杀灭进入生物滤池的细菌、病毒、寄生虫等,臭氧也能够氧化水中的NH3-N和NO2-N,降低其含量。在每套养殖系统中的2条进水管道上分别安装了1套圆筒型紫外线灭菌装置,每套灭菌装置安装75W紫外线灯管12只,在灭菌器外筒设置1个法兰清洗孔,用于定期对灯管的石英套管进行清洗。该紫外线灭菌器对细菌的杀灭率达到99.9%。2.4大量废气对水的影响鱼类和生物滤池中的微生物每天排泄大量的废气(如CO2等)到养殖系统中,大量的废气积累不仅会降低水的pH,而且水中的废气会影响鱼类腮腺的对水中离子和气体的正常交换,影响养殖鱼类的正常生长和抗病能力。在生物滤池的最后一级设置了滴流式脱气池,并安装了曝气装置,达到了有效去除有害气体的目的。2.5超微氧溶解养殖水体本研究中,新建1个液氧站用于38套养殖系统(16000m3养殖水体)的气源。液氧站有2个15m3的液氧储罐,液氧经空热式汽化器转为气态氧,气态氧在1个5m3的缓冲罐中将气体压力调整到1.5kg/cm2,再经管道输送到养殖车间,经过流量计,用超微氧气分散器溶解到养殖水体中。在纯氧添加池的设计中,将原有的生物滤池出水槽分割为3个槽,3个槽底部相通,中间槽安装50cm×50cm超微氧气分散器2个。经过生物滤池和脱气池以后的养殖水从中间的槽流入,从底部流向两侧的槽,然后进入养殖车间进水管道。这种设计增加了溶氧池水流行程,提高了纯氧的溶解效果,并且中间溶氧槽的进水使该槽的水表面形成了一层水封,阻止了大部分氧气的溢出。该纯氧添加池氧气的溶解效率达到70%。2.6养殖池池每套循环水养殖系统有12个面积为38m2、深1.2m的养殖池。系统采用双进水管道,对角线安装,进水口为鸭嘴设计,使养殖池中水流形成了一个良好的循环,能够及时清除池底和水表面的污物。2.7制定严格的养殖规范水产养殖的成功与否取决于养殖成活率,而养殖成活率又取决于对鱼病的控制。鱼病的发生是病原、鱼体和环境综合作用的结果,所以在石斑鱼、半滑舌鳎的循环水养殖中对鱼病的防治从3个方面综合考虑,并制订出了严格的技术规范。(1)在养殖过程中通过选择高质量苗种和高品质饲料,定时在饲料中添加维生素、多糖等营养调控措施,通过精心操作,减少鱼的应激反应,增加鱼体免疫抵抗力。(2)在养殖过程中,严格做好水、饵料、养殖池、鱼体、操作者、工具等的消毒,防止病原体进入养殖系统。(3)通过使用水质调控、微生物调控技术,明显改善养殖环境。3系统运行3.1水质分析3.1.1提高生物滤池对有机物的拦截能力在技术改造以前,养殖系统的养殖承载量为15kg/m2,即使这样低的养殖承载量,NH3-N和NO2-N分别高达0.5mg/L和0.3mg/L以上。由于系统中填料缺少对有机物的拦截和分解能力,使得养殖池中的水浑浊,以至于看不清池中的鱼。有机物过多也造成了养殖系统中细菌性疾病和寄生虫病害频发。通过对生物滤池的改造,生物滤池对有机物的拦截能力大幅度提高,再加上弧型筛和蛋白质分离器对有机物的分离作用,以及增加生物滤池的比表面积,进一步提高了异养菌对有机物的分解作用,使得系统的水处理能力有了明显加强。即使目前的养殖承载量高达30kg/m2,NH3-N和NO2-N分别维持在0.2mg/L和0.1mg/L以下,并且养殖池中的水清澈见底。水质的改善也为使用紫外线灭菌提供了良好的条件,细菌性和寄生虫性疾病得到了有效控制。3.1.2氧传质体系的改造系统改造以前,养殖系统采用直接给鱼池中充气的方式增氧,溶氧一直在5mg/L左右,很难达到高密度养殖的要求,而且饵料投喂后的2～3h常常有缺氧情况发生。技术改造过程中,首先试验采用射流器加氧的方式,由于射流器的不稳定性,使得养殖池中的DO忽高忽低,很难稳定在一个较为理想的水平上。后来选择采用超微氧气分散器添加氧气,并且根据氧气添加的需要,改造了溶氧池。通过控制氧气流量来控制养殖池中的溶氧水平。根据养殖密度确定溶氧槽中的溶氧水平。