循環水養殖系統提升水產養殖效率分析

中圖分類號：S964 文獻標志碼：A 文章編號：1004—6755（2025）08-0062-03

Abstract：To enhance aquaculture eficiency and resource utilization，this study systematically analyzes the technical characteristics and production performance of recirculating aquaculture systems （RAS）. Through three parallel 50m3 experimental systems，a l8o-day empirical investigation was conducted on RAS's water quality regulation capacity， biological growth performance，and facility operational efficiency. Results indicate that RAS achieved： 47% improvement in water parameter regulation compared to traditional aquaculture， 15.5% increase in species survival rate，and water reuse efficiency while reducing comprehensive energy consumption by 45% versus conventional models. Economic feasibility analysis reveals a 3.2一year payback period for scaled RAS projects，demonstrating significant economic and ecological benefits.

Key words：recirculating aquaculture systems;aquaculture; efficiency improvement

《“十四五”全國漁業發展規劃》明確提出，要發展智慧漁業，推進養殖設施裝備現代化，提升養殖效率和資源利用水平[1]。傳統池塘養殖模式存在用水量大、土地占用多、環境影響等問題，難以適應現代水產養殖的發展要求。循環水養殖系統（Recirculating Aquaculture System，RAS）作為一種新型集約化養殖模式，通過水處理與循環利用技術，在相對封閉的環境中實現水產生物的高密度養殖，具有明顯的技術優勢。

1循環水養殖系統概述

1.1基本概念與結構要素

循環水養殖系統是一種高效集約化的現代水產養殖模式，通過水處理與循環利用技術，在相對封閉的環境中實現水產生物的高密度養殖2]RAS主要由養殖單元、水處理單元、水質監測與控制單元三大功能模塊構成。

1.2 工作原理

RAS的運行基于水質凈化與循環利用的原理[3。養殖過程中，生物代謝產生的懸浮固體、氨氮等污染物先經機械過濾去除顆粒物質，后進人生物濾池，用硝化細菌將有毒氨氮轉化為亞硝酸鹽，再氧化為硝酸鹽。蛋白質分離器通過氣泡吸附去除溶解性有機物，紫外線裝置殺滅病原微生物。經多重處理的水體在充氧、調溫后，重新進人養殖池循環使用。系統運行過程中，通過在線監測設備實時檢測pH 值 （6. 5～8. 0） 、溶解氧 （gt;5mg/L ）、氨氮（lt;0.5mg/L） 等關鍵指標，并借助自動化控制裝置進行調節，確保養殖環境處于最適狀態。

2循環水養殖系統的生產效能分析

2.1 水體環境調控能力

RAS的水體環境調控能力，主要體現在水質參數的精準調控和環境脅迫因子的快速響應兩個方面[4]。本研究通過在大型循環水養殖基地設置3組平行試驗系統，每組容積為 50m³"，養殖密度為 25kg/m³"，連續監測180d，獲得表1數據。

表1水質參數調控效果與傳統養殖對比分析

數據表明，RAS在溶解氧調控方面表現突出，即使在夜間耗氧高峰期，通過變頻調速水泵與微孔增氧技術的協同作用，仍可維持理想水平。pH值調控采用在線監測與自動加堿系統聯動，持續監測結果顯示穩定性良好。氨氮去除方面，在標準工況下，生物濾池的硝化效率較常規方式有明顯提升。

溫度調控采用鈦管換熱器配合PID控制算法，即使在較大環境溫度波動條件下，系統水溫仍保持穩定[5]。

通過為期180d的連續運行驗證，系統各項水質指標的達標率和穩定性較傳統養殖模式有明顯提升，充分證實了RAS在水體環境調控方面的技術優勢與應用價值。此外，系統水質關鍵指標的達標率為 98.5% ，其中溶解氧、pH值、氨氮等核心指標的穩定性較傳統養殖提高 47% 。

2.2 生物生長性能

本研究選取淡水魚類草魚作為試驗對象，對比分析RAS與傳統池塘養殖的生物生長性能差異。試驗組設置3個 50m³"RAS，對照組選取3個 500m²"標準化養殖池塘，養殖周期均為180d，數據如表2所示。

試驗結果表明，RAS通過精準的環境調控和飼養管理，顯著提高草魚的生長性能。系統的恒溫效果和水質穩定性促進魚類的攝食活動，改善了餌料轉化效率。

表2不同養殖模式下草魚生長性能對比分析

2.3設施設備運行效能

RAS的設備運行效能主要通過綜合能耗指數（IEC）進行評估[。該指數計算公式如下：

其中： IEC 為綜合能耗指數， kW?h/kg P 為系統總裝機功率， kW;T 為運行時間， h;η 為設備負載系數； V 為養殖水體體積， m³：Y 為單位水體產量， kg/m³"。

通過運行數據分析，RAS的主要設備運行參數如下：水泵系統運行效率達到 85% ，較傳統水泵提升 18% ；生物濾池的氨氮處理負荷為0.8kg/m³?d ，較常規生物濾池提高 40% ；紫外消毒裝置的殺菌效率保持在 99.9% 以上。

