循環水養殖系統（recirculatingaquaculturesystem，RAS）是一種新型養殖模式，通過一系列水處理單元将養殖池中産生的廢水處理後再次循環回用。RAS的主要原理是将環境工程、土木建築、現代生物、電子信息等學科領域的先進技術集于一體，以去除養殖水體中殘餌糞便、氨氮（TAN）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）等有害污染物,淨化養殖環境為目的，利用物理過濾、生物過濾、去除CO2、消毒、增氧、調溫等處理将淨化後的水體重新輸入養殖池的過程。其不僅可以解決水資源利用率低的問題，還可以為養殖生物提供穩定可靠、舒适優質的生活環境，為高密度養殖提供了有利條件。

循環水養殖系統概目

1.養殖池:孵化池、育苗池、養殖池。

2.物理過濾:預排污裝置；分流集污裝置。

沉澱：沉澱池、斜闆沉澱器、豎流沉澱器、旋流沉澱器。

砂濾：砂濾器、砂濾罐、活性砂過濾器。弧形篩。

微濾機：全塑微濾機、自旋微濾機、智能型微濾機、可調速微濾機、微型微濾機、不鏽鋼微濾機。

過濾器：帶式過濾器、袋式過濾器、膜過濾器、壓力過濾器。

二氧化碳脫除器:

蛋白分離器：外排式蛋白分離器；内排式蛋白分離器；溢流器；溶氣釋放器。

重金屬（鐵、錳）去除設備及其活性炭聯動工藝去除器：

3.生物過濾：移動床生物反應器：滴流式濾器；生物轉盤：浸沒式濾池；生物旁路反應器；生物絮凝式淨化器；一體式物化/生化裝置。竹環填料；竹球填料；竹片填料；懸浮填料；濾條填料；多面空心球填料；玻璃環填料；立體彈性填料；彗星式纖維濾料；不對稱纖維填料。

4.殺菌消毒：臭氧系統。封閉式紫外線殺菌器：手動清潔紫外線殺菌器、氣動清潔紫外線殺菌器、機械清潔紫外線殺菌器、自清潔紫外線殺菌器。開放式紫外線殺菌器；明渠式紫外線殺菌器。空氣紫外線殺菌器。

5.增氧、純氧增氧：低壓混氧器；射流混氧器；紊流混氧器；壓力增氧；氧氣錐；氣石；增氧管；氧回收器。PSA制氧機；液氧；氧源過濾器。

6.溫控系統：溫度監控；熱源：地熱；太陽能；電；煤，餘熱。換熱器，冷暖機，熱泵；鍋爐。

7.監控系統：PH監控；溶氧監控；水位報警；鹽度監控；光照監控。配電系統。

電腦管理與聯網系統。遠程無線控制系統。視屏監控。

8.投餌系統：自動投餌機自動投餌停餌監測系統。

9.電子測量：自動稱重。自動分揀。RFID射頻識别系統

循環水養殖系統RAS主要處理單元

1、養殖池：

工廠化養殖中，水中N、P的去除主要依靠清走大量的糞便和殘餌（從源頭切除），其次靠生物淨化。養殖池分路排污工藝,作為水處理系統的第一道工藝十分重要,它是實現系統淨化的前提。

目前國内主要采用的傳統單通道底排模式,其結構相對簡單,但無法去除

魚池水表面的泡沫和油污：

養殖池分路排污技術是國外魚池的主流技術。是底排與表層溢流相結合的模式,即通過底排,有效排出沉澱性顆粒物,并在魚池上方水體表面設置多槽或多孔的水平溢流管,使漂浮于水表面的油污和泡沫達到良好的去除效果,同時還起到保持水位的作用,現已成為傳統單通道底排模式的替代技術。

沉澱池設計：

工廠化養殖中，水中N、P的去除主要依靠清走大量的糞便和殘餌（從源頭切除），其次靠生物淨化。

沉澱池是作為主要處理水中的固态污物一種重要設施。沉澱池最為常用的是重力分離設施，它是利用重力沉降的方法從自然水中分離出密度較大的懸浮顆粒。設計良好的沉澱池可去除59%~90%懸浮物。

