CN1185714A - 露天海产养殖系统和养殖海洋动物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海产养殖系统(100)与用污染源的水养殖海洋生物的方法。该系统(100)包括:一个补充水的蓄水池(3)、活性炭和臭氧纯化装置(6,4)、除去含盐或稍碱的(含溴)的水中的毒性臭氧副产物的装置(44)和养殖海洋动物的池子(16,17)。本方法包括:获取含有对海洋动物有害的化合物和生物体的水,处理水使其适合于养殖海洋动物、以及在处理过的水中饲养和捕捞海洋动物。

Description

露天海产养殖系统和养殖海洋动物的方法
本申请要求按35U.S.C.§119于1995年10月20日提交的暂定申请No.60/005，723的优先权。
本发明涉及海产养殖的一种方法和装置。确切地说，本发明涉及在露天池子中饲养或养殖水产和海洋动物如甲壳纲动物、鱼类、贝类或类似动物的方法和装置。
随着全世界对食物要求的增高，人们作出了很大努力以探寻更有效地生产包括动物和植物在内的食物的方法来满足该要求。包括甲壳纲动物和鱼类的海洋生物，一直是人类食用的高蛋白的食物源之一。但是近几年来，由于环境污染问题和过度捕捞，致使野生海产业的活动受严重限制。鱼的捕捞量已大为减少，而且很难保证海场丰产。人们试图在受控制的不同条件下发展水产动物的单种养殖(例如养殖虾)。这种养殖常能供应很大一部分日常消耗的某种海味，例如，在1993-94年间的美国，将近一半所消耗的对虾(pennaeid shrimp)是人工养殖的。现有技术的水产养殖系统(或对海生动物的海产养殖系统)或者是露天的(即从外面的水源不断地补充水)或者是封闭的(即相同的水在体系内再循环)。
人们进行的成功的海产养殖主要是在沿海区域利用港湾或近海水域实施的，那里富含从陆地流出物中的营养物。我们知道，在下列地方可有效地生产甲壳纲动物、鱼类和贝类：海边如平静的海湾、湖或河口湾那里有围网的有利条件，或者利用陆地上修筑的池子以便利用海洋的潮汐流或来自江河或河口湾的天然水流的优势。所以在拉丁美洲和东南亚国家的沿海岸水域建立了大的虾饲养场。这些虾养殖系统部分地依靠生态系统和为供给虾以食物而在养殖池中开发的海生食物链。在某些情况下，用虾饲料补充池中的天然食物，或加入肥料刺激天然食物链。
露天海产养殖系统，即那些依赖于天然水源和总是敞开于环境中的系统有一个缺点，那就是港湾和近岸区域中的水质可能因陆地流出物的性质差异而变化很大。这样，在受污染的地方除莠剂、农药和其它农业上的流出物就会流入海产养殖系统。同样地，在沿海岸区域、工业上或城市的流出物可能会不利地影响这类海产养殖系统的水质。
化学流出物对养殖海洋生物的毒害效应的一个实例是Taura综合症，在某些热带地区它已对虾养殖业构成了危害。养殖池中存在该病症的的14～40天内，该综合症会侵袭幼虾(0.1-5克重)。患病的幼虾停止进食，失去生气，最后就死去。该综合症好象是由虾养殖水域中高含量的农用药剂、尤其是杀真菌剂所引起的，在受该种病侵袭的地区农业财团大量地使用杀真菌剂。(Lightner，et al.，Diseases of AquaticOrganisms 21：53-59，1995；Wigglesworth，J.，Fish Farmer 17：30-31，1994)。农用药剂引起的化学污染也不利地影响了拉丁美洲、南美洲和东南亚的虾捕捞量。
除了化学品污染而导致虾的大量死亡之外，虾还易受很多病毒和细菌病原体的侵染，例如细小病毒(parvoviruses)、杆状病毒(baculoviruses)、弧菌属(Vibrio)、以及引起坏死的肝胰炎细菌。这些病原体的侵染会导致虾的收成的显著降低。因此，消除Taura综合症的病原剂和虾的传染病尤其对虾养殖业有重大实用性，对普遍的海产养殖业也有很大效用。(Lightner et al.，Int.Sym.on Aqu.Anim.Health，Program and Abstracts，1994，p.V-3)。
针对这些问题，人们已试图在封闭的环形系统中实施海产养殖，即在陆地安装蓄水池以提供养殖环境。按这些方法，将养殖系统与天然水源隔离，并且利用再循环的养殖水、其中的水流过废水纯化装置而被反复利用，就可以避免环境污染问题；利用这些方法，为了使需替换的水减至最低限度，就应尽可能地减小废水含量。现有技术中叙述了在封闭系统中养殖水产生物的数个这类方法和装置(参见U.S.Patent Nos.5,076,209，Kobayashi，et al.；4,052,960，Birkbeck，et al.；4,394,846,Roels；和3,973,519，Mc Carty，et al.)。
在理论上，通过采用封闭的环形系统，可以消除环境污染问题，并不断地提供新鲜的海产品而不会造成环境问题。据推测，封闭环形系统的另一个优势在于：如果要将水加热或降温则封闭环形系统中维持水温所需费用远少于露天系统所需的费用，因为一旦使一定体积的水处于所需温度，则只需很少的能量保持该温度。据认为，如果能严格控制好养殖池中的环境，就有可能改变可被养殖的鱼种。还有，因为水是不断地反复利用的，所以供应、输送和贮存水的费用可以减至最少。
