中國水產門戶網報道   一、養殖水處理的最基本過程
    由于漁業生產的迫切需要，國內眾多水產單位開始進行海水、淡水的循環水養殖生產、實驗。循環水養魚系統的核心是養殖水處理系統，并且圍繞水處理系統，建立適合循環水養殖情況下的魚病防御和治療系統。
    說到現在中國和國外的循環水養殖，不能不從水處理這個根子上開始說。所有水處理都是在模仿大自然的水體自凈的過程。所謂水體的自凈是指天然水體在受到污染后，在沒有為處理的條件下，借助水體自身的能力使之得到凈化的過程。在自凈過程中包括稀釋、沉降、擴散等物理化學作用和生物降解作用。水中大部分有機物是經生物氧化分解作用得到降解和除去的。
     在養殖水中，污染物質來源于魚類分泌排泄物、餌料殘留，包含碳、氮、磷、硫四種主要元素。其中碳、磷、硫三種元素在物質循環過程中形成的各種產物，在工廠化養殖、溶解氧充分的條件下，對于魚類影響不大，而且伴隨著氮循環，它們也在各種微生物作用下，不斷轉化成對于魚類無毒或者毒性較低的物質，這不是養殖水處理主要針對和檢測的目標。所以循環水養殖最關注的是氮循環。有機物都含氮，在多種微生物作用下，經過一系列的反應，氮元素從有機到無機，以NH4-N的形式存在，然后NH4-N氧化成為NO2-N，NO2-N進一步氧化成為NO3-N。其中NH4-N和NO2-N對于魚類毒性很大，我國漁業水質標準中對此有嚴格的規定。水產養殖的日常水質控制也主要是針對溶解氧、溫度、pH、NH4-N和NO2-N。NH4-N和NO2-N對于魚類的毒性原理類似人類的尿毒癥。我們猜想，NH4-N和NO2-N對于魚類的毒性作用在自然界其實是一種魚類自我調節和報警功能，一旦局部水域NH4-N和NO2-N濃度偏高，魚類就會逃離該水域，降低局部的生物密度，保持生物鏈的結構合理。但是這成為工廠化、高密度水產養殖一個必須要跨越的障礙。所以我們必須模仿水體自凈脫氮的過程，并通過人為的控制，降低養殖水體中的NH4-N和NO2-N濃度。
    完整的脫氮過程如下：含氮有機物質→ NH4-N → NO2-N → NO3-N → 氮氣
    1.能夠完成（含氮有機物質→ NH4-N）轉化過程的微生物特別多，不需要我們人為控制就可以完成。
    2.（NH4-N → NO2-N → NO3-N）轉化的過程，需要亞硝化細菌、硝化細菌的作用。養殖水體中亞硝化細菌能夠達到的最大濃度為2.50X106 個/L ,硝化細菌為2.00×106 個/L。可是這個數量對于高密度的漁業養殖生產遠遠不夠。根據理論推算，這個數量能夠產生的凈化量為1g/m3.h左右，能夠完全轉化的NH4-N濃度在0.2mg/L以內。以我們目前的養殖密度和投飼量，如果不進行水質管理，NH4-N濃度很快會上升到1.0g/L以上，所以單依靠水體中自有微生物數量，不能完全轉化NH4-N、NO2-N為NO3-N，NH4-N，NO2-N濃度會持續積累，危害魚類生活。
    3.（NO3-N → 氮氣）的轉化，需要比較嚴格的厭氧環境，從目前對于所有類型的循環水養殖系統的水質檢測看，循環水養殖條件下，很難在水體中形成厭氧環境，從而實現完全的脫氮。因此不換水，NO3-N濃度一定會持續增高。NO3-N對于魚類的毒性作用不是特別大，但是長期積累，達到60～70mg/Ｌ以上時，也會對于魚類造成危害。一些人宣揚循環水養魚之后不用換水，只是商業的噱頭，沒有實驗依據。但是為什么有些人這樣說呢？因為完全脫氮可以在污水處理過程中實現，他們把污水處理的結論拿到養殖水處理過程中了。在污水處理過程中，污水中的COD，在排放之前，常常高出溶解氧飽和值的幾倍、十幾倍。所以污水處理的整個流程，始終伴隨厭氧環境，可以實現完全的脫氮。但是在養殖水處理過程中，缺乏厭氧環境，因此實驗數據指出沒有明顯的脫氮反應存在。
