CN112041419A - 虾或其他甲壳类动物的水产养殖系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法，包括：(a)提供多层封闭导管水产养殖围场；(b)在所述围场里放养虾；和(c)以至少12.5kg/M³围场容积的常存生物量生长。还公开了其他系统和方法。一些公开的系统被部署在水下，例如海洋、池塘、河流或河口下。

Description

虾或其他甲壳类动物的水产养殖系统和方法

发明人：Neder SNIR和Gary Myers

相关申请的详细信息：

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2018年3月20日提交且标题为AQUACULTURESYSTEM FOR SHRIMP OR OTHER CRUSTACEANS的美国临时申请62/645304的权益；通过引用将其完全合并于此。

发明领域

本发明属于水产养殖系统和方法的领域。

发明背景

虾(shrimp)一词用于指各种十足纲甲壳类动物。虾涵盖任何具有细长身体和主要是浮游运动方式的组群的任一种-最常见的是真虾次目(Caridea)和枝鳃亚目(Dendrobranchiata)。在一些情况中，吓的使用范围较窄，可仅限于真虾次目、限于任一组群的较小物种或仅限于海洋物种。在更广泛的定义下，虾(shrimp)与虾(prawn)同义，涵盖了带有长窄肌肉尾巴、长胡须和细长腿的突眼浮游甲壳类动物。在最广泛的用途中，包括任何类似于虾的小甲壳动物。为了本说明书和所附权利要求的目的，术语“虾”应以其最广泛的意义来解释。

虾通过在其腹部的底部的游泳足划着向前游泳，尽管它们的逃避反应通常是反复弹跳，其中尾巴驱使它们非常迅速地向后移动。螃蟹和龙虾的行走腿很健壮，而虾的腿又细又脆弱，主要用于栖息。

虾是广泛而丰富的，有成千上万种适合各种生境的物种。发现虾在大多数海岸和河口的海底附近以及河流和湖泊中觅食。一些虾类从海底翻转离开，潜入沉积物中，以避免被捕食。

许多虾的肌肉发达的尾巴可以食用，它们被广泛捕获和养殖以供人类食用。商业虾类物种每年可为该产业提供500亿美元的价值。2010年，虾的商业总产量接近700万吨。在1980年代，虾类水产养殖变得更加普遍。到2007年，虾类养殖场的收成超过了海洋和湖泊的传统收成。

当在野外捕获虾时，误捕是一个严重的问题。

正如虾一词所暗示的，许多虾种很小，约2厘米(0.79英寸)长，但有些虾超过25厘米(9.8英寸)。较大的虾通常被称为大虾(prawn)。

发明内容

本发明的广泛方面涉及增加水产养殖产量。

本发明的一些实施方案的一个方面涉及甲壳类水产养殖系统中的堆叠的生长表面。在本发明的一些示例性实施方案中，堆叠中的“地板”表面用作堆叠中紧接其下方的层的天花板。在这些实施方案中，堆叠中的层之间的距离实际上是零。在一些实施方案中，堆叠中的每一层都从地板到天花板被水淹没。替代地或另外地，在一些实施方案中，堆叠中的每一层被一个或多个垂直隔板分隔以形成隔室或管。在一些实施方案中，仅在一端的隔室或管之间存在流体连通。

为了本说明书和所附权利要求的目的，术语“管”、“围场(enclosure)”和“隔室”分别表示由堆叠中的2个连续生长表面和与之接触的2个垂直壁限定的容积。为了本说明书和所附权利要求的目的，在“M³”中定义的变量表示系统中的管的容积或围场的容积。

为了本说明书和所附权利要求的目的，在“M²”中定义的变量表示支撑表面的面积或由所指的一叠支撑表面覆盖的地板布局空间的面积。

本发明的一些实施方案的另一方面涉及使用水位差异确保沿着甲壳类动物水产养殖系统中的堆叠的生长表面的期望的流动方向和/或流速。根据这些实施方案，公共供应储器中的液体的上表面与公共流出物罐中的排放口之间的高度差有助于系统的行为。

应当理解，上述各个方面涉及技术问题的解决方案，该技术问题与使得能够在靠近食用虾的区域的所有位置生产可食用甲壳类动物(例如虾)有关。

替代地或另外地，将理解，上述各个方面涉及与增加单位容积生产空间中甲壳类生物质的产率有关的技术问题的解决方案。

在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种方法，包括：提供多层封闭导管水产养殖围场；在围场里放养虾；并以至少12.5kg/M³围场容积的常存生物量(standingbiomass)生长。在本发明的一些示例性实施方案中，该方法包括收获至少450kg/M³围场容积/年。替代地或另外地，在一些实施方案中，该方法包括在每个生长周期结束时收获至少18.8kg/M³围场容积。替代地或另外地，在一些实施方案中，该方法包括以每120天或更短的频率收获。

在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种水产养殖系统，包括：水平支撑表面的垂直阵列，每个表面连接至侧壁并且具有入口侧和出口侧；多个入口管，每个入口管与公共储器和与所述垂直阵列中的一个所述支撑表面的入口侧流体连通；和流出物罐，其与支撑表面的所述垂直阵列中的所有出口侧流体连通，并具有一个或多个排放孔，所述排放孔位于所述支撑表面的阵列中最上层支撑表面的水平上方。在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种水产养殖系统，包括：水平支撑表面的垂直阵列，每个表面连接至侧壁并且具有入口侧和出口侧；公共储器，其与所述垂直阵列中的所有所述支撑表面的入口侧流体连通；和流出物罐，其与支撑表面的所述垂直阵列中的所有出口侧流体连通，并具有一个或多个排放孔，所述排放孔位于所述支撑表面的阵列中最上层支撑表面的水平上方。在本发明的一些示例性实施方案中，这些水产养殖系统中的任一个都包括一个或多个垂直分隔物，该分隔物平行于每个所述水平支撑表面的侧壁，将每个支撑表面分成两个或多个管；其中所述多个入口管中的每个入口管与所述公共储器以及与所述管之一的入口侧流体连通。替代地或另外地，在一些实施方案中，所述系统中的任何一个都包括在流出物罐的底部附近的废物去除端口。替代地或另外地，在一些实施方案中，系统包括可操作以打开和关闭所述废物去除端口的阀。替代地或另外地，在一些实施方案中，系统包括泵，该泵可操作以使水从所述公共储器通过所述多个入口管循环到所述支撑表面。替代地或另外地，在一些实施方案中，该系统包括控制机构，该控制机构可操作以差分地调节从所述泵通过所述多个入口管中的每个入口管的流量。替代地或另外地，在一些实施方案中，该系统包括多个流量传感器，每个传感器位于所述多个入口管中的入口管中或在生长基底上，每个传感器向所述控制机构提供指示流速的输出信号。替代地或另外地，在一些实施方案中，该系统包括泵，该泵可操作以收集从所述排放孔散发出来的水并将其返回到所述公共储器。

