辛乃宏,張樹森,楊永海,邢克智
(1 中鹽工程技術(shù)研究院有限公司,天津 300450;2 天津市海發(fā)珍品實業(yè)發(fā)展有限公司,天津 300452:3 天津農(nóng)學院,天津 300384)
自20世紀90年代后期,中國北方海水工廠化養(yǎng)殖發(fā)展迅速[1]。工廠化海水養(yǎng)殖溫度可控性高,適合于季節(jié)性氣溫變化大的北方地區(qū),主要用于魚蝦苗種培育、海水魚養(yǎng)成、反季節(jié)對蝦養(yǎng)殖等。
天津海水養(yǎng)殖具有悠久的歷史,作為一個工業(yè)發(fā)達的北方海濱城市,其獨特的氣候、海水和土地資源條件,決定了天津海水養(yǎng)殖只能走高效、綠色的都市化漁業(yè)發(fā)展之路。經(jīng)過國家、天津市以及天津濱海新區(qū)各級政府的引導和扶持,天津成為國內(nèi)工廠化海水養(yǎng)殖發(fā)展最快的區(qū)域之一,節(jié)能環(huán)保的循環(huán)水海水養(yǎng)殖逐步成為天津市工廠化海水養(yǎng)殖發(fā)展的主流。目前,更嚴格的尾水排放管理和地下水的限采,使天津市海水工廠化養(yǎng)殖面臨挑戰(zhàn)的同時,迎來轉(zhuǎn)型發(fā)展的機遇。
天津海岸帶位于渤海灣西岸,南起河北省岐口,向北至河北省澗河口,即從東經(jīng)117°52′03″、北緯39°10′00″至東經(jīng)117°36′46″、北緯38°40′01″,海岸線全長約153 km。天津自然岸線潮間帶平緩,坡度小,由幼細淤泥組成,納潮海水攜帶大量泥沙,呈渾水狀態(tài),海水含沙量1.5%~22.2%,透明度0.5~0.7 m。近海海水鹽度13~33,pH 7.5~8.5。天津沿海工業(yè)發(fā)達,沿岸河水入??诙啵I(yè)和城市污染物排放多[2-4]。渾濁的納潮海水、鹽度多變、富營養(yǎng)化是天津海水的基本特征[5]。
天津?qū)倥瘻貛Ъ撅L型大陸氣候,年平均氣溫12.2 ℃,無霜期233 d,平均日照2 781.6 h,7—8月表層海水溫度26 ℃~27 ℃,最高30.9 ℃;一月份海水水溫最低,結(jié)凍期60 d左右[6]。冬季寒冷夏季炎熱,養(yǎng)殖動物生長適宜的自然水溫周期短,是天津的典型氣候條件。
天津作為中國重要的工業(yè)和港口城市,沿海岸線和土地需求大,雖然之前天津圍海造地規(guī)模不斷擴大,海岸線向海中快速突進,使天津沿海陸域面積快速增大,但土地資源短缺且昂貴是天津沿海土地的特點[7]。
與海水、氣候、土地等不利于海水養(yǎng)殖的因素相比,天津具有獨特的海水養(yǎng)殖優(yōu)勢。一是天津沿海有廣闊的鹽田和豐富的鹵水資源。渤海灣是中國海鹽的主產(chǎn)區(qū),位于天津的鹽田面積達265 km2[8]。鹽田中高濃度鹵水可以隨意與地下井水勾兌,利用地下井水的水溫可以將鹵水調(diào)節(jié)到不同養(yǎng)殖品種所需的鹽度和溫度。二是天津具有豐富的地熱資源,天津是中國地熱資源比較豐富、開發(fā)利用較早的城市之一,20世紀90年代以后開始將地熱資源大規(guī)模應用于供暖、洗浴、養(yǎng)殖等方面[9]。豐富的地熱資源可以為天津的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖節(jié)約大量加溫費用,是開展工廠化海水魚育苗和養(yǎng)殖最重要的基礎(chǔ)優(yōu)勢。三是天津背靠京津唐及廣大三北腹地,具有廣闊的市場,且交通便利,具有開展鮮活海珍品繁育的地理優(yōu)勢。四是天津水產(chǎn)業(yè)擁有著克服困難、敢于爭先的傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖從業(yè)團隊和具有豐富工作經(jīng)驗的行業(yè)領(lǐng)導[10]。