     在從NH4-N轉化為NO2-N，再轉化為NO3-N的過程，需要消耗氧氣，pH也相應產生變化。因此養殖水處理實際上是利用濾床培養、聚集亞硝化細菌、硝化細菌，促進水體中NH4-N轉化為NO2-N，再轉化為NO3-N的過程。在這個過程中，需要調節pH和溶解氧，使之同時適合養殖需要和氮的轉化。
    二、養殖水處理和污水處理、泳池水處理的異同從產業的角度，水處理可以分為污水處理、泳池水處理、養殖水處理。養殖水處理起步比較晚，所以目前無論國內、國外的養殖水處理流程設計都借鑒于污水處理和泳池水處理的技術模式。這種模式在挪威、日本、韓國等國家使用了很長時間，已經形成一些比較成熟的套路和管理模式，對于養殖水的水質處理也達到了漁業的要求。但是這種模式移植到我國后，發現一個致命的弱點，就是設備造價昂貴，運行費用很高，對于我們這樣一個發展中國家，這種高成本、高能耗的模式，對于實際的漁業生產不現實，難以廣泛應用和推廣。
    因此，結合中國的實際情況，研究出一套具有中國特色的，節能、低成本的養殖水處理工藝，是我們中國的水產科技人員必須要做的事情。要想搞出一套具有中國特色的養殖水處理工藝，就必須對于污水處理、泳池水處理和養殖水處理三者之間，進行深入的分析，比較其異同，然后才能有針對性的進行借鑒和取舍，做到節能、降低成本。項目污水處理泳池水處理養殖水處理水中有害物質組成固體物質、有機合成物質、有毒物質、無機化合物、高色度物質和高臭味物質等懸浮物質、病原生物和尿素殘餌、魚類分泌排泄物、氨-氮、亞硝酸-氮，硝酸-氮和病原生物進水口相關指標污水廠進水口，氨-氮、含量30～70mg／L1、在亞硝化細菌、硝化細菌 成熟前，氨-氮、亞硝酸- 氮最大值均在10～20mg／L2、在亞硝化細菌、硝化細菌成熟后，氨-氮、亞硝酸氮最大值均在0.01～0.20mg／L
氨-氮完全氧化耗氧量69～253mg/l(是水體飽和溶氧量的9倍以上)1mg/L.(在亞硝化細菌，硝化細菌成熟后，是水體飽和溶氧量的20％以下)主要水質處理指標總固體，懸浮固體，COD，BOD5，總氮.pH、渾濁度、耗氧量、尿素，余氯，細菌總數，總大腸菌數、有害物質pH、氨-氮、亞硝酸-氨，硝酸-氮，水質清潔度，致病微生物數量水質處理目標氨-氮含量<15mg/Ｌ氨-氮含量<2mg/l氨-氮含量<0.025mg/Ｌ亞硝酸-氨<0.020mg/Ｌ注：完全氧化1.0mg氨—氮需4.6mg溶解氧。
通過上表的比較，我們可以看出養殖水處理和污水處理、泳池水處理之間的差別：
    1. 養殖水處理相對于污水處理來說，污物種類少，污物含量變化小，生化過程耗氧量低；
    2. 養殖水處理和污水處理比較，處理目的不同。污水處理是把工業、農業等各個行業的廢水，經過處理，變成可排放水的過程，養殖水處理是水體循環利用的過程。
    3. 養殖水處理和污水處理、泳池水處理對于水質的要求十分不同。養殖水處理的水質范圍、標準，要細致、狹窄的多。
    4. 養殖水處理相對于泳池水處理來說，處理目的不同。泳池水處理最重要的是對于人體不產生危害，主要是水體的消毒、清潔，強調物理過濾、消毒作用。養殖水處理中更重視生化過濾，必須通過微生物作用將NH4-N、NO2-N轉化。
    污水處理是一個復雜、龐大的技術體系，產品也很豐富。但是大家注意這樣一個問題，大多數種類的污水COD、BOD非常高，降解的主要過程要消耗大量氧氣，而水體的溶解氧是有極限的（飽和值）。于是給水體增氧，成為污水處理的一個非常重要的環節，并且伴隨污水處理的整個過程。許多污水處理的產品，也都是為適應這個要求設計的。但是養殖水處理過程中，濾床成熟穩定后，進水和出水之間的DO差值一般小于1.0mg/L。由于在循環水養殖的過程中，水體不斷循環，并且不斷對養殖水體進行充氧，DO在漁業水質標準中一般要求在4.5mg/L以上，因此溶解氧不是養殖水處理的制約因素。
