兩種陸基圓池循環水養殖系統的養殖效果對比分析

黎建斌,黃 健,楊 瓊,唐章生,楊學明

(1. 廣西壯族自治區水產科學研究院,南寧 530021;2. 廣西壯族自治區水產引育種中心,南寧 530200)

陸基圓池循環水養殖是一種新型高效的水產養殖模式,是我國水產業的“新生事物”,代表現代漁業的發展方向。該養殖新方式踐行綠色發展理念,改變傳統池塘養殖模式,使用鍍鋅鋼板和高強PVC苫布建設陸基高位圓形養殖池,具有占地少、構建不受地形地勢影響、不破壞土地性質、設施設備安裝靈活、收獲操作簡單等優勢[1],被遴選為2021年農業農村部重大引領性技術。但現有的陸基圓池循環水養殖系統存在結構復雜、能耗大、運行成本高,固體排泄物自凈能力偏低、養殖密度低、養殖品種相對單一、病害頻發等問題,還無法實現如同池塘養殖一般的普及性與廣泛性,制約了產業健康快速發展。筆者針對產業發展現狀及存在的突出問題,構建了一種投入低、效益高、運行節能的陸基圓池循環水養殖系統及基于該系統的養殖方法,為國內陸基圓池循環水養殖模式的深入研究和推廣應用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 陸基圓池循環水養殖系統構建

1.1.1 系統基本結構及流程 陸基圓池循環水養殖系統,具體包括圓形養殖池、魚糞沉淀池、尾水收集池、一級沉淀池、二級沉淀池以及三級生態池幾部分,各功能區面積比例為(1～6)∶1∶1∶1∶1∶(0.5～4),優選為4∶1∶1∶1∶1∶2,通過管道依次連通形成循環回路(見圖1)。

注:1.圓形養殖池 2.魚糞沉淀池 3.尾水收集池

1.1.2 結構設計

1.1.2.1 圓形養殖池

圓形養殖池使用鍍鋅鋼板和高強PVC帆布建設(見圖2),直徑6～10 m,優選為8 m,池深1.5～2.5 m,優選為2 m,底部朝中央向下傾斜角度10°～20°,優選為15°,形成漏斗式的底面便于固體廢棄物在“茶杯效應”下集中沉淀在池底中心位置[1];圓池之間間隔1～2 m,優選為1.5 m。

注:1為養殖池;2為污水提升裝置;3為水污分離器;4為毛刷處理池;5為微生物處理池;6為水生植物處理池;7為凈水消毒池;8為回流提升裝置;9為尾水生化處理池。

圓形養殖池設有一個進水口、兩個推水器和一個雙排污底盤裝置;進水口位置在養殖池側面頂端,進水循環量為10～20 m3/h;兩個推水器對稱安裝在池側面,距水面1/2或1/3處,24 h保持池內水體處于轉動狀態;養殖水體轉速控制在1～2 m/s,優選為養殖前期1.5 m/s,養殖后期2 m/s;雙排污底盤裝置,魚糞、尾水分開排放方式;雙排污底盤裝置在池底中心位置;排糞管口直徑為20～30 cm,飼喂完0.5～1.5 h后進行底排糞,每次排糞時間為30～60 s,魚糞經排污管道直接排入魚糞沉淀池(排糞管道設有控制開關),沉淀后表層污水會同尾水進行深度凈化后返回養殖池循環利用,余下魚糞經固液分離或自然干燥后應用微生物發酵劑生產生物肥用于農作物種植;尾水排放管位于圓池中心,低于池面20～30 cm,管口直徑為30～40 cm,設有防逃網,尾水經排放管直接排入尾水收集池。

圓形養殖池內還安裝有增氧設備,增氧設備根據養殖池水容積大小配備風機,進氣量不低于30 m3/h,進氣管由排空閥、PVC/PPR管連接,池內配溶解氧探頭,保證池內水體溶氧在5～8 mg/L。