綜上,天津發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖既有優(yōu)勢也有劣勢,這些特點促使天津市海珍品養(yǎng)殖必須向高效都市型工廠化養(yǎng)殖發(fā)展。
天津作為一個沿海和依海河而建的城市,居民有喜食海產(chǎn)品的習俗,天津市歷屆政府也很重視漁業(yè)生產(chǎn)[11]。隨著中國對蝦人工育苗技術(shù)的成熟,天津沿海建設(shè)了多座對蝦育苗車間,當時的育苗車間內(nèi)部采用長方形水泥池,磚混墻體,角鋼和玻璃鋼瓦房頂。天津立達海水資源開發(fā)有限公司引進日本技術(shù)和設(shè)備合資建了一座國內(nèi)最先進的對蝦育苗車間[12]。1999年,天津海水育苗車間水體達到27 780 m3,形成了天津海水工廠化養(yǎng)殖的雛形[10]。
隨著1992年中國對蝦白斑病毒病的大面積爆發(fā),天津的對蝦育苗車間逐步轉(zhuǎn)向中華絨毛蟹育苗,20世紀90年代后期隨著中華絨毛蟹育苗熱潮的消退,海水育苗場又逐漸轉(zhuǎn)向海水魚的育苗和養(yǎng)成。2000年,天津市海發(fā)珍品實業(yè)發(fā)展有限公司建成國內(nèi)第一座規(guī)?;忾]循環(huán)水養(yǎng)殖車間。2002年,塘沽區(qū)建成工廠化養(yǎng)殖車間8座,建筑總面積6.1萬m2,養(yǎng)殖有效水體3萬m3,循環(huán)水養(yǎng)殖面積近50%[13]。21世紀開始,多個工廠化養(yǎng)殖車間在天津濱海新區(qū)的漢沽、大港、塘沽建成,截至2017年底,濱海新區(qū)擁有工廠化養(yǎng)殖建筑面積(包括對蝦育苗車間)達118萬m2,其中循環(huán)水養(yǎng)殖達到68萬m2,循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)處于國內(nèi)先進行列[14]。
在工廠化海水魚養(yǎng)殖品種方面,天津海水工廠化養(yǎng)殖企業(yè)和科研單位進行了一些積極探索。早期的養(yǎng)殖品種有牙鲆、金鯧、臺灣紅魚、大西洋鯛、石斑魚、紅鰭東方鲀等,牙鲆、石斑魚、紅鰭東方鲀等品種已實現(xiàn)較大規(guī)模養(yǎng)殖,金鯧、臺灣紅魚、大西洋鯛由于價格低及市場銷量小等問題,被證明不適合作為北方工廠化養(yǎng)殖品種。石斑魚和紅鰭東方鲀率先在國內(nèi)開展循環(huán)水工廠化養(yǎng)殖。2002年青斑試養(yǎng)成功;2005年半滑舌鰨養(yǎng)殖成功;2010年紅鰭東方鲀養(yǎng)殖成功;2015年,引進斑石鯛流水式工廠化養(yǎng)殖成功[15],引進歐洲舌齒鱸繁育成功[16]。在海水魚苗種生產(chǎn)方面,濱海新區(qū)已成為國內(nèi)大菱鲆、半滑舌鰨、牙鲆等品種的重要育苗生產(chǎn)基地。目前,天津工廠化海水養(yǎng)殖主要品種以大菱鲆、半滑舌鰨、石斑魚、鮭魚以及河鲀等名貴海水魚類為主[17]。從石斑魚養(yǎng)殖成本分析,天津的工廠化海水養(yǎng)殖相較南方池塘養(yǎng)殖具有一定的競爭優(yōu)勢[18]。
在對蝦繁育方面,天津是北方重要的對蝦育苗基地。早在2003年天津就試驗應用工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖南美白對蝦,由于桃拉病毒(TSV)爆發(fā)而失敗。2014年,隨著南美白對蝦苗種質(zhì)量及病毒檢疫水平的提高,天津養(yǎng)殖企業(yè)又開始試驗南美白對蝦工廠化養(yǎng)殖,與池塘養(yǎng)殖相比,養(yǎng)殖周期縮短40%,僅為70 d左右,一年可養(yǎng)4茬,經(jīng)濟效益比養(yǎng)殖鲆鰈類提高8倍[19]。
