一種陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用

王相盼　黃金義　李同慶　林紅軍　孫偉彬

摘要：設(shè)計(jì)了一種陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，并試驗(yàn)探究其應(yīng)用價(jià)值。在系統(tǒng)中，圓桶通過(guò)管道與各池連接，養(yǎng)殖廢水經(jīng)過(guò)沉淀池、邊池、生化池，然后返回水產(chǎn)養(yǎng)殖桶，形成封閉環(huán)。選用吉富羅非魚(yú)（規(guī)格122g／尾）作為研究對(duì)象，開(kāi)展了養(yǎng)殖密度為50尾／m3的養(yǎng)殖試驗(yàn)，在養(yǎng)殖過(guò)程中通過(guò)A／O水處理工藝控制養(yǎng)殖水體氨氮、亞硝酸鹽、pH值、溶解氧等指標(biāo)。結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠有效調(diào)節(jié)水質(zhì)，羅非魚(yú)正常生長(zhǎng)發(fā)育，養(yǎng)殖周期118d，個(gè)體平均質(zhì)量達(dá)到783.6g／尾，成活率97.5％，平均產(chǎn)量38.2kg／m3。

關(guān)鍵詞：陸基圓桶；水資源循環(huán)利用；羅非魚(yú)；水產(chǎn)養(yǎng)殖

陸基圓桶養(yǎng)殖模式是一種在陸地上建設(shè)養(yǎng)殖設(shè)施的集約化養(yǎng)殖模式，由圓桶養(yǎng)殖池、進(jìn)排水系統(tǒng)、氣提推水系統(tǒng)，微孔曝氣增氧系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組等組成，部分養(yǎng)殖場(chǎng)采用液氧、自動(dòng)投料機(jī)、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)等設(shè)備[1]。該養(yǎng)殖模式應(yīng)用一種厭氧好氧工藝法，即A/O工藝，具有降解有機(jī)物及脫氮作用，在有效處理水質(zhì)的基礎(chǔ)上，具有效率高、流程簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用低、便于操作等特點(diǎn)。作為一種新型的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式，陸基圓桶循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)結(jié)合高效水處理養(yǎng)殖技術(shù)、養(yǎng)殖廢物自動(dòng)凈化技術(shù)、集約化養(yǎng)殖技術(shù)以及智能化操作控制技術(shù)等方法，做到了圓桶養(yǎng)殖池、供氧增氧設(shè)備、水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備、養(yǎng)殖廢水凈化處理、養(yǎng)殖水回流等多個(gè)環(huán)節(jié)的聯(lián)動(dòng)。2022年我們?cè)诤馑⒃答B(yǎng)殖有限公司構(gòu)建了一套陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，以吉富羅非魚(yú)作為養(yǎng)殖對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)合氨氮、亞硝酸鹽等化學(xué)指標(biāo)和羅非魚(yú)存活率等探究系統(tǒng)性能，采取針對(duì)性舉措，總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，闡明實(shí)際應(yīng)用方向。

1陸基圓桶循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 循環(huán)系統(tǒng)工藝流程

圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖 1。

在圓桶中養(yǎng)殖羅非魚(yú)，定期排放養(yǎng)殖廢水到初沉池，初沉池過(guò)濾粗顆粒，在初沉池經(jīng)過(guò)第一次沉淀處理后，上清廢水由初沉池流入二沉池經(jīng)過(guò)第二次沉淀處理，沉淀池中的污泥通過(guò)地下管道回流至排污井，由二沉池流出的上清廢水進(jìn)入邊池 1、邊池2、邊池 3 等，由邊池中浮床上種植的蔬菜吸收掉有機(jī)物養(yǎng)分，邊池 3 中的水流入生化池進(jìn)行最后的凈化，水流入養(yǎng)殖圓桶循環(huán)利用。

設(shè)計(jì)原理是A/O工藝。邊池階段相當(dāng)于缺氧A段，生化池和圓桶養(yǎng)殖池同屬于好氧O段。

A 段：充分利用池內(nèi)火山石填充作為細(xì)菌載體，邊池上方浮床種菜，菜的根部在水中耗氧造成缺氧環(huán)境，靠兼氧微生物將污水中難溶解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可溶解性有機(jī)物，將大分子有機(jī)物水解成小分子有機(jī)物，以利于后期0級(jí)生物處理池進(jìn)一步氧化分解，同時(shí)通過(guò)回流的硝態(tài)氮在硝化菌的作用下，可進(jìn)行反硝化反應(yīng)和部分硝化反應(yīng)，去除氨氮。