    了解了這個差別，就為養殖水處理降低成本提供了最有力的理論依據。因為目前我們看到的國外的養殖水處理模式，基本上采用的都是污水處理和泳池水處理的設備，沒有針對養殖水處理的特點來獨自開發。很多的能量和材料浪費在為水體充氧上。如果光從理論上分析出這些差別，還不足以說明問題，也沒有解決問題。我們在生產實踐中，利用我們在認識上的突破，設計了一些土洋結合的養殖水處理系統，實踐證明，對于NH4-N、NO2-N的轉化十分有效，和對照組比較去除率達到95%以上，水體中NH4-N、NO2-N濃度長期保持在漁業水質標準要求的范圍之內。主要的做法就是增加開放式濾池的體積，盡量就地取材選擇過濾材料、設備采用并聯方式，避免采用串聯方式。 
    但是只把NH4-N、NO2-N控制得很低，并沒有解決養殖中全部的問題。伴隨著微生物對于NH4-N、NO2-N的降解轉化，水質產生和流水養殖、大水面養殖完全不同的一些變化規律，導致魚類生長出現一些不適應狀況。主要如下：
    1.pH降低采用循環水養殖后，pH會下降，并且不穩定。這對于海水魚類來說，十分有害。天然海水穩定性極強，導致牙鲆、大菱鲆、石斑魚等海洋魚類對于pH變化的適應力很低。但是采用循環水養殖以后，有時pH會降低到6左右，造成魚類嚴重的不適，同時伴隨魚病發生。
    2.魚病治療時，施藥量不同循環水養殖中，由于使用濾床，整個水體中導入大量亞硝化細菌和硝化細菌以及其它各種微生物，魚病治療的過程因此發生變化，產生新的用藥禁忌、用藥量也和以往不同。
    3.長期使用循環水養魚，NO3-N積累，對于魚類生長產生影響，出現一些沒有見過的現象。
    針對以上三點，我們也及時總結了一些經驗。總之，通過實踐和試驗，我們認為，適合我國情況的，造價低、運行成本低的養殖水處理模式，一是對于水處理的原理，應針對漁業生產的需要進行深入了解和探討;二是要在理論突破的基礎上，進行技術突破，因地制宜的采用目前我們的廣大漁業生產單位能夠承受的設備、材料，土洋結合，建立我們自己的養殖水處理模式;三是要認識到循環水養魚不是裝備設備就可以睡覺了，后期的水質管理十分重要，其規律還需要所有的生產、科研人員，一起共同探索和完善。理的最基本過程由于漁業生產的迫切需要，國內眾多水產單位開始進行海水、淡水的循環水養殖生產、實驗。循環水養魚系統的核心是養殖水處理系統，并且圍繞水處理系統，建立適合循環水養殖情況下的魚病防御和治療系統。
     說到現在中國和國外的循環水養殖，不能不從水處理這個根子上開始說。所有水處理都是在模仿大自然的水體自凈的過程。所謂水體的自凈是指天然水體在受到污染后，在沒有為處理的條件下，借助水體自身的能力使之得到凈化的過程。在自凈過程中包括稀釋、沉降、擴散等物理化學作用和生物降解作用。水中大部分有機物是經生物氧化分解作用得到降解和除去的。
    在養殖水中，污染物質來源于魚類分泌排泄物、餌料殘留，包含碳、氮、磷、硫四種主要元素。其中碳、磷、硫三種元素在物質循環過程中形成的各種產物，在工廠化養殖、溶解氧充分的條件下，對于魚類影響不大，而且伴隨著氮循環，它們也在各種微生物作用下，不斷轉化成對于魚類無毒或者毒性較低的物質，這不是養殖水處理主要針對和檢測的目標。所以循環水養殖最關注的是氮循環。有機物都含氮，在多種微生物作用下，經過一系列的反應，氮元素從有機到無機，以NH4-N的形式存在，然后NH4-N氧化成為NO2-N，NO2-N進一步氧化成為NO3-N。其中NH4-N和NO2-N對于魚類毒性很大，我國漁業水質標準中對此有嚴格的規定。水產養殖的日常水質控制也主要是針對溶解氧、溫度、pH、NH4-N和NO2-N。NH4-N和NO2-N對于魚類的毒性原理類似人類的尿毒癥。我們猜想，NH4-N和NO2-N對于魚類的毒性作用在自然界其實是一種魚類自我調節和報警功能，一旦局部水域NH4-N和NO2-N濃度偏高，魚類就會逃離該水域，降低局部的生物密度，保持生物鏈的結構合理。但是這成為工廠化、高密度水產養殖一個必須要跨越的障礙。所以我們必須模仿水體自凈脫氮的過程，并通過人為的控制，降低養殖水體中的NH4-N和NO2-N濃度。
    完整的脫氮過程如下：含氮有機物質→NH4-N→NO2-N→NO3-N→氮氣