尽管封闭的环形系统比露天系统有上述优势，但是其潜在的实用性只能如此而已。有人提议如果将工业过程的效率施加于海产养殖，就可能在封闭的环形系统中适度的养殖水产生物，不过尚未出现可工业实施的大规模操作。
露天系统是迄今唯一能工业实施的大规模操作系统。经济的海产养殖操作所需的大量的水只能来自天然水源，即湖泊、江河、河口湾和海洋。然而，现有技术中封闭的环形海产养殖系统利用所列举的天然水源确实存在缺点(例如包括除莠剂、杀真菌剂、细菌和病毒的病原体造成的污染)，而且这些缺点对于海产养殖系统的经营者来说是首要的问题。例如在虾的海产养殖中，受污染的水域中通常只有20％下种的后期幼虾(下种密度为150,000/公顷)能长成可捕捞的成虾，这就是由于污染和疾病造成的有害效果。本发明人进行了研究而开发出方法以改善对海产养殖系统中的水产生物的污染和病害作用。
已知在封闭的环形海产养殖系统中，是用臭氧纯化再循环水，水中含有系统中养殖的生物释放的含氮废物和其它有机废物(Kobayashi，etal.，U.S.Patent No.5,076,209和Birkbeck et al.，U.S.Pat.No.4,052,960)。现有技术还启示利用臭氧来除去用作饮用水的新鲜水中的污染物(Foster.et al.，Water Supply 10：133-145，1992；Reynolds，et al.，J.Ozone Science and Engineering 11(4)：339-382，1989)。
但是，若将海水或稀释的海水作养殖介质，正如在本发明的海产养殖系统中，臭氧与海水中存在的溴离子反应而产生氧化副产物、尤其是次溴酸，它对海洋动物有害。在让水和养殖的动物接触之前，必须先除去或破坏这些副产物。
尽管存在上述问题，与氧或其它消除污染的方法相比，用臭氧处理来提供的灭菌和纯化方法仍然是诱人的。如果次溴酸残余物问题(此时将海水或微碱的水用作养殖水)可被克服，则可以大大提高海产养殖系统的实用性，该系统中是用臭氧除去或破坏毒性化合物、尤其靠近虾养殖场用到的农用化合物。残余的次溴酸可以通过加入还原剂来除去，但对于露天海产养殖系统中日常所需的大量水而言该方法不切实际。
Kobayashi U.S.Patent 4,052,960启示：用活性炭处理而除去臭氧化作用的有毒副产物。不过，Kobayashi还启示：需要10升活性炭来除去含300升水的系统中臭氧化作用的副产物。显然，在大的露天系统中应用的活性炭与水的这一比例是不实际的。在一个10公顷的池中，灌到100cm深就含100,000立方米的水，或100百万升水。按Kobayashi的启示，只处理一个池中的水就需3,333,333升的活性炭。
我们意外地发现，利用包括下列装置的露天海产养殖系统可克服露天海产养殖系统中的污染和蒸发问题。该装置包括：将水从港湾水源输送到一个补充水的蓄水池，所述蓄水池与一个臭氧化处理装置通过流体连接，臭氧化处理装置中用高浓度的臭氧处理补充的水。来自蓄水池经臭氧处理后的水经过一个活性炭装置而输送进入一个封闭区(containment area)，并在这里与来自多个露天池的再循环水掺合。掺合后的再循环水和补充水被泵入一个沉降装置，随后用低浓度的臭氧处理、沉降、通气以除去次溴酸，然后将水输入蓄水渠为养殖水产动物的一个或多个露天池提供水源。
本发明的水产养殖系统克服了利用港湾(盐)水的露天海产养殖系统中次溴酸的污染问题，并避免了现有技术中对大量活性炭的需求。
本发明的系统中活性炭与水的体积比只有0.08-0.15升/300升水。对照Kobayashi(U.S.Pat.No.5,076,209)，它需要用到大比率的活性炭比养殖水(10升/300升养殖水)，因为它是用活性炭来除去次溴酸；而本露天海产养殖系统中，只是将活性炭用于除去污染物的最后的净化步骤。
本发明人还意外地发现：可利用两种不同浓度的臭氧来纯化用于养殖海洋动物的天然源的水；一种较高浓度(2～5ppm)用于受污染的补充水，第二种较低浓度(0.8～2ppm)用于再循环水。用臭氧纯化含盐的微碱水会产生上述的次溴酸问题。本发明人还意外地发现：如果往臭氧处理过的水中通气，则可使臭氧化处理后的微碱水中的次溴酸含量降至不会毒害海洋生物的含量值。
本发明的海产养殖系统还克服和排除了困扰水产养殖系统的一个进一步的问题。该系统依靠未受阻碍的水流作为其水源，该问题是：水源的水位可能高涨也可能降落，它依赖于潮汐和降寸量。例如某些热带地区高潮会每天两次地引起水位升高和降低4米，常会淹没虾类海产养殖系统中的排水渠而导致不能适时地捕捞虾，因为高潮时水会流入养殖池而不是流出养殖池。本发明的系统能够在系统的所有部位独立地控制水位，例如本系统的再循环渠就允许在任何时候实施捕捞。
在受影响的地区采用本发明的海产养殖系统，可以使露天海产养殖系统中成虾的收成提高75～125％(也就是说，大约35-约45％的下种的后期幼虾可以长成可捕捞的成虾，而现有技术的系统中却只有约20％可长到可捕捞的大小)；并且可以使封闭的海产养殖系统中虾的产量远远高于可能的产量。
本发明的一个目的是提出一种露天系统，它包括多个通过流体与用于向池中补充水的装置相连接的露天池，以及一个适合于养殖海洋动物(海产养殖)的水净化系统。
