（环境工程专业论文）工厂化循环水养殖的经济评价研究.pdf

摘要 摘要 工厂化循环水养殖系统具有高产、高效、环保等特点，是渔业现代化发展 的方向，也是实现水产养殖与环境和谐发展的重要途径。为了科学地评价工厂化 循环水养殖模式的发展，建立一套工厂化循环水养殖模式的经济评价方法，为 管理及决策提供数据支持是十分必要的。 本文首先全面回顾了我国工厂化循环水养殖的发展过程和目前存在的主要 问题。总结了水产养殖经济学的发展进程、最新研究成果以及在我国的研究现 状。提出了我国工厂化养殖技术经济评价的四个原则、主要技术经济评价指标 和评价方法。 其次，分析了水产养殖的资源消耗和排放污染物的经济损失，以系统理论 和方法构建基于资源货币化估值和环境成本的水产养殖用水估价模型，将用水 成本量化。在此基础上，从社会、环境、经济效益角度出发，运用单位折算费 用模型、成本效益模型和投资回收期模型，评价工厂化循环水养殖模式的技术 经济性。 最后，以广东罗非鱼良种厂为例，利用从该养殖场跟踪采集的经济数据， 对评价分析模型进行了验证。 关键词：循环水养殖，估价模型，盈亏分析，经济评价，水资源 a b s t r a c t r e c i r c u l a t i n ga q u a c u l t u r e s y s t e mh a s e 疵c t i v e 、c h a r a c t e r i s t i c s a n ds oo n ，i t i s t h ev i r t u e o f h i g hy i e l d 、h i g h l y t h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no ff i s h e r y m o d e m i z a t i o n ， a n da l s oi st h ei m p o r t a n tw a yf o rh a r m o n i o u s d e v e l o p m e n to t a a u a c u l t u r ea n de n t i r o n m e n t f o ra p p r a i s e st h ed e v e l o p m e n t o fr e c l r c u l a t m g a q u a c u l t u r ep a t t e ms c i e n t i f i c a l l y , e s t a b l i s h e sa s e to fe c o n o m i ce v a l u a t i o nm e 也o dt o r r e c i r c u l a t i n ga q b a c u l t u r ep a t t e r n ，t op r o v i d e st h ed a t as u p p o r t f o rt h em a n a g 锄e n t a n dt h ed e c i s i o n - m a k i n gi se x t r e m e l yn e c e s s 哪 t h i sp a p e r ，f i r s t l y , c o m p r e h e n s i v e r e v i e wt h ea c t u a l s t a t eo f 他c 1 u l a t m g a a u a c u l 眦d e v e l o p i n gp r o c e s si no u rc o u n t r y , a n dt h em a i nq u e s t l o n so m a l s o s 砌m 撕z et h ed e v e l o p m e n ta d v a n c e m e n t ，c u r r e n ts t a t u s a n dt h en e w e s tr e s e a r c n r e s u l t so fa q u a c u l 骶e c o n o m i c p r o p o s e df o u rp r i n c i p l e s f o re c o n o m l c “a l 岫t l o no t r e 毛i r c u l a t i n ga q u a c u l t u r e ，t h em a i nt a r g e t s a n dt h ea s s e s s m e n t m e t l l o do f e c o n o r n i ce v a l u a t i o n n e x t ，h a sa n a l y z e dt h er e s o u r c e sc o n s u m p t i o no fa q u a c u l t u r e a n dt h ee c o n o m l c l o s so fp o l l u t a n t ，b a s e do nm o d e l o fr e s o u r c e sm o n e t i z a t i o ne v a l u a t i o na n d t h e e n v i r o 衄e n tc o s t ， c o n s t i t u t et h ee v a l u a t i o n m o d e lo fa q u a c u l t u r a l w a t e r , t 0 q u a n t i t a t i n gt h ec o s to fw a t e ri na q u a c u l t u r e 。