[发明专利]水产养殖系统及其使用方法

说明书

本发明涉及一种用于养殖水生生物，特别是鱼，的装置，以及使用该设备的方法。

水产养殖被越来越多的用于各种用途的水生物的饲养、生长和收获，包括例如，繁殖幼苗以重新放入自然环境中，贮备运动娱乐资源，提供在特定环境中用于控制其它生物的生物，提供食物。已知有多种常规的水产养殖系统，用于在各种情况下提供不同的生物，例如在自然环境中生长和维持生命，在外部空间生长和维持生命，和在人造系统中生长和维持生命。一般，水体系可归为二类：封闭体系和开放体系。开放体系最典型的代表是自然环境，如湖泊和溪流。封闭体系可以是半封闭体系，如室外的养鱼水渠，其中一部分的输出可再循环作为新输入的一部分，但其它方面则受自然环境支配，而完全封闭的体系，如水族槽及那些用于外部空间的实验室环境的体系。无论哪个体系，一种生物的最佳生长和存活直接与它的环境和营养有关。在一个真正的封闭体系中，必须监测和调节生物体的环境，以提供生物体存活的最佳参数。甚至在开放体系，也必须从体系中除去污染物和废副产物以保证生物体的存活率。

在水产养殖业中，一般认为，封闭体系中较易控制生物体良好生长的各种参数。要除去有害的废物和污染物，如含氮废物和脊椎动物排泄的粪便，一种普遍的方法例如是使用生物过滤器。养殖鱼、其它水生物和/或细菌的水产养殖系统可用生物过滤器将含氮废物和其它不期望的污染物除去或转变成无毒产物。生物过滤典型的是循环生物过滤器，含有吸收或转化污染物的细菌和/或植物的滴滤池、流化床、小珠过滤器和其它设备。

生物过滤的问题是它倾向于，或者有人认为其必然结果是，随着大量的复杂的化学和生物过程而本身被破坏。例如，在封闭体系环境中养鱼，尽管使用生物过滤，如果让呼吸和排泄的废物积累并转变成有害物质，该体系最终注定要失败。甚至在流过(即，开放)体系中，理论上副产物和毒物不断稀释和冲走，但这种冲流是否足以除去毒物以达到使期望的主要的或标的的生物(“主要生物”将在后文中更详细定义)能成功地保留并得以生长，仍然是值得怀疑的。

常规的用于封闭式水产养殖系统中的生物过滤器一般需要大的表面积以供提供营养的细菌和其它细菌生长。但是，生物过滤器不是专用的。即，不仅有提供营养的细菌和其它需要的细菌居留在生物过滤器上，而且许多致病菌和不期望的或无用的细菌、真菌、霉菌和病毒也会侵染生物过滤器并居留于其上。从细菌角度考虑，例如，一旦需氧菌的数量增加，形成一生物粘质层，它就会向通过过滤器的水或其它水性介质中加入污染物。通常存在于整个粘质层中的需氧菌会发生细胞溶解并向体系水中释放出它们自身的呼吸物质和内部物质。粘质层趋向于变厚，形成一个厌氧层，其中会繁殖厌氧菌并产生许多有害物质。这种细菌可能是致病菌，它们可能与有益菌对相同的物质起作用，从而掩盖了有益细菌的功效。这样，可能当氨或某些污染物被生物过滤器转化成无毒物质或在某些情况下被除去的同时，许多其它的来自这些生物过滤器的污染物会被引入体系。

任何必需的或非必需的次要生物(后文中定义)，会由于其生长、死亡和有机过程，而向环境释放出一定量的化学物质。这些物质与主要生物释放的物质以及其它产生的或转化的物质相互作用，产生无数的可能的污染物，它们在体系环境中浓聚，必然在一定时间内使体系成为不能支持主要生物的环境。在环境中的不断的化学作用和变化，使得生物必须改变或进化，以适应这些环境条件，否则该生物将衰落或死之。为了使生物保持在其当前的进化阶段，所有的环境条件必须保持相同或处于稳定状态。必须鉴别出并从环境中完全除去主要生物或其必需次要生物释放的所有污染物。必须监测环境以发现任何未知的次要污染物，因为它们会在一定时期后改变环境。这些新的污染物必须从环境中除去以维持封闭体系中的主要生物。进化应当只通过基因改变而发生。如果这种改变是不希望的，可通过基因处理或选择性繁殖来更正这一改变。如果变化是期望的并且是由基因改变或选择性繁殖而来的，并且这种期望的改变改变了生物的环境要求，那么可以修改稳定状态或用提取(extration)过程以满足新的要求。

另外，维持主要生物(例如一种或几种鱼，最好是单一品种的；水产养殖系统就是为它而建立的)最佳环境条件，可能与生物过滤器生物(如，细菌)的最佳条件不同。因此，有效的生物过滤需要一个适合于细菌或其它生物过滤器生物的环境，该环境可能对所养殖的生物不适合或甚至是有害的。这样就需要不断改变环境，要么使主要生物能有效地生长，要么使生物过滤有效，或者提供一种折衷的环境对主要生物和生物过滤器都适合，但牺牲了最好的养殖或对主要生物最有益的过滤。