在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种水产养殖方法，该方法包括：用水灌注水平支撑表面的垂直阵列，并将甲壳类动物与水放在一起；使水从公共储器通过多个入口管流动，每个入口管与公共储器且与所述垂直阵列中的一个支撑表面的入口侧流体连通；将来自水平支撑表面的垂直阵列的水的流出物收集在流出物罐中；和通过一个或多个排放孔将水从流出物罐中排放，所述排放孔位于支撑表面的阵列中最上面支撑表面的水平上方。在一些实施方案中，方法包括将每个支撑表面分成两个或多个管；其中所述多个入口管中的每个入口管与所述公共储器以及与所述管之一的入口侧流体连通。替代地或另外地，在一些实施方案中，该方法包括经由流出物罐的底部附近的废物去除端口去除废物。替代地或另外地，在一些实施方案中，该方法包括从公共储器通过多个入口管泵送水。替代地或另外地，在一些实施方案中，该方法包括差分地调节从泵通过多个入口管中的每个入口管的流量。替代地或另外地，在一些实施方案中，该方法包括监测多个入口管中的每个入口管中的流速。替代地或另外地，在一些实施方案中，该方法包括收集从排放孔散发出来的水并将其返回到公共储器。

在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种水产养殖方法，该方法包括：用水产养殖培养基填充高度A的上部储器；

使所述培养基流过多个管道，每个管道分别与多个堆叠的培养容器中的一个培养容器相连；和将培养基收集在具有一个或多个高度为a的排放孔的公共流出物罐中；其中高度a低于高度A。

在本发明的一些示例性实施方案中，提供了如上所述的一个或多个水产养殖系统的串联阵列，其中一个系统的流出物罐用作该阵列中下一系统的公共储器。

在本发明的一些示例性实施方案中，提供了方法，该方法包括：倾斜水平支撑表面的垂直阵列，以使驻留在其上的甲壳类动物移动到公共流出物罐；并从流出物罐收集甲壳类动物。在一些实施方案中，所述收集是通过排放口。

在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种水产养殖系统，包括：水平支撑表面的垂直阵列，每个表面连接至实心侧壁并具有入口侧和出口侧；和覆盖所述入口侧和所述出口侧的网孔，所述网孔的孔的尺寸为将虾保持在所述支撑表面上。在一些实施方案中，系统包括平行于每个水平支撑表面的侧壁的一个或多个实心垂直分隔物，其将每个支撑表面分成两个或更多个管。替代地或另外地，在一些实施方案中，该系统包括一个或多个具有足够浮力的浮子，以防止该系统在部署在水体中时下沉超过期望的程度。替代地或另外地，在一些实施方案中，该系统包括一个或多个压载物，该压载物的重量足以防止该系统在部署在水体中时漂浮超过期望的程度。替代地或另外地，在一些实施方案中，系统包括一个或多个锚固附接点。

在本发明的一些示例性实施方案中，提供了一种水产养殖系统，其包括：甲壳类动物的多层堆叠的生长表面；和应用于所述生长表面的纹理化基底。在一些实施方案中，纹理化基底包括人造草。替代地或另外地，在一些实施方案中，纹理化基底包括孵化用基底。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管下面描述了合适的方法和材料，但是与本文描述的那些相似或等同的方法和材料可以用于本发明的实践中。在有冲突的情况下，以专利说明书(包括其定义)为准。所有材料、方法和实施例仅是说明性的，并不意图是限制性的。

如本文所用，术语“包含”和“包括”或其语法变体应被视为指定包括所陈述的特征、整数、动作或组件，而不排除添加一个或多个附加特征、整数、动作、组件或其组群。如美国专利商标局的专利审查程序手册所定义的，该术语比术语“由……组成”和“基本上由……组成”更宽泛，并且包括术语“由……组成”和“基本上由……组成”。因此，实施方案“包括”或“包含”特征的任何陈述是对子实施方案“基本上由所描述的特征组成”和/或“由其组成”的具体陈述。

当在本文中使用时，短语“基本上由……组成”或它们的语法变体应被视为指定所述的特征、整数、步骤或组件，但不排除添加一个或多个附加特征、整数、步骤、组件或其组群，但是仅当所述附加特征、整数、步骤，组件或其组群没有实质性改变所要求保护的组合物、设备或方法的基本和新颖特征时。

如本说明书和所附权利要求书中所使用的短语“适用于”对先前列举的部件施加附加的结构限制。

术语“方法”是指用于完成给定任务的方式、手段、技术和过程，包括但不限于建筑和/或计算机科学的从业者知道的或从已知的方式、手段、技术和过程容易发展的那些方式、手段、技术和过程。

附图说明

为了理解本发明并看其如何在实践中进行，现在将仅通过非限制性示例的方式参照附图描述实施方案。在附图中，在多于一个附图中出现的相同和相似的结构、元件或其部分在它们出现的附图中通常用相同或相似的附图标记来标记。在附图中示出的部件和特征的尺寸主要是为了表示的方便和清楚起见而选择的，并且不一定按比例绘制。附图为：