表1是不同纯氧流量下的溶氧池溶氧和纯氧的溶解效率。3.1.3紫外线灭菌器养殖系统中紫外线灭菌器控制着进入养殖池的细菌总量。细菌总量的检测结果表明,紫外线灭菌器将养殖池中的弧菌数成功控制在1000CFU/mL以下,明显降低了细菌性疾病的发病几率。紫外线灯管杀菌效率随着灯管使用寿命的延长而降低。表2列出了新安装灯管、使用3个月、使用6个月后紫外线灭菌器的杀菌效果。3.2对克氏原螯虾的生长和数量影响由于循环水养殖系统比较好地解决了水质、溶解氧、微生物控制、饲料选择、温度控制等关键问题,使得石斑和舌鳎常年处于一个最佳生长状态。为了评价系统中舌鳎和石斑鱼的生长状况,在海发公司的养殖系统中分别取2组舌鳎和石斑鱼进行统计,每月测定鱼的体重和饵料系数。试验日期为2008年1—9月,舌鳎投喂日清颗粒饲料,图2为舌鳎在2组系统中的生长和数量变化情况(随着舌鳎雄鱼的淘汰及正常分池,系统中的存鱼数逐步减少),8个月内舌鳎的平均体重由10g增加到450g,饵料系数0.8～0.9。青石斑试验日期为2007年11月—2008年9月,投喂自制颗粒饲料,10个月内青石斑的平均体重由5g增加到200g,饵料系数1.1～1.2(图3)。结果显示,舌鳎在夏季、石斑鱼在冬季都保持较高的生长率,饵料系数也控制在一个较好的水平。4养殖产品的生态性和可持续发展性经过几年的不断完善,海发公司的循环水养殖系统得到了根本改善和升级(表3)。2006年系统改进后,NH3-N、NO2-N、pH、有机悬浮物等指标都有显著改善,水质清澈见底。水质改善也使臭氧灭菌和紫外线灭菌更加有效,通过在系统中添加筛选后的益生菌,使系统中弧菌总数控制在一个较低的水平。现在系统中已逐步减少或取消了抗生素类药物的使用。通过提高养殖密度,养殖系统单位能耗由原来养殖1kg海水鱼13.55kW,减少到目前的7.54kW,降低44.35%。如果考虑到换水量减少而节约的地热水资源,其能源节约将更加可观。石斑鱼、牙鲆、半滑舌鳎等海水鱼养殖品种的生长率明显提高,由原来的30%提高到90%,饵料利用率也得到明显改善。循环水养殖作为一种可持续发展的养殖模式,在国外得到了快速的发展。循环水养殖在经济效益和生态效益方面比传统养殖具有较大的优势。而我国的循环水养殖发展还相对落后,绝大多数养殖还使用长流水养殖模式,这种养殖模式面临水资源短缺,水质难以控制,病害泛滥等诸多问题。本研究对发展循环水养殖模式做了有益的探索,具有较好的示范作用。自半滑舌鳎人工繁育成功以来,该品种一直在试验长流水工厂化养殖和池塘养殖。由于半滑舌鳎的最佳生长温度难以在这些养殖系统中维持,造成生长缓慢、生长期较长。在山东一些利用地下水的养殖场,达到600g的上市规格一般需要2年时间。在本系统中,由于对温度进行了很好的调控,养殖8个月后半滑舌鳎体重就由10g达到450g,体重增加达到45倍,明显快于传统长流水养殖9个月体重增加15倍的生长速率。在养殖密度方面,长流水工厂化养殖体重600g的半滑舌鳎鱼放养密度为9kg/m2,而本系统同样体重的放养密度为15kg/m2,提高1.7倍。石斑鱼在南方一般采用池塘和网箱养殖。网箱中300g石斑鱼的放养密度为5kg/m3,池塘中100g石斑鱼的放养密度为50kg/亩,本系统石斑鱼的放养密度达到了25kg/m3,远远高出了池塘和网箱的放养密度。近几年随着水质和养殖环境的恶化,网箱和池塘养殖石斑鱼面临病害泛滥等诸多问题,石斑鱼的细菌性疾病和病毒性疾病以及寄生虫性疾病多达十几种,严重制约了石斑鱼养殖的健康发展。本循环水养殖系统对养殖石斑鱼的水质实现完全调控,成活率高,并且使石斑鱼在北方做到了全年均衡生产,满足了市场的需求。5提高鱼类养殖成活率(1)本研究中的循环水养殖系统使用了弧形筛和蛋白分离器组合作为物理处理单元,养殖系统的单位能耗降低了44.35%。整个系统具有造价低、运行费用低等优点,适合