1.1.2.2 魚糞沉淀池

魚糞沉淀池采用磚砌水泥抹面結構,上部為內空的圓柱型,下部為內空的圓錐型,上部的直徑為4～12 m,深度為2～3 m,下部的深度為1～2 m;魚糞沉淀池的池頂低于養殖池體底部1～2 m,優選為1.5 m。

魚糞沉淀池還設置有尾水排出口和糞便排出口,尾水排出口通過管道與尾水收集池連通,在魚糞沉淀池中沉淀后的表層污水會通過尾水排出口進行尾水收集池,同尾水進行深度凈化后返回養殖池循環利用;糞便排出口是用于排出魚糞沉淀池中沉淀剩余的魚糞,排出后的魚糞經固液分離或自然干燥后應用微生物發酵劑生產生物肥用于農作物種植。

1.1.2.3 尾水收集池尾水收集池的池頂低于養殖池體底部1～2 m,優選為1.5 m;所述尾水收集池采用磚砌水泥抹面,池深1～2 m,優選為1.5 m。

1.1.2.4 一級沉淀池、二級沉淀池、三級生態池

一級沉淀池、二級沉淀池、三級生態池三個池呈階梯高低排列,間距沒有特殊限定,三個池池底高度依次降低,依次遞減0.2～0.4 m,優選為0.3 m。

一級沉淀池和二級沉淀池采用磚砌水泥抹面,三級生態池為土塘,三個池的深度為1～2 m,優選為1.5 m,面積比為1∶1∶2;一級沉淀池和二級沉淀池中掛滿毛刷,水面布滿水葫蘆,以阻擋大粒徑顆粒和吸收水中氮、磷,完成沉淀過程;三級生態池塘為魚菜共養模式,放養濾食性魚類和水面放置蔬菜種植浮板種植蔬菜,放養的濾食性魚類優選為鰱鳙魚,放養密度優選為4～6尾/m3,放養比例優選為3∶1,規格1 kg/尾以上;蔬菜種植浮板面積占三級生態池面積的1/(2～3),優選為1/2;種植的蔬菜優選為空心菜,完成深度凈化。

1.1.2.5 循環設備循環設備根據圓形養殖池水容積設置功率大小,循環流量為10～20 m3/h;安裝材料包括PVC管道、閥門和緊固件;24 h保持循環。

1.1.2.6 增氧設備增氧設備根據養殖池水容積大小配備風機,進氣量不低于30 m3/h,進氣管由排空閥、PVC/PPR管連接,池內配溶解氧探頭,保證池內水體溶氧在5～8 mg/L。

1.2 配套養殖方法

1.2.1 養殖池處理 排干池水,并用高壓泵沖洗,清除池底污泥,晾干或曝曬池底3～4 d,得到清潔養殖用池。

1.2.2 養殖用水處理 對養殖用水進行80目濾網過濾,得到清潔養殖用水,在養殖系統中注入所述清潔養殖用水,養殖池注水深度為1.5～2.5 m,優選為1.8 m,并在系統養殖用水中加入0.2‰～2‰的NaCl,優選為1‰。

1.2.3 益生菌附著和接種 苗種放養前5～7 d晴天上午,在系統養殖水體中施用1次益生菌菌劑,施用量為0.3～15 mg/L。

1.2.4 試水 苗種放養前系統需試運行,測試進出水管道、水泵及氣泵等是否正常運行;取養殖池原池水進行試水,試水時間不少于24 h,如魚種活動正常,則可放養。

1.2.5 苗種來源 苗種來源合法并檢疫合格,要求體型正常、無病無傷、鱗片和鰭條完整。

1.2.6 投放品種 應投放能攝食膨化配合飼料、適應于高密度集約化養殖的魚類品種,飼料系數一般應在1.2以下,以經濟價值較高品種(如加州鱸、斑鱧、黃顙魚、斑點叉尾鮰)為宜。