    1.能夠完成（含氮有機物質→ NH4-N）轉化過程的微生物特別多，不需要我們人為控制就可以完成。
    2.（NH4-N→NO2-N→NO3-N）轉化的過程，需要亞硝化細菌、硝化細菌的作用。養殖水體中亞硝化細菌能夠達到的最大濃度為2.50X106個/L ,硝化細菌為2.00×106個/L。可是這個數量對于高密度的漁業養殖生產遠遠不夠。根據理論推算，這個數量能夠產生的凈化量為1g/m3.h左右，能夠完全轉化的NH4-N濃度在0.2mg/L以內。以我們目前的養殖密度和投飼量，如果不進行水質管理，NH4-N濃度很快會上升到1.0g/L以上，所以單依靠水體中自有微生物數量，不能完全轉化NH4-N、NO2-N為NO3-N，NH4-N，NO2-N濃度會持續積累，危害魚類生活。
    3.（NO3-N →氮氣）的轉化，需要比較嚴格的厭氧環境，從目前對于所有類型的循環水養殖系統的水質檢測看，循環水養殖條件下，很難在水體中形成厭氧環境，從而實現完全的脫氮。因此不換水，NO3-N濃度一定會持續增高。NO3-N對于魚類的毒性作用不是特別大，但是長期積累，達到60～70mg/Ｌ以上時，也會對于魚類造成危害。一些人宣揚循環水養魚之后不用換水，只是商業的噱頭，沒有實驗依據。但是為什么有些人這樣說呢？因為完全脫氮可以在污水處理過程中實現，他們把污水處理的結論拿到養殖水處理過程中了。在污水處理過程中，污水中的COD，在排放之前，常常高出溶解氧飽和值的幾倍、十幾倍。所以污水處理的整個流程，始終伴隨厭氧環境，可以實現完全的脫氮。但是在養殖水處理過程中，缺乏厭氧環境，因此實驗數據指出沒有明顯的脫氮反應存在。
    在從NH4-N轉化為NO2-N，再轉化為NO3-N的過程，需要消耗氧氣，pH也相應產生變化。因此養殖水處理實際上是利用濾床培養、聚集亞硝化細菌、硝化細菌，促進水體中NH4-N轉化為NO2-N，再轉化為NO3-N的過程。在這個過程中，需要調節pH和溶解氧，使之同時適合養殖需要和氮的轉化。
    二、養殖水處理和污水處理、泳池水處理的異同
    從產業的角度，水處理可以分為污水處理、泳池水處理、養殖水處理。養殖水處理起步比較晚，所以目前無論國內、國外的養殖水處理流程設計都借鑒于污水處理和泳池水處理的技術模式。這種模式在挪威、日本、韓國等國家使用了很長時間，已經形成一些比較成熟的套路和管理模式，對于養殖水的水質處理也達到了漁業的要求。但是這種模式移植到我國后，發現一個致命的弱點，就是設備造價昂貴，運行費用很高，對于我們這樣一個發展中國家，這種高成本、高能耗的模式，對于實際的漁業生產不現實，難以廣泛應用和推廣。
    因此，結合中國的實際情況，研究出一套具有中國特色的，節能、低成本的養殖水處理工藝，是我們中國的水產科技人員必須要做的事情。要想搞出一套具有中國特色的養殖水處理工藝，就必須對于污水處理、泳池水處理和養殖水處理三者之間，進行深入的分析，比較其異同，然后才能有針對性的進行借鑒和取舍，做到節能、降低成本。項目污水處理泳池水處理養殖水處理水中有害物質組成固體物質、有機合成物質、有毒物質、無機化合物、高色度物質和高臭味物質等懸浮物質、病原生物和尿素殘餌、魚類分泌排泄物、氨-氮、亞硝酸-氮，硝酸-氮和病原生物進水口相關指標污水廠進水口，氨-氮、含量30～70mg／L1、在亞硝化細菌、硝化細菌 成熟前，氨-氮、亞硝酸-氮最大值均在10～20mg／L2、在亞硝化細菌、硝化細菌成熟后，氨-氮、亞硝酸氮最大值均在0.01～0.20mg／L
氨-氮完全氧化耗氧量69～253mg/l(是水體飽和溶氧量的9倍以上)1mg/L.(在亞硝化細菌，硝化細菌成熟后，是水體飽和溶氧量的20％以下)主要水質處理指標總固體，懸浮固體，COD，BOD5，總氮.pH、渾濁度、耗氧量、尿素，余氯，細菌總數，總大腸菌數、有害物質pH、氨-氮、亞硝酸-氨，硝酸-氮，水質清潔度，致病微生物數量水質處理目標氨-氮含量<15mg/Ｌ氨-氮含量<2mg/l氨-氮含量<0．025 mg/Ｌ亞硝酸-氨<0.020 mg/Ｌ注：完全氧化1.0mg氨—氮需4.6mg溶解氧。