根據需要可設一級沉澱池和二級沉澱池。沉澱池一般修建在高位上，利用位差自動供水，其結構多為鋼筋混凝土澆制，設有進水管、供水管、排污管和溢流管，池底排水坡度為2%～3%，容積應為養魚廠最大日用水量的3～6倍。

常用的斜闆式沉澱池，系在水泥池内裝有無數塊塑料斜闆。水從下而上通過斜闆溢出，水中固态物在斜闆上沉澱。由于斜闆長期置于水中，其表面生成生物膜。生物膜可對水中的氨氮等有毒化學物質進行分解以淨化水質。

設計的關鍵是懸浮物的沉降流速過流流速應低于4m3/min，适宜流速為1m3/min；單位面積的流量為1.0～2.7m3/m2h。

雖然自然沉澱具有較好的效果，但是由于低流速限制了循環的流量，會減少養殖密度和養殖效率，因此需綜合考慮。

沉澱于養殖池底部的殘耳糞便等雜質通過池底下方排污管排出，進入豎流沉澱器，豎流沉澱器進水口方向為圓心徑向，将雜質顆粒盡可能沉降在它的底部，便于從沉澱器的底部排出。排水口在裝置的上部；

定時打開裝置下部的閥門排走沉澱在底部的養殖污物。去除養殖污物的水可輸入微濾機進入循環水處理系統再利用。

豎流沉澱器對殘餌、糞便等固體顆粒的去除效率可達到80％以上。

2、固液分離器（殘餌糞便分離器）：

在RAS中，養殖池排出的廢水中含有大量的殘餌糞便等大顆粒物質，需要在前期水處理單元中将其盡可能去除，從而減小後續水處理單元的有機負荷。固液分離器作為整個系統的首個水處理單元，不僅可以利用離心作用、重力作用去除殘餌糞便大顆粒物質，以免造成後續處理單元管道的堵塞以及設備的腐蝕，而且還可降低管道局部水頭損失，節約系統能耗。

魚池的分路排污工藝：工廠化養魚的密度很高，産生的固體廢棄物量很大，是養殖水體污染的主要來源，水中有機物和氨氮的去除首先要依靠及時清走大量的糞便和殘餌（從源頭切除），其次才靠生物淨化。

魚類排洩物及餌料殘渣能使養殖水體的有機物含量增高，過多的有機物會引發有機物消化菌的繁殖，并與氨氮轉化菌在生物膜中競争生長空間、溶解氧及營養物。有機物消化菌的繁殖率比氨氮轉化菌要快得多，硝化細菌（自養細菌）很難和異養細菌競争，造成硝化細菌生長得比較慢，使得養殖系統生物過濾器氨氮去除率低。當生化需氧量(COD)與氨态氮之比大于2.7時，氨氮去除率将下降70％左右。假如一個生物過濾器其有機承載量為2.5gBOD/m/day，其硝化硝率僅為30%。如5gBOD/m/day效率理論上為零。

傳統的單通道底排模式，養殖污水的排放口至微濾機有一定的距離，在養殖污水到達微濾機時，很多殘餌和魚體排洩物極易在管道的運動中和微濾機旋轉過濾的沖擊中分解成更小的顆粒或分解成了氨氮；如這些顆粒有機物通過微濾機，必将增加了後續工藝的處理負擔。

因此，魚池的分路排污工藝在整個養殖系統中作為水處理系統的第一道工藝是十分重要,是實現系統淨化的前提，有四兩撥千斤的作用。對提高水處理的能力和減少系統設備的投資均有明顯的效果。

分路排污工藝是将底排與表層溢流工藝相結合,有效及時的排出沉澱性顆粒物,避免顆粒物進入微濾機造成二次破碎，可以降低有機負荷，穩定水質。它減少了細菌等微生物的營養源，有效防止細菌大量繁殖，又防止造成水中溶解氧降低、COD超标等後果。循環水處理取水系統由設置在魚池上方水體表面的水槽或多孔的水平溢流管構成,能使使漂浮于水表面的油污和泡沫達到良好的收集去除效果,同時還起到保持水位的作用。