图1a是根据本发明的一个示例性实施方案的系统的前视图(入口侧)；

图1b是图1a中沿A--A线的示例性系统的侧向横截面；

图1c是图1a所示的示例性系统的顶部透视图；

图1d是图1a所示的示例性系统的顶部透视图；

图1e是图1d中沿B--B线的示例性系统的正面横截面；

图2是根据本发明一些示例性实施方案的方法的简化流程图；

图3是根据本发明一些示例性实施方案的方法的简化流程图；

图4a是根据本发明一些示例性实施方案的方法的简化流程图；

图4b是与图4a所示的方法相容的示例性系统配置的示意图；

图5a是根据本发明的一些示例性实施方案的示例性系统配置的示意图；

图5b是根据本发明的一些示例性实施方案的示例性系统配置的示意图；和

图6是根据本发明一些示例性实施方案的方法的简化流程图；

图7是根据本发明一些示例性实施方案的系统的示意性侧视图。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及水产养殖系统和方法。

具体地，本发明的一些实施方案可以用于虾或其他甲壳类动物的商业生产。

参考附图和所附描述可以更好地理解根据本发明的示例性实施方案的系统和/或方法的原理和操作。

在详细解释本发明的至少一个实施方案之前，应当理解，本发明的应用不限于以下描述中阐述的或由实施例举例说明的细节。本发明能够具有其他实施方案或者能够以各种方式被实践或执行。此外，应当理解本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应被视为限制目的。

系统概述

图1a是根据本发明的一些示例性实施方案的甲壳类动物水产养殖系统的前视图(入口侧)，通常以100表示。

图1b是图1a中所示的示例性系统的通过线A-A表示的横向横截面，通常用101表示。

图1c是图1a中描绘的示例性系统的顶部透视图，通常以102表示。

图1d是图1a中描绘的示例性系统的顶部透视图，通常以103表示。

图1e是图1d中所示的示例性系统的通过线B-B表示的正面横截面，通常用104表示。

现在同时参考1a；1b；1c；1d和1e，所描绘的示例性甲壳类动物水产养殖系统依靠水平支撑表面3的堆叠增加每M³围场容积和每M²生产/布局空间的养殖甲壳类动物的产量。在所描绘的实施方案中，存在三个垂直布置的水平支撑表面3，每个水平支撑表面被竖直分隔物120包围并且被另外的竖直分隔物120进一步分成3个平行管。如图1e所示，这将产生3×3的平行管矩阵。

尽管使用3×3矩阵进行说明，但是本发明的各种示例性实施方案采用5、10、20、50、100、150、200、250、300、350、400、450或500或中间或更多数量的水平支撑表面3。替代地或附加地，本发明的各种示例性实施方案采用5、10、20、25、35、50、75或100或中间数量或更多数量的垂直壁120来划分水平支撑表面3。在本发明的一些示例性实施方案中，垂直壁120是实心的。

现在参考图1a，每个管由入口管2供水。再次，在示例性3X3矩阵中，有九个入口管2。但其他实施方案将具有其他数目的入口管。在所示的实施方案中，每个入口管2从入口端130沿着支撑表面3向出口端132提供水流(图1b)。在一些实施方案中，水流富含溶液中的颗粒食物和/或营养物。

在所示的实施方案中，入口管2从公共储器110(图1a)中抽水。在一些实施方案中，泵150通过管2将水从储器110中泵出。在一些实施方案中，控制机构160差分地调节从泵150通过每个入口管2的流量。在一些实施方案中，控制机构160从管2中和/或系统中其他位置处的流量传感器接收反馈信号，并根据那些信号调节一个或多个管2中的和/或越过表面3的流量。

在本发明的一些示例性实施方案中，系统100在没有管2的情况下运行。根据这些实施方案，公共储器110与垂直阵列中所有支撑表面3的入口侧130流体连通。

出口端132(图1b)上的水积聚在公共流出物罐4中。在一些实施方案中，流出物罐4在垂直支撑表面3和/或相同水平的相邻管之间提供流体连通。根据这些实施方案中的一些，虾可以通过流出物罐4在不同的隔室之间自由移动。根据其他实施方案，筛网被组装在每个管的末端，以防止虾从管移动到管。在所描绘的实施方案中，流出物罐4配备有废物去除端口6。废物去除端口6允许流出物罐4用作沉降罐。沉降罐有助于从系统中容易清除固体废物，和/或有助于减少系统其他部分中泵的磨损。在所示的实施方案中，阀140可操作以关闭/打开端口6。排放孔5(在图1c中最容易看到)使水流出系统。排放孔5的高度决定着系统中水的高度。在本发明的一些示例性实施方案中，从排放孔5流出的水被收集并再循环到储器110。根据本发明的各种示例性实施方案，再循环采用泵和/或气举(airlift)。

示例性水产养殖方法

图2是根据本发明的一些示例性实施方案的水产养殖方法的简化流程图，通常以200表示。

所描绘的示例性方法200包括：提供210多层封闭导管水产养殖围场，在围场内放220虾，并以至少12.5kg/M³围场容积的常存生物量生长230。根据本发明的各种示例性实施方案，常存生物量为围场容积的15kg/M³、20kg/M³、25kg/M³、35kg/M³、40kg/M³、50kg/M³、75kg/M³或100kg/M³或中等或更大的常存生物量。应当指出，在实践方法200的过程中，基本上所有的围场容积都充满了水。这表示与许多以前可用的替代方案有很大的不同，在替代方案中，生长表面之间的空间比水深大得多。

在本发明的一些示例性实施方案中，方法200的实践产生年度收获260为50kg/M³、100kg/M³、150kg/M³、200kg/M³、250kg/、300kg/M³、450kg/M³、500kg/M³、600kg/M³、700kg/M³或中间或更大年度产量。

在方法200的一些示例性实施方案中，生长周期小于1年。在这些实施方案的一些中，方法200包括在每个生长周期的结束收获240至少8kg/M³、10kg/M³、15kg/M³、18.8kg/M³、20kg/M³、30kg/M³、35kg/M³、45kg/M³、50kg/M³、55kg/M³、60kg/M³或65kg/M³围场容积。在这些实施方案的一些中，方法200包括以每120天或更短的频率收获250。