天津海水循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展離不開國家、天津市、濱海新區(qū)等各級政府的支持,除了國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目持續(xù)支持外,天津市農(nóng)委、濱海新區(qū)農(nóng)委都拿出專項資金支持循環(huán)水養(yǎng)殖車間建設(shè)和設(shè)施設(shè)備提升改造,支持企業(yè)向循環(huán)水養(yǎng)殖方向發(fā)展。濱海新區(qū)農(nóng)委還專門出臺全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖車間建設(shè)標準,對車間構(gòu)造、工藝流程及裝備等做了規(guī)范;國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目也對循環(huán)水車間的建設(shè)標準做了相應的要求。自2009年以來,天津市濱海新區(qū)實施設(shè)施漁業(yè)提升項目22個,投入財政資金8 000萬元,實施工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖車間建設(shè)項目28個,投入財政資金3 500萬元(天津市濱海新區(qū)農(nóng)委2017年統(tǒng)計數(shù)據(jù))。在政府資金的引導下,企業(yè)也投入大量資金進行循環(huán)水養(yǎng)殖車間建設(shè),使天津水產(chǎn)企業(yè)的工廠化、設(shè)施化水平有了很大提高。
目前天津的海水工廠化養(yǎng)殖主要采用3種養(yǎng)殖模式進行生產(chǎn):換水養(yǎng)殖、流水養(yǎng)殖和循環(huán)水養(yǎng)殖。
換水養(yǎng)殖模式 主要應用于魚蝦苗種培育和南美白對蝦養(yǎng)殖,一般每天換水1~2次,換水量50%~100%。該模式約占海水工廠化養(yǎng)殖總面積的40%。
流水養(yǎng)殖模式 主要應用于海水魚大規(guī)格苗種培育和海水魚養(yǎng)殖,由于天津水質(zhì)及可用水量的制約,流水養(yǎng)殖車間的流水量都比較小,一般每天的流水量為養(yǎng)殖水體的100%~200%。海水魚的放養(yǎng)密度也比較低,一般在10~15 kg/m2。該模式約占海水工廠化養(yǎng)殖總面積的30%。
循環(huán)水養(yǎng)殖模式 主要應用于海水魚養(yǎng)成,魚池中水的交換量為0.5~1次/h,日補充新水量10%~30%。該養(yǎng)殖模式海水魚放養(yǎng)密度比較高,到養(yǎng)殖后期石斑魚的放養(yǎng)密度可達40 kg/m2,半滑舌鰨的放養(yǎng)密度可達20~25 kg/m2。該模式的工廠化養(yǎng)殖約占海水工廠化養(yǎng)殖總面積的30%。天津市海水循環(huán)水工廠化養(yǎng)殖經(jīng)過多年探索,已形成一套獨特的循環(huán)水養(yǎng)殖工藝[20]。
(1)養(yǎng)殖車間
養(yǎng)殖車間建設(shè)大量使用新材料,車間房頂使用鍍鋅管材,更多的企業(yè)采用拱形彩鋼屋頂,內(nèi)噴涂3~5 cm的聚氨酯發(fā)泡,具有保溫、防腐作用。車間中的管道及管道托架等大量使用非金屬材料,如玻璃鋼、聚氯乙烯(PVC),聚丙烯塑料(PE)、三型聚丙烯管(PP-R),即便使用金屬材料也用聚氨酯發(fā)泡噴涂進行防腐處理。車間墻體采用聚氨酯發(fā)泡噴涂,外鑲彩鋼板,既保溫又美觀,避免由于冬季車間內(nèi)熱外冷,引起的外墻脫落。
