基于循环水技术的水产养殖节能减排路径探究

摘要

随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提高，水产养殖业面临着节能减排的重要任务。循环水技术作为一种高效、环保的养殖方式，为水产养殖的节能减排提供了新的路径。本文深入分析了循环水技术在水产养殖中的应用现状，探讨了其节能减排的原理和优势，并结合实际案例，提出了基于循环水技术的水产养殖节能减排的具体路径和策略，旨在为推动水产养殖业的绿色可持续发展提供理论支持和实践参考。

关键词

循环水技术；水产养殖；节能减排

一、引言

水产养殖业是全球重要的食品生产行业之一，为人类提供了丰富的蛋白质来源。然而，传统的水产养殖方式往往存在着资源浪费、环境污染等问题，尤其是在能源消耗和水资源利用方面，给环境带来了较大的压力。在当前全球积极应对气候变化、倡导节能减排的大背景下，水产养殖业急需寻求一种可持续的发展模式。循环水技术的出现，为解决这些问题提供了可能。循环水技术通过对养殖水体的循环利用和净化处理，能够有效减少水资源的消耗和污染物的排放，同时降低养殖过程中的能源消耗，实现水产养殖的节能减排和可持续发展。因此，深入研究基于循环水技术的水产养殖节能减排路径具有重要的现实意义。

二、循环水技术在水产养殖中的应用现状

2.1 循环水养殖系统的组成与原理

循环水养殖系统主要由养殖池、固液分离设备、生物过滤装置、消毒设备、增氧系统、温控系统等组成。其原理是将养殖池中的水通过管道输送到固液分离设备，去除水中的固体废弃物，如残饵、粪便等；然后经过生物过滤装置，利用微生物的作用将水中的氨氮、亚硝酸盐等有害物质转化为无害物质；接着通过消毒设备杀灭水中的病原体；再经过增氧系统增加水中的溶解氧，通过温控系统调节水温，使处理后的水达到养殖用水的标准，最后重新回流到养殖池中循环使用。

2.2 应用范围与发展趋势

目前，循环水技术在水产养殖中的应用范围越来越广泛，涵盖了鱼类、虾类、贝类等多种养殖品种。从养殖模式来看，不仅应用于工厂化养殖，也逐渐在池塘养殖、稻田养殖等模式中得到推广。随着科技的不断进步，循环水养殖系统的智能化、自动化程度不断提高，能够实现对养殖环境的精准控制和监测，进一步提高养殖效率和质量。同时，循环水技术与其他新兴技术，如太阳能、风能等可再生能源技术的结合也成为发展趋势，有望进一步降低能源消耗和运营成本。

2.3推广应用加速与面临的挑战

随着人们对环保和可持续发展的重视，以及水产养殖行业转型升级的需求，循环水养殖技术在全国乃至全球范围内得到了越来越广泛的推广。如广西陆基圆池循环水养殖技术入选2025年重点推广水产养殖技术，为全国水产养殖业绿色高质量发展提供了可复制的方案。

循环水养殖技术的投资成本较高，包括设备购置、维护费用和运营费用等。同时，该技术对养殖人员的专业知识和技能要求较高，需要掌握水质管理、生物处理、设备操作等多方面知识。此外，在实际应用中，也可能会面临一些技术难题，如水质调控不够精准、生物处理系统不稳定等。

三、循环水技术在水产养殖中的节能减排优势

3.1 水资源节约

传统水产养殖方式中，大量的养殖用水被直接排放，造成了水资源的极大浪费。而循环水养殖系统通过对养殖水体的循环利用，能够显著减少水资源的消耗。据研究，与传统流水养殖相比，循环水养殖可节约用水量95%以上，只有少量的水需要补充和排放 ，这对于水资源短缺的地区来说尤为重要。