示例性水产养殖系统

再次参考图1a、1b、1c、1d和1e：本发明的一些实施方案是一种水产养殖系统，其包括水平支撑表面3的垂直阵列。在所描绘的实施方案中，每个表面3连接至侧壁120，并且具有入口侧130和出口侧132。在本发明的一些示例性实施方案中，侧壁120是实心的。在所描绘的实施方案中，系统包括多个入口管2。在所示的实施方案中，每个入口管2与公共储器110以及垂直阵列中的支撑表面3之一的入口侧流体连通。在所描绘的实施方案中，系统包括与支撑表面3的垂直阵列中的所有出口侧132流体连通的流出物罐4。所示的示例性流出物罐4具有一个或多个排放孔5，其位于支撑表面的阵列中的最上支撑表面3的水平上方。尽管在附图中将表面3和壁120描绘为离散的单元，但是在一些实施方案中，将表面3和壁120提供为圆形、矩形、六边形或三角形的管或管道。替代地或附加地，在许多实施方案中，支撑表面3之间的垂直距离(高度)在2cm至60cm的范围内变化。为了本说明书和所附权利要求的目的，术语“水平的”表示表面成0°至45的角度。

在描绘的实施方案中，系统包括平行于每个水平支撑表面的侧壁的一个或多个垂直分隔物(见图1e中的120a和120b)，其将每个支撑表面3分成两个或更多个管。在本发明的一些示例性实施方案中，分隔物120a和120b是实心的。根据这些实施方案，多个入口管中的每个入口管与公共储器以及与其中一个管的入口侧130流体连通。这种管结构在图1a和1c中示出，尽管在这些视图中管本身是隐藏的。

在本发明的其他示例性实施方案中，公共储器110与垂直阵列中所有支撑表面3的入口侧130流体连通。这种配置消除了对管2的需求。

在所描绘的实施方案中，系统包括在流出物罐4的底部附近的废物去除端口6。在一些实施方案中，系统包括阀140，该阀可操作以打开和关闭废物去除端口6。

所描绘的实施方案还包括可选的泵150，该泵可操作以使水从公共储器110通过多个入口管2循环到支撑表面3。在本发明的一些示例性实施方案中，泵150以气举原理运行。在本发明的一些示例性实施方案中，由泵150泵送的水前进至出口侧132并进入流出物罐4。在一些实施方案中，水从流出物罐4再循环回到泵150。在一些实施方案中，额外的泵(未示出)处理这种再循环。替代地或另外地，在一些实施方案中，过滤系统(未示出)过滤通过入口管2泵送的水。

所描绘的实施方案还包括可选的控制机构160，该可选的控制机构可操作以差分地调节从泵150通过多个入口管中的每个入口管2和/或穿过支撑表面3的流量。

采用控制机构160的一些实施方案包括多个流量传感器(未示出)。在一些实施方案中，每个传感器位于多个入口管中的入口管2中和/或支撑表面3上。根据这些实施方案，每个传感器将指示流速的输出信号提供给控制机构160。

在本发明的一些示例性实施方案中，该系统包括泵，该泵可操作以收集从排放孔5散发出来的水，并将其返回至共用储器110。在所示的实施方案中，该功能由泵150提供，该泵具有与排放孔5连通的进入管(未示出)。在本发明的其他示例性实施方案中，单独的泵用于从排放孔5排出的水。

其他示例性水产养殖方法

图3是根据本发明一些示例性实施方案的水产养殖方法的简化流程图，总体上以300表示。

所描绘的示例性方法300包括用水灌注310水平支撑表面的垂直阵列并将甲壳类动物与水放在一起。在一些实施方案中，每个支撑表面覆盖有水，该水接触其上方的下一个支撑表面的底部。在一些实施方案中，最上面的支撑表面装配有盖，以在灌注310期间控制水深。

所描绘的示例性方法300还包括引起320水从公共储器流过多个入口管。每个入口管与公共储器以及与垂直阵列中的支撑表面之一的入口侧流体连通。

所描绘的示例性方法300还包括将来自水平支撑表面的垂直阵列的水流出物收集330在流出物罐中。

所描绘的示例性方法300还包括经由位于所述支撑表面阵列中的最上面支撑表面的水平上方的一个或多个排放孔从所述流出物罐排放340水。在本发明的一些示例性实施方案中，排放孔被配置为间隙。(参见图5a、5b和以下随附的说明)

所描绘的示例性方法300还可选地包括将每个支撑表面划分350为两个或更多个管。根据包括该可选特征的实施方案，多个入口管中的每个入口管与公共储器以及与其中一个管的入口侧流体连通。

所描绘的示例性方法300还可选地包括经由流出物罐的底部附近的废物去除端口去除废物360。

所描绘的示例性方法300还可选地包括通过所述多个入口管和/或穿过支撑表面3从所述公共储器泵送370水。在一些实施方案中，泵送370有助于灌注310。替代地或另外地，在一些实施方案中，泵送370包括差分地调节375从泵通过多个入口管中的每个入口管的流量。在一些实施方案中，方法300包括监测377在所述多个入口管中的每个入口管中的流速。在一些实施方案中，监测377在反馈回路中调节泵送370。

所描绘的示例性方法300还可选地包括收集380从排放孔排放的水，并将其返回到公共储器。在本发明的一些示例性实施方案中，收集和/或返回涉及使用泵(例如气举)。

示例性流动动力学方法

图4a是根据本发明的一些示例性实施方案的流动动力学方法的简化流程图，其总体上表示为400。

图4b是与图4a所示的方法相容的示例性系统配置的示意图，其总体上以402表示。

现在参考图4a和图4b，描绘的示例性方法400包括用水产养殖培养基填充410在高度A的上部储器412。高度A表示储器412中液体的上表面。

所示的示例性方法400还包括引起420培养基流过多个管419，每个管分别连接到多个堆叠的培养容器(421a；421b和421c)中的一个培养容器。根据本发明的各种示例性实施方案，引起420包括泵送和/或依靠重力进给。尽管为清楚起见描绘了三个管和三个培养容器，但在实际操作中可出现多得多的数目。可替代地或另外地，在许多实施方案中，如图1e所示，堆叠的培养容器包括处于相同高度的多个容器。