i n t h i sf o u n d a t i o n ，e m b a r k so ns o c i a l , t h ee n v i r o n i i l e n t ，t h ee c o n o m i ce f f i c i e n c y ，u t i l i z a t i o n u n i tc o n v e r s i o ne x p e n s em o d e l , c o s tb e n e f i tm o d e la n di n v e s t m e n tr e c o u p m e n tp e r i o dm o d e l ，a p p r a i s a l t h et e c h n l c a l e f f i c i e n c yo fr e c i r c u l a t i n ga q u a c u l t u r es y s t e m f i n a l l v ，t a k eg u a n g d o n gt i l a p i ai m p r o v e dv a r i e t yf a c t o r y a st h ee x a m p l e ， u t i l i z e sm ee c o n o m i c a ld a t af r o mt h i sb r e e d i n gf a r mt r a c k , t oc o n f i r m t h ea n a l y s l s m o d e l k e yw o r d s ：r e c i r c u l a t i n ga q u a c u l t u r e ，m o d e l 。fe v a l u a t i o n ，p 矾- l 。s s a n a l y s i s ， e c o n o m i ce v a l u a t i o n ，w a t e rr e s o u r c e s n 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的e r j 届l j 本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 馏，椎厢名 别 月 论 肋 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 虢燃如 炒7 年月j g 画 第1 章 引言 1 1 概述 第1 章引言 自2 0 世纪7 0 年代以来，水产养殖产业在各国蓬勃发展，如今包括美洲、欧 洲及非洲养殖规模皆有高速的增长。但高密度集约式养殖也产生很多问题，包 括：病虫害增加，破坏环境及因过度使用药物造成水产品药物残留超标等，粗 放型的传统养殖方式被新型的养殖方式取代已是必然趋势。 在国外，尤其是欧、美等发达国家，工厂化养殖己被认为是一项支柱产业， 采用水体再循环的工厂化水产养殖方式具有不受环境和生产场所因素的影响， 节水、省地、环保等诸多优点。由于可以控制水体环境的各种因子，使养殖产 品能在最佳的水温、水质、溶氧、饲料等条件下生长，因此可以提高养殖密度， 缩短养殖周期，降低饲料系数，并可以全年连续生产。这种养殖方式被视为今 后水产养殖业发展的方向。 我国近年来在工厂化养殖设施和设备的研究上投入了很大的精力，取得了 明显的成效，工厂化养殖近几年来在各地迅猛地发展，有些地方已形成一定的 规模。尽管这一新的养殖方式普遍受到了各方的重视，但事实上国内的这些项 目却大多“不赚钱”，或目前“尚未赚钱”，真正投入商业运作成功的少而又少。 工厂化养殖不同于传统的粗放型养殖，后者除了需投入鱼种等一些成本外，一 般无需其他投入。而工厂化养殖在厂房、养殖设施、循环水处理设备等硬件上 需要相当的投资，有的封闭循环水处理系统完全是人工建造的生态系统，程序 复杂，建造成本高，因此，一些项目的建设投资动辄就是几百万甚至上千万； 由于在平时的生产运行当中维持人工环境所需的循环水处理设备，自动化控制 设备以及温控设备需要消耗大量的电能，使得工厂化养殖的运行成本也高于传 统的养殖方式。高昂的前期投入和运行成本，使工厂化养殖的推广普及受到了 制约。 经济评价方法和技术的缺失，使得难以对工厂化循环水养殖技术做出科学 合理的评价。建立科学的评价体系，对工厂化循环水养殖进行合理的经济评价 可以为政府、园区、企业制定工厂化循环水养殖发展规划和加强管理的提供支 第1 章引言 持。工厂化循环水养殖是一项涉及面广、多学科交叉、综合性很强的系统。为 了科学地评价工厂化循环水养殖模式的发展，利用相应的数据信息资料，建立 一套设计合理、操作性较强的工厂化循环水养殖模式评价方法，为工厂化循环 水养殖模式管理及决策提供数据支持是十分必要的。 