本书面向智慧水产养殖领域，从基础设施建设、循环水处理技术、有益微生物与病害控制、智能管控技术等方面阐述了智慧渔场的整体解决方案，详细分析了近10年国内外循环水养殖模式的应用与实践。全书兼具指导性、资料性和实践性，可为今后建立适用于中国国情的工厂化循环水养殖模式及管控技术提供参考。 本书可供高等院校计算机、智能控制、管理科学与工程、水处理、水产养殖等专业师生及相关研究院所的研究人员学习参考，也可以为智慧渔场领域的设计人员、建设人员、管理人员、技术人员提供指导。

第一篇 工厂化循环水养殖设施基础建设
　　第1章 工厂化循环水养殖概念
　　工厂化循环水养殖是过去40年来在废水处理和水产养殖技术基础上逐步发展起来的一门新型的高效养殖技术。与其他类型的现代水产养殖生产方式相比，工厂化循环水养殖系统（recirculating aquaculture system，RAS）目前的养殖规模还相对较小。但在过去的20年里，随着其节水、节地、高密度集约化、排放可控等优势日渐凸显，其市场接受度和规模不断增加，工厂化循环水养殖技术得以快速发展。
　　1.1 工厂化循环水养殖的含义
　　1.1.1 工厂化循环水养殖
　　工厂化循环水养殖是指集现代工业技术于一体的工厂化、集约化养殖，反映了水产养殖从农业化向工业化转变的过程。工厂化循环水养殖车间如图1-1所示。狭义的工厂化循环水养殖是指半封闭式或陆基封闭式的循环水系统养殖；广义的工厂化循环水养殖则涵盖了大塘循环水养殖、现代化深水网箱、陆基工厂、海洋牧场等生产模式[1]。工厂化循环水养殖利用的是现代化科学技术（包括生物学、机械工程学、水处理化学、机电工程学、现代电子信息学、现代建筑学等），通过科学控制养殖生物的生存环境，使养殖生物始终保持着良好的生长状态。工厂化循环水养殖模式不仅能避免传统养殖方式的弊病，减少对水的依赖以及对环境的污染，还能提高养殖生物的成活率，提高其产量和品质，实现绿色养殖[2]。
　　1.工厂化循环水养殖的必要性
　　工厂化循环水养殖的特点是占地面积小、生产效率高、污染少、排放少，是一种高单产、高密度、高投入、高回报的养殖方式，正好符合现代化水产养殖业结构调整的需要。我国是一个淡水资源十分匮乏的国家，传统的粗放型养殖不仅占地面积大、易受环境影响、难以实现可持续发展，而且耗水量大，不利于我国在世界范围内展开生存竞争，因此发展无污染养殖和节水产业模式是我国水产养殖必然的战略选择。工厂化循环水养殖与传统养殖方式相比，可以利用颗粒物去除技术、池型综合设计规划技术、人工湿地技术、高效增氧技术等循环高效利用养殖用水，比传统养殖方式节水60%～80%，且能显著改善水质。因此，集约型的工厂化循环水养殖是我国实现现代化水产养殖的必然选择，也是我国农业实现现代化的突出表现形式。如今，工厂化循环水养殖作为21世纪水产养殖发展方向主导生产模式的代表之一，正在由封闭式工厂化养殖向着高产、稳产、产业化、科学化方向发展。
　　2.工厂化循环水养殖的系统
　　1）简易型工厂化循环水养殖模式
　　目前，国内常见的工厂化循环水养殖系统为简易型，其流程图如图1-2所示，主要由养殖池、水处理单元、辅助单元三个部分构成。其水处理工艺流程主要包括弧形筛过滤、蛋白质分离、生物滤池过滤、紫外线灭菌等。简易型工厂化循环水养殖系统的优势在于设备成本低、能耗低，基本符合鱼类养殖条件。但这种循环水养殖系统在设施和技术上均处于初级阶段，系统部分功能不能完全符合循环水养殖标准（如在物理处理中所采用的弧形筛对粒径小于60μm的杂质的过滤能力就明显不足），且该系统易受自然因素的影响，养殖生物易爆发疾病，从而造成巨大的经济损失。
　　2）普通型工厂化循环水养殖系统
　　普通型工厂化循环水养殖系统主要由养殖池、水处理、水质监测、水质调控四个部分构成，目前在我国渤海湾地区比较常见，其流程图如图1-3所示。该系统明显比简易型工厂化循环水养殖系统更加先进，在物理处理、生物处理方面均有明显进步，也能有效地处理细小悬浮性颗粒（粒径＜60μm）。此外，在消毒方面，普通型工厂化循环水养殖系统对养殖水体采用臭氧进行消毒，对水体中有机质、氨氮的去除有提升效果[4]。
　　3）高端型工厂化循环水养殖系统
