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高位池循环水处理工艺节能优化设计
颉晓勇;钟金香;于培松;李纯厚;姜汉平
【期刊名称】《节能与环保》
【年(卷),期】2013(000)001
【总页数】2 页(P60-61)
【作 者】颉晓勇;钟金香;于培松;李纯厚;姜汉平
【作者单位】中国水产科学研究院南海水产研究所,广东省渔业生态环境重点实验
室,农业部南海渔业资源开发利用重点实验室;广东省水产技术推广总站;广东省水产
技术推广总站;中国水产科学研究院南海水产研究所,广东省渔业生态环境重点实验
室,农业部南海渔业资源开发利用重点实验室;广州市创领水产科技有限公司
【正文语种】中 文
对虾养殖产业是我国水产经济中一项主要内容，高位池养殖模式在我国南方养虾产
业中占有重要地位。近 10 多年来，高位池养殖模式规模化发展，养殖废水大量排
放，日益对近海海域造成污染，部分地区形成恶性循环。据估算高位池养殖利润
60%以上来自无偿使用生态环境资源。本研究在国内首次创立高位池循环水养殖
模式，在生产试验过程中对养殖水体中部分理化水质指标以及浮游生物变化情况进
行了跟踪监测，摸索了不同循环处理能力与养殖面积、养殖效果之间的对应关系。
在高位池循环水养殖模式构建成功的基础上，针对推广应用过程中的运行成本问题，
开展循环水处理工艺节能创新与养殖生产试验。本文重点介绍高位池循环水处理工
艺流程设计节能优化情况，探讨高位池循环水养殖模式推广应用相关问题。 : .
1 对虾养殖自身污染
生产性对虾池塘养殖系统中，对虾的摄食、排泄活动和代谢产物的分解转化通常都
在同一个池塘中进行。为了保障对虾的正常生长，必须往池塘中投入大量的配合饲
料以及肥料、消毒剂、治疗剂、调节剂、添加剂等，这些投入品会造成养殖池塘的
自身污染。广东省的普遍情况是，管理良好的对虾生产其饲料系数平均约为 ，
即养成 1kg 对虾需要 营养值合理的配合饲料，相应进入养殖环境的饲料干
物质为 ，其中粗蛋白质 、粗脂肪 、粗纤维 、粗灰分
、碳水化合物 ，这些物质以对虾排泄物、残存饲料的形态进入养
殖池塘。广东省是我国主要的对虾养殖基地，按 2008 年广东省池塘对虾养殖产量
260088 吨计算，当年对虾养殖需向养殖环境排入饲料干物质 万吨，其中粗
蛋白质 万吨、粗脂肪 万吨、粗纤维 万吨、粗灰分 万吨、碳水
化合物 万吨，自身污染程度相当惊人。根据对浙江、福建沿海的对虾养殖调
研表明，对虾养殖废水一般采取直接排出的方式，由于受成本、养殖观念等因素限
制，大部分企业尚未对排放废水进行有效处理，其它地方的排污情况与此类似，养
殖污染已经成为近岸海水污染的一个重要来源。
2 对虾高位池循环水处理工艺节能优化
高位池养殖模式在中国南方对虾养殖产业中占据重要地位，但是在本研究之前尚没
有见到高位池循环水养殖方式探索的报道。国内文献资料中较多出现工厂化养殖，
多指车间养殖。无论各个地方采用的工厂化养殖技术细节如何变化，其本质仍是一
致的。缺乏适合的水处理设备系统制约了高位池养殖产业的可持续发展，对浙江、
福建沿海的对虾工厂化养殖调研也表明了类似的情况。笔者以发明专利“多功能循
环水处理设备”为核心构建高位池循环水养殖模式，实现了对传统高位池养殖技术
和养殖模式的重要创新。
国内的工厂化养殖模式经过多年的发展却依然存在诸多问题，其中之一即循环水养 : .
殖系统运行成本过高，现有的节能降耗技术在基于生物膜硝化反应的循环系统中潜
能有限。因此，在高位池循环水养殖模式创新的基础上，以节能降耗为目标开展进
一步的水处理工艺节能优化，避免工厂化养殖面临的系统运行成本过高造成工厂化
循环水养殖技术规模化应用困难的问题，对于高位池循环水养殖模式的推广应用具
有重要意义。
基于此，在中国水产科学研究院南海水产研究所深圳试验基地，优化设计高位池循
环水处理工艺，建立如图 1 所示高位池循环水养殖系统，采用节能降耗与提高水
处理效率的创新工艺，其中势能增氧和回流增氧 2 个环节在无需额外耗能的情况
下提高养殖水体中的溶解氧含量，从而降低循环水养殖系统运行成本，更易为养殖
生产者所接受。
图 1 高位池循环水处理系统工艺节能优化设计
3 高位池循环水处理节能优化工艺养殖效果
中国水产科学研究院南海水产研究所深圳试验基地 2010 年开始在开展高位池循环
水处理工艺优化及养殖生产试验。自 2010 年 6 月底放养南美白对虾虾苗至 2010
年 10 月初收成，采用经过优化设计与改造的高位池循环水处理系统。养殖全过程
实现全封闭循环水养殖，养殖期间不使用药物，优化并维持了稳定的水质环境、营
造了良好的浮游藻相、显著降低了环境污染，促进了对虾健康生长。试验池塘与对
照池塘各 2 个，每个池塘面积为 hm2，水深 ～，并配备 1 台水车式
增氧机，同时底部微孔曝气式管道增氧，增氧功率为 kW/hm2。投放凡纳滨
对虾虾苗密度为 150 万尾/hm2。循环水处理池塘养殖成活率平均 %，1 号对
照塘养殖成活率 %，2 号对照池塘养殖因病害问题生产失败而排塘。
4 讨论
对虾养殖与节能减排技术的相互影响
对虾是人们生活中的一种重要食品，随着生活水平提高，对虾的需求量越来越大， : .