1.2.7 苗種消毒 放養前進行魚體消毒,消毒方法:1%～3%的NaCl水溶液,浸洗5～10 min。

1.2.8 放養規格及密度 苗種放養規格20～50 g以上為宜;放養的密度根據增氧能力和水質調控能力,一般在60～120尾/m3。

1.2.9 分段式飼喂膨化配合飼料、丁酸梭菌和五黃粉 膨化配合飼料飼喂的頻率為2～3次/d,每次的飼喂量為魚體質量的2%～4%;平時預防時,丁酸梭菌的飼喂頻率為每隔7～9 d飼喂1次,1次連用3 d,每次丁酸梭菌的飼喂量占每次膨化配合飼料飼喂量的質量百分比為5‰;養殖高溫期或發病期,五黃粉的飼喂頻率為每隔5～7 d用藥一次,1次連用3 d,每次五黃粉的飼喂量占每次膨化配合飼料飼喂量的質量百分比為5‰。

1.2.10 養殖前期調水 種苗入池后,每日施用1次益生菌菌劑,每次施用量為0.5～30 mg/L,連續潑灑3～5 d,至水體透明度為0.5～0.6 m[2]。

1.2.11 養殖中后期調水 種苗入池后30 d后,在養殖池中施用過硫酸氫鉀復合鹽片,間隔10～14 h后施用益生菌菌劑;過硫酸氫鉀復合鹽片的施用頻率為每2～3 d施用一次,每次的施用量為1 mg/L;益生菌菌劑的施用頻率獨立為每2～3 d施用一次,每次的施用量為1～60 mg/L[3]。

1.2.12 排糞與循環 飼喂完0.5～1.5 h后進行底排糞1次,每次排糞時間為30～60 s,養殖水體要24 h保持循環;養殖期間不換水,僅從系統外補充相應百分含量的新水;養殖水體全天24 h保持循環;增氧機全天24 h運行,保持溶解氧在5～8 mg/L。

1.2.13 收獲 依據氣候、規格、市場價格、水體狀況適時捕獲。

2 養殖應用試驗

本試驗于2021年4月16日至2021年11月19日,在廣西瑞雪鴻祥科技有限公司良鳳江養殖基地進行,試驗設試驗組和對照組。

2.1 試驗組

2.1.1 本文構建的一種陸基圓池循環水養殖系統 養殖系統見圖1,試驗組選擇圓形養殖池3個(編號1#、2#、3#);加州鱸苗種初始放養情況見表1。

表1 苗種初始放養情況

2.1.2 配套養殖方法

參照步驟1.2.3,施用的益生菌菌劑是沼澤紅假單胞菌水劑(有效活菌數≥8×108CFU/mL),施用量為4.5 mg/L。

參照步驟1.2.10,施用的益生菌菌劑是植物乳桿菌水劑(有效活菌數≥2×108CFU/mL,施用量4.5 mg/L)和沼澤紅假單胞菌水劑(有效活菌數≥8×108CFU/mL,施用量4.5 mg/L)。

參照步驟1.2.11,施用的益生菌菌劑是枯草芽孢桿菌粉劑(有效活菌數≥100×108CFU/g),施用量為水稀釋液0.3 mg/L;施用的過硫酸氫鉀復合鹽片主要成分為復合單過硫酸氫鉀粉和解藻毒素過氧化物,含量規格以復合單過硫酸氫鉀粉含量計≥25%,解藻毒素過氧化物含量計≥5%,施用量為1 mg/L。

參照步驟1.2.9添加的丁酸梭菌水劑有效活菌數≥5.0×108CFU/mL,五黃粉主要成分為黃芩、黃柏、大黃、黃連和黃芪等。

養殖7個月后起捕,結果見表3。

2.2 對照組

2.2.1 基地原有陸基循環水水產養殖系統

陸基循環水水產養殖系統見圖2,具體包括圓形養殖池、毛刷處理池、微生物處理池、水生植物處理池、凈水消毒池及尾水生化處理池,各功能區比例為5∶1∶1∶1∶1∶1。養殖池底部高于其他功能區的池頂1 m。

對照組選擇圓形水泥養殖池3個(編號4#、5#、6#),池壁為磚混結構,厚度26 cm以上,直徑10 m,池深1.8 m,池底為混凝土凈面,保持光滑并向池中心傾斜,呈漏斗狀,池體積140 m3,實際水容積120 m3。