随着国家相关法规、政策的制定和完善，循环水工厂化养殖节水、环保的 优势会越来越体现出来。此外，采用循环水养殖生产的水产品优质健康，品质 有保证，能满足人们对绿色水产品的需求。可以预见，未来工厂化养殖的品牌 价值也将会充分体现出来，因此我国工厂化养殖的发展前景应十分看好。 1 2 研究背景 改革开放2 0 多年来，在制度创新、技术进步和产业政策的强力推动下，我 国渔业经济结构不断改善，渔业经济持续快速增长，2 0 0 5 年总产值达到4 0 1 6 1 亿元，水产品产量持续增加。己连续1 6 年位居世界首位。随着我国水产品总量 的不断提高，我国水产养殖正面临着由追求产量向提高质量效益、由规模扩张 向提高产业素质、由资源消耗向资源节约和环境友好的转变。 水产养殖在我国的渔业生产中发挥着主导作用。2 0 0 5 年我国水产养殖总产 量达3 3 0 9 万吨，占世界水产养殖产量的7 0 以上，占我国水产品总产量的6 5 。 图112 0 0 5 年中国水产品产量分布情况( 数据来源于中国农业年鉴2 0 0 6 ( 1 ) 在水产养殖快速发展的同时水产养殖与水资源的矛盾日益凸显。在水 环境压力日益增大的情况下，养殖安全无法得到保障。目前养殖摔放水一般不 经处理，造成对环境的面源污染。池塘养殖系统每生产1 千克水产品，平均消 第1 章引言 耗水资源1 0 - 1 5 吨( l o s o r d o1 9 9 4 ) ，这意味着有1 0 一1 5 吨水成为污染水，还容 易引起交叉感染等问题，一般需要通过环境的自然净化作用才能加以恢复成优 质水源。发展资源节约、环境友好的水产养殖是新时期我国渔业可持续发展的 战略需要。据f a o 统计，在我国每公顷池塘每年的渗漏蒸发和排放水量达到3 万立方，养殖1 千克鱼需要耗水1 0 - 1 5 m 3 。如果按2 0 0 6 年水产品的总养殖产量 1 4 1 0 万吨，每千克耗水量1 0 m 3 计算，一年总的耗水量尽然高达1 4 ，1 0 0 ，0 0 0 万 m 3 ，这是一个十分惊人的数据。 ( 2 ) 水产养殖生产已经成为渔业的主要污染源之一。据f a 0 统计，平均每 生产1 吨水产品，需饲料2 吨，有效利用率却只有2 0 左右。大量的氮流入水体 中，造成养殖水域的富营养化。根据农业部和国家环保总局联合发布了2 0 0 6 年 度中国渔业生态环境状况公报表明：2 0 0 5 年度，我国渔业生态环境总体状 况保持稳定，但局部渔业水域污染仍然比较严重，主要污染物为氮、磷、石油 类和铜。在渔业生产中，养殖污染的面最广、量最大。根据研究，每生产l k g 鱼大约释放o 0 2 到0 0 3 k g 氮( 不包括残饵的分解部分) ( b r o o k sa n dm a h n k e n 2 0 0 3 ) ，如果以2 0 0 5 年全国池塘总产量1 4 1 0 万吨估算，每年池塘养殖的氮排放 总量约为3 5 2 万吨。由此可见我国渔业生态环境中氮磷的污染是相当的严重的。 2 0 0 7 年太湖爆发蓝藻事件，其中主要的污染物质就是氮磷。在渔业养殖集中的 东太湖。根据卫星遥测图测算，东太湖面积1 3 1 平方公里，围网养殖面积达5 4 平方公里，约占东太湖总面积的4 l 。每年养殖排放的氮磷直接污染太湖，同 时过度围网养殖还严重阻隔、减缓了湖区水流，致使水流不畅，湖泊淤积加剧， 大大削弱了太湖的自净能力，各种综合因素导致今年太湖蓝藻的集中爆发，这其 中养殖中排放的氮磷也是重要的因素之一。 ( 3 ) 水环境的污染是水产品安全问题的根源之一。由于越来越广泛采用集 约化养殖方式，并大部分采用传统的养殖设施和养殖技术，受养殖水体自净能 力的限制，池塘容易老化，普遍出现所谓“新塘旺三年现象。传统的养殖设 施技术已经不能适应中国对水产养殖发展的要求，老化的池塘为致病菌的孳生 提供了条件，由此导致养殖对象病害容易发生，养殖生态系统严重受损。为改 善这种状况，常采用增加用药和水体交换的办法。但过量用药会产生食品安全 问题，大量换水也并没有解决污染物的处理问题，更容易造成环境问题和交叉 感染。 我国水产养殖装备技术相对落后，导致水产养殖与环境的矛盾日趋突出。 第1 章引言 主要表现在养殖业不仅是环境污染的受害者，同时也是环境污染的污染源之一， 鱼虾蟹贝养殖对水域的污染物包括残饵、化肥、消毒药品等，特别是残饵溶出 的氮磷等营养元素是导致养殖水域富营养化的主要污染源之一。有研究表明， 投入虾池或网箱的饲料只有7 0 被鱼虾所摄食利用，其余3 0 或更多则浪费掉， 并成为环境的污染物。富营养化的水质是病原滋生的前提条件，甚而可能会诱 发赤潮，带来养殖的灾难性后果。 ( 4 ) 落后的养殖设施技术制约了我国水产养殖业的持续发展。我国水产养 殖方式也逐渐由半集约化向高度集约化发展。由于缺乏精确的统一规划，对水 域养殖水容量、污染负荷缺乏科学研究，对养殖规模、养殖方式、养殖种类缺 乏有力的控制和管理，再加上许多地区的水产养殖业的发展急于追求短期局部 的经济利益，忽视水产养殖自身产生的负面影响，致使水产养殖业的许多经济 和生态问题逐渐显露，导致水域环境污染程度日益加剧，整体环境质量不断下 降，诸如赤潮等的环境灾害频繁发生。落后的养殖设施技术也就成为了制约我 国水产养殖业持续发展的首要问题之一。