在生物過濾池中盡可能降低有機物負荷将有助于氨的硝化。減少生物過濾器的承載量，剔除一些固體物質（有機物主要來源）是基本的方法。采用魚池分路排污系統及時排出固體顆粒比額外的增加生物濾池容量更有效果和節省投資。否則生物濾池會因為達到相同硝化作用而不合時宜地增大生物濾池的容量。

分路排污工藝大大的減輕工廠化循環水養殖系統水處理工藝的負荷和能耗。

漩渦分離：養殖池采用漩渦分離設計，養殖池壁上的入水管提高池中水體的渦流旋轉速度，加快固體顆粒沉降的速度，縮短沉降時間。方便固體廢棄物的收集和排放；必須定時由人工打開裝置下部的開關來排出沉澱的養殖污物。不同的魚飼料産生的固體顆粒其沉降速度不同，細小和松散的微粒隻能以0．01cm／s的速度沉降，使得固體顆粒不能有效地集中在池底排污口位置。

用池壁上的入水管提高池中水體的渦流旋轉，加快固體顆粒沉降的速度可達2—5cm／s，縮短沉降時間，使粘稠的和未受擾動的糞便能很好地沉澱，以解決了養殖池中固體顆粒沉積的問題。90％的糞便和98％的未食飼料等固體顆粒，不通過循環水處理系統而是将其集中于底部排污口。

3、微濾機（或弧形篩）：

其主要功能是利用微孔篩網的機械過濾作用,攔截去除固液分離器無法除去的小顆粒物質，從而進一步減小後續處理單元流動床生物濾池的有機負荷。

弧形篩與微濾機：

弧形篩：弧形篩源于礦砂篩分的分離裝置,在養殖水處理上是要利用垂直于進水水流方向排列的圓弧形篩縫的固定篩面實現水體固液分離。

弧形篩的處理能力：最常用的篩縫間隙為0.25mm,可有效去除約80%的粒徑大于70μm的固體顆粒物質；

弧形篩不可能取代轉鼓式微濾機：雖然弧形篩其号稱與轉鼓式微濾機相比,最大優點在于無需額外的機械動力的節能效果。其實不然，弧形篩是通過損失進水的勢能實現水體固液分離，并不能有效的減少能量消耗。但弧形篩不論在去除養殖水體中除固體懸浮物質的效率方面，還是能耗比方面，對于鼓式微濾機都不具有優勢。特别是使用弧形篩，在養殖負荷高時甚至需要每小時人工刷洗篩面一次。國内外目前尚不能有效解決弧形篩面的自動清洗難題。這個問題可以解決，但水産養殖戶無法承受造價高昂的弧形篩反沖洗系統。而且，國産不鏽鋼篩面還有材質不耐海水腐蝕的問題。因此，目前以弧形篩取代轉鼓式微濾機很難取得滿意的養殖水處理效果，弧形篩優點有結構簡單、造價低廉等特點，但隻能在低水平的水處理系統中勉強使用。

微濾機的選擇：循環水養殖系統中固體懸浮物的去除效果直接影響到魚類生長、生物淨化效果、系統配置和運行成本等諸多重要因子。循環水養殖系統中的總懸浮顆粒物(TSS)長時間停留在養殖系統中，會對魚産生不良的影響，包括：直接損壞魚鰓、阻塞生物過濾器、氨化産生氨氮、顆粒物的腐敗消耗水中的溶氧等。如何及時去除總懸浮顆粒物成為循環水養殖系統水處理工藝中的核心環節之一，其去除效果更直接決定了水質的好壞和系統運行的穩定性。微濾機是去除TSS的主要設備之一。

濾網目數與TSS去除率的關系：濾網是微濾機的主要工作部件，其網目數（孔徑）直接影響微濾機的總懸浮顆粒物（TSS）去除效率、反沖洗頻率、耗水耗電等。

濾網的目數越大，孔徑越小，截流的固體物越多，但是反沖洗頻率也就越高。濾網從150目增至200目時，去除率随目數增加而迅速提高，當濾網目數達到200目後，去除率不會再出現明顯增加。根據去除效果與耗水、耗能三者的相互關系，微濾機選用200目的濾網技術經濟效果最佳.