毛刷處理池、微生物處理池、水生植物處理池、凈水消毒池及尾水生化處理池均為磚混水泥抹面結構,五個池的深度均為1.5 m、體積均為80 m3。

系統使用流程:

A.養殖池1的水體,由底排水管通過污水提升裝置2溢流排污,把水提升到污水分離機,水體中的大顆粒物質在此分離沉淀,在排污清洗時排到尾水生化處理池9,做最后凈化處理。

B.分離干凈的水由管道溢流到毛刷處理池4,其中水體的有害物質由毛刷吸附分離后,將清洗雜質的水排放到尾水生化處理池9處理,將凈化后的水排放至生物處理池(交替設置的微生物處理池5和水生植物處理池6;通過設置的微生物處理池5對水體中所含的蛋白質、氨氮、亞硝酸鹽進行硝化和反硝化,生成植物所吸收的硝酸鹽,再經水生植物處理池6的植物吸收過濾;

C.水體經過生物處理池處理過后,流到凈化消毒池,消毒干凈的水,由回流提升裝置8回流到養殖池1內,繼續養魚,周而復始形成循環過濾,保證養殖池1中水體質量,其中尾水生化處理池9的尾水在處理達標后外排。

2.2.2 配套養殖方法

2.2.2.1 養殖池處理魚種投放前7 d,用生石灰對養殖池進行全面徹底的消毒。

2.2.2.2 養殖用水處理在養殖系統中注水養殖用水,注水時,用細絹篩過濾有害生物,養殖池注水深度1.5 m。

2.2.2.3 放養種苗加州鱸苗種來源合法并檢疫合格,要求體型正常、無病無傷、鱗片和鰭條完整,初始放養情況見表2。

表2 初始放養情況

2.2.2.4 飼喂加州鱸魚膨化配合飼料膨化配合飼料飼喂的頻率為2次/d,每次的飼喂量為魚體質量的2.5%。

2.2.2.5 病害預防定期在飼料中補充保肝護膽產品及免疫增強劑等。

2.2.2.6 水質調控3—5月水深控制在1.3～1.5 m,6—8月逐步調高至1.5～1.8 m,9—11月水深穩定在1.8 m左右。養殖期間不換水,及時補充新水,保持池水清潔。將溶氧控制在6 mg/L以上。高溫季節增氧推水機每天開啟時間應保持在10 h以上,陰雨悶熱天氣同時開啟微孔增氧機。

2.2.2.7 排污與循環依靠循環水系統的自凈作用,每天將池中的糞便和殘餌,排入系統中。

2.2.2.8 收獲養殖7個月后起捕,結果見表3。

表3 試驗組和對照組各養殖池生產性能

3 結果

由表3可以看出,與現有養殖系統及養殖方法相比,經7個月養殖,能使加州鱸養殖成活率提高17.5%,均末重提高34 g/尾,折合產量提高10 kg/m3(總產量是由水容積大小決定的,應用例水容積90 m3,對照例水容積120 m3,沒有可比性,故比較折合產量即可),售價提高1元/kg,養殖成本降低3.6元/kg,利潤率提高15.93%,折合利潤產值提高194元/m3。

4 結論

筆者圍繞制約陸基圓池循環水養殖產業發展的瓶頸問題,以節能、降耗為突破口,構建了一種陸基圓池循環水養殖系統,該系統完全摒棄了現有養殖水處理中使用的轉鼓微濾機、二氧化碳剝離器、蛋白分離器、集污器等設備;通過池內“茶杯效應”和池外“固液分離”,實現固體糞便、殘餌收集率90%;處理后的污水會同尾水經過一級沉淀池、二級沉淀池和三級生態池完成深度凈化,高效去除水中氨氮,亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和PO4-P等,養殖尾水循環利用率達90%。并結合基于該系統的養殖方法,實踐了一種低能耗、高效率的陸基圓池循環水養殖模式。取得了顯著的經濟、社會和生態效益,實現了水產養殖尾水低碳高效零污染排放、資源化利用和如同池塘養殖一般的普及性與廣泛性,具有極大的市場推廣價值。