系統各項設備采用智能聯動控制，根據水質參數自動調節運行功率和工作時間。例如，在水溫穩定期，溫控設備可降低至 30% 負載運行；夜間耗氧低谷期，增氧系統實現變頻節能運行。通過設備智能調控，系統平均綜合能耗指數為2.1kW?h/kg ，較傳統養殖模式降低 45% 。

3循環水養殖系統的綜合效益量化

3.1生產效益量化指標

本研究建立了RAS生產效益量化評價體系，包含產出效益、質量效益和時間效益三個維度[8]。

通過對10個規模化循環水養殖基地的數據采集分析，系統的綜合生產效益指數達到0.85，較傳統養殖模式提升 56% 。

產出效益評估中還需考慮產品品質提升帶來的價值增值[。RAS生產的水產品肉質細膩度、肌間脂肪含量等感官指標方面較傳統養殖顯著改善，產品市場溢價率達 15%～20% 。質量效益方面，系統通過精準投喂和環境調控，使產品規格更加統一，優質品率提升明顯。在養殖后期，通過科學的飼養管理，產品規格整齊度達到 92% 以上，便于統一加工和規模化銷售。

3.2 資源消耗評估

采用全生命周期評價方法（LCA）對系統運行過程中的資源消耗進行量化分析[9]。主要評估指標包括：新鮮水用量、電能消耗、餌料投入等，如表3所示。

資源利用效率分析顯示，系統通過水處理與循環技術，實現了資源的高效利用和節約。水資源和土地資源方面節約效果最為顯著。環境影響評價結果表明，系統的碳排放強度較傳統養殖降低 52% 。

表3不同養殖模式資源消耗對比（每生產1kg水產品）

系統在資源節約方面的優勢還體現在飼料利用效率的提升上。通過智能投飼系統，結合水質監測數據，實現了精準定量投喂，顯著降低了飼料浪費。研究表明，與傳統養殖相比，RAS的飼料轉化率提高 25%～30% 。在人力資源利用方面，系統通過自動化控制和智能監測，每噸產品的人工工時從傳統養殖的 0.48h 降至 0.15h ，大幅降低了人工投入的同時，工作環境也得到了改善。

3.3 經濟可行性分析

基于凈現值法（NPV）和投資回收期法對RAS進行經濟可行性評估[10]。初始投資包括土建工程、設備購置、安裝調試等；運營成本包括能源費用、人工費用、飼料投入、維護保養等；收益來源包括水產品銷售和水資源節約效益。

經濟效益測算公式為

式中： EC 為凈現值，萬元； I₀"為初始投資額，萬元； C_t"為第 Ψ_t"年現金流入，萬元/年； O_t"為第 Ψ_t"年現金流出，萬元/年； r 為折現率， %;t 為計算期，年。

按照年產 500t 規模進行核算，系統初始投資850萬元，年運營成本420萬元，年銷售收入750萬元。在 8% 的基準折現率下，投資回收期為3.2年，財務內部收益率（IRR）為 28.5% 。敏感性分析表明，在產品價格波動 ±20% 的情況下，項目仍具有良好的抗風險能力。

4結論

循環水養殖系統在水體環境調控、生物生長性能和設備運行效能等方面均顯著優于傳統養殖模式。未來研究方向應著重探索系統智能化水平提升、設備運行效能優化以及規模化推廣模式等方面，進一步提升循環水養殖的綜合效益。

參考文獻：

[1]蔣衛亮，姜永杰，張海濤，等.中國海水魚養殖產業發展現狀及建議[J].水產養殖，2025，46（4）：55-60.

[2]梁思遠，龔睿，劉海燕，等.切尾擬工廠化循環水養殖技術[J].科學養魚，2025（4）：46-47.

[3」王煜烽，姜建湖，陳建明，等.不同養殖密度對工廠化循環水養殖馬口魚生長性能的影響[J].水產養殖，2025，46（5）：23—26，49.

[4]陶志英，袁嘉欣，謝世紅，等.淡水池塘嵌入式集裝槽循環水養殖系統水質及微生物群落分析[J].漁業現代化，2025，52（2）：46-57.

[5]劉艷輝，鄒瑞興，劉鐵鋼，等.“網箱一池塘\"耦聯內循環水生態養殖研究[J」.水產養殖，2025，46（4）：1一6.

[6]王勇，張瑜霏，張宇雷.循環水養殖波動反饋型投飼裝備設計與應用[J].農業工程學報，2025，41（7）：74-80.

[7」張坤利.陸基推水集裝箱式水產養殖探究J」.廣東蠶業，2025，59（3）：60-62.

[8」陶莎，劉青，楊斌，等.貴州山區不同循環水控溫養殖南美白對蝦生產試驗[J].科學養魚，2025（4）：35-36.

[9」趙晨旭，吳罡，孫偉，等.循環水養殖系統中固體廢物輸運性能的研究進展[J].大連海洋大學學報，2025，40（1）：174-184.

[10]馮濤，陳凱冬.生態循環水高效工廠化養殖智能管控技術探討LJ」.南方農業，2025，19（2）：146—148.

（收稿日期：2025-05-09）