所示的示例性方法400还包括将培养基收集430在具有在高度a的一个或多个排放孔433的公共流出物罐431中。如所示，高度a低于高度A。在一些实施方案中，高度A和高度a之间的差异有助于整个系统中培养基的流速。

在方法400的各种实施方案中，培养容器421a、421b和421c是水平的(如所示)或倾斜的。

在所描绘的实施方案中，方法400包括将来自排放孔433的培养基再循环到上部储器412。

示范性串联级水产养殖系统

图5a是根据本发明的一些示例性实施方案的示例性系统配置的示意图，总体上以500表示。

图5b是根据本发明的一些示例性实施方案的示例性系统配置的示意图，通常以501表示。

本发明的一些示例性实施方案涉及如上所述的水产养殖系统的串联阵列，其中一个系统的流出物罐用作该阵列中下一系统的公共储器。

图5a描绘了一个实施方案，其中储器510经由长度为零的管与培养堆叠512连通。堆叠512中的管与流出物罐514流体连通。固位壁515产生排放间隙516，并且流过间隙516的水被引导到相邻的培养堆叠520中。流出物罐514用作堆叠520的储器。水流经堆叠520进入流出物罐522，在此处固位壁525将流引导通过排放间隙526到达下一个培养堆叠(未示出)。

图5b描绘了另一个实施例，其中每个培养堆叠532由流出区域530、固位璧535和排放间隙536分开。

根据这些实施方案，虾可以在各级之间移动并且可以仅被保持在层/管中。

所描绘的串联配置使得在清洁之前可以通过更多的表面积利用水。替代地或另外地，所描绘的配置使得能够使用具有顺序级的一个清洁系统。尽管描绘了串联水平阵列，但是串联垂直阵列也是可能的。

替代地或另外地，所描绘的串联配置允许更多的固体和蜕皮分离区域和/或提供中间区域用于死虾分离和庇护较弱的蜕皮之前或之后的虾。在一些实施方案中，串联配置允许虾在培养堆叠之间移动。

示范性水产养殖收获方法

图6是根据本发明一些示例性实施方案的水产养殖收获方法的简化流程图，总体上以600表示。

所描绘的示例性方法600包括倾斜610或提起水平支撑表面的垂直阵列，使得驻留在其上的甲壳类动物移动到公共流出物罐，并且从流出物罐收集620甲壳类动物。在一些实施方案中，收集620是通过流出物罐中的排放口(例如，图1b中的端口6)。根据本发明的各个示例性实施方案，组件的每个部件的厚度和/或管的高度和/或宽度和/或长度根据每个实施方案的结构工程要求进行调节。

示例性尺寸

对于小虾，管高5cm足够。成年虾在15cm高的管中可能会更舒适。在本发明的一些示例性实施方案中，将小虾苗放入高度为15cm的管中。在本发明的其他示例性实施方案中，在生产周期中将虾从5cm的管转移到具有更高高度的管。

根据本发明的各种示例性实施方案，管长度在0.5M至500M的范围内变化。在本发明的各种示例性实施方案中，管长度为至少0.5M、5M，至少10M、至少20M、至少50M、至少100M，或中间长度或更长长度。替代地或另外地，根据本发明的各种示例性实施方案，管的长度小于500m、小于400M、小于300M、小于200M或小于100M或中间或更短的长度。

根据本发明的各种示例性实施方案，管宽度在0.5M至20M的范围内变化。在本发明的各种示例性实施方案中，管宽度为至少0.5M、至少1M、至少2M、至少5M、至少10M或中间或更大的宽度。替代地或另外地，根据本发明的各种示例性实施方案，管的宽度小于20m、小于15M、小于10M、小于5M或小于1M或中间或更短的宽度。

根据本发明的各种示例性实施方案，管高度在0.02M至5M的范围内变化。在本发明的各种示例性实施方案中，管高度为至少0.05M、至少0.1M、至少0.2M、至少0.5M、至少1.0M、或中等或更高的高度。替代地或另外地，根据本发明的各种示例性实施方案，管的高度小于2m、小于1.5M、小于1.0M、小于0.5M或小于0.1M或中间或更短的高度。

在本发明的一些示例性实施方案中，流出物罐(例如，图1c中的4具有等于单层中的支撑表面3的宽度和/或等于堆叠中所有支撑表面3的组合高度的高度。替代地或另外地，在一些实施方案中，流出物罐4的长度是0.2M、0.3M、0.4M、0.5M、0.6M、0.7M、0.8M、0.9M、1M、1.5M、2M、2.5M或3M或中等或更长的长度。

根据本发明的各种示例性实施方案，储器110在总围场容积(由支撑表面3和壁/分隔物120限定)的1％到总围场容积的1000％的范围内。在一些实施方案中，如果存在阻止从净水系统供应水的机械或电气问题，则储器110提供水的缓冲。在浸入式系统配置中，不存在储器110。在一些实施方案中，提供储器110作为连接到管2的RAS水处理系统的一部分。

根据本发明的各种示例性实施方案，系统被构造为在垂直轴线上具有1-500层/级的培养空间，在水平轴线上具有1-100个相邻的培养空间。

示例性生产参数

在长度为1m、宽度为1m、高度为60cm的管中放养7.5kg虾导致虾常存生物量至少为12.5kg/m³。替代地或另外地，在长度为1m、宽度为1m、高度为10cm的管中放养10kg虾导致虾常存生物量至少为100kg/m³。

提供足够的生长表面积从小虾的3.5kg生物量/m²到大虾的10kg生物量/m²，获得的生物量在第4个生命阶段增加到67kg生物量/m³围场容积，并且在整个生命周期中增加到38kg/m³围场容积的平均值。

示例性安装配置

该系统可以安装在倾斜的结构中，或不时调整倾斜度，以允许排放和/或捕虾。根据本发明的一些示例性实施方案，该系统构建有倾斜的支撑表面3。在一些实施方案中，倾斜的支撑表面3有助于固体分离和/或易于收获。替代地或另外地，根据本发明的各种示例性实施方案，支撑表面3具有永久的倾斜角度或可调节的倾斜角度。