(2)養(yǎng)殖池
養(yǎng)殖池多為邊長6~7 m的方形池,池角采用圓角設(shè)計,池底中央設(shè)出水口,池底為斜坡形,有利于集污。養(yǎng)殖池多為磚混水泥池,造價低廉,養(yǎng)殖池內(nèi)壁及池臺涂有環(huán)保涂料。有的企業(yè)在水泥池內(nèi)裝聚乙烯(PE)板,可以抗沉降,易于滲漏時維修,在池壁清洗消毒、病害防治方面操作更簡便。
(3)物理過濾裝置
主要采用弧形篩、滾筒微濾機和履帶式微濾機,這三種過濾設(shè)備各有優(yōu)缺點?;⌒魏Y投入少、無電耗、維修費用低,但過濾精度差,不能實現(xiàn)自動沖洗;滾筒微濾機過濾精度和自動化程度高,但設(shè)備保養(yǎng)費用大、耗電;細微顆粒物過濾目前主要采用蛋白分離器和氣浮池等。
(4)生物凈化裝置
普遍使用浸沒式生物濾池,采用分級上流水設(shè)計,一般由3~4個上流式池子串聯(lián)組成,生物濾池體積占總水體的1/4~1/2。這種大體積的生物濾池可以帶來相對穩(wěn)定的有機物分解、硝化反應等生物處理能力,同時具有顆粒物攔截及脫氣功能。濾料方面大多采用彈性毛刷填料,其優(yōu)點是價格便宜、易安裝和清洗,缺點是比表面積比較小、水處理效率低,需要建設(shè)的生物濾池體積大。有的企業(yè)為了增加生物濾池的處理效率,在濾池最后一級選擇比表面積較大的PE繞絲填料和PE片狀填料。
(5)脫氣裝置
大多不配備專門的脫氣裝置,只采用鼓氣方式進行脫氣,這種脫氣方式在養(yǎng)殖密度小(小于30 kg/m3)的情況下可能問題不大,但在高密度養(yǎng)殖條件下可能會給養(yǎng)殖帶來一些隱患。目前,部分企業(yè)的新系統(tǒng)在生物濾池的出口設(shè)置滴流式脫氣池。
(6)增氧裝置
普遍采用充氣增氧,目前越來越多的養(yǎng)殖企業(yè)使用液氧增氧,天津有較充足的液氧資源,養(yǎng)殖企業(yè)普遍建有液氧氣站。流水式養(yǎng)殖車間大多在養(yǎng)殖池中直接充氣添加純氧,循環(huán)水養(yǎng)殖車間在生物濾池的出水口處添加純氧。水產(chǎn)企業(yè)多數(shù)采用充氣添加純氧,個別循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)采用管道溶氧器。
(7)消毒殺菌裝置
多采用紫外線殺菌燈,一種是管道式紫外線消毒裝置,一種是浸沒式紫外線消毒裝置。
(8)在線水質(zhì)監(jiān)測裝置
企業(yè)在政府項目資助下安裝水質(zhì)自動在線監(jiān)測和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),由于用于水質(zhì)檢測的傳感器價格昂貴,且需要專業(yè)人員維修等問題,目前在水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)普及還存在一定問題。
(9)自動投飼系統(tǒng)等其他輔助系統(tǒng)
在自動投喂、自動分級、自動轉(zhuǎn)魚系統(tǒng)的應用方面還是一片空白,幾乎所有企業(yè)都是人工操作。這可能與國內(nèi)現(xiàn)有裝備無法適應天津養(yǎng)殖企業(yè)的養(yǎng)殖池大小、布局結(jié)構(gòu)以及養(yǎng)殖品種有關(guān)。
最近10年來,天津海水工廠化養(yǎng)殖發(fā)展迅速,但也存在一系列問題。
(1)養(yǎng)殖生產(chǎn)過度依賴地下水調(diào)溫