据f a o 统计，平均每生产1 吨水产品， 需饲料2 吨，有效利用率却只有2 0 左右。大量的氮流入水体中，造成养殖水域 的二次污染。为了维持适宜的养殖水体，一般通过大量换水方式解决，因此每 生产1 千克水产品，平均消耗水资源1 0 一1 5 吨。针对这样的困境，人们开始反 思，发展高效、无公害养殖技术，实现水产养殖的持续发展。 ( 5 ) 工厂化循环水养殖系统是今后渔业发展的方向，也是实现渔业现代化 的重要途径。世界渔业发达国家融生物与工程技术为一体，利用各种技术手段， 创造鱼类最佳生长环境，实现鱼类生产的高度安全管理，将工厂化循环水养殖 迅速发展成为现代渔业中一项具有代表意义的高新技术，已取得了良好的经济 效益和社会效益。日本、澳大利亚、德国、英国、美国、丹麦、瑞典等国家的 工厂化循环水养殖产业十分发达，如丹麦现有年产1 5 0 - , 3 0 0 吨水产品的工厂化 循环水养殖系统5 0 余座，已开发的工厂化循环水养殖装备，可满足1 0 0k g m 3 的负载需求；德国有工厂化循环水养殖系统7 0 余座；法国将工厂化循环水养殖 列为重点开发项目；美国也将工厂化循环水养殖列为“十大最佳投资项目”；日 本自2 0 世纪6 0 年代发展工厂化循环水养殖以来，工厂化循环水养殖各种鱼、 虾、贝等鲜活水产品年产达2 0 万吨以上。日本政府将循环水工厂化水产养殖确 定为“2 1 世纪摆脱海洋地理条件限制，在人工环境下高度安全管理，确保日本 国民未来蛋白源供应的大产业”。日立、松下、三菱等大型跨国集团将工厂化水 4 第1 章引言 产养殖系统的开发作为新世纪企业发展的重要方向。 ( 6 ) 工厂化循环水养殖的能耗、运行成本等问题，制约了应用推广。我国 早在2 0 世纪7 0 年代，受到发达国家先进技术的影响，首先在淡水鱼养殖领域 开展了工厂化循环水养殖装备及系统技术的研究。2 0 世纪8 0 年代，又从德国、 丹麦等国引进了数十套循环水处理设备，进行了一定程度的生产应用。但是， 由于受到当时社会经济、科技水平和生产力条件的限制，研究成果没有得到很 好的应用推广，引进的设备使用不久后，也大都处于闲置状态。但这一时期的 研究和引进消化吸收为以后工厂化循环水养殖技术的兴起和发展奠定了重要的 基础。2 0 世纪9 0 年代中期以后，随着社会经济和生产力水平的蓬勃发展，水产 养殖业对不受地域条件限制的集约化高效养殖模式需求增大，工厂化循环水养 殖方式又被水产养殖业所重视。“九五以来，相关科研单位、高校和企业开 始在不同层面组织科技攻关和技术开发，在淡水工厂化循环水养殖系统关键设 备研制与系统技术研发方面取得了良好的进展，解决了养殖水体有机颗粒物过 滤分离、生物净化、消毒杀菌、水质自动检测等基本关键技术，形成了几种有 一定特色的淡水工厂化循环水养殖系统模式。2 1 世纪以后，这些系统模式在国 家现代农业示范推广项目中得到了较好的应用，但在应用过程中还存在着投资 规模大：运行成本高、系统集成水平低等制约应用推广的根本性问题。与发达 国家水平相比，我国在高效、节能、集成化程度高的设备研制和系统技术开发 方面，与发达国家相比还有较大差距，需要依靠现代科技，通过关键技术攻关 和集成创新，进行突破。 ( 7 ) 工厂化循环水养殖的经济评价研究对发展工厂化循环水养殖具有极为 重要的意义。随着国家现代化建设的迅猛发展，渔业生产力对渔业生产方式提 出了更高的要求，养殖生产方式也需要升级换代。工厂化循环水养殖方式因其 具有的高效、节水、节地、无污染的特点，是一种适应渔业生产力发展的新型 养殖生产方式，需要得到推广应用。但是目前还缺乏相应的经济评价方法和技 术，特别是对工厂化循环水养殖中的水资源及对外部环境的影响如何分析评价。 经济评价方法和技术的缺失，使得难以对工厂化循环水养殖技术做出科学合理 的评价。建立科学的评价体系，对工厂化循环水养殖进行合理的经济评价可以 为政府、园区、企业制定工厂化循环水养殖发展规划和加强管理的提供支持。 工厂化循环水养殖是一项涉及面广、多学科交叉、综合性很强的系统。为了科 学地评价工厂化循环水养殖模式的发展，利用相应的数据信息资料，建立一套 第1 章引言 设计合理、操作性较强的工厂化循环水养殖模式评价方法，为工厂化循环水养 殖模式管理及决策提供数据支持是十分必要的。 1 3 研究目标 从社会、环境、经济效益角度出发，构建对工厂化循环水养殖评价进行综 合性、系统性的评价的理论与方法。不仅可以对工厂化循环水养殖技术的先进 性、成熟性以及市场发展前景进行经济性分析评价，而且可以从工厂化循环水 养殖的发展对相关产业与相关技术领域的影响作用以及对经济与社会多方面产 生的影响进行经济性分析评价。探索建立工厂化循环水养殖项目经济评价的理 论与方法。采取定性论述与定量分析相结合，系统综合的评价工厂化循环水养 殖。 1 4 研究思路与技术路线 ( 1 ) 运用单位折算费用模型、成本效益模型和投资回收期模型，全面地分 析考察计入方案的直接费用和间接的相关费用，评价工厂化循环水养殖的技术 经济性。 ( 2 ) 运用经济学原理，采用现代技术和传统手段相结合的调查方法，分析 工厂化循环水养殖的资源消耗和排放污染物的经济损失，以系统理论和方法构 建基于环境和资源货币化估值的评价模型。 ( 3 ) 从我国社会与经济发展角度和水产养殖可持续发展的立场出发，主要 采取定性论述与定量分析相结合，按照理论指标体系模型化进行综合系统的评 价分析。 ( 4 ) 考虑环境成本和借鉴世界项目评价理论和方法，结合国情，建立完善 工厂化循环水养殖评价理论与方法。 6 第1 章引言 l 考察调研 1 分析 l 调查和文献收集 分析 图1 2 技术路线图 7 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 2 1 工厂化循环水养殖的定义与内涵 2 1 1 工厂化循环水养殖的定义 目前，国内对工厂化养殖许多不同的提法和不同的含义理解，如叫“工业 化养殖”、“陆基养殖”等等。在我国水产行业，对一些设施化的养殖系统， 尽管其对水源和地域条件有很大的依赖，也称为工厂化养殖系统，有时甚至是 将只要是在室内，有厂房的养殖方式就称为工厂化养殖。 而工厂化循环水养殖，国外一般称循环水养殖( r e c i r c u l a t i n ga q u a c u l t u r e ) 是工厂化养殖发展的一种高级阶段，其主要特征是水体循环利用，日均水利用 率在9 5 以上，低于此水利用率指标的一般成为流水养殖或准循环水养殖。在此 基础上，循环水养殖大量利用厂房等基础设施及配套的水处理设施设备，为水 产品创造合适的水体生长环境，为生产操作提供必要的装备和手段，主要包括 水温、水量、水流向、溶氧、酸碱度、光照、投饲、消毒、杀菌、吸污、分选、 起捕、废水处理及应急发电等多方面。它不同于普通的工厂化养殖，其综合运 用机械、电子、化学、自动化信息技术等先进技术和工业化手段，控制养殖生 物的生活环境，进行科学管理，从而摆脱土地和水等自然资源条件限制的一种 高密度、高单产、高风险、高投入、高效益的养殖方式。循环水养殖已经脱离 了传统的养殖范畴，强调养殖过程的机械化和自动化，即全人工控制，而不是 室外移入室内、加温调光充气等某些具体生产环节的人工控制；强调养殖生产 的计划性，按照市场需求进行生产。因此工厂化循环水养殖的实质是养殖生产 的工业化，体现在工厂化、自动化、科学化和水净化等等多方面，生产进行全 部或部分的控制，过程可控，反季节养殖，高产高效，产品像工业品一样有计 划的均衡上市。从学科特点来看，循环水养殖不再是仅仅以养殖技术为主体的 专业，而是全面进入了养殖工程这一领域，高度综合是其重要的特征。 本研究所指的工厂化循环水养殖是指采用现代工业技术和现代生物学技 术，在半自动或全自动的系统中高密度养殖( 包括育苗) 优质鱼、虾、贝，并 对全过程实行半封闭或全封闭管理的一种无污染、商业性和科学化的养殖生产 方式。其特点是集土建工程、机械电子、仪器仪表、化学、生物工程、自动控 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 制和社会经济学等现代科技于一体，对养殖生产全过程的水质、水流、水温、 投饵、排污、疾病预防、水处理及循环使用等实行半自动或全自动监控，使其 能在高密度养殖条件下，自始至终维持最佳生理、生态条件且不产生内外环境 污染，从而达到养殖对象的健康快速生长和最大限度地提高单位水体产量和质 量。 工厂化循环水养殖是全人工条件下的水产养殖生产，其基本上不受或很少 受自然条件的限制，可以根据需要在任何地点建立海水或淡水、水温可控、水 质保证、生产过程程序化、机械化的养殖生产系统。因此工厂化养殖的属性就 是渔业生产行业中的高新技术养殖项目，因其高技术、高投入、高度自动化的 特点而具有工业生产的属性。 2 1 2 工厂化循环水养殖的特征 水产工厂化养殖的主要技术特征是，大量利用厂房、水处理设施等设施设 备，为水生动物创造合适的生长环境，为生产操作提供必要的装备和手段，控 制养殖水生生物的生活环境，进行科学管理，从而摆脱土地和水等自然资源条 件限制，是一种高密度、高单产、高风险、高投入、高效益的养殖方式。其使 得水产品的生产能够按照计划按时按量的像工业生产产品一样的生产，强调养 殖过程的机械化和自动化，养殖生产的计划性。工厂化循环水养殖是一个省地、 省水、高产量的生产工具，工厂化循环水养殖系统在资源需求、生态保护、生 产能力等方面的优势是传统养殖方式所不能企及的，主要体现在：一是用水量 少，可利用较低质水源，对水资源要求较低；二是占地少，对土地资源的要求 低；三是养殖密度高，单位耗水产量大；四是易于控制生长环境，鱼类( 以及 其他养殖种类) 生长速度快，生长周期短；五是饲料利用率高；六是水循环使 用，利用系数高；七是排放的废水废物少，能集中处理，对环境无压力或很小； 八是不受外界气候的影响，可实现常年生产。 2 2 国外工厂化循环水养殖的发展状况 2 2 1 国外工厂化循环水养殖的发展背景 随着世界人口的增加，以及人们对水产品健康特性的认识与接受，人类对 水产品的需要量一直在显著增加。由于海洋自然资源的限制，水产品消费量的 增长需求，必须靠养殖业的发展去满足。但是进一步扩大水养殖业受到资源与 9 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 环境的限制。传统的养殖方式由于饲养密度的限制，需要大量的水源，而水源 短缺已成为世界性问题。为了增加产量，提高生产效率和充分利用水源，近年 来集约养殖被广泛采用，这些养殖方式以加氧和采用人工饲料为特点。