　　高端型工厂化循环水养殖系统具有设施设备技术含量高、自动化程度高、能耗高的特点，目前在国内比较少见，只有渤海湾沿岸地区及青岛等地区的一小部分企业拥有该类型系统。其主要由养殖池、水处理、水质监测和水质调控构成，流程图如图1-4所示。该系统完善了简易型、普通型工厂化循环水养殖系统中设施设备的缺陷和不足，极大地提高了养殖效率，是工厂化循环水养殖系统的发展趋势。
　　3.工厂化循环水养殖的主要品种和产量
　　1）欧美国家
　　工厂化循环水养殖自诞生以来，一直处于领先地位的是欧美发达国家。在国外，工厂化养殖*早发展的是鲤鱼和鲑鳟鱼类（如虹鳟）养殖，淡水养殖种类还包括鲟鱼、鳗鲡、赤眼鳟鱼、丁 、河鲈、梭鲻鱼、鲇鱼、罗非鱼等。在20世纪90年代，工厂化养殖的品种已非常丰富，有几十种。欧美国家的养殖品种主要为欧洲鲷、欧洲鲈、大西洋鲑，2000年欧洲鲷和欧洲鲈产量分别为14万t和18万t，2004～2005年，大西洋鲑产量达124.5万t。在欧洲目前大菱鲆养殖规模较大的国家是西班牙，2001年其产量超过4000t，2006年其产量接近8000t。
　　2）亚洲国家
　　亚洲国家的工厂化循环水养殖以中、日、韩三国为代表，主要养殖鲽、鲆、鲷、鲈、鲀、大黄鱼、美国红鱼、军曹鱼、石斑鱼等。可根据沿海一带生态条件的不同来匹配品种，其中南方沿海以养殖美国红鱼、大黄鱼、军曹鱼、 、石斑鱼等为主，北方沿海以养殖鲷、鲆、鲽、鲀等为主。
　　我国工厂化淡水养殖的种类主要有中华鳖、鳗鱼、鲑鳟、鲟鱼等；海水养殖的种类主要有牙鲆、大菱鲆等鲆鲽类（后备养殖的品种有塞内加尔鳎、半滑舌鳎、漠斑牙鲆、大西洋牙鲆、圆斑星鲽等）以及鲍鱼、石斑鱼等。2003年，全国工厂化养殖水体面积达3300万m2，产量约12万t，其中淡水水产品的产量约8万t，主要集中在福建、浙江、江苏；海水水产品产量约4万t，以山东和广东为主。山东的工厂化养殖近几年发展较快，养殖面积至少占全国养殖面积的80%，以养殖大菱鲆和牙鲆为主。从1993年开始，中国台湾从丹麦引进自动化超集约循环水养鳗系统约10套，养鳗工厂于1999年就已达到12家，其年产量*高可达500t，单产约100kg/m3，是世界工厂化养鳗的先进地区之一。
　　1.1.2 工厂化循环水养殖系统
　　工厂化循环水养殖系统（图1-5）将流体力学、生物学、信息学、环境工程学等多种学科的知识融合在一起，是一个多领域、多学科技术交叉，且具有较高技术含量的系统[4]。工厂化循环水养殖系统通过工业化手段主动控制水环境，具有环境污染小、水资源消耗少、病害少、占地少、养殖密度高、产品优质安全、养殖生产不受气候和地域的影响和限制、资源利用率高等优点，是高投高产、低风险实现水产养殖业可持续发展的重要途径。工厂化循环水养殖系统对保护环境、改进我国水产养殖模式都具有非常重要的历史和现实意义。相比传统室外养殖法，循环水养殖系统生产1kg鱼可节省约30t水，且养殖密度可提升35～50倍。
　　1.工厂化循环水养殖系统设施技术
　　工厂化循环水养殖产业是一项资本密集型产业，需要投入大量的资金并引入先进的技术和设备，其中水处理技术是发展循环水养殖的关键。养殖废水属于微污染水，其循环利用对生产过程中的水质处理技术要求较高，

目录
第一篇　工厂化循环水养殖设施基础建设
第1章　工厂化循环水养殖概念　3
1.1　工厂化循环水养殖的含义　3
1.1.1　工厂化循环水养殖　3
1.1.2　工厂化循环水养殖系统　6
1.2　工厂化循环水养殖的特点　8
1.2.1　工厂化循环水养殖的生产特点　8
1.2.2　现阶段我国工厂化养殖的主要特点　9
1.3　工厂化循环水养殖的发展历程　11
1.3.1　国内外工厂化循环水养殖的发展历程　11
1.3.2　工厂化循环水养殖的发展趋势　13
参考文献　15
第2章　工厂化养殖场规划与车间设计　16
2.1　工厂化养殖场场址选择　16
2.1.1　地形、底质的选择　16
2.1.2　水的选择　17
2.1.3　光照与通风　17
2.2　工厂化养殖系统规划设计　17
2.3　场区总体布置　18
2.4　养殖场高程设计 　19
2.5　养殖车间的形式与结构　19
2.6　养殖车间的采光与通风　19
2.7　养殖车间的保温与采暖　20
参考文献　20
第3章　工厂化循环水养殖设备组成及功能　21