本发明的另一个目的是提出一种如此安排的海产养殖系统，即只有一次泵送步骤就使再循环水依靠重力作用而全部流经该系统。
本发明的又一个目的是提出一种装置，它被用于稳定因蒸发和排入土壤而造成的露天海产养殖系统中水的损耗。
本发明的一个进一步的目的是提出在露天系统中养殖海洋动物的方法，它利用臭氧作为净化该系统中的水的方法。
本发明的一个更进一步的目的是提供一种海产养殖系统，它包括将因臭氧处理微碱的水而产生的次溴酸的含量降至对海洋动物无毒害的含量的手段。
本发明的又一个目的是提出一种可商业化规模地养殖和捕捞水生动物的露天海产养殖系统，它可以从该系统的补充和养殖水中除去或消除毒性污染物和病原性微生物。
本发明的一个进一步的目的是提出一种预防在露天海产养殖池系统中养殖的动物中出现Taura综合症的方法。
本发明的进一步目的是提出一种露天海产养殖系统，该系统养殖的虾的成活率可达下种的后期幼虾的35～45％。
本发明提出了一种海产养殖系统，该系统包括一种从港湾水源将水输送到补充水的蓄水池中的装置，该蓄水池通过水流与一种臭氧化处理装置相连接，在处理装置中利用高浓度的臭氧处理补充水。臭氧处理后的水从补充水的蓄水池通过一个活性炭装置而输送入封闭区，在该区将经历上述处理过的水与来自多个露天池的再循环水混合。混合后的再循环和补充水被泵入沉降装置中，随后接触低浓度的臭氧、沉降、通气以除去次溴酸；然后被输入蓄水渠中，为养殖水生动物的一个或多个露天池提供水源。
本发明还提出养殖水产生物的一种方法，该方法包括：从天然水源取水而所述天然水源受到对所需的水产生物有害的微生物或化合物的污染，用第一个浓度的臭氧纯化受污染的水，合并纯化后的补充水与再循环的养殖水，用第二个浓度的臭氧进一步纯化该合并后的水，通气以除去臭氧化处理所残留的毒性副产物，以及用合并后经纯化、通气处理过的水来补充养殖系统中的水。
本发明还提出如下方法：饲养在海产养殖系统中养殖的水产生物的方法；和从海产养殖系统中捕捞该水产生物的方法，它不必考虑为该海产养殖系统提供水的天然水源的潮汐或水位。
该说明书中引用的所有的专利申请、专利和参考文献都整篇地并入此文作参考。至于不一致之处，本发明的说明书、包括定义，将作参考。
参考下列对本发明的特定的实施方案的详细阐述、尤其是结合附图(其中不同的图中相同的标号是指相同的组成部分)，就会更明确地认识本发明的上述和更进一步的目的、特点和优势。其中：
图1A和1B：将其沿对正线A-A连在一起，则共同构成本发明的有代表性的海产养殖系统的空中透视或俯视平面图。
图2A和2B：将其沿对正线B-B连在一起时，则共同构成一幅流程图，它表示水在该系统中的流经路线；
图3：表示水补充和处理的系统布置的放大了的俯视平面图；
图4A、4B、5、6A和6B：当沿线C-C和D-D连接后，这些图构成本发明的海产养殖系统的剖视图，说明各部分中的相对水位使本系统大致通过自动流动来操作；
图7：表示臭氧发生器与补充和再循环臭氧混合器连接的示意图；
图8：表示再循环臭氧混合器的水平截面图；
图9：是沿图8中的线9-9沿箭头指向观察的截面视图，表示臭氧扩散器的示意图；
图10：表示补充臭氧混合器的水平截面图；
图11：是沿图10中的线11-11沿箭头指向观察的截面图，是表示臭氧扩散器的示意图；
图12：是沿图10中的线12-12沿箭头的指向观察的截面图。
图13：是第二个固体物沉降装置的俯视平面图。
图14：是沿图13中的线14-14沿箭头所指方向观察的截面图。
图15：是通气装置的俯视平面图。
图16：是沿图15中的线16-16、沿箭头所指方向观察的截面图。
图17：是池的入口处开启装置和活性炭处理装置的俯视平面图。
图18：是沿图17中的线18-18、沿箭头所指的方向观察的截面图。
图19：表示在池的入口处活性炭滤器和开启装置的示意图。
参照图1A、1B、2A、2B和3，对海产养殖系统100进行阐述。该海产养殖系统包括：天然水源1、泵站2、补充水的蓄水池3、臭氧发生装置4、臭氧接触装置5、活性炭装置6、用于混合再循环和补充水的封闭区7、第二套泵送装置8、沉降装置9、第二个臭氧接触装置10、第二个沉降装置11、鼓风装置12、通风装置13、蓄水渠14、在池的入口处的活性炭滤器15、贮存池16和养殖池17。下面将叙述这些系统单元的连接和操作：
在许多池16、17的入口处均配备有进口(水流控制)闸门18；再循环渠19被部署在池16、17的周界线以外；进口闸门18允许来自蓄水渠14的水流选择性地流入池16、17中；出口闸门20允许水从池16、17中选择性地流出而进入再循环渠19。
图4A、4B、5、6和6A显示该系统的各组成部分中的相对水位21。由于水位21通常沿该系统的下游部分而降低，所以水可大致地通过地心引力的作用而流经该系统。这就节省了电能；否则，就要通过泵送使水流经本系统。
图4A、5和8-12描绘了臭氧接触装置5、10。通过管道22将水从蓄水池3中引入臭氧接触装置5。