濾網目數與電耗及耗水量的關系：微濾機的電耗由兩部分組成，一是驅動轉鼓轉動，二是反沖洗水泵消耗的功率。轉鼓轉動的耗能在微濾機運行中基本上是穩定的，随着濾網目數的增大，反沖洗的頻率也會提高，電耗也就會因反沖洗次數的增加而上升。耗水量也是評價微濾機性能的一個重要指标，其與反沖洗次數成正比。随着濾網目數的增大，反沖洗的頻率也會提高，耗水量也随之上升。當濾網目數大于200目時，耗水量、耗電量迅速增加。

水驅動為首選：微濾機傳動功耗要占到設備運行功耗的8l％一96％。目前，國内外較多選用蝸輪蝸杆減速器作為主要減速手段，雖然具有減速比大、尺寸小等優點，但存在傳動效率低和使用壽命短的弊端，傳動裝置應應以水驅動為首選。

中支軸支撐：作為工作部件的轉鼓支撐方式對能耗的影響也相當大。傳統的雙托輪支撐對加工和安裝精度要求高，在微濾機上很難達到滿意的使用要求。采用中軸支撐轉鼓，可以顯著降低制造和安裝精度，并使轉鼓運轉更為平穩。采用水驅動和中支軸支撐方式，可降低電耗40%，有良好的節能效果。

轉速：微濾機的轉數為1-3r/min，過快的轉數可能使大顆粒破碎成微小顆粒而穿過濾網降低濾除效果。能夠調速的微濾機為優選，

一字型反沖洗噴頭：反沖洗噴頭壓力等技術參數的優劣，對于降低能耗、水耗有着要的作用，采用一字型反沖洗噴頭比傳統的圓錐型反沖洗噴頭反沖洗強度高，節水節電20-30%。

濾網的更換成本：微濾機在長期運行過程中，養殖水體中粘性物質會逐步附着到濾網上，導緻濾網孔徑變小，影響過濾能力。因此，濾網的更換成本，以及濾網更換的便捷性是考核微濾機的綜合性能的重要方面。

微濾機：選用微濾機濾除養殖水體中的固體懸浮物是目前最有效的并且被認為是僅有的理想選擇。(當然微濾機也同時具有攔截固體顆粒物的功能，但這隻能作為微濾機的次要功能去選擇。)

微濾濾除固體懸浮物是通過微濾機轉鼓上的濾網将固體懸浮物連續分離出來。微濾機上鑲的濾網網孔一般大于50μm。随着鼓的旋轉，水流經網，固體物粘在網上，當旋轉出水後，用反沖洗噴嘴沖洗，沖洗的污泥收集在漏鬥形容器中，然後運到污泥處理池中。這部分損失的水，由新水來補償，它大約占1%的量。

運走的固體物和有關廢物如下所示：

懸浮固體物80-95%

氮15-25%

磷45-55%

有機物（生物耗氧量）55-65%

上面數據中，氮之所以去除率很低是因為它大部分以可溶性氨的形式存在。

微濾機的效率：

給定水流，污物去除速率依賴于微濾機的大小、網眼大小以及進入微濾機的污物的完整性。

養殖池的出口和微濾機之間應無污泥的積累或死角。否則，對養殖水的處理效果影響很大，無論何處積累的有機物都應盡快過濾出去，可溶性的則進入水中。

轉鼓式微濾機不足之處：

在于運行過程中易使顆粒物質造成二次破碎；

過濾篩網受反沖洗水流的沖擊容易損耗,

同時設備造價也較高。

轉鼓式微濾機處理能力：

轉鼓式微濾機用于去除60μm以上的固體顆粒物質(TSS)。微濾機最大的特點是擁有自動清洗篩面的功能,可滿足系統連續運行要求；

國内微濾機可處理5-150m3/h；

過濾網目一般為120-300目,以200目為主,但也有個别企業采用精度為500目的；

轉鼓轉速一般為1-5r/min(随轉鼓直徑增大而減低)；

傳動方式以大速比減速器驅動轉鼓旋轉為主,也有采用無機械動力水流推動方式;單位能耗一般可達每處理100m3耗電0.3kWh的水平,中心軸支撐轉鼓所需能耗要明顯低于一端由雙托滾輪支撐轉鼓的方式。