O段：該池為本污水處理的核心部分，分二段，前一段在較高的有機(jī)負(fù)荷下，通過(guò)附著于填料上的大量不同種屬的微生物群落共同參與下的生化降解和吸附作用，去除污水中的各種有機(jī)物質(zhì)，使污水中的有機(jī)物含量大幅度降低。后段在有機(jī)負(fù)荷較低的情況下，通過(guò)硝化菌的作用，在氧量充足的條件下降解污水中的亞硝酸鹽，發(fā)生硝化反應(yīng)，同時(shí)也使污水中的COD值降低到更低的水平，使污水得以凈化。

1.2 系統(tǒng)建設(shè)與參數(shù)

每個(gè)養(yǎng)殖圓桶均配備一套獨(dú)立的進(jìn)排水系統(tǒng)和水質(zhì)凈化循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)排水管道使用8cm直徑的管道。8 個(gè)養(yǎng)殖圓桶共用一臺(tái) 2.2 kW 羅茨鼓風(fēng)機(jī)，配套主風(fēng)管和納米曝氣盤構(gòu)成增氧系統(tǒng)。配套大棚遮陽(yáng)系統(tǒng)和棚內(nèi)水簾控溫系統(tǒng)。

1. 2. 1 養(yǎng)殖圓桶尺寸：直徑 8 m，高 1. 45 m。圓桶由熱鍍鋅鋼板、刀刮布組成。養(yǎng)殖圓桶底部為圓錐狀，坡度落差 25 cm，中央最底部連接管道排污。配備增氧系統(tǒng)，用納米增氧管進(jìn)行增氧。圓桶排水進(jìn)入排污井管道尺寸為 10 cm 直徑。

1. 2. 2 沉淀池

尺寸：長(zhǎng) 4 m，寬 2 m，高 1. 4 m。沉淀池是利用懸浮在水流中的雜質(zhì)顆粒和水的密度差，重力作用使雜質(zhì)顆粒下沉，固體和液體分離，從而達(dá)到凈化水的原理。沉淀池是廢水處理中應(yīng)用最普遍的污染處理單元之一，常用于廢水處理、生物處理以及生物處理后的深度處理，是利用重力沉降作用從水中去除密度比水大的雜質(zhì)顆粒的處理構(gòu)筑物。沉淀池分為初沉池和二沉池。

初沉池：初次廢水經(jīng)過(guò)沉淀處理，去除水中大顆粒物，具有調(diào)節(jié)水質(zhì)的功能，處理后上清液經(jīng)過(guò)管道進(jìn)入二沉池。

二沉池：是為保證尾水排出和淤泥回流做好泥水分離的地方。二沉池的水經(jīng)過(guò)處理，上清液流向邊池，污泥回流至初沉池，與初沉池的污泥一同回流至排污井。

1.2.3 邊池尺寸：長(zhǎng)8m，寬1m，高 0.3 m。三個(gè)邊池首尾相連，是沉淀池中的水循環(huán)到生化池的通路，用火山石填充，上方浮床種植生菜和空心菜，菜的根部消耗氧氣形成缺氧環(huán)境，水中的兼氧微生物分解難溶性有機(jī)物為可溶性有機(jī)物?；亓鞯南鯌B(tài)氮在硝化菌的作用下，可進(jìn)行反硝化反應(yīng)和部分硝化反應(yīng)，去除氨氮。養(yǎng)殖排泄物及懸浮物質(zhì)則被浮游植物、水生植物和微生物吸收分解，與養(yǎng)殖圓桶構(gòu)成魚(yú)菜共生系統(tǒng)。廢水經(jīng)過(guò)三個(gè)邊池凈化處理后流向生化池。

1. 2.4 生化池尺寸：長(zhǎng) 8 m，寬 1 m，高 0.6 m。利用微生物來(lái)降解污水中的亞硝酸鹽。生物凈化池放入 K3 塑料環(huán)，附著基上富含微生物，池水流經(jīng)時(shí)氨氮、亞硝酸鹽可以被其降解，顯著降低化學(xué)耗氧量，增加溶氧量，具有操作管理便捷、節(jié)約占地面積、節(jié)能高效、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到池水循環(huán)利用的目的。配備增氧系統(tǒng)，用納米增氧管進(jìn)行增氧。配備一個(gè) 300 W、30 t/h 的水泵，經(jīng)過(guò)生化池處理的水泵入圓桶養(yǎng)殖池繼續(xù)利用。