在蓄水池3至管道22的出口处装有出口闸门18，用于控制进入臭氧接触装置5中的水量。臭氧接触装置5(参见图4A和10-12)包括一个护套24，该护套包括与护套24的底面毗邻的臭氧扩散器26；扩散器26产生薄雾状臭氧气泡28，这些气泡在水中往上直冒。调节气泡的大小使气泡到达水面前，几乎所有的臭氧全部被水吸收。所用的臭氧发生器例如可以是PCI Co.C(West Caldwell，NJ)制造的PCI臭氧发生器，或者是Ozonia International(Rueil-Maimaison，FRANCE)制造的Ozonia臭氧发生器，其中的Ozonia臭氧发生器是优选的。臭氧扩散器26从臭氧发生装置4(参见图2A、3和7)中接受臭氧，该臭氧发生装置4在本实施方案中由两种PCI臭氧发生器构成：即B72型，它每天可生产72磅臭氧，还有HT150型，它每天可生产150磅臭氧。本发明的海产养殖系统中可以用较大或较小生产能力的臭氧发生器，它依赖于体系的规模。臭氧扩散器26可以是任何合适的气体扩散器，如OzoniaTM(来自上述的Ozonia International)或AiramicTM(来自FerroCorp.，East Rochester，NY)扩散器。OzoniaTM扩散器是最优选的，因为它们在臭氧接触装置中耐用性好。臭氧接触装置5、10中还包括折流板30(参见图8、10和12)，用于水的混合以保证臭氧均匀地在水中分布。净化水所需的臭氧量随下列因素而变化：季节、待处理的水量、和水流速度，本领域技术人员可以轻易地确定该臭氧量。
如图3和7中所示，臭氧发生器4通过管道32和34分别与臭氧接触装置5和10以流体连接。图7中说明了臭氧发生器4和臭氧接触装置5、10的结构原理。图10和12对臭氧接触装置5作了进一步的说明。臭氧接触装置5包括装配在护套顶部的排气道36，排气道36可被用于排除在臭氧接触装置5的顶部积聚的任何气体或臭氧。现在参照图8和9，第二个臭氧接触装置10通过这两个图而得以阐述。如图8和9中所示，第二个臭氧接触装置利用类似的结构布置，其中的扩散器26被装配在毗邻护套35的底部。如上所述，扩散器26的目的在于：在水中产生薄雾状臭氧气泡，致使当臭氧气泡浮向水面时，臭氧几乎完全地溶于水而被水吸收。臭氧在水中被吸收后有助于净化水中的杂质如农业化学药品。
现在参见图4B，活性炭装置6被得以说明。在本发明优选的实施方案中，活性炭装置6包括十四个装活性炭的组件40，每个组件的容积为4立方米，可装4400磅活性炭。活性炭最好是用African Palm Kernel壳制备的活性炭。如图4B中所述，组件40被排成两排，每排有七件。
现在参照图5，用混凝土加固第一个沉降装置9的内腔。在一个优选的实施方案中，该腔是8米宽、8米长、2末深。保持腔9的大小设计原则是：能使颗粒状固体物沉积于腔9的底部，而使液体继续流向下一站。所以，显然沉降装置的大小随海产养殖系统的规模大小而变化。第二个固体物沉降装置11容纳来自第二个臭氧接触装置10的流体。再一次地，在一个优选的实施方案中，第二个固体物沉降装置11最好是混凝土加固的内腔，它有6米宽、8米长、2米深。图13和14分别显示第二个沉降池11的平面图和截面图。
现在参照图3和13～16，通气装置13和鼓风机12由图示而得以说明。在一个优选的实施方案中，鼓风机12是双转子旋转式鼓风机，每个鼓风机的工作容量是：在15磅/英寸2下，每分钟可泵送300立方英尺的空气。通过SweetwaterTM扩散器42使空气扩散到通气装置13，扩散器可得自Aquatic Ecosystems，Inc.of Apopka，FL。通气期间，有机物质和其它外来物被空气泡吸收并随空气泡浮到水面上而形成泡沫。孔状物(stone)42产生的气泡的大小最好是不能小到被液体全部吸收，但应能到达水面。将一张帘子44向下悬挂在通气装置13的上方，并悬向水面以下至少1米深或更深处；帘子44由多孔性材料、优选是粗麻布制成，它沿整个的水流通道笼罩通气装置。这样，多孔性帘子44就吸附浮在通气装置中的水面上的泡沫(含有杂质)。然后就可以采取任何合适的方法定期地、很容易地从帘子的前方或上游处将泡沫撇去。于是，帘子44可以起撇取设施的作用，被用于除去水面的泡沫。因此，帘子44应设置在离空气孔状物42下游预定的距离处，从而使帘子44能吸附通气装置产生的所有泡沫，如图15所示。
如图1A、1B、3和17-19所示，闸门18被用于控制从一个单元到另一个单元的流量。闸门可以是能控制从上游单元流向下游单元的水流量的任何合适的阀结构。闸门的一个优选的实例如图17-19所示，其中的水流例如从蓄水渠14流向养殖池17。由于本发明的海产养殖系统规模很大，所以筑了堤46用于将渠与池隔离、以及各个池16、17彼此之间的隔离。相应地，从蓄水渠14流到池16、17的水流，流过在堤内挖的管道48来实现的，如图18中所示。如图19所示，每道闸门18由许多道单独的闸门50构成；每道闸门50的上端都装有板子，例如可以用“2×4”(例如2”×4”)的木板52。若要调节水流的高度，可在闸门50的任何高度处取下板子，即可从闸门的顶部、中间或底部取下板子。例如，图19中所示的闸门50’，显示顶部被取掉了两块板子。于是，就可以由两块板的高度有效地降低水位。这样安排可以使池中不同水位处的水被选择性地除去。例如，下雨时，池中加入了新鲜水，就会影响池中的盐浓度。然而，由于新鲜水的密度低于微碱水，于是下雨时加入的新鲜水就浮在池的上部；如果在下层水中的盐扩散进入这部分水之前迅速除去这部分水，就可以维持池中总的盐浓度不变；取下闸门顶部的板子就可以实现选择性地除去不需要的新鲜水。当然，也可以用其它系统来控制从一个单元到另一个单元的水流量。