4、臭氧（O3）：

臭氧（O3）作為強氧化劑應用在海水循環水養殖系統的消毒殺菌水處理工藝中，可以有效地氧化養殖海水中積累的氨氮、亞硝酸鹽，降解水體中有色物質，降低有機碳含量、COD濃度，具有高效無二次污染等特點，使其在循環水養殖系統中的應用日益普遍。同時，循環水養殖系統中添加适量臭氧可以控制水體微生物數量，有助于維持系統水環境微生物群落結構穩定性，從而減少病原微生物進入系統水體的可能性，減少疾病發生。臭氧作為一種消毒劑，憑借其獨特的強氧化性在海水循環水系統應用越來越廣泛。在循環水系統中臭氧除了可以殺死養殖廢水中的病原菌以外，還可以去除廢水中許多還原性污染物，起到淨化水質優化養殖環境的作用。

主要有以下作用：

（1）直接将亞氮氧化為硝氮；

（2）将非生物降解物質及難降解有機物分解成更小的或可生物降解的物質；

（3）對溶解性有機物和微絮凝膠體有機物有絮凝沉

澱作用并通過泡沫分離器對其進行分離。

5、泡沫分離器（蛋白分離器）：

又稱蛋白分離器，其通過射流器将空氣（或臭氧）射入水體底部，使處理單元底部産生大量微細小氣泡，微細小氣泡在上浮過程中依靠其強大的表面張力以及表面能，吸附聚集水中的生物絮體、纖維素、蛋白質等溶解态物質（或小顆粒态有機雜質），随着氣泡的上升，污染物等雜質被帶到水面，産生大量泡沫，最後通過泡沫分離器頂端排污裝置将其去除。由于泡沫分離技術在去除微細小有機顆粒物等方面的優勢尤為突出，因此泡沫分離器在RAS中被廣泛應用。

蛋白質分離器：（Proteinskimmer）又稱為蛋分，蛋分器，化蛋，化氮器，蛋白質除沫器，蛋白質分餾器，泡沫分餾器。它是利用水中的氣泡表面可以吸附混雜在水中的各種顆粒狀的污垢以及可溶性的有機物的原理，采用充氧設備或旋渦泵産生大量的氣泡，将通過蛋白質分離器将海水淨化，這些氣泡全部集中在水面形成泡沫，将泡沫收集在水面上的容器中，它就會變為黃色的液體被排除。

蛋白質分離器的工作原理很簡單，但能很有效的利用氣泡的表面張力來分離水中的蛋白質，蛋白質分離器有三種：逆流式、壓力式和氣舉式（已基本淘汰）。理論上蛋白質分離器能分離水中80%的蛋白質，但她的實際工作能力隻能分離水中30——50%的蛋白質廢物，能達到50%已經是很不錯了。

蛋白質分離器的接觸表面，類似于空氣和水之間的表面。舉例來說，水族箱的水表面所形成的接觸表面，有一定的表面張力，所以纖維素、蛋白素和食物殘渣必然會在此堆積。事實上，如果擴大表面區域，例如産生氣泡（制造泡沫），則會有更多的纖維素、蛋白素和食物殘渣在表面自然地形成。泡沫的粘度将随着表面的增強和擴大，以及氣泡的逐漸消失而改變。因此，蛋白質分離器的有效性就在于擴大氣體和液體之間的表面區域以及其特定的表面張力。然而，所産生的泡沫與水族箱中水循環的排放是分離的，這也就是為何泡沫可直接由水族箱中清除廢物的方法。