天津工廠化養(yǎng)殖由地下熱水資源而興起,但過度開采地下水造成養(yǎng)殖集中區(qū)域地下水資源減少,地面下沉[21-22]。目前天津濱海新區(qū)已出臺政策,嚴控地下水開采。沒有了地下水資源優(yōu)勢,天津水產(chǎn)企業(yè)如何在國內(nèi)激烈的水產(chǎn)市場競爭中生存,這是企業(yè)經(jīng)營者和行業(yè)管理者需要思考的問題。
(2)養(yǎng)殖建設(shè)缺少統(tǒng)一規(guī)劃和環(huán)境承載力評估
養(yǎng)殖建設(shè)缺少統(tǒng)一的規(guī)劃和環(huán)境承載力評估,造成工廠化養(yǎng)殖在某些區(qū)域無節(jié)制發(fā)展,養(yǎng)殖車間過度集中,目前已經(jīng)出現(xiàn)爭搶水源、地下水位下降等問題[23]。集中連片的養(yǎng)殖車間排放大量的養(yǎng)殖廢水,超出環(huán)境承載和自凈能力,已引起環(huán)保部門的關(guān)注。養(yǎng)殖企業(yè)的過度集中也給水產(chǎn)疾病的防控帶來困難。
(3)車間建設(shè)缺少標準化、規(guī)范化
車間建設(shè)缺少標準和規(guī)范,造成養(yǎng)殖車間布局結(jié)構(gòu)千差萬別,有的企業(yè)不同車間的工藝和結(jié)構(gòu)都不一樣,這給企業(yè)管理和生產(chǎn)的標準化操作帶來難度。
(4)養(yǎng)殖品種選擇難
養(yǎng)殖品種是制約海水工廠化養(yǎng)殖企業(yè)經(jīng)營的關(guān)鍵問題。工廠化養(yǎng)殖的品種,特別是循環(huán)水養(yǎng)殖品種選擇要求比較高,首先,市場價格要比較高,還要有比較大的北方市場,不能與南方網(wǎng)箱和池塘養(yǎng)殖的品種相沖突;其次,苗種質(zhì)量要高,抗病能力強,適合高密度養(yǎng)殖,飼料轉(zhuǎn)化率要高。目前,天津工廠化養(yǎng)殖車間因品種問題已出現(xiàn)大面積閑置的狀況。
水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的排放會對周邊環(huán)境造成影響,無論是池塘養(yǎng)殖還是工廠化養(yǎng)殖[24-25]。天津是最早關(guān)注水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)尾水排放的地區(qū),養(yǎng)殖企業(yè)也在研究養(yǎng)殖尾水的處理和綜合利用[26]。各級政府對環(huán)境問題越來越重視,因此要科學制定養(yǎng)殖尾水的地方排放標準,既要關(guān)注尾水中污染物的濃度,也要關(guān)注養(yǎng)殖尾水的排放量以及周邊環(huán)境的承受能力。尤其是針對循環(huán)水養(yǎng)殖,由于系統(tǒng)的硝化作用,硝酸鹽氮最高可達200 mg/L,總磷可達20~30 mg/L[27],即使尾水中氮磷質(zhì)量濃度高,由于換水量明顯減少,總排放量還是較其他養(yǎng)殖方式低。循環(huán)水養(yǎng)殖尾水中主要成分無機氮磷相比長流水養(yǎng)殖尾水中主要成分有機顆粒物對環(huán)境的影響要小得多。海水工廠化養(yǎng)殖有別于淡水養(yǎng)殖,一些有效的淡水養(yǎng)殖尾水處理方式如濕地處理等[28],由于鹽度的原因不能照搬到海水養(yǎng)殖,而且養(yǎng)殖尾水的處理也要充分考慮天津地區(qū)寒冷的冬季,使用露天池塘生物法處理養(yǎng)殖尾水的效果很低。天津海水工廠化養(yǎng)殖企業(yè)應考慮冬季結(jié)合溫室大棚貝類、海參等濾食動物的養(yǎng)殖,春夏秋季結(jié)合室外池塘養(yǎng)殖進行尾水處理,這樣既能有效處理養(yǎng)殖尾水,又能增加下一級養(yǎng)殖的營養(yǎng),提升養(yǎng)殖效益。