2 實(shí)地養(yǎng)殖試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料和方法

2.1.1 環(huán)境條件基地周邊地區(qū)自然環(huán)境良好、水土無(wú)污染、交通便利、供電條件完善。水源為河水，水質(zhì)良好，符合養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)，取水方便，可以做到隨時(shí)加水換水。

2.1.2 魚(yú)種放養(yǎng)本試驗(yàn)選擇吉富羅非魚(yú)為養(yǎng)殖品種，選用其中一個(gè)養(yǎng)殖圓桶，有效養(yǎng)殖水體60 m3。2022年6月2日購(gòu)得吉富羅非魚(yú)魚(yú)種3 000 尾，平均規(guī)格 122 g/尾，放養(yǎng)密度為50 尾/m3，魚(yú)種來(lái)源于有水產(chǎn)苗種生產(chǎn)許可證的正規(guī)苗種場(chǎng)。魚(yú)種體質(zhì)健壯、無(wú)病無(wú)傷、大小均勻、表現(xiàn)活潑，用 3%的食鹽水浸浴魚(yú)種 5 min 后再進(jìn)桶養(yǎng)殖，桶內(nèi)外水溫變化控制在2℃以內(nèi)，以減少魚(yú)種應(yīng)激。

2.1.3 飼養(yǎng)管理飼養(yǎng)羅非魚(yú)全程投喂羅非魚(yú)膨化配合飼料，每天在8：00，14：00、18：00定時(shí)投喂，日投喂量調(diào)整為魚(yú)體總重的2%～4%，規(guī)格達(dá)到 300 g/尾以上時(shí)，日投喂量調(diào)整為魚(yú)體總重的1%～2%[2]。養(yǎng)殖期間要根據(jù)天氣狀況及魚(yú)類攝食狀態(tài)靈活調(diào)整投喂量。

2.1.4 水質(zhì)調(diào)控保持流水狀態(tài)，氣提推水水流方向與圓桶相切，使水體輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，糞便和殘餌逐漸匯集于圓桶中央底部，隨水流進(jìn)入初淀池和二沉池，沉淀池底部污物定時(shí)排入排污井。養(yǎng)殖高峰季節(jié)注意水質(zhì)變化，適當(dāng)補(bǔ)充新鮮水以便調(diào)控水質(zhì)，增加吸污、排污次數(shù)[3]。上清水體經(jīng)過(guò)3個(gè)邊池和 1 個(gè)生化池凈化處理后，泵入養(yǎng)殖圓桶循環(huán)使用。養(yǎng)殖全程 24 h 不間斷充氧，圓桶內(nèi)溶解氧維持在5mg/L以上。對(duì)圓桶養(yǎng)殖水水質(zhì)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)主要包括氨氮、亞硝酸鹽、溶解氧、pH值，每隔 14 d 檢測(cè)一次圓桶養(yǎng)殖池水質(zhì)指標(biāo)。檢測(cè)方法見(jiàn)表1。

2.1.5日常管理經(jīng)常觀察水色、水溫變化、魚(yú)種吃食和活動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理，防止發(fā)生缺氧浮頭現(xiàn)象。每隔半個(gè)月全池施放1次光合細(xì)菌、乳酸菌、EM 菌等，7～10 d 喂 1 次大蒜素。及時(shí)撈出病死魚(yú)，撈魚(yú)工具應(yīng)及時(shí)消毒處理。及時(shí)填寫(xiě)?zhàn)B殖記錄，每隔半個(gè)月檢查 1 次魚(yú)體生長(zhǎng)狀況，測(cè)量體長(zhǎng)、體重等。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

養(yǎng)殖圓桶內(nèi)水體氨氮變化范圍為0.13～ 0.49 mg/L，亞硝酸鹽變化范圍為 0.026 ～0.142 mg/L，溶解氧變化范圍為5.12 ～6.32 mg/L，pH穩(wěn)定在6.5～7.8范圍內(nèi)變化，水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，水質(zhì)符合正常養(yǎng)殖水質(zhì)指標(biāo)，證明該循環(huán)水系統(tǒng)具有良好的凈化作用。2022年9月28日出池銷售，養(yǎng)殖周期為118 d，吉富羅非魚(yú)成活率為97.5%，收獲成魚(yú)平均體重783.6 g/尾，總產(chǎn)量2 292 kg，平均產(chǎn)量38.2 kg/m3，飼料系數(shù)為1.63，取得較好養(yǎng)殖效果，羅非魚(yú)魚(yú)種投放數(shù)據(jù)和收獲數(shù)據(jù)見(jiàn)表 3、表 4。