蛋白質分離器的優點：

1、它不是過濾器，而是一台簡單的機器；

2、它能在有機物分解成有毒廢物前将她分離，減輕了生化系統的負擔；

3、增加水中的溶氧量。

蛋白質分離器的缺點：

1、會氧化水中的微量元素，如鐵、钼、錳等重要的微量元素；

2、會造成鹽分的喪失；

3、海水被霧化後會無孔不入，且腐蝕性很強；

4、在增氧的同時會排出CO2——珊瑚必須的。

雖然蛋白質分離器有許多優點，但它最多隻能清除水循環中80%的有機新陳代謝産物。為了達到更佳的效果，蛋白質分離器必須同時配合使用臭氧機。

水中也含有一些蛋白質分離器所不能分解的物質，包括血漿蛋白之類的蛋白質，以及氨基酸中蛋白素的某些成分。通常蛋白質分離器隻能清除30%到50%的物質。若要蛋白質分離器愈活躍，它所需要的動力就愈多。

有了動力的輸入及表面的擴大，除了蛋白素的結合之外，還可産生其他的作用。首先，一個非常有利的因素，就是大量的氧氣會注入水中，這些氧氣可以促進細菌分解殘渣。但是，這項作用也會除去水族箱中的二氧化碳，也會因為碳酸鹽硬度下降，并使得pH值升高。由于不同氣體，也就是二氧化碳和氧氣的密集交換，使得反應接觸點部分的氧氣含量極高，因而導緻鐵、钼和錳之類的主要微量元素在水面之外被氧化掉。此外，對于單細胞蟲黃藻的影響也十分重大，其用來保存微量元素的凝膠，會因為這種反應而解體。而蛋白質分離器所排放的淨水充滿了豐富的氧氣，隻含有少量的二氧化碳、微量元素和維生素，所以在使用蛋白質分離器，必須适當地添加這些物質。然而，這也可能會産生特殊的困難，尤其當蛋白質分離器必須額外地依靠臭氧來工作時，則上述反應都會更加增強。

高度對蛋白分離器的影響：分離器的高度由停留時間的大小和液流速度确定。對給定的被處理水，液體流速的計算步驟是：

⑴、由最佳氣液比、水量計算所需的氣量；

⑵、由最佳氣流速和所得出的氣量計算出分離器的截面積；

⑶、由水量、分離器的面積計算出液體的流速；

⑷、校核液體在該流速條件下，水流是否處于紊動狀态，可相應增加氣液比重複上述計算。這樣就可以決定分離器的高度。

在給定的氣、液流速的條件下，分離器越高，其停留的時間越長，有利于氣泡達到在給定條件下的最大吸附量和保證水的處理效果。

分離器必須有一定的高度：

分離器的高度影響着水中有機物與氣泡的接觸時間，接觸時間過小，水中的有機物還沒被吸附就被排出分離器，從而造成去除率下降，

不能采取增加分離器的面積而不增加分離器高度的方法以增加接觸時間。必須具有一定的液柱高度，以保證氣泡上升到泡沫層能夠浸透。對于給定的被處理水，如果分離器的橫截面積很大，但高度很低，即使分離器在最佳的氣液比和氣流速度的條件下運行，也不可能得到很好的去除效果。因為雖然水體在分離器内也有足夠的停留時間，但對于給定的氣泡其在分離器内的停留時間很短，在吸附量很小的情況下就被排出分離器。

氣泡在分離器内的停留時間主要由分離器的高度決定，液體在分離器内的停留時間應由分離器的體積決定。氣泡在水中的停留時間還随着有機物濃度的不同而異。

有機物的去除率與氣液比、氣流速、有機物濃度和分離氣的高度等因素有關。随着高度的增加，氣泡和水體在分離器内的停留時間都相應增加，高度較高分離器去除率增大。

分離器過高影響氣泡的穩定性：

但當氣量氣流速及高度能夠滿足要求，分離器的高度過高，分離器去除效率并不是最大，而可能變低。這是因為分離器高度的增加有利于增加接觸時間，不利于氣泡的穩定性，

氣泡的穩定性，如果分離器高度過大，雖然能有足夠的接觸時間，氣泡在上升過程中，氣泡内壓力變化較大，從而造成氣泡的破裂和合并，粒徑變大，降低去除效率，分離器的分離效果。

分離效果與有機物的濃度有關，在一定有機物的濃度的情況下，存在一個最佳的

泡沫分離器的高度應在90-120cm，但對分離不同的有機物所需高度是不一樣的。分離器最佳去除率的高度是随着有機物的濃度而變化的要使被處理水的有機物濃度達到處理要求，對于含有機物濃度不同的水體，其在分離器内和氣泡接觸的時間就不同。