3.1　养殖池设计及功能　21
3.1.1　养殖池的构建材料　21
3.1.2　水泥养殖池设计　22
3.2　机械过滤　23
3.2.1　离心分离器　23
3.2.2　机械式微滤机　23
3.2.3　弧形筛　24
3.2.4　自然沉淀　24
3.3　生物滤池　24
3.3.1　生物滤池类型　24
3.3.2　生物滤池的处理技术　25
3.3.3　生物滤池的影响因素　25
3.4　蛋白质分离装置　26
3.5　消毒装置　27
3.5.1　紫外线消毒　27
3.5.2　臭氧消毒　27
3.5.3　有害气体去除　28
3.6　增氧装置　28
3.6.1　空气增氧　29
3.6.2　纯氧增氧　29
3.6.3　微气泡增氧　29
参考文献　30
第二篇　工厂化循环水养殖技术
第4章　工厂化循环水处理技术　33
4.1　悬浮物去除技术　33
4.1.1　沉淀分离技术　33
4.1.2　微网过滤技术　36
4.1.3　介质过滤技术　36
4.1.4　蛋白质分离技术　37
4.2　可溶性污染物去除技术　37
4.2.1　生物滤池处理技术　37
4.2.2　生物膜处理技术　39
4.2.3　人工湿地处理技术　41
4.3　循环水消毒技术　42
4.3.1　紫外线消毒技术　42
4.3.2　臭氧消毒技术　42
4.3.3　负氧离子消毒技术　42
4.4　循环水增氧技术　43
4.4.1　氧气输送的重要性　43
4.4.2　空气源增氧系统　43
4.4.3　纯氧源增氧系统　43
参考文献　44
第5章　工厂化水产品养殖模式　45
5.1　工厂化海水养殖模式　45
5.1.1　石斑鱼养殖模式　45
5.1.2　南美白对虾养殖模式　47
5.1.3　海蜇养殖模式　49
5.1.4　海马养殖模式　52
5.1.5　刺参养殖模式　54
5.2　工厂化淡水养殖模式　56
5.2.1　罗非鱼养殖模式　56
5.2.2　加州鲈鱼养殖模式　58
5.2.3　鲟鱼养殖模式　60
5.2.4　鳗鱼养殖模式　61
参考文献　62
第三篇　微生态水产养殖调控技术
第6章　有益微生物分类及作用机制　67
6.1　有益微生物制剂概况　67
6.1.1　有益微生物制剂的定义　67
6.1.2　有益微生物制剂的研发现状　68
6.2　蛭弧菌　69
6.2.1　蛭弧菌的生物学特性　69
6.2.2　蛭弧菌的作用机理　73
6.2.3　蛭弧菌在水产养殖业中的应用　73
6.3　光合细菌　75
6.3.1　光合细菌的生物学特性　75
6.3.2　光合细菌的作用机理　76
6.3.3　光合细菌在水产养殖业中的应用　76
6.4　硝化细菌　78
6.4.1　硝化细菌的生物学特性　79
6.4.2　硝化细菌的作用机理　80
6.4.3　硝化细菌在水产养殖业中的应用　80
6.5　反硝化细菌　81
6.5.1　反硝化细菌的生物学特性　81
6.5.2　反硝化细菌的作用机理　82
6.5.3　反硝化细菌在水产养殖业中的应用　82
6.6　芽孢杆菌　83
6.6.1　芽孢杆菌的生物学特性及分类　83
6.6.2　芽孢杆菌的作用机理　85
6.6.3　芽孢杆菌在水产养殖业中的应用　86
6.7　乳杆菌　86
6.7.1　乳杆菌的生物学特性　87
6.7.2　乳杆菌的作用机理　88
6.7.3　乳杆菌在水产养殖业中的应用　88
6.8　酵母菌　89
6.8.1　酵母菌的生物学特性　89
6.8.2　酵母菌的作用机理　89
参考文献　90
第7章　有益微生物的功能与应用现状　92
7.1　工厂化养殖水环境参数　92
7.1.1　pH　92
7.1.2　氨氮　92
7.1.3　亚硝酸盐　93
7.1.4　溶解氧　94
7.1.5　化学需氧量　94
7.1.6　温度　94
7.1.7　硬度与钙镁离子　94
7.1.8　碱度与碳酸氢根、碳酸根离子　95
7.2　有益微生物与循环水水质　97
7.2.1　微生物制剂对氮素的去除　97
7.2.2　微生物制剂对COD的去除　97
7.3　有益微生物与水产品健康　97
7.3.1　有益微生物制剂对水产养殖动物疾病防治的作用机理　98
7.3.2　有益微生物与水产动物生长的关系　100
7.4　复合有益微生物制剂种类　101
7.4.1　微胶囊益生净水复合菌　101