3.2 能源消耗降低

在循环水养殖系统中，通过优化设备选型和运行管理，可以降低能源消耗。例如，采用高效的生物过滤装置，能够提高水质净化效率，减少对增氧设备和水质调节设备的依赖，从而降低电力消耗。此外，一些循环水养殖系统还利用太阳能、地热等可再生能源进行水温调节，进一步降低了对传统能源的需求。循环水养殖系统能够精准控制养殖水体的温度、溶解氧、pH值等环境参数，为养殖生物提供稳定适宜的生长环境。以温度控制为例，通过智能温控设备和高效的热交换系统，可根据养殖品种的需求精确调节水温，避免了因水温波动过大导致的能量消耗增加。相比传统养殖模式，这种精准控制能使养殖生物的生长速度提高20% - 30%，从而缩短养殖周期，间接降低了整个养殖过程中的能源消耗。

3.3 减少污染物排放

循环水养殖系统通过对养殖水体的净化处理，能够有效去除水中的氨氮、亚硝酸盐、有机物等污染物，减少养殖尾水对环境的污染。与传统养殖方式相比，循环水养殖的污染物排放量大幅降低，有利于保护水域生态环境 。同时，循环水养殖系统中的固体废弃物也能够得到集中处理和回收利用，实现资源的最大化利用。循环水养殖系统由于减少了换水频率，避免了因大量换水导致的水体中二氧化碳等温室气体的排放。同时，精准的水质控制有助于减少养殖生物因应激反应而产生的呼吸作用增强，从而降低了二氧化碳的产生量。据研究，与传统养殖模式相比，循环水养殖可使二氧化碳排放量降低30% - 40%。

四、基于循环水技术的水产养殖节能减排路径

4.1 优化循环水养殖系统设计

4.1.1 合理选择设备

在构建循环水养殖系统时，应根据养殖品种、养殖规模和当地的资源条件，合理选择设备。例如，对于养殖密度较高的情况，应选择处理能力强、效率高的固液分离设备和生物过滤装置；在能源供应方面，若当地太阳能资源丰富，可考虑配备太阳能光伏发电设备，为养殖系统提供部分电力支持 。同时，要注重设备的质量和可靠性，选择节能型设备，降低设备运行过程中的能源消耗。

4.1.2 优化系统布局

合理的系统布局能够提高水的循环效率，减少能量损失。例如，将养殖池、净化设备和辅助设施按照水流方向进行合理布局，使水在系统中的流动路径最短，减少管道阻力和能量消耗。此外，还要考虑设备的维护和管理方便性，确保系统的正常运行。

4.2 加强养殖过程管理

4.2.1 精准投喂

根据养殖品种的生长阶段、摄食习性和水质状况，制定科学合理的投喂计划，实现精准投喂。避免过度投喂造成饲料浪费，不仅增加养殖成本，还会导致水体中有机物和氨氮含量升高，增加水质处理的负担和能源消耗。可采用自动化投喂设备，定时、定量投喂，提高投喂效率和饲料利用率 。

4.2.2 水质监测与调控

建立完善的水质监测体系，实时监测养殖水体的温度、溶解氧、pH值、氨氮、亚硝酸盐等指标。根据监测结果，及时调整水质调节设备的运行参数，确保水质稳定在适宜养殖生物生长的范围内。例如，当水体中溶解氧含量过低时，及时开启增氧设备；当氨氮含量升高时，加大生物过滤装置的运行强度 。通过科学的水质监测与调控，减少因水质恶化导致的养殖生物应激和疾病发生，降低能源消耗和药物使用。

4.3 发展可再生能源应用

4.3.1 太阳能利用

在水产养殖中，太阳能可以用于多个方面。例如，安装太阳能热水器，利用太阳能加热养殖用水，减少传统能源（如燃煤、燃气、电力）在水温调节方面的消耗；在养殖池塘或工厂化养殖车间的顶部安装太阳能光伏发电板，将太阳能转化为电能，为养殖设备（如增氧机、水泵、照明设备等）提供电力支持。太阳能光伏发电具有清洁、可再生、零排放等优点，能够有效降低水产养殖的碳排放 。