針對地下水限采,海水工廠化企業(yè)首先要改進車間的保溫措施,新建車間應優(yōu)先考慮如海容模塊等新型保溫材料,其次要建設(shè)養(yǎng)殖尾水的熱能回收系統(tǒng),其可回收近60%尾水中的熱源。因地制宜開發(fā)熱泵、太陽能、電廠余熱等調(diào)溫方式,減少對地下水的依賴。開采地下水也應遵循可持續(xù)開采的理念,根據(jù)地下水資源評估制定開采量和采取回灌方式是解決地面沉降的有效措施[29-31]。
在養(yǎng)殖車間的建設(shè)審批方面,要充分考慮所在區(qū)域的環(huán)境承載能力,通過審批環(huán)節(jié)杜絕養(yǎng)殖規(guī)模的過度擴張,防止水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境的污染。在養(yǎng)殖品種選擇方面,企業(yè)要根據(jù)自身特點選擇好養(yǎng)殖品種,針對養(yǎng)殖品種開展精細化管理。各企業(yè)的養(yǎng)殖品種要有差異化,養(yǎng)殖協(xié)會協(xié)調(diào)養(yǎng)殖品種及價格,控制養(yǎng)殖總量,避免同地區(qū)、同品種的惡性競爭。
在工廠化養(yǎng)殖車間建設(shè)方面,應出臺工廠化養(yǎng)殖建設(shè)指導標準,規(guī)范養(yǎng)殖工藝和養(yǎng)殖車間建設(shè)。在日常生產(chǎn)中實行標準化管理。中國已進入到由傳統(tǒng)漁業(yè)向現(xiàn)代漁業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段,要突破資源、環(huán)境、食品安全等問題的制約,需要運用現(xiàn)代智能技術(shù)推動傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖方式升級改造[32]。研究適合于天津海水工廠化養(yǎng)殖的在線監(jiān)測、智能投喂、智能分級等裝備,建立海水工廠化養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)平臺及生產(chǎn)管理系統(tǒng),引導天津海水工廠化養(yǎng)殖向智能化發(fā)展。
借助天津區(qū)位優(yōu)勢,做好工廠化海水養(yǎng)殖的一、二、三產(chǎn)融合。在開展工廠化養(yǎng)殖的同時,要發(fā)揮天津都市化漁業(yè)的特點,將養(yǎng)殖與休閑旅游相結(jié)合,增加工廠化養(yǎng)殖的效益。要創(chuàng)新鮮活水產(chǎn)銷售模式,積極開發(fā)活魚現(xiàn)場加工及半成品網(wǎng)上配送模式,主要消費群體由餐館消費向家庭消費轉(zhuǎn)變,增加鮮活海珍品的消費量,提升循環(huán)水養(yǎng)殖品的市場價值。
天津海水養(yǎng)殖歷經(jīng)了十幾年的快速發(fā)展,已形成一定的規(guī)模和技術(shù)優(yōu)勢,但是,如何更好地滿足市場需求,更有效地利用自然資源,更科學地保護環(huán)境,促使天津海水工廠化養(yǎng)殖向節(jié)能環(huán)保養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)天津工廠化海水養(yǎng)殖的新舊動能轉(zhuǎn)換和可持續(xù)發(fā)展,仍然任重道遠。
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