    通過上表的比較，我們可以看出養殖水處理和污水處理、泳池水處理之間的差別：
    1. 養殖水處理相對于污水處理來說，污物種類少，污物含量變化小，生化過程耗氧量低；
    2.養殖水處理和污水處理比較，處理目的不同。污水處理是把工業、農業等各個行業的廢水，經過處理，變成可排放水的過程，養殖水處理是水體循環利用的過程。
    3. 養殖水處理和污水處理、泳池水處理對于水質的要求十分不同。養殖水處理的水質范圍、標準，要細致、狹窄的多。
    4.養殖水處理相對于泳池水處理來說，處理目的不同。泳池水處理最重要的是對于人體不產生危害，主要是水體的消毒、清潔，強調物理過濾、消毒作用。養殖水處理中更重視生化過濾，必須通過微生物作用將NH4-N、NO2-N轉化。
    污水處理是一個復雜、龐大的技術體系，產品也很豐富。但是大家注意這樣一個問題，大多數種類的污水COD、BOD非常高，降解的主要過程要消耗大量氧氣，而水體的溶解氧是有極限的（飽和值）。于是給水體增氧，成為污水處理的一個非常重要的環節，并且伴隨污水處理的整個過程。許多污水處理的產品，也都是為適應這個要求設計的。但是養殖水處理過程中，濾床成熟穩定后，進水和出水之間的DO差值一般小于1.0mg/L。由于在循環水養殖的過程中，水體不斷循環，并且不斷對養殖水體進行充氧，DO在漁業水質標準中一般要求在4.5mg/L以上，因此溶解氧不是養殖水處理的制約因素。
    了解了這個差別，就為養殖水處理降低成本提供了最有力的理論依據。因為目前我們看到的國外的養殖水處理模式，基本上采用的都是污水處理和泳池水處理的設備，沒有針對養殖水處理的特點來獨自開發。很多的能量和材料浪費在為水體充氧上。
    如果光從理論上分析出這些差別，還不足以說明問題，也沒有解決問題。我們在生產實踐中，利用我們在認識上的突破，設計了一些土洋結合的養殖水處理系統，實踐證明，對于NH4-N、NO2-N的轉化十分有效，和對照組比較去除率達到95%以上，水體中NH4-N、NO2-N濃度長期保持在漁業水質標準要求的范圍之內。主要的做法就是增加開放式濾池的體積，盡量就地取材選擇過濾材料、設備采用并聯方式，避免采用串聯方式。 
    但是只把NH4-N、NO2-N控制得很低，并沒有解決養殖中全部的問題。伴隨著微生物對于NH4-N、NO2-N的降解轉化，水質產生和流水養殖、大水面養殖完全不同的一些變化規律，導致魚類生長出現一些不適應狀況。主要如下：
    1.pH降低采用循環水養殖后，pH會下降，并且不穩定。這對于海水魚類來說，十分有害。天然海水穩定性極強，導致牙鲆、大菱鲆、石斑魚等海洋魚類對于pH變化的適應力很低。但是采用循環水養殖以后，有時pH會降低到6左右，造成魚類嚴重的不適，同時伴隨魚病發生。
    2.魚病治療時，施藥量不同循環水養殖中，由于使用濾床，整個水體中導入大量亞硝化細菌和硝化細菌以及其它各種微生物，魚病治療的過程因此發生變化，產生新的用藥禁忌、用藥量也和以往不同。
    3.長期使用循環水養魚，NO3-N積累，對于魚類生長產生影響，出現一些沒有見過的現象。針對以上三點，我們也及時總結了一些經驗。
    總之，通過實踐和試驗，我們認為，適合我國情況的，造價低、運行成本低的養殖水處理模式，一是對于水處理的原理，應針對漁業生產的需要進行深入了解和探討;二是要在理論突破的基礎上，進行技術突破，因地制宜的采用目前我們的廣大漁業生產單位能夠承受的設備、材料，土洋結合，建立我們自己的養殖水處理模式;三是要認識到循環水養魚不是裝備設備就可以睡覺了，后期的水質管理十分重要，其規律還需要所有的生產、科研人員，一起共同探索和完善。





                                編輯：龐琪