上文的描述是指基于陆地的安装(例如，橇装)。在本发明的其他示例性实施方案中，水产养殖系统被浸没在开放的盆地中，例如在海洋、池塘、河流或河口中。使用浸没管的实施方案有助于将较薄的材料用于支撑表面3和/或垂直壁120的能力。在一些实施方案中，低压差有助于减少对材料厚度的需求。

在浸入式系统中，垂直壁和水平支撑表面由于来自系统外部的环境水压而承受来自两侧的相似压力。当材料在两侧都感觉到相似(或几乎相似)的压力时，即使很薄，它也能承受压力。

在一些实施方案中，由于内表面和外表面之间的压力差较小，因此浸入式安装能够使用薄层。

示例性浸入式系统配置

图7是根据本发明的一些示例性实施方案的浸入式水产养殖系统的示意性侧视图，总体上表示为700。

在所描绘的实施方案中，系统700包括水平支撑表面703的垂直阵列，每个表面连接至实心侧壁(不可见；类似于图1c中的120)，并且具有入口侧730和出口侧732。替代地或另外地，在一些实施方案中，支撑表面703是实心的。为了本说明书和所附权利要求的目的，术语“实心”不包括网孔或网眼。在所示的实施方案中，网孔710覆盖入口侧730和出口侧732。在一些实施方案中，网孔710具有孔，该孔的尺寸设置成将虾保持在支撑表面703上，同时允许水流过表面703。在一些实施方案中，流是自然的(例如，河流或海浪)。在一些实施方案中，由一个或多个泵(未示出)提供流量。

在本发明的一些示例性实施方案中，系统700包括平行于每个水平支撑表面103的侧壁的实心垂直分隔物(不可见；类似于图1e中的120a和120b)，其将每个支撑表面分成两个或更多个管。

所描绘的示例性系统700包括浮子720，其具有足够的浮力以防止该系统在部署在水体中时下沉超过期望的程度。在本发明的一些示例性实施方案中，浮子由低密度聚合物构成。替代地或另外地，在一些实施方案中，浮子充满空气。

替代地或另外地，所描绘的示例性系统700包括压载物740，该压载物的重量足以防止该系统在部署在水体中时漂浮超过期望的程度。在本发明的一些示例性实施方案中，压载物740被设置为可灌注压载罐。在本发明的其他示例性实施方案中，压载物740由诸如混凝土或金属的高密度材料构造。

在本发明的一些示例性实施方案中，压载物740和浮子720的功能存在于具有泵的单个罐中，该泵可以交替地向罐中填充空气或水。

替代地或另外地，所描绘的示例性系统700包括锚固附接点750。根据本发明的各种示例性实施方案，附接点750被设置为环、钩或链。在一些实施方案中，系统700中提供了几个锚固附接。在本发明的一些示例性实施方案中，附接到锚限制了系统700相对于其中部署了该系统的水体的“地部”的横向移位。

各种各样的可选特征

在本发明的一些示例性实施方案中，生长管配备有照明。替代地或另外地，衬底3和/或壁120的表面涂覆有高表面积的材料以促进生物膜或藻类的形成和/或提供庇护和/或提高存活率。生物膜和/或藻类可以用作虾的饲料或饲料补充剂。替代地或另外地，管包括用于庇护弱的或蜕皮的虾以防止同类相食的庇护物。

替代地或另外地，衬底3和/或壁120的表面涂覆有纹理的基底，以吸收由于类胡萝卜素逃逸反应而引起的物理冲击，以使随后的伤害和感染最小化。在本发明的一些示例性实施方案中，支撑表面3和/或垂直壁120的粗糙化有助于减少伤害和/或感染和/或提供对脆弱虾的庇护。在一些实施方案中，10mm聚丙烯纤维人造草用作基底(例如，GLLC-10型；中国中联)。在本发明的其他示例性实施方案中，BIOMAT孵化衬底(Dynamic Aqua SupplyLTD；Surrey BC；加拿大)用作基底。

替代地或另外地，在一些实施方案中，管包括过程和/或分析传感器和/或照相机和/或音频传感器，以记录摄食活动、生物量测量和虾的总体行为。

替代地或另外地，在一些实施方案中，管2提供可调节的流量。根据本发明的各种示例性实施方案，流量调节是手动或自动的。根据本发明的各种示例性实施方案，流量调节用于调节培养空间的补充速度和/或调节氧和/或氮和/或CO₂和/或其他代谢副产物和/或保持期望的饲料质量。

替代地或附加地，在一些实施方案中，水产养殖系统包括通过RAS(循环水产养殖系统)和/或通过外部水净化系统和/或通过一种流通方法和/或通过生物絮凝方法和/或其组合使水在闭环中循环的水处理。

替代地或另外地，在一些实施方案中，水产养殖系统允许针对一个或多个参数(包括但不限于氧气、浊度、进料量、pH和氨)分别监视和控制每个管或管道。

示例性纵横比

从上方观察时，本发明的许多实施方案具有基本为矩形的生长表面布局。

在本发明的一些示例性实施方案中，面对水和虾的总重量，侧壁120和/或垂直分隔物120有助于系统的结构完整性。替代地或另外地，在本发明的一些示例性实施方案中，面对水和虾的总重量，支撑表面3有助于系统的结构完整性。

例如，随着生长管的长度增加，减小其宽度可以增加结构强度。根据本发明的各种示例性实施方案，纵横比(长度比宽度)为100∶1；500∶1；250∶1；100∶1或50∶1足以提高结构强度。

替代地或另外地，随着生长管的长度增加，减小它们的高度可以增加结构强度。根据本发明的各种示例性实施方案，纵横比(长度比高度)为20,000∶1；10,000∶1；5000∶1；2500∶1；1000∶1或500∶1足以提高结构强度。

替代地或另外地，随着生长管的宽度增加，减小其高度可以增加结构强度。根据本发明的各种示例性实施方案，纵横比(宽比高)为1,000∶1；500∶1；250∶1；100∶1；50∶1或25∶1足以提高结构强度。