人工饲 料的投入，使得集约式养殖造成环境的污染十分严重，在淡水养殖方面，养1 吨淡水鱼产生的粪便相当于2 0 头猪的粪便量，在海水养殖方面，每生产1 吨虾 需要投下饲料3 吨5 吨，相当于蛋白质1 吨1 3 吨，利用率却只有2 0 左右， 大量的氮流入水体中，造成养殖水域的二次污染。同时，由于这种饲养方式所 涉及的废水排放量较大，水处理及污染控制都较困难。另外，由于内陆水体和近 海受到工业、民用和农业污染的影响，水质变坏，影响其用于水产养殖的适用 性，导致可利用水源的进一步减少。 工厂化循环水养殖受欧美国家大型水族馆建立的启示，由西方工业发达国 家率先实施，它是对渔业捕捞不足的补充，也是水域生物资源保护和可持续发 展水产养殖业的需要。作为一种新的水产养殖方式，工厂化循环水系统近年来 在世界上各主要水产养殖国家尤其是欧美经济发达国家引起了日益广泛的重 视。国外不少国家已经采用了环境立法的方式，对养殖排放废水加以限制。因 此采用封闭式循环水养殖系统成为未来养殖的必然趋势。一般认为工厂化循环 水系统有以下几个主要优点：一是节水省地，由于系统本身采用辅助增氧和水 处理过程，循环系统能够采用高密度养殖，并反复使用同一水体，既减少了水 的用量，也提高了地面的利用率。二是对环境影响小，由于循环系统本身具有 对鱼的排泄物的处理能力，使这些排泄物对外面环境的影响减小。另外循环水 系统大大降低了废水的排放量，便于排出的废水的处理与管理。三是灵活性， 由于水的循环使用，使得循环水系统能够不受水源、季节和地区的局限，从而 能用于干旱少水源的地区选址，能够在寒冷地区养热带鱼，能够在内陆养海水 鱼，且能够把系统建立在市场附近。 2 2 2 国外工厂化循环水养殖兴起的动力 1 发达国家严格的养殖许可证制度 发达国家水产养殖从业人数极少，行业准入门槛却很高。以美国为例，水 产养殖受到双重制约。首先是关于水权，拥有一块土地并不等于可以处置上面 的水资源，也就是水资源和土地是分离的，水资源是有代价的，这个代价绝对 支持不住大量消耗水资源的养殖方式，迫使养殖业主寻求节水的养殖方式。其 次排污受到限制。环保署( e p a ) 出台的法规和各州的法规都对养殖排放有所限 1 0 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 制，本来考虑过制订一个统一的养殖排放标准，主要是涉及总悬浮物等方面的 问题，但考虑到执行难度和各地的实际情况，最后没有出台，只是规定了排放 水必须经过处理，比如沉淀和灌溉农田等，全国或各州一般没有一个具体的强 制排放指标。实际操作是根据1 9 7 2 的全国污染总量调查，以那时为基准，法律 规定了以后的污染总量不能超过上述基准值，养殖场的排污也纳入到当地的排 污总量控制中，也就是虽然养殖场的排放水没有明确限定指标，但是排放水总 量和污染物总量却有限制。因此一个养殖场的建立，必须通过环境评估，这个 过程可能要卜2 年，根据不同地方的实际情况，会有不同的具体措施。比如， 首先考虑不能加剧本地区的污染，需要控制养殖场的污染总量，允许一个养殖 场一年的排放数量，规定一定的处理措施。通过污染总量的控制平衡水产养殖 的废水排放，当然也涉及到了养殖容量的问题，实际操作中规定了养殖场的间 隔等问题。总体上美国的水产养殖规模很小，主要在东南和西北部地区，加上 地广人稀，各种矛盾不是十分突出。但即使如此，对发展池塘水产养殖还是很 不利。 欧盟也有相类似的情况，对水产养殖的废水排放都会在其颁发的养殖许可 证中对重要的污染物确定排放限值。然而，欧盟及其主要国家都没有特地为水 产养殖行业的排放废水制定排放标准，而是通过一系列的环境保护法令及其实 施纲要，形成了完整的环境质量标准( e q s ) 体系，确定了在养殖许可证中对主 要的污染物排放限值。具体方法是在对会污染水质的有害毒性物质在大量研究、 测试的基础上，制定了标准限值并以法令的形式颁布，列出了一系列危险物质， 给出了控制原则。将有毒、耐降解和引起生物体内积聚的物质归1 类表中，而 将对水环境会造成伤害的物质归在2 类表中。该法令要求成员国以各自的水质 目标( 环境质量标准) 计算出废水排放标准限值，在水产养殖实践中也是如此。 在欧盟( 具体到各个国家) ，申请水产养殖许可证所涉及到的环境保护方面的情 况，首先环境保护官员要对目标养殖场地按申请人提供的各方面资料信息进行 环境影响评估( e i a ) ( 这也是欧盟对成员国的要求，且不仅仅局限于水产养殖 行业) ，在完成环境影响评估的基础上，按场地实际情况等因素计算确定排放限 值，因此许可证上注明的限值是s i t e s p e c i f i c ( 为每个养殖场地特定的) 性质的， 这也意味着每张许可证上列出的设限物质和限值标准可能都会有所不同。这跟 美国的情况极为相似，即签发许可证的环境官员都要为颁发的每张许可证按实 际情况编写合适的条款( 但在美国，编写人员有权确定采用以技术标准为基础 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 的限制条款或采用以水质标准为基础的数字型限值，一般都采用以技术标准为 基础的限制性条款，只有在认为以技术为基础的限制性条款不足以保障水质时， 才会采用数字型限值。