图1～19中显示的海产养殖系统的操作如下所述：图2A和2B表示了流经海产养殖系统的水流。该海产养殖系统最好座落在靠近天然水源1的地方。在很多情况下，尤其是对于虾的养殖，水源是具有一定的含盐量的微碱水。水源通常受工业的和农业化学药品的污染，或者受会侵袭养殖的动物的天然病原体的污染，也可能同时受化学药品和病原体的污染。如果养殖虾，则水源的含盐量应为每千份(ppt)水含盐16～34份。优选的含盐量是22～34ppt，体系中特别优选的含盐量是28ppt。测定水中含盐量的方法是该技术中人们熟知的方法。
系统100在开始可以灌入来自天然(港湾)水源的未经处理的水，利用蓄水渠14让水流入系统的各个单元中。然后关闭该系统，例如可利用修筑的土堤57，以防港湾水畅通无阻地流入该系统。虾的养殖和水循环流过本系统的纯化装置5、6、7、9、10、11、12与13在该实施方案中可以同时开始。在另一个优选的实施方案中，系统中只灌装净化后的水。来自水源1、未经处理的水通过泵2泵入初始的空系统，灌入补充水的蓄水池3；再从这里流经臭氧混合器5、活性炭装置6，然后进入封闭区7；再用泵8将水从封闭区7泵入沉降装置9；水从这里流入第二个臭氧接触装置10、沉降装置11和通气装置13，然后流入蓄水渠14。渠14中被灌满了处理过的水，而这种处理过的水再流经闸门18而灌入池16、17。
水被保存在补充水的蓄水池3中，直至贮存池和养殖池16、17中需水时。之所以需要补充水，是因为在本发明的露天系统中，水不断地固蒸发和排入土壤而损耗；不同的季节中和不同的地区中水的损耗就不一样，在热带地区因蒸发和排出造成的水的损耗量可能相当大。为了将水的损耗保持在易控制的范围内，修筑本发明的海产养殖系统所用的泥土成分中优选地应含多于50％的粘土，且更优选地应会多于80％的粘土。泥土中粘土含量越多，则因渗漏引起的水的损耗就越少。座落在热带地区、大约200公顷的海产养殖系统中，从6月至12月期间，每天大约需要2百万加仑的补充水，因为潮湿会使水的蒸发量减少；而从元月至5月期间，为了补充蒸发掉的水，每天需要约3百万加仑的补充水。当然，需要补充的水量将随降雨量和湿度而改变，它会影响蒸发速度。一般地，10～11个月后就要全部换一次系统中的水(即全部用补充水替换)。当然，每天所需补充水的量也因系统的整体规模大小而改变。
修筑池系统所用的泥土成分应满足这种条件：即操作期间，它产生的泥砂量不能超过水的总体积的40％；此外，该泥土的泥砂不能小于20微米，否则沉降作用就效果不大，且系统将不能恰当地发挥作用。
当养殖池17或贮存池16中需要补充水时，可以通过开启补充水的蓄水池3的闸门18，让水从蓄水池3流入第一个臭氧接触装置5。补入水最好与预定浓度的臭氧接触约30秒～约5分钟；加入补充水的臭氧浓度优选地是约2～约5份/百万份的较高浓度，最好是约3～约4份/百万份；加入补充水的臭氧量随季节、水量和水的流速而变化。于是在冬天，当水的蒸发损耗降低时，所需的臭氧量较多。
经臭氧处理后的补充水从臭氧反应装置5流过活性炭装置6；流经活性炭装置之后的补充水流入封闭区7，在这里将臭氧处理过的补充水与再循环渠19中的水混合。在本发明的一个优选的实施方案中，封闭区7的面积约为5公顷。封闭区7另外也起沉降区的作用，水在封闭/沉降区7中一般滞留约20分钟～约90分钟，以便颗粒物质的沉降。对本发明的沉降装置和蓄水区定期净化以除去沉降的固体物，尤其是补充水的蓄水池，应每年一次地疏浚净化；封闭区7则每六个月一次地疏浚净化；蓄水渠14应每年一次地疏浚净化；而固体物沉降池9和11则每星期净化一次，其净化方法为：利用排水管58将池中的内含物排入系统外面的废场地中。
随后用泵8将混合后的补充水和再循环水抽入第一个固体物沉降池9中，水在第一个固体物沉降池中滞留的时间最好是约20秒～80秒，它取决于水流速度。
因重力作用而使水从第一个固体物沉降池流向第二个臭氧处理装置10；在第二次臭氧处理步骤中，臭氧的加入浓度为约0.8～2.0份/百万份(ppm)且优选是1.6ppm。水与臭氧的接触时间最好是约50秒～约210秒；它也取决于水流速度。流速越小，水与臭氧接触的时间就越长。能满足本系统的臭氧需求的任何臭氧发生器均可。
该臭氧处理过的水随后自动流入第二个固体物沉降池11。当沉积物在池11中沉降约15秒～1分钟后，不含沉积物的水就会自动流入通气装置13。
臭氧化处理过的水在通气期间，含溴的水与臭氧接触时产生的毒性次溴酸会被破坏到不再对海洋生物有毒害的程度；臭氧化处理过的水与通气装置中的空气泡接触的时间为约8～25分钟，通气装置中每分钟引入600立方英尺空气。水与空气接触的时间取决于加入水中的臭氧量、在消除毒物和微生物期间消耗的臭氧量、和水流速度。接触过较大量臭氧的水最好采取较长的接触时间。在通气期间，悬浮于水中待处理的有机物质和其它杂质被空气泡吸附，并浮上水面形成泡沫或浮渣残余物。帘子44吸附通气装置中浮在水面上的含杂质的泡沫，然后定期地从帘子上撇去泡沫。通气步骤中将次溴酸浓度降至对海洋生物无毒害的程度。
