一般にパシフィックホワイトシュリンプとして知られるリトペナエウス・バナメイは、その高い肉収量、強いストレス耐性、および急速な成長で高く評価されているユーリハリン種です。中国で養殖されている最も重要なエビの一種です。現在、中国におけるL.バナメイの主な養殖モデルには、屋外の池、小さな温室の池、および高層の池が含まれます。-しかし、国内生産では依然として市場需要を満たすことができず、大幅な輸入が必要となっている。さらに、小規模温室農業のようなモデルの急速な拡大により、不完全な技術的枠組み、頻繁な病気の発生、廃水処理の課題などの問題が明らかになりました。資源保護と持続可能な開発の提唱を背景に、集約的かつ効率的で環境に優しい養殖モデルとして認識されている循環水産養殖システム（RAS）は、近年業界で幅広い注目を集めています。
RAS は工業的手法を採用して水環境を積極的に規制します。水の消費量が少なく、設置面積が小さく、環境汚染が最小限に抑えられ、病気が少なく、飼育密度が高い、高品質で安全な製品が得られます。-その生産は地理や気候によってほとんど制限されません。このモデルは高い資源利用効率を誇り、高投資と高生産量を特徴としており、水産養殖産業の持続可能な発展に向けた重要な道筋となります。現在、L.バナメイの国内養殖は沿岸地域に集中しており、主に天然海水を利用している。内陸地域は、水源の利用可能性と環境規制によって制約されており、供給と消費者の需要の間の大きな不一致に直面しています。内陸部における人工海水を利用したRASの探索は、地域市場への供給や地域経済の発展を促進する上で大きな意義を持っています。この実験では、内陸環境で L. vannamei 用の屋内 RAS を構築し、栽培サイクルを成功させることに成功しました。システム構築、人工海水の調製、養殖管理に関する手法やデータは、内陸バナメイ養殖の参考となる。
1. 材料と方法
1.1 材料
この試験は四川省のレイオカシス・ロンギロストリス原種繁殖農場で実施された。 -後幼虫 L. vannamei (P5 段階) は青島海念水産種子産業技術有限公司の黄華基地から調達され、健康状態は良好でした。使用した飼料は、Tongwei Group Co., Ltd.の「Xia Gan Qiang」ブランドであり、その主成分は、粗タンパク質44.00％以上、粗脂肪6.00％以上、粗繊維5.00％以下、粗灰分16.00％以下であった。
1.2 人工海水の調製
原水には井戸から湧き出る地下水を使用しました。人工海水の調製に使用される前に、消毒（漂白剤 30 mg/L、72 時間曝気）、残留塩素除去（チオ硫酸ナトリウム、15 mg/L）、無害化処理（エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、10 ～ 30 mg/L）が順次行われました。
海塩結晶を主成分として塩分濃度8の人工海水を調製した。その主なコンポーネントは次のとおりです。表1。 Ca、Mg、K 元素を補うために食品グレードの CaCl₂、MgSO4、KCl を使用しました。-調製後、食品グレードの NaHCO3 を使用して総アルカリ度を 250 mg/L (CaCO3 として) に調整し、NaHCO3 とクエン酸一水和物を使用して pH を 8.2 ～ 8.4 に調整しました。
1.3 RASの構築
1.3.1 全体の設計コンセプト
独立した設計と統合されたアプリケーションを組み合わせて、L. vannamei 用の RAS は、多段階の物理的処理と生物濾過を利用して構築されました。-対応するシステム運用戦略、水質調整プロトコル、および科学的な給餌戦略が、安定した運用、経済的な投入量、および効率的な生産量を目的として、さまざまな段階のエビの成長要件に応じて実装されました。
1.3.2 主なプロセス フローと技術パラメータ
既存のコンテナベースの魚養殖システムを改造して、養殖タンク、複合貝殻/微粒子収集装置（三方向排水）、バイオフィルター、循環ポンプなどで構成される L. バナメイ RAS を確立しました。プロセス フローを図に示します。-図1.
システムの設計総水量は 750 m3 で、水処理システムの容量は 150 m3、有効培養容量は 600 m3 でした。設計された培養負荷は 7 kg/m3 でした。主要な技術パラメータは次のとおりです。表2.
1.3.3 構造設計
八角形の培養槽６基を２列に配置した。管理の利便性、環境の安定性、投資コストを考慮して、タンクの主な構造はレンガコンクリートでした。{1}寸法は、長さ 10.0 m、幅 10.0 m、深さ 1.2 m、カットエッジは 3.0 m でした。タンク当たりの有効水量は 100 m3 でした。タンクの底部には中央の排水管に向かって傾斜 (16%) がありました (図2).
三方排水装置は、中央コレクター（死んだエビ、殻、大きな粒子用）、垂直流沈降コレクター（割れた殻、中程度の粒子、糞便用）、およびサイフォン側-排水回収ボックス（細かい殻と小-〜中程度の粒子用）で構成されていました。-図2).