为此，美国e p a 还发表了许可证条款编写手册) 。在欧盟 国家，获取水产养殖许可证也是一个漫长的过程，一般都是1 - 2 年，至少也得 花上至少六个月的时间。 2 发达国家的经济技术条件 ( 1 ) 鱼价相对昂贵，能源相对便宜，可以应用相对昂贵的生产方式。以罗 非鱼为例，美国的售价是近l 美元磅，中国是它的四分之一。电费与我国相同 甚至更低。决定了循环水养殖的经济性在美国远远优于我国。 ( 2 ) 劳动力昂贵，循环水养殖生产的高效可以弥补其高成本。美国池塘养 殖的密度一般5 0 0 千克左右或再高一点，但不追求片面的高产，因为5 0 0 千克 密度可以充分利用池塘的生物负荷，鱼病比较少。渔业装备比较多，投饲、起 网、抄鱼等都实现了机械化和半机械化，即便如此按此计算，一个年产1 0 0 吨 的养殖场需要的技术工人还是相当可观，至少十多人。而一个年产1 0 0 吨级的 循环水养殖车间，只需数人管理即可，人员成本节约相当可观。 ( 3 ) 技术性制约。由于养殖场采用了许可证管理的形式，用水和排污是很 大的麻烦，处理不当会占有很高的成本。而循环水养殖在该方面的问题比较少， 首先耗水很小，只有传统养殖的百分之几，由于水量小，污物处理比较方便。 美国等发达国家的循环水养殖迅速发展并不是政府刻意提倡的结果，而主 要是经济利益驱动和环保制约共同发展的结果。从世界范围讲，绝大多数国家 的水产业都是以捕捞为主的产业结构，养殖所占的比重很低。受全球经济一体 化的影响，水产品贸易不受w t o 农产品贸易的保护，较小的规模和较高的成本 使发达国家的水产养殖举步为艰，政府也没有特殊的重视，循环水养殖从一开 始的公益性、兴趣性的研究和和生产逐步转为一种重要的生产方式，但即便如 此，循环水养殖也还未成为养殖方式的主流。国外自己总结，社会经济条件是 促成循环流水水产养殖技术兴起的主要原因。f r i d l e y ( 1 9 9 3 ) 认为美国等发达国 家在该领域的发展主要归结为3 个因素：一是气候多变；二是劳动力昂贵；三 是水和土地资源日渐缩减，立法日益严格。日本沿海露天养殖尤其是网箱养殖 一直占据主导地位，但是这些开放式养殖系统直接将废水废物排放到海洋中， 已经带来水体恶化、优质水域减少等一系列问题。挪威也面临着同样的问题， 政府出于保护淡水水体、防止疾病危害野生鱼类、避免逃逸的养殖鱼影响野生 1 2 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 鱼类的遗传等考虑，采取了严厉的环境保护法，致使用于本国消费的淡水水产 很少。循环养殖技术在最近的几年里己得到较多的应用，韩国的水产工 程界已经把i b k s ( i n t e n s i v eb i o p r o d u c t i o nk o r e a ns y s t e m ) 作为内陆水体和沿海 保护区水产养殖的主要手段。 2 2 3 国外工厂化循环水养殖的发展历程 循环水养殖的兴起也就是最近3 0 多年的事情，从掌握的情况看，当时欧洲 国家发展比较快，因其技术来源于市政工程的水处理，因此许多原来从事水务 处理技术的企业参与进来，技术措施带有显著的市政水处理的色彩，比如上世 纪8 0 年代进入我国的施德勒马帝可公司等，这一时期世界上循环水养殖的发展 以欧洲为代表，但是由于是外行不熟悉水产行业的基本情况，无法领会水产行 业成本斤斤计较的特点，其技术始终无法有效进展，投入成本高和运行成本高 是通病。但是计入上世纪9 0 年代以后，在美国成立了一个水产养殖工程学会 ( a q u a c u l t u r ee n g i n e e r i n gs o c i e t y ，简称a e s ) ，许多从事农业工程和水产养殖的 专业人员加入到这一学会，使得这一学术组织迅速发展成世界上循环水养殖领 军代表，由于地利等便利，美国的循环水养殖技术后来居上，在近1 0 年时间里 取得了技术上的主导地位，欧洲、澳洲等的应用发展也不错。 据报道，国外的工厂化养殖是以高密度的网箱养鱼而开始的，经过上世纪 6 0 、7 0 年代的不断发展，一些发达国家为了保护环境、节约能源和水资源，已 不再大规模开挖养鱼池，而是以技术为支撑，出台经济、财政、金融等扶持政 策来全面发展工厂化养鱼。2 0 世纪6 0 年代末，多数采用单级净化装置( 如：卵 石滤床、活性污泥池、滴滤等) 来处理部分或全部养殖废水。这类装置占地大、 效率低。7 0 年代研制了净化效率较高的生物转盘、生物转筒，同时发展了二级 以及三级式水净化技术，即增加前级处理装置，滤去粒状污物，减少生物滤池 负荷。这类装置除普通沉淀池外，还有压力滤器、斜板( 斜管) 滤器、旋涡分 离器、固体离子过滤机等。2 0 世纪8 0 年代以来，进一步研究了臭氧净化处理技 术、离子交换处理技术以及生物接触氧化技术等，并相应研制了新的生物滤料， 取得了较大的进展。近年来，国外循环水养殖水处理技术进步较快，在水体消 毒、净化、池底排污、增氧及控温方面，几乎采用了现代所有可以引用的实用 技术。 美国的工厂化养殖在上世纪6 0 、7 0 年代已经迅速发展，主要以利用冷流水 养殖虹鳟和大规模工厂化养殖条纹鲈和黑斑石首鱼，工厂化养鱼当时被美国政 第2 章 工厂化循环水养殖的现状与发展 府列为“十大最佳投资项目之一 。