通气处理之后，水就适合于养殖海洋生物如虾、鲇鱼、鲑鱼等等。通气处理过的水随后自动地从通气装置13流入蓄水渠14。通气处理后的水质通常用生物测定系统54来测定，该系统54包括10个装虾的密封容器，将这些容器中的虾置于从通气装置中引出的水中，鉴测不利情况下虾的健康情况，它将表示或者是水中的毒素过高，或是次溴酸含量过多。由于臭氧处理过的水在进入池中之前先进入蓄水渠，所以任何受污染的水在到达养殖池17或贮存池16之前，无论出现什么问题都可以及时改正。
通过相继地用臭氧和活性炭处理再循环水，可以降低其中的污染物例如莠去津和莠灭净这样的除莠剂的含量，如表1所述：
             表1
    除莠剂     莠去津     莠灭净
预先臭氧处理(ppt)(港湾水)     5.7     4.2
臭氧后处理(ppt)(得自蓄水渠的水样)     0.9     0.6
活性炭后理(在池中)     未检测到     未检测到
表中的数据阐明了臭氧在降低水中污染物含量方面的效用。污染物浓度的测定，可用气相色谱/质谱法来实施，它们是本领域技术人员熟知的测定方法。利用气相色谱/质谱法，莠去津和莠灭净的检定极限是每千份0.5份。
水被贮存于蓄水渠14中，它自动流经闸门18，流过池的入口处的活性炭滤器15后进入池16、17。每个大约10公顷的池17，在其入口处装有六个活性炭滤器组件56(见图3和17)，每个装有1立方米的活性炭。贮存池较小，它有由一个活性炭组件56构成的一个活性炭滤器，装有1立方米的活性炭。每周都要从组件中取出活性炭并用蒸汽清洗；每年都要彻底替换一次每个滤器组件中的活性炭。发现降雨量特别大时(例如热带地区的雨季)，对于活性炭进行再生是有利的。活性炭的再生是这样实施的：从组件中取出炭，接着将其从室温加热至约100℃，然后除去其中吸附的物质而使炭得以再生。在有限量的氧化性气体如烟道气、水蒸气或氧气存在下，将活性炭颗粒加热至约100～约250℃可完成其再生，加热至约200～约750℃会生成焦炭，而加热至约800～1000℃下会使炭气化。
池分为两种：较小的贮存池16，一般约为1公顷大小或更小，它可用作后期幼虾种(即不足1g重的虾)的贮存池，也可用于将虾养殖至成虾；和较大的养殖池17，其面积一般为10公顷或更大，其中小虾被养大到其最大时的大小(即最好是15～18g)。
在虾的海产养殖中，池水的温度应保持在高于18℃；已发现，在更低的温度下虾就会停止生长。池水中溶解氧的浓度应保持在约2～约10ppm，且最好是约4～约5ppm。如果池水中溶解氧的含量少于2ppm，就会对虾产生不利影响。在实施本发明时，应控制好溶解氧的含量且应维持在≥2ppm。溶解氧的浓度在5～6AM期间趋于其最低值，因为水中的浮游植物在夜间不进行光合作用，所以对于溶解氧的测定最好是在清晨实施。
养殖池中还可以加入大蒜浆，将新鲜大蒜捣烂即可制得大蒜浆。在本发明的海产养殖系统中，该大蒜浆起抑菌剂作用，它可降低池中因海洋生物的养殖而产生的有机物质载荷。再循环水中的这种降低有机物质载荷作用可显著减少本系统中的燃料消耗，因为在合并后的再循环和补充水中应达到的(第二个)臭氧含量大大地低于池水中未加大蒜浆时所要求的量；这是因为产生臭氧时需要消耗很多能量，所以降低臭氧需求量就节省了很多费用。
按下列方法往养殖池中加入大蒜浆：将待养殖的海洋动物放入养殖池后的第一周和第二周内，往每公顷池中加入约1公斤大蒜浆；在第三周内，隔天往每公顷池中加入S00克大蒜浆；从第四周起直至捕捞前，每天或隔天地往大约有每1000磅的活虾的养殖池中加入约500克大蒜浆，这要视养殖池的条件而定，即：如果池中的动物似乎没有预期的或要求的那样长得快，就可以每天加一次大蒜浆，而如果动物的成长和成活情况很好，则可以隔天一次地加入大蒜浆。
在养殖池中每天要交换大约3～8％体积的水，也就是说，对于某给定的池，每天要从蓄水渠14中放入该池总体积3～8％的水，而将池中相似量的水放出到再循环渠19中。这种循环作用可以使池中的养殖水不断地得以更新，通过沉降、臭氧和通气处理后而进一步用于海产养殖系统。对于本发明的海产养殖系统而言，每天将再循环约25百万～70百万加仑的水(按所有池的总量计)；在一个优选的实施方案中，每天约有30百万加仑的水得以再循环。当然，该值将随系统的规模大小而改变；利用本发明的海产养殖系统，养虾的最小养殖场规模是30公顷，而最大规模约为800公顷，在本系统的一个优选的实施方案(参见图1)中约为200公顷。单个的养殖池17的优选的最大面积约为25公顷，对于池子没有最小的大小限制。在本发明的实施方案中，将池筑在土地中，其中没有人造衬里或挡水屏障；不过，在实施本发明时，也可应用任何合适的衬里材料如塑料或混凝土。海洋动物的养殖
下面将叙述本发明的方法在养殖虾中的应用。可按本领域熟知的方法在槽中养殖虾，虾从卵变成后期幼虾(即大约0.0001克)需要大概17～19天；然后将后期幼虾转入小贮存池16，并将其暂时存放于池16中。当小虾长到约0.5～1克重时，将其捞上来转入或下种于养殖池17中，下种密度为每公顷池中放入约150,000～180,000(Pennaeusvannamei或一角鲸属(monodon))或90,000～120,000(Pennaeusstylirostries)后期幼虾。