7.4.2　益生菌　102
7.4.3　生力菌　102
7.4.4　生物抗菌肽　102
7.5　有益微生物制剂的生产与应用管理　102
7.5.1　有益微生物制剂的生产　102
7.5.2　有益微生物制剂的应用原则　103
7.5.3　有益微生物制剂的管理体制　105
参考文献　107
第8章　工厂化循环水养殖病害及其防治技术　108
8.1　病害特点　108
8.2　发病原因　109
8.2.1　真菌　109
8.2.2　细菌　109
8.2.3　寄生虫　109
8.2.4　病毒　110
8.2.5　有毒有害物质　110
8.2.6　其他因素　111
8.3　工厂化养殖鱼类常见疾病　111
8.3.1　真菌性疾病　111
8.3.2　细菌性疾病　112
8.3.3　寄生虫疾病　117
8.3.4　病毒性疾病　117
8.3.5　其他疾病　120
8.4　工厂化虾类养殖常见疾病　121
8.4.1　白斑病　121
8.4.2　传染性皮下和造血器官坏死病　121
8.4.3　肝胰脏细小病毒病　122
8.4.4　陶拉综合征病毒病　122
8.4.5　红腿病　123
8.4.6　鳃类细菌病　123
8.4.7　烂眼病　124
8.4.8　烂尾病　124
8.4.9　褐斑病　125
8.4.10　镰刀菌病　125
8.4.11　幼体真菌病　126
8.4.12　固着类纤毛虫病　127
8.4.13　肝肠孢子虫病　127
8.5　工厂化养殖的病害防治　128
8.5.1　提早预防　128
8.5.2　苗种检疫　129
8.5.3　药物防治　129
8.5.4　疫苗防治　129
8.5.5　工厂化水产养殖防控理念　130
参考文献　130
第9章　生物絮团技术的调控方法及应用　131
9.1　生物絮团技术概述　131
9.1.1　生物絮团技术产生的背景　131
9.1.2　生物絮团的组成　132
9.1.3　生物絮团技术的发展历程　132
9.1.4　生物絮团技术的应用原理　133
9.2　生物絮团在水产养殖中的作用　133
9.2.1　生物絮团对养殖水质的净化作用　133
9.2.2　生物絮团对饲料营养的再利用　133
9.2.3　生物絮团对养殖对象的生物防治作用　134
9.3　生物絮团在工厂化养殖中的调控与管理技术　135
9.3.1　生物絮团在工厂化养殖中的调控技术　135
9.3.2　生物絮团在工厂化养殖中的管理技术　137
9.4　生物絮团技术在工厂化水产养殖中的应用　138
9.4.1　南美白对虾养殖　138
9.4.2　罗非鱼养殖　140
9.4.3　大菱鲆养殖　141
9.4.4　石斑鱼养殖　141
9.4.5　加州鲈养殖　142
9.4.6　生物絮团技术存在的问题及展望　143
参考文献　143
第四篇　智能控制技术及工程实例
第10章　工厂化循环水养殖的智能管控技术　147
10.1　水质指标自动检测系统　147
10.1.1　养殖环境参数的选择　147
10.1.2　自动检测系统　148
10.2　摄食行为识别　149
10.3　自动喂食系统　152
10.3.1　基于循环水养殖的智能喂食系统　152
10.3.2　基于小程序设定的自动喂食系统　154
10.4　循环水智能控制系统　156
10.4.1　水循环及过滤　157
10.4.2　水质监测及设备控制　157
10.4.3　生物反应器　158
10.4.4　温控　159
10.4.5　应急处理模块　159
参考文献　159
第11章　国内外工厂化循环水养殖系统案例　161
11.1　国内工厂化循环水养殖系统案例　161
11.1.1　鲆鲽类养殖系统　161
11.1.2　南美白对虾养殖系统　164
11.1.3　大菱鲆养殖系统　168
11.1.4　海参养殖系统　170
11.1.5　罗非鱼养殖系统　172
11.1.6　石斑鱼养殖系统　175
11.1.7　中华鲟养殖系统　177
11.1.8　半滑舌鳎养殖系统　178
11.1.9　鲍鱼养殖系统　181
11.2　国外工厂化循环水养殖系统案例　185
11.2.1　美国　185
11.2.2　丹麦　185
11.2.3　挪威　186
11.2.4　荷兰　186
11.2.5　日本　187
参考文献　187