日本在该领域也起步较早，日本早在上世 纪6 0 年代初就开始较大规模利用发电厂温排水实施工厂化养鱼，尤其是在真鲷、 牙鲆等品种的工厂化育苗和养殖方面成就显赫，特点是技术成熟、产量稳定、 效益显著。据报道，日本有许多现代化养鱼工厂既是生产厂，又是旅游点和娱 乐场，内设水族馆、观鱼池、钓鱼池、游泳池等多项功能齐全的娱乐设施，情 景别致独特，对游客有很大的吸引力。德国的工厂化养鱼规模大且技术设备十 分先进，不仅本国规模较大，并为亚、美、非许多国家承建了养鱼工厂，其特 点是无人工的自动化控制技术的普及率高。丹麦、法国都是工厂化养鱼先进的 国家，丹麦水产研究所研制的成套养鱼设备在上世纪末开始大批出口国外。 2 3 我国工厂化循环水养殖的发展状况 2 3 1 我国工厂化循环水养殖的发展背景 在上世纪7 0 年代，我国水产养殖还处于快速发展的前夜，如何大幅度提高 产量是当时的主要问题。因此大家一直在寻求各种可以显著提高产量的养殖方 法，工厂化流水养殖和静水高密度养殖成为当时的热门发展方向。同时，在工 厂化育苗方面，技术上也取得了突破。当时虽然国外循环水养殖的信息已经流 入国内，并且有北京水产研究所、上海水产研究所和水科院渔机所等先行者开 始跟踪研究，但国内并没有真正意义上的循环水养殖。 上世纪8 0 年代，鳗鱼养殖是一项高回报的产业，北方地区冬天的吃鱼难问 题也亟待解决。随着改革开放深入，国外的循环水养殖设施和技术开始进入中 国，据统计，当时各地花巨资共引进了西德和丹麦约3 0 余套循环水养殖设施， 西德的设施比较适合于罗非鱼养殖，丹麦的设备比较适合于鳗鱼养殖，当时北 京小汤山就引入了德国的全套技术和装备，但由于高昂的投入和运行成本，上 述设施很快便被束之高阁。1 9 8 8 年，渔机所吸收西德技术，设计了国内第一个 生产性循环水养殖车间一一中原油田年产6 0 0 吨级养鱼车间。由于投入由国家 负担，能源费用不计入成本，并且确实为企业解决了吃鱼问题，此后该技术很 快在国内油田、煤矿、发电厂等推广应用。但之后几年，随着养殖业的迅速发 展，北方冬季的吃鱼问题得到了很大的改善，而企业改革的深化使能源费用也 逐步摊入成本，循环水养殖的经济性受到了严重的质疑，加上技术上的不成熟， 循环水养殖的发展陷入了低谷。 1 4 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 上世纪9 0 年代起，随着经济的快速发展，全国各地兴建了很多水产养殖示 范区，其中很重要的内容是建立了一批淡水循环水养殖系统，由于淡水高价值 品种较少，淡水循环水养殖的经济性矛盾突出。但是在将循环水养殖技术应用 于全人工控制繁殖系统之后，相关矛盾迎刃而解，其反季节生产、质量可控的 优势得到了充分的发挥。 上世纪9 0 年代后期起，以大菱鲆的工厂化流水养殖为代表，海水工厂化养 殖在全国得到了大力推广，对名贵水产品的生产起到了很大的推动作用，全国 现有工厂化养殖面积约3 1 1 0 万平方米。随之而来的问题是该养殖方式大量耗用 优质水资源，尤其是地下水资源，造成地下水位下降、地陷等诸多问题，渤海 湾个别地方情况还相当严重。并且由于控温等要求，养殖成本居高不下，于是 循环水养殖有了用武之地。国家“九五”以后科研计划对海水的循环水养殖也 大力支持，取得了重要的阶段性成果。但是海水循环水养殖本身存在很多技术 难点，其技术成熟度远不如淡水热水性鱼类的循环水养殖，国际上也未取得最 终突破，因此海水循环水养殖处于迫切需要发展但又无力大规模发展的局面。 当前工厂化循环水养殖推进中最大的困惑是经营效益问题。规模效益是影 响成本的一大因素，但风险性主要还决定于市场，前几年工厂化养鳖受挫便是 一例。我国的市场经济体制尚不完善，循环水养殖生产经营体系缺乏社会化配 套，高价值种类的成套养殖技术有待深化。即使如此，有些地方还是创造了自 己成功的经验，例如：利用温泉节约能源；在大型水库坝下设养鱼工厂，节省 提水、控温等能耗；有的采取季节性或阶段性的室内养殖，比如养鳗、养鳖在 幼体阶段控温增氧，确保高存活率，后期尽量利用自然光热资源等等。 工厂化循环水养殖这种方式正在逐渐渗透到我国的水产养殖业中，这是必 然的趋势。促进工业化养鱼的发展，除了须加强投资力度外，同时要求技术体 系的完善和养殖产品的产值足以支持经营运转，这要求企业家、科技人员及渔业 管理工作者共同关心这个问题。 总体上看循环水养殖在我国的发展充满政府主导的色彩，还未进入法规和 经济主导的阶段。在发展早期，有市场需求的因素，但那是在养殖发展未达到 一定的水准、水产品流通发展不充分、企业搞大而全时代下的产物。在发展中 期，则基本上是政府引导和推动，企业本身没有一种原动力，经济因素制约了 其快速发展。在发展后期，政策引导力度逐渐加强，认识层面已经趋于一致， 部分企业有了发展的冲动，但技术、经济等因素仍然是重要的制约，其中对淡 第2 章工厂化循环水养殖的现状与发展 水而言，经济性问题更突出，对海水而言，技术问题更严重。 2 3 2 我国工厂化循环水养殖的发展历程 我国工厂化养殖起始于2 0 世纪7 0 年代，主要应用于海、淡水鱼类养殖， 发展很不平衡，首先在热电厂的温排水养鱼及冷流水虹鳟鱼养殖上得到应用， 自行设计的封闭循环水养