虾主要靠投入池中的浮游植物来维持生活，在10公顷的池中，最初培植的浮游植物量约为3300磅；对于1英亩的贮存池来说，最初培植的浮游植物量约为330磅。可采用本技术中人们熟悉的方法在槽中培植浮游植物，也可采用本技术中人们熟知的方法从槽中采集它们，例如可通过将含浮游植物的培养介质离心，或者将含浮游植物的培养介质进行微量过滤。对浮游植物进行微量过滤后得淤浆状物质，接着将其压缩而进一步减少其含水量，形成一块压缩了的浮游植物饼状物，它便于使用。微量过滤法是捞取培植的浮游植物的优选的方法。用于浮游植物的离心和微量过滤的设备例如可得自U.S.Filter Co.，Warrandale，PA。随后将采集的浮游植物置于塑料袋中并冷冻保存最多30天。如果某个池子需要培植浮游植物，可以在清早从冷藏箱中取出浮游植物，将其以均分地分散的形式撒放在指定的池中。
加入硝酸盐和磷酸盐肥料于池17中，有助于浮游植物的生长；所加入的肥料量随季节而变。在夏季的6～9月间，如果池17中培植有浮游植物，平均每公顷池面可加入约6.6～约17.6lbs的氮肥(一般的地区)；培植有浮游植物的池17中每公顷池面也可加入约3.3～11lbs的磷肥。随后，为了维持其生长，每周一次地往每个池17中加入约2.2～11lbs/公顷的氮肥，每周一次地加入1.1～8.8lbs/公顷的磷肥。
在冬季，12～5月间，培植有浮游植物的池17中加入氮肥的量为每公顷池面17加入2.2～8.8lbs，往培植有浮游植物的池17中加入磷肥的量为每公顷2.2～13.2lbs。随后，为了维持其生长，每周一次地往每公顷的池中加入1.1～6.6lbs的氮肥，每周一次地往每公顷的池17中加入2.2～11lbs的磷肥。由于虾是在养殖池17中长大成熟的，所以它们消耗大量的浮游植物。还要往池中加入商品化粒状虾饲料，其中一般含有鱼粉、乌贼、小麦、米、鱼油和各种维生素，以补充浮游植物食物源。表2列出了加入池27中的粒状饲料的通常的量。
              表2
    下种后的天数     尾(cells)/毫升   1bs/公顷养殖面积
    1-9     80,000     6.6
    10-29     70,000     8.8
    30-49     60,000     17.6
    50-59     50,000     22
    60-89     50,000     26.4
    90-109     50,000     35.2
    110-120     50,000     44
如果贮存池被用于存放很小的后期幼虾，并在转入养殖池之前将其养到0.5～1g大小，可按下列方法捕捞它们：开启池的闸门20，将虾采集于钩针编织的筒状物中，它一般是用渔网材料如尼龙而编织的，其孔眼大小要比虾小，筒的一端被系紧以便采集虾。将采集的虾迅速转入盛有被氧饱和的水的水桶内，然后再立即转入放养虾的养殖池中。
当虾长到约9～约20克重、且最好是约15～18克重时，就可以捕捞它们。必须在夜间大约6PM～约6AM期间捕捞虾。因为在白天，虾贴在池16、17的底部，所以开启闸门18后它们不会随水流出；而在夜间，虾出现在水面上而易被采集。捕虾之前，应将池中的水位从约110cm降至约60cm。可按下述方法实施虾的捕捞：取一条编织的筒状物(通常由渔网材料如尼龙构成)、其孔眼小于待收集的虾，将其缚在一个选定的池子的出水管49(参见图6B)的一端，筒子的另一端打个结以将这一端封住。然后开启池17的出口闸门18，让水和虾自动从池17中流出；含有虾的水流过筒子后进入再循环渠19，而虾则被采集于筒中。当筒内捕集了大约1500～约2000磅虾之后，就关闭闸门18，将筒子的末端解开，然后将虾打包，成层状码放于冰上。倒空筒子之后，又将其一端系紧，重复上述系列操作，直至池17被放空，而虾被采集、打包并码放于冰上。通常地，10公顷的池子可产虾9,000～11,000lbs。
捕虾期间放出的水不能抛弃，而是通过升高其它的池17、再循环渠19和封闭区7的水位而将其贮存。在本发明的一个实施方案中，可以这种方法贮存的最大水量是150百万加仑，相应于大约4个大的、约10公顷的池17。
实施本发明时，要检查放空了的池17，看是否破损和酸败。如果某处集结了腐烂的有机质，就用石灰(CaCO3)来处理。然后在太阳下将池17晒干，直至池的底部开裂。再往池中灌入来自蓄水渠14中的水，灌至30cm深。池的这种修补和再灌水的操作一般需要约7～约15天；臭氧的利用可缩短池表面开裂前的时间。
往池中灌水至30cm深大约36小时之后，再在池中培植浮游植物，在灌水后的第三天，将后期幼虾放入养殖池16。又过了20天之后，将水放入池中使池中的水位从30cm升到约100～110cm，但不让水有任何外流。往池中灌水后的第20天至第25天之后，通过蓄水渠14开始进行水的交换，采用与养殖池同样的方法再往贮存池中灌注水。
前述的露天海产养殖系统被用于养殖虾。然而，如本领域普通技术人员所知道的，且前述的讨论中也已很明显，这种装置和方法通常可用于养殖任何水生或海洋生物；淡水和盐水水生动物都可用本发明来养殖。因此，本发明可被用于大大提高多种海洋生物的有效供给，而这些海洋生物目前却因过度捕捞和环境污染而供应短缺。