根据本发明的各种示例性实施方案，选择用于构造的特定材料及其厚度将有助于选择各种纵横比。

示例性优势

在一些实施方案中，如上所述的系统和/或方法的实施有助于增加农场空间的每单位面积的产量。这种增加的大部分来自对垂直尺寸的更有效利用。多层生长衬底(例如支撑表面3)有助于更有效地利用垂直尺寸。多层生长衬底之间的介入空间的减少(相对于以前描述的堆叠式水产养殖系统，例如Lawrence的US 8,336,498；将其通过引用完全并入本文)也有助于垂直尺寸的更有效利用。

农场空间单位面积产量的增加有助于减少对商业生产设施的不动产的需求。由于靠近城市的房地产价格通常较高，因此所描述的系统和方法的实践使得可以在大城市附近安装水产养殖设施而无需花费过多的费用。城市将以餐馆、市场和商店的形式提供大量鲜虾出售。

替代地或另外地，如上所述的系统和/或方法的实施消除了与传统的野生捕捞商业捕虾方法相关的误捕。

期望在该专利的使用期限内，将开发许多新的建筑材料和/或泵机构，并且本发明的范围旨在将所有这些新技术预先包括。

如本文所用，术语“约”是指±10％。

尽管已经结合本发明的特定实施方案描述了本发明，但是显然，对于本领域技术人员而言许多替代、修改和变化将是显而易见的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和广泛范围内的所有这样的替代、修改和变化。

具体地，已经利用了各种数字指示。应当理解，这些数字指示可以基于并入本发明的各个实施方案中的多种工程原理、材料、预期用途和设计而进一步变化。另外，可以将归属于本发明的示例性实施方案并描绘为单个单元的组件和/或动作划分为子单元。相反，归因于本发明的示例性实施方案并且被描绘为子单元/单个动作的组件和/或动作可以被组合成具有所描述/所描述的功能的单个单元/动作。

替代地或另外地，用于描述方法的特征可以用于表征设备，并且用于描述设备的特征可以用于表征方法。

还应当理解，上文描述的各个特征可以以所有可能的组合和子组合进行组合以产生本发明的另外的实施方案。上面给出的实例本质上是示例性的，并且不旨在限制仅由所附权利要求书限定的本发明的范围。

包括特定特征、部分、组件、模块或过程的本发明的实施方案的每次陈述是明确声明存在不包括所述特征、部分、组件、模块或过程的本发明的其他实施方案。

替代地或附加地，本发明的各种示例性实施方案排除了本文未具体公开的任何特定特征、部件、组件、模块、过程或元件。

具体地，已经在虾的背景下描述了本发明，但是本发明也可能在其他甲壳类动物(例如蟹或龙虾)和/或软体动物的背景下使用。

本说明书中提及的所有出版物、参考文献、专利和专利申请都通过引用整体并入本说明书，其程度如同每个出版物、专利或专利申请被具体地和单独地指示通过引用并入本文一样。另外，在本申请中对任何参考文献的引用或标识均不应解释为承认该参考文献可用作本发明的现有技术。

如本文所用，术语“包括”和“具有”及其变化形式意指“包括但不一定限于”。

通过研究以下实施例，本发明的各种实施方案的另外的目的、优点和新颖的特征对于本领域的普通技术人员将变得显而易见，这些实施例并非旨在是限制性的。另外，如上文所述且如以下权利要求书部分所述，本发明的各个实施方案和方面中的每一个在以下实施例中均得到实验支持。

实施例

现在参考以下实施例，其与以上描述和/或附图一起以非限制性方式示出了本发明。

实施例1：

理论产量

表1示出了使用图1a至1e所示的一般构造的小型水产养殖系统的理论产量。

表1：理论生产参数汇总

该实施例说明了根据本发明的一个示例性实施方案的总层高为0.6m的小型系统(在第1和2级为12层，在第3和4级分别为6和4层)的预计年虾产量达到271kg/m²地板表面(顶视图)和/或系统容积的452kg/m³。该示例性实施方案显示每个生长周期37.7kg/m³。

此实施例说明了具有每月生长阶段的系统的预计年虾产量，并且在每级末端将虾移至下一级，并且在第一级中放养新一批虾。因此，每年可能有12次收获。该示例性实施方案将每一级的管单元组合保持为相同的0.6米的总高度，以及根据单元高度的堆叠的管的数量。本发明的该示例性实施方案通过调节单元长度和/或宽度来调节虾生长的总面积，以保持计划的最大生物量密度kg/m²管底表面如所列。由于层之间的空间是单元地板的厚度，因此该实施方案获得了271kg/m²生产面积(例如建筑物尺寸)和452kg/m³系统水体积或大约建筑物体积。

替代地或附加地，通过成比例地增加单元层的数量，可以将相同的年产量kg/m2生产面积(例如建筑物大小)维持在271kg/m²，同时降低管底表面的虾密度kg/m²。通过将单元层数从4增加到8，可以将每个月底的密度降低到所列值的50％。

在此实施例中，所需面积(总表面)是将总常存生物量(kg)除以生长密度(例如3.5kg/m²)的结果-因为每个步骤中的常存生物量都不同，并且每kg所需的生长面积为不同，每个级所需的总面积也不同。巧合的是(常存生物量和生长密度)在第3和4级中，所需面积结果相同。

根据本发明的各种示例性实施方案，管的长度可以在生长级之间相等或变化。在此实施例中，每个级的总高度保持恒定，因此在每个级中使用了不同的长度。根据本发明的各种示例性实施方案，生长级是连接的或不连接的。在此实施例中，每个级都有其自己的堆叠。在本发明的其他示例性实施方案中，级被串联连接。

表1显示了从级1到4的每单位面积和每单位体积的常存生物量。这是由级1和2中小的管高引起的伪影。

实施例2：

替代理论产量

表2示出了使用图1a至1e所示的一般构造的中型水产养殖系统的理论产量。

表2：理论生产参数汇总

该实施例说明了根据本发明的一个示例性实施方案的总层高为6m的中型系统(在第1和2级为120层，在第3和4级分别为60和40层)的预计年虾产量达到2,713kg/m²地板表面(顶视图)和/或系统容积的452kg/m³。该示例性实施方案显示每个生长周期37.7kg/m³。