3討論

3.1 結(jié)果評(píng)價(jià)

羅非魚(yú)魚(yú)種放養(yǎng)密度為 50 尾/m3，放養(yǎng)規(guī)格122 g/尾，在適宜的養(yǎng)殖條件下，經(jīng)過(guò) 4個(gè)月的養(yǎng)殖，羅非魚(yú)成魚(yú)平均規(guī)格達(dá)到783.6g/尾，飼料系數(shù)為 1.63，說(shuō)明應(yīng)用陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖模式，羅非魚(yú)經(jīng)過(guò) 4 個(gè)月生長(zhǎng)期可達(dá)到預(yù)期規(guī)格和產(chǎn)量，產(chǎn)出的商品羅非魚(yú)具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，規(guī)格整齊，質(zhì)量?jī)?yōu)良，肉質(zhì)鮮肥，效益良好。

3.2 水處理效果

試驗(yàn)證明，在水循環(huán)處理系統(tǒng)中養(yǎng)殖廢水里的氨氮和亞硝酸鹽在A/O工藝循環(huán)系統(tǒng)下被處理，養(yǎng)殖圓桶內(nèi)水體氨氮、亞硝酸鹽和 pH 值變化穩(wěn)定，溶解氧含量較高，凈化后的水質(zhì)符合羅非魚(yú)的養(yǎng)殖要求。如果增加微濾機(jī)處理糞便和殘餌，水質(zhì)凈化處理效果預(yù)計(jì)會(huì)更好。

3.3 系統(tǒng)的推廣應(yīng)用價(jià)值

陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖尾水經(jīng)凈化后重新流向圓桶養(yǎng)殖池，形成系統(tǒng)閉環(huán)，能夠有效保障養(yǎng)殖水質(zhì)，減少養(yǎng)殖廢水的排放，大大降低了養(yǎng)殖污染。與完整的工廠設(shè)施化養(yǎng)殖相比，該系統(tǒng)前期投資低，運(yùn)行成本低，具備成本優(yōu)勢(shì)，實(shí)際生產(chǎn)效果良好，其整體經(jīng)濟(jì)效益比傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式有較大提高。現(xiàn)階段我國(guó)應(yīng)加大對(duì)于陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖模式的資金和政策扶持，為陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖模式及技術(shù)的推廣奠定良好的發(fā)展條件[4]。相信未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，在推動(dòng)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖向綠色化、集約化、智能化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型方面，陸基圓桶循環(huán)水養(yǎng)殖模式必將得到迅猛發(fā)展。

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Design and practical application of a land-based barrelrecirculating aquacultuire system

WANG Xiangpan'，HUANGJinyi'，LI Tongqing2，LIN Hongjun，SUNWeibin

（1.Hengshui Aquatic Technology Promotion Station，Hengshui 053000，China;

2.Hebei Provincial Aquatic Technology Promotion Station，Shijiazhuang 050035，China;

3.Hengshui University，Hengshui 053000，China）

Abstract：A land-based barrel recirculating aquaculture system was designed to explore the applica- tion value. In the system， the round barrel was connected with each pool through the pipeline， and the aquaculture wastewater passed through the sedimentation tank， side pools and biochemical tank， and then returned to the aquaculture bucket to form a closed loop. GIFT tilapia with an average size of 122 g/ind. were raised for 118 days under the density of 50 ind./m3. The water quality index such as ammonia nitrogen， nitrite nitrogen， pH value and dissolved oxygen were controlled by Anoxic Oxic process. The result showed that， the water quality was controlled well in the system and ensured the growth of tilapia. The fish were harvested at an average size of 783.6 g/ind. with a survival rate of 97.5%. The average output was 38.2 kg/m3.

Key words：land-based barrel; water resources recycling; tilapia;aquaculture

（收稿日期：2023—06—06）

重要啟事

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《河北漁業(yè)》編輯部

2023年8月