Claims (28)

1.一种露天海产养殖系统，它包括：
一个蓄水池；
第一个臭氧混合装置，它与所述的蓄水池通过流体而选择性地相连接；
一个蓄水渠，它与所述的第一个臭氧混合装置通过流体而选择性地相连接；以及
许多个池，它们与所述蓄水渠通过流体而选择性地相连接。
2.按权利要求1的海产养殖系统，它进一步包括一个再循环渠，后者与所述的第一个臭氧混合装置通过流体而选择性地相连接。
3.按权利要求2的海产养殖系统，它进一步包括第二个臭氧混合装置，后者与所述的再循环渠通过流体而选择性地相连接。
4.按权利要求3的海产养殖系统，其中所述的许多个池与所述的再循环渠通过流体而选择性地相连接。
5.按权利要求1的海产养殖系统，它进一步包括一个活性炭装置，后者与所述的第一个臭氧混合装置通过流体选择性地相连接。
6.按权利要求5的海产养殖系统，它进一步包括一个封闭区，后者与所述的活性炭装置通过流体选择性地相连接；在封闭区中，补充水和再循环水得以相混合。
7.按权利要求2的海产养殖系统，它进一步包括一个活性炭装置，后者与所述的第一个臭氧混合装置和所述的再循环渠通过流体选择性地相连接。
8.按权利要求7的海产养殖系统，其中所述的再循环渠包括一个封闭区，该区与所述的活性炭装置通过流体相连接，在封闭区中，补充水和再循环水得以相混合。
9.按权利要求6的海产养殖系统，它进一步包括一个沉降装置，后者通过流体与所述的封闭区选择性地相连接。
10.按权利要求9的海产养殖系统，它进一步包括第二个臭氧混合装置，后者与所述的封闭区通过流体而选择性地相连接；该系统还进一步包括第二个沉降装置，它与所述的第二个臭氧混合装置通过流体而选择性地相连接。
11.按权利要求10的海产养殖系统，它进一步包括一个通气装置，该装置通过流体与所述的第二个沉降装置选择性地相连接；所述的通气装置能够除去臭氧处理过的含溴的水中的次溴酸。
12.按权利要求11的海产养殖系统，其中所述的通气装置包括一张帘子，它从所述的通气装置的顶部向下悬挂。
13.按权利要求12的海产养殖系统，其中所述的帘子由多孔性材料制成。
14.按权利要求1的海产养殖系统，其中所述的许多个池每个都有一道进口闸门，将一个活性炭滤器置于所述每个池中靠近该进口闸门处。
15.一种养殖海洋生物的方法，它包括如下步骤：
从天然水源获取水；
将所述的水与臭氧接触；
往所述的水中通气直至使上述水中因所述接触而产生的残留副产物的含量降至适合于海洋生物的含量；以及
在所述的水中养殖海洋生物。
16.一种养殖海洋生物的方法，它包括如下步骤：
从天然水源获得补充水，而天然水源受到有害于所述的海洋生物的微生物或化合物的污染；
将所述的补充水与第一个用量的臭氧充分接触一段时间直至所述臭氧在该补充水中达第一个含量；
合并所述的与臭氧接触过的补充水和其中养殖有海洋生物的再循环水；
往上述合并后的补充水和再循环水中通气，直至该水中因与臭氧接触而产生的残余副产物的含量被降至适合于海洋生物；以及
在所述水中养殖海洋生物。
17.权利要求16的方法，其中所述的补充水是来自天然水源的含溴水。
18.权利要求17的方法，其中所述的补充水受到对所述的海洋生物有害的微生物或化合物的污染。
19.权利要求16的方法，其中将所述的合并后的补充水和再循环水与第二个用量的臭氧充分接触一段时间直至臭氧在该合并后的补充水和再循环水中达更低的第二个含量。
20.权利要求19的方法，其中在合并再循环水与臭氧处理过的补充水之前，先将臭氧处理过的补充水与活性炭接触。
21.权利要求17的方法，其中所述的海洋生物被养殖于许多个土筑的池中。
22.权利要求21的方法，它进一步包括在所述的土筑池中培植浮游植物。
23.权利要求22的方法，它进一步包括往所述的土筑池中灌输杀菌有效量的、得自蒜类植物(ajo plant)的浆。
24.一种预防或至少可改善微生物和化学毒物对海洋动物的养殖产生的毒害效果的方法，养殖中的海洋动物遭受这类毒害作用，该方法包括：
从天然水源获得含溴的补充水，该水源遭受对所述的海洋生物有害的微生物或化合物的污染；
将上述受污染的补充水与一定量的臭氧接触足够的一段时间、直至臭氧在所述补充水中达第一个含量，其中所述的第一个臭氧含量可有效地破坏有害于所述海洋生物的微生物和化学物质；
合并纯化后的补充水与再循环养殖水；
将上述合并后的补充水和再循环养殖水与足够量的臭氧接触足够的一段时间，直至臭氧在所述的水中达第二个含量，其中第二个臭氧含量低于上述的第一个含量，且其中的第二个臭氧含量也可有效地破坏有害于所述海洋生物的微生物和化学物质；
往上述合并后的补充水和再循环水中通气，直至该水中因与臭氧接触而产生的残余副产物的含量被降至适合于海洋生物；以及
在上述水中养殖海洋生物。
25.权利要求24的方法，其中所述的海洋动物在养殖中遭受Taura综合症的侵袭。
26.权利要求24的方法，其中所述的海洋动物在养殖中遭受下列微生物的侵袭：细小病毒、杆状病毒、弧菌属、和引起坏死的肝胰炎细菌。
27.权利要求16的方法，其中所述的海洋生物是虾。
28.权利要求24的方法，其中所述的海洋生物是虾。
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