每m²地板表面的增加的产量表明，每单位面积的产量可通过增加在其上进行虾生长的水平支撑表面的数量扩展。

前一实施例中有关生产参数的注释也适用于此。

Claims (32)

1.一种方法，包括：

(a)提供多层封闭导管水产养殖围场；

(b)向所述围场放养虾；和

(c)以至少12.5kg/M³围场容积的常存生物量生长。

2.根据权利要求1所述的方法，包括收获至少450kg/M³围场容积/年。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，包括在每个生长周期结束时收获至少18.8kg/M³围场容积。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括以每120天或更短的频率收获。

5.一种水产养殖系统，包括：

(a)水平支撑表面的垂直阵列，每个表面连接到侧壁并且具有入口侧和出口侧；

(b)多个入口管，每个入口管与公共储器和与所述垂直阵列中的所述支撑表面之一的入口侧流体连通；和

(c)流出物罐，其与支撑表面的所述垂直阵列中的所有所述出口侧流体连通，并且具有一个或多个排放孔，所述排放孔位于支撑表面的所述阵列中的最上支撑表面的水平上方。

6.一种水产养殖系统，包括：

(a)水平支撑表面的垂直阵列，每个表面连接到侧壁并且具有入口侧和出口侧；

(b)与所述垂直阵列中的所有所述支撑表面的所述入口侧流体连通的公共储器；和

(c)流出物罐，其与支撑表面的所述垂直阵列中的所有所述出口侧流体连通，并且具有一个或多个排放孔，所述排放孔位于支撑表面的所述阵列中的最上支撑表面的水平上方。

7.根据权利要求5所述的水产养殖系统，包括：

平行于每个所述水平支撑表面的所述侧壁的一个或多个垂直分隔物，其将每个支撑表面分成两个或更多个管；

其中所述多个入口管中的每个入口管与所述公共储器以及与所述管之一的入口侧流体连通。

8.根据权利要求5或权利要求6所述的水产养殖系统，包括：

在所述流出物罐的底部附近的废物去除端口。

9.根据权利要求8所述的水产养殖系统，包括：

可操作以打开和关闭所述废物去除端口的阀。

10.根据权利要求5所述的水产养殖系统，包括：

泵，其可操作以使水从所述公共储器通过所述多个入口管循环到所述支撑表面。

11.根据权利要求10所述的水产养殖系统，包括：

控制机构，其可操作以差分地调节从所述泵通过所述多个入口管中的每个入口管的流量。

12.根据权利要求11所述的水产养殖系统，包括：

多个流量传感器，每个传感器位于所述多个入口管中的入口管中，每个传感器向所述控制机构提供指示流速的输出信号。

13.根据权利要求5或权利要求6所述的水产养殖系统，包括：

泵，其可操作以收集从所述排放孔散发出来的水并将其返回到所述公共储器。

14.一种水产养殖方法，包括：

(a)用水灌注水平支撑表面的垂直阵列并将甲壳类动物与所述水放养在一起；

(b)使得水从公共储器通过多个入口管流动，每个入口管与所述公共储器和与所述垂直阵列中的所述支撑表面之一的入口侧流体连通；

(c)将来自水平支撑表面的所述垂直阵列的水流出物收集在流出物罐中；和

(d)经由位于支撑表面的所述阵列中的最上面支撑表面的水平上方的一个或多个排放孔从所述流出物罐排放水。

15.根据权利要求14所述的水产养殖方法，包括：

将每个支撑表面分成两个或多个管；

其中所述多个入口管中的每个入口管与所述公共储器以及与所述管之一的入口侧流体连通。

16.根据权利要求14或15所述的水产养殖方法，包括：

通过在所述流出物罐的底部附近的废物去除端口去除废物。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的水产养殖方法，包括：

通过所述多个入口管从所述公共储器泵送水。

18.根据权利要求17所述的水产养殖方法，包括：

差分地调节从所述泵通过所述多个入口管中的每个入口管的流量。

19.根据权利要求18所述的水产养殖方法，包括：

监测所述多个入口管中的每个入口管中的流速。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的水产养殖方法，包括：

收集从所述排放孔散发出来的水并将其返回到所述公共储器。

21.一种水产养殖方法，包括：

用水产养殖培养基填充高度A的上部储器；

引起所述培养基流过多个管，每个管分别连接到多个堆叠的培养容器中的一个培养容器；和

将所述培养基收集在具有在高度a的一个或多个排放孔的公共流出物罐中；

其中高度a低于高度A。

22.一种根据权利要求5所述的水产养殖系统的串联阵列，其中一个系统的流出物罐用作所述阵列中下一系统的公共储器。

23.一种方法，包括：

倾斜水平支撑表面的垂直阵列，使得驻留在其上的甲壳类动物移动到公共流出物罐；和

从所述流出物罐收集所述甲壳类动物。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述收集是通过排放口。

25.一种水产养殖系统，包括：

(a)水平支撑表面的垂直阵列，每个表面连接到实心侧壁并且具有入口侧和出口侧；和

(b)覆盖所述入口侧和所述出口侧的网孔，所述网孔的孔的尺寸为将虾保持在所述支撑表面上。

26.根据权利要求25所述的水产养殖系统，包括：

平行于每个所述水平支撑表面的所述侧壁的一个或多个实心垂直分隔物，其将每个支撑表面分成两个或更多个管。

27.根据权利要求25或26所述的水产养殖系统，包括：

一个或多个具有足够浮力的浮子，以防止所述系统在部署在水体中时下沉超过期望的程度。

28.根据权利要求25至27中任一项所述的水产养殖系统，包括：

一个或多个压载物，其重量足以防止所述系统在部署在水体中时漂浮超过期望的程度。

29.根据权利要求25至28中任一项所述的水产养殖系统，包括：

一个或多个锚固附接点。

30.一种水产养殖系统，包括：

(a)用于甲壳类动物的多层堆叠生长表面；和

(b)施加于所述生长表面的纹理化基底。

31.根据权利要求30所述的水产养殖系统，其中所述纹理化基底包括人造草。

32.根据权利要求30或31所述的水产养殖系统，其中所述纹理化基底包括孵化衬底。

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