調整タンクの片側には、タンク排出物から貝殻や粒子を収集して除去するためのプラスチック製のブラシメディアフレームが含まれていました。このタンクでは、カルシウム、マグネシウム、総アルカリ度、pH の調整が可能です。タンク容積は 20 m3、水圧滞留時間は 0.13 時間でした。
循環ポンプは調整タンクの反対側に配置され、エネルギー効率を高めるために単段ポンプを使用しました。-エビの生態と負荷に基づいて、循環速度は 2 ～ 6 回/日で設計されました。ポンプの流量は 150 m3/h、揚程 10 m、出力 5.5 kW でした。
ブラシフィルターにはいくつかのフィルターバッグが装備されていました。バッグはパイプ継手を介してフィルター入口に接続され、クランプで固定されました。排水はパイプを通ってバッグに入りました。バッグはポリプロピレン (PP) 製で、プラスチックのブラシ媒体が充填されており、0.125 mm を超える粒子を効果的に遮断します。弾性メディアタンクは、タンク本体（長方形、深さ2m）、グリッドフレーム（水面と平行）、およびフレームに設置された弾性メディア（図3）。媒体はポリエステル フィラメントを備えた多数の二重環プラスチック リングで構成され、タンク全体に分散された繊維束を形成していました。-その動作原理には、媒体の遮断によって遅い流れの沈降効果を生み出し、その表面に形成されたバイオフィルムを利用して無機窒素とリンを吸収、分解、変換することが含まれています。{3}}
バイオフィルターには、タンク本体 (長方形、深さ 2 m)、曝気コンポーネント、およびバイオ媒体 (図4）。曝気アセンブリには空気分配パイプが含まれていました。空気は上から入り、下から排出される完全な混合流パターンを形成します。タンクには移動床バイオフィルム リアクター (MBBR) 培地を充填しました。ターゲットを絞った硝化強化とアルカリ度調整により、培地に多数の硝化細菌が付着し、有機物を消費してアンモニアと亜硝酸を除去し、硝化バイオフィルターを構築します。入口パイプと出口パイプは反対側にあり、内壁には出口スクリーンがありました。この試験では、K5 培地を使用して、バイオフィルターの有効容積をシステム培養容積の 25% に設定し、培地充填率を 30% に設定しました。
システムエアレーションは、機械的方法と純酸素方法を組み合わせたものです。溶存酸素 (DO) が高い場合は、機械的エアレーションが主であり、高圧ボルテックス ブロワーとディフューザーとして高品質の微多孔チューブを使用し、O₂ 移動効率を最大化し、騒音を低減しました。- DO が低い場合は、酸素発生装置 + マイクロバブル水プロペラを使用して、純酸素エアレーションを補助しました。-酸素発生器は 90% 以上の O₂ 濃度を出力し、プロペラ内のナノ- ディスクを介して分散させます。高負荷下では、酸素発生器と酸素コーンの組み合わせが補助エアレーションとして機能し、ブースターポンプを使用してコーン内に酸素-過飽和水を生成しました。
1.4 水質測定
アンモニアと亜硝酸塩（N として）の濃度は、Aokedan マルチパラメータ水分析装置を使用して測定されました。{0}}総懸濁固形分 (TSS) は、Hach DR 900 マルチパラメータ アナライザーを使用して測定されました。-
1.5 農場管理とシステム運用
裁判は2022年8月8日に始まり、74日間続いた。 6 つのタンクすべてがストックされました。放牧サイズは 961 匹/kg、密度は約 403 匹/m3、合計 241,800 匹の後幼虫でした。{9}}給餌頻度は 6 回/日で、1 日の給餌量は推定バイオマスの約 7.0% (初期) から 2.5% (後期) に減少しました。
システムの循環は、ストックの 3 日後に始まり、最初は 2 サイクル/日でしたが、後に 4 サイクル/日まで増加しました。-試験の初期には毎日排水が行われ、排水と蒸発によって失われた水分のみが補充されました。その後、毎回の給餌（1 時間後）に続いて排水が行われ、毎日の水交換は初期段階の補給量の 10% 未満でした。-
当初は機械曝気（ボルテックスブロワー）が使用されました。その後、システム負荷が増加したため、機械的エアレーション、酸素発生器 + ナノ- セラミック ディスク、酸素発生器 + 酸素コーンの組み合わせが使用されました。
タンク内のDO、温度、pH、アンモニア、亜硝酸塩を定期的に測定しました。エビの成長と摂食を観察し、記録しました。
1.6 データの処理と分析
データは WPS Office Excel を使用して整理されました。グラフはOrigin 2021を使用して作成されました。
水交換率（R）、飼料転換率（F）は以下の式により算出しました。CR)、生存率(RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FCR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
ここで、 R は毎日の水交換率 (%/日) です。 V1 は総交換水量 (m3) です。 V はシステムの総水量 (m3) です。 t は培養日 (d) です。 FCRは飼料転換率です。 W は総飼料投入量 (kg) です。 Wₜ と W₀ は最終収穫質量と初期放流質量 (kg) です。 RSは生存率 (%); S は収穫された総数 (個体) です。 N は在庫総数 (個) です。
2. 結果
2.1 水の交換
試験期間中、総水交換量は 1,000 m3 で、1 日あたりの平均交換率は 1.8% でした。
2.2 アンモニアと亜硝酸塩
タンク内のアンモニア濃度は 1.3 mg/L 未満を維持し (5 日目を除く)、亜硝酸塩濃度は 1.6 mg/L 未満を維持し、どちらも比較的安定したレベルでした (図5).