4.3.2 风能利用

在风力资源丰富的地区，可以建设风力发电设施，为循环水养殖系统提供电力。风力发电与太阳能发电具有互补性，白天阳光充足时太阳能发电，夜间或阴天风力较大时风力发电，两者结合能够保证电力供应的稳定性。此外，还可以利用风能驱动一些简单的养殖设备，如风车式增氧机，实现自然增氧，减少电力驱动增氧设备的使用时间和能源消耗。

4.4 推进养殖模式创新

4.4.1 多营养层级综合养殖

多营养层级综合养殖模式是将不同营养级的养殖生物组合在一起，实现物质和能量的循环利用。例如，在循环水养殖系统中，上层养殖滤食性鱼类（如鲢鱼、鳙鱼），中层养殖杂食性鱼类（如鲫鱼、鲤鱼），底层养殖底栖生物（如贝类、虾蟹类），同时搭配水生植物（如凤眼莲、水花生等）进行养殖。滤食性鱼类可以摄食水体中的浮游生物，减少水体富营养化；杂食性鱼类和底栖生物可以利用残饵和有机碎屑；水生植物则通过光合作用吸收水中的氮、磷等营养物质，净化水质 。这种养殖模式不仅提高了养殖系统的生态稳定性，还减少了饲料投喂量和污染物排放，实现了节能减排。

4.4.2 渔光互补养殖

渔光互补养殖模式是将渔业养殖与光伏发电相结合，在鱼塘水面上方架设光伏板，光伏板下方水域进行鱼虾养殖。一方面，光伏板可以为养殖水面遮挡部分阳光，降低水温，减少水分蒸发，有利于养殖生物的生长；另一方面，光伏发电产生的电力可以用于养殖设备的运行，实现能源的自给自足 。此外，渔光互补养殖模式还提高了土地资源的利用效率，实现了渔业和能源产业的协同发展，具有显著的经济效益和环境效益。

五、案例分析

5.1 祁阳市茂泰生态发展有限公司

祁阳市茂泰生态发展有限公司实行循环水养殖模式，取得了显著的节能减排效果。该公司市永州市最大的工厂化鳜鱼、鲈鱼养殖基地，基地是由增氧、排污、循环系统等组成，“循环桶”配有流水和增氧设备，还有温控大棚，可实现24小时持续增氧、水循环，能精准监测养鱼环节。通过引入物联网系统，依托自动投喂机、自动增氧机、大型水泵等现代化养殖设备，实现了“慧”养鱼，管理人员可通过手机App对水池温度、溶解氧、pH值等数值进行实时监测和调控。养殖面积达76亩，综合效益是塘养的10倍左右，按1立方米水体养60公斤鱼计算，单产较高，棚内圆池2年能出3次鱼。

六、结论与展望

循环水技术在水产养殖中的应用为节能减排提供了有效路径，通过优化循环水养殖系统设计、加强养殖过程管理、发展可再生能源应用和推进养殖模式创新等措施，可以进一步提高水产养殖的节能减排效果，实现水产养殖业的绿色可持续发展。从案例分析来看，采用循环水技术的水产养殖企业在节约水资源、降低能源消耗和减少污染物排放方面都取得了显著成效，同时也提升了经济效益和市场竞争力 。未来，随着科技的不断进步和创新，循环水技术在水产养殖中的应用将更加广泛和深入。一方面，需要进一步研发和改进循环水养殖设备和技术，提高系统的稳定性、可靠性和节能效果；另一方面，要加强对养殖户的技术培训和指导，提高他们对循环水技术的认识和应用能力 。此外，政府部门应加大对循环水养殖技术的支持力度，制定相关的政策和标准，鼓励企业和养殖户采用循环水技术，推动水产养殖业的转型升级。相信在各方的共同努力下，基于循环水技术的水产养殖节能减排将取得更大的突破和发展，为保障全球水产品供应和生态环境安全做出重要贡献。

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