对虾养殖成为提高虾产量的重要途径。广东沿海重要的海水养殖区大多分布于沿海
港湾和河口水域，这些水域也是沿海陆源污染物和海上排污的主要受纳场所。同时，
随着对虾养殖规模的不断扩大和集约化程度提高，养殖废水排放引起的水体富营养
化问题日益突出，养殖污染已成为近岸海水污染的一个重要来源，养殖自身污染物
减少排放技术研究与应用接近空白。富含营养物质的农业污水也随地表径流进入沿
海水体，致使局部海域水质恶化严重，造成近海水域富营养化与赤潮频繁发生，生
态平衡受到破坏。20 世纪 80 年代对虾养殖产业蓬勃发展，有资料表明同期广东
沿海无机氮的浓度呈显著增长趋势，赤潮危害次数增加、范围增大、程度加重，
1992 年首先在福建沿海发生养殖对虾病毒病，1993 年蔓延到全国沿海，大面积
暴发性流行病致使对虾养殖产量减少一半多，造成巨大经济损失，给养虾产业带来
沉重打击。
科技进步成为拉动对虾产业走出低谷的重要动力。对虾的病害防治引起人们的重视，
不断研究病害防治措施和提高养虾技术。高位池养虾技术较好地实现了外围养殖环
境对于养殖生产系统的影响，与污物减排相关的技术措施包括：①四边堤坝的内坡
多采用铺砌水泥预制块的方法护坡和防渗, 池底铺设聚乙烯塑料薄膜，隔断池塘污
物对养殖水体的影响；②池底的高程通常比海水的最高潮位线高，虾池的清塘消毒
完全、彻底，养殖过程中可进行定期排污，减少池塘养殖水体的污染负荷。高位池
养殖技术的推广使养虾产业逐步恢复，1999 年养虾产量与灾害前产量相接近。但
是在高位池养殖污染物减少排放方面的技术开发与应用却极为有限，多数养殖企业
的养殖污水未经处理直接排放到自然环境，长期积累给对虾养殖产业的健康可持续
发展埋下隐患。
高位池循环水养殖技术应现实需求而生。通过采用机械过滤、生化处理等技术手段，
分离和去除高位池养殖系统中产生的过量饵料、动物粪便、排泄物和生物遗骸等污
染物来源，有效地降低了养殖自身污染，达到提高养殖生产经济效益和减轻养殖污 : .
染物排放的目的，从而实现对虾养殖产业的可持续发展。农业节能减排是国家节能
减排战略的重要组成部分，是现代农业建设的重要内容。本研究对高位池循环水处
理工艺进行节能优化设计与改造，是推进对虾高位池养殖减排技术规模化应用的必
要技术基础，代表了当前高位池养殖在工程化减排技术方面的最新科研成果，属于
农业节能减排技术研究的范畴。
高位池循环水养殖模式推广的技术问题
我国的水产养殖企业总体上还没有真正面临环境保护对排放的限制和压力, 除非发
生特定水域恶性污染问题，养殖企业的排放不受法律、法规的制约, 大部分养殖系
统对排放没有限制措施。当前循环水减排养殖模式的推广有赖于两方面因素：1、
促进建立养殖污染物排放方面的法律法规，为硬性约束生产企业减少养殖生产排污
提供法律依据；2、完善减少养殖污染的技术基础，同时提高养殖生产效益，宣传、
吸引生产者主动采用循环水养殖生产技术，达到环境保护与养殖生产可持续发展的
目标。
溶解氧（DO）是对虾养殖环境中最主要的环境因子之一，它直接或间接影响着对
虾的存活及生长，也是影响其它环境因子的因素之一。高位池养殖一般采用高密度
精养模式，相较其它养殖环境，溶解氧具有更为重要的意义，低溶氧是导致凡纳滨
对虾产生疾病和生长不良的主要因素，缺氧则往往容易造成“翻塘”事故。高位池
循环水养殖，在降低养殖水体中残留污物含量的同时，增加了养殖水体的循环流动，
在经过本研究节能优化设计之后，进一步增加了 4 个提高水体溶解氧含量的步骤：
①势能增氧，在水流通过多功能水处理器时增加水体与空气的混合度从而增加溶氧；
②臭氧杀菌过程提高处理后水体的溶解氧；③回流增氧，在水处理程序完成水流进
入池塘的环节通过喷淋的方式，提高了养殖池塘中水气混合度；④池底铺设微孔增
氧管，提高溶氧效率。提高养殖水体溶解氧含量，有助于缩短养殖时间、提高生产
效益、降低养殖生产风险。 : .
影响高位池循环水养殖模式推广应用的问题还包括相应增加的生产成本，包括设备
成本和运行成本。采用发明专利“循环水处理器”建立的高位池循环水养殖系统，
与之前国内所建立的其它工厂化养虾系统相比，所用设备减少，相应设备成本和运
行成本都有一定程度的下降。但是高位池养殖生产者中有相当部分是个体经营模式，
企业规模较小，因此在后续的研究中进一步研发循环水运行成本对于高位池循环水
养殖模式的推广应用具有重要意义。