初期段階 (最初の 15 日間) では、タンクのアンモニアが急速に減少する一方、亜硝酸塩が急速に増加しました。これは、バイオフィルター内でバイオフィルムが確立され、アンモニアが亜硝酸塩に変換されたことを示しています。 -中期（15～50日）では、給餌量を増やしても、アンモニアと亜硝酸塩の濃度は安定したままであり、バイオフィルター内でアンモニアと亜硝酸塩の酸化が同期しており、システムが安定して動作していることを示しています。 50 日後、アンモニアと亜硝酸塩の両方が減少傾向を示し、おそらく硝化能力の強化とより成熟したシステムを示しています。裁判が終了したため、これ以上の確認はできなかった。
図6図は、バイオフィルターの入口と出口におけるアンモニアの傾向が類似していることを示していますが、曲線間のギャップは徐々に広がり、アンモニア除去が向上していることを示しています。入口と出口の亜硝酸塩曲線はほぼ重なっており、全体的な増加傾向を示しておらず、システムが最後まで亜硝酸塩酸化能力を維持していたことを示唆しています。
2.3 溶存酸素と総アルカリ度
に示すように、図7、システム負荷の増加にも関わらず、組み合わせた曝気方法によりタンク DO は 6 mg/L 以上に維持されました。さらに、NaHCO3 を添加することにより、総アルカリ度は 175 ～ 260 mg/L に維持されました。
2.4 総浮遊物質
主要なシステムポイントにおける TSS 濃度の傾向を以下に示します。図8。垂直流沈殿物コレクターとサイフォンサイドボックス（三方排水の一部）への流入水の TSS は、タンク内の TSS 傾向を反映していました。-全体的な TSS は徐々に増加し、中期後期（35 日以降）で安定し、連続する治療段階を通じて減少傾向を示しました。{3}}
2.5 養殖結果
合計放流数は 241,800 匹で、平均サイズ 0.52 g、平均密度 403 個体/m3 の 6 つのタンクにまたがりました。- 74 日後、総収穫量は 3,012.2 kg、平均サイズ 15.82 g、平均生存率 78.75%、平均収量 5.02 kg/m3 でした。総飼料投入量は 3,386.51 kg、FCR1.18計算されたコスト (種子、飼料、健康製品、電気、人工海水、消毒) は合計 155,870.6 元でした。エビの販売による収益は 192,780.8 CNY で、サイクル全体で 36,910.2 CNY の利益をもたらしました。
3. ディスカッション
近年、RAS は L. バナメイ栽培にとって非常に有望な方向性となっています。この試験では、養殖タンク、複合殻・微粒子捕集、ブラシフィルター、バイオフィルター、曝気装置を含むRASを構築し、内陸屋内養殖を1サイクル実施することに成功した。
従来の RAS と比較して、このシステムはよりシンプルです。構造的には、比較的固定費やメンテナンス費がかかるドラムフィルターやプロテインスキマーなどの機器を省略しました。代わりに、より単純な水処理装置を使用して、粒子と溶存汚染物質に対するマルチレベルの複合処理を作成し、より単純なプロセスと低コストで良好な水質管理を実現しました。-
さまざまな成長段階とシステム負荷に合わせたさまざまな水質管理方法を採用することで、システムはアンモニアと亜硝酸塩をそれぞれ 1.3 mg/L 未満と 1.6 mg/L 未満に、DO を 6 mg/L 以上に維持し、最終的に 5.02 kg/m3 の収量を達成しました。これは、Yang Jing らの結果に近いです。さらに、水処理システムは1日の平均為替レートを1.8%に制御し、処理能力を最大限に活用し、コストを大幅に削減しました。
RAS は、環境上の利点、製品の安全性、病気の減少をもたらします。輸送の制限により、L. vannamei は内陸部で大きな市場の可能性を秘めています。内陸部のL.バナメイに対するRASの実施は、業界のトレンドと一致しています。現在の内陸エビ養殖は主に淡水で行われており、収量と品質は海洋養殖に比べて遅れています。この試験で人工海水を使用したことで、このギャップは部分的に解決されました。しかし、現在の人工海水のコストが高いため、水を再利用できるように窒素とリンを除去するための RAS プロセスを最適化する必要があります。これはコストを削減する効果的な方法であり、内陸 L. バナメイ RAS の重要な研究焦点となるはずです。
FCRは RAS パフォーマンスの重要な指標です。最後のFCRこの試験における 1.18 は、伝統的な集約農業に匹敵します。クローズド システムとしての RAS の利点は、入力の再利用にあります。水処理能力の向上に基づいて、F を下げるための正確な供給戦略を策定します。CRこれが次の最適化の焦点となるはずです。