6、CO2去除裝置：

高密度循環水養殖水體中的二氧化碳積累是影響水處理效果和養殖效果的重要因素，二氧化碳去除(脫氣)是保證養殖水體pH值穩定的關鍵工藝。魚類養殖密度在l0～20kg／m3時，對于養殖水體中二氧化碳CO2的危害性表現尚不突出。在工廠化養魚過程中，養殖密度的大幅提高，當魚類養殖密度達到30～100kg／m3時，工廠化循環水養殖系統均需采用純氧增氧,此時魚類呼吸和生物降解會産生大量的二氧化碳，二氧化碳在水體中的濃度随着時間推移逐漸上升。由于二氧化碳濃度與PH值呈負相關對應關系，其消堿作用使得pH值快速下降，破壞了水體的酸堿平衡，造成生物降解效率的下降,對控制循環水養殖系統的水質造成了非常大的困難，高濃度二氧化碳對于魚類生長和生存也是非常有害的，當其濃度超過某一極值後就會産生毒性作用緻使魚類窒息死亡。要從高密度養殖水體中把大量的二氧化碳快速排除，必需要要專門的二氧化碳去除技術。國内目前大部分魚類養殖密度仍然停留在l0～30kg／m3的低水平，對于養殖水體中CO2的危害性尚未有深刻認識，因此鮮有關于CO2去除技術研究成果和實際應用的專門報道。當魚類養殖密度向現代技術的30～100kg／m發展時，必須采用純氧方法供氧，因此為了要把大量的CO2從高密度養殖水體中快速排除，這就要有專門的CO2去除技術。

影響CO2去除率的主要因素有：

起始CO2濃度、循環水流量、氣水體積比、填料品種、CO2去除裝置的結構型式、輸入空氣的流速等。适當增加填料層厚度和密度；設計較大出水位置高度；選用優質填料及恰當氣水體積比，都能起到提高CO2去除效果的作用。

采用氣體交換方法去除CO2：通過鼓風機向CO2去除裝置輸送大流量空氣，通過與水體密切接觸，将其中的遊離CO2不斷地替換出來，CO2濃度降低的同時使得水體中的H離子濃度不斷降低，從而使pH值能不斷上升達到新的平衡狀态。

通過其中的Q水越大，輸入的空氣流量也要越大，CO2去除效率才會越高。最高的CO2去除率對應有一個最佳的K值選取範圍，K值選用以6～9為宜。處理的最大水流量Q與CO2去除裝置的結構設計等密切相關，國外研究者推薦的水壓負荷率為17～24kg／(m2·s)。當不使用填料時，CO2的去除率同樣具有随K值增大呈現升高趨勢的規律，但是，由于氣水之間的接觸時間短和氣體交換不充分，難以獲得較高CO2去除率。因此，采用高度多孔、更大比表面積、不容易積垢的填料，設計合适的填料層厚度和密度，配合恰當的K值都對提高CO2去除率有利。

CO2濃度降低可提高pH值:

CO2濃度大幅度降低可使pH值顯著提升，CO濃度與pH值之間呈現典型負相關的對應關系。裝置的CO2去除能力強、效率高，pH的調升速率大，使水體的酸性降低，有利于循環水養殖系統的酸堿平衡，避免養殖水體的CO2毒性作用及其可能産生的危害。

CO2去除過程也是水體增氧過程:向CO2去除裝置輸送大流量空氣，一方面可将水體中的遊離CO2交換出來排除到系統外，降低CO2濃度，另一方面可對水體産生增氧作用。出水的DO值随K值的增大而呈正相關對應關系。溶解氧由進水時的7．55mg／L上升到出水時的8．62—9．04mg／L，這就說明CO2的去除過程恰恰也是對水體進行增氧的過程。

CO2的去除技術應用于現代水産養殖系統，可以通過提高魚類養殖密度來增加單位産量，并且能夠通過簡化循環水處理系統的工藝與結構流程，減輕後續的生化處理負荷，降低養殖成本，提高綜合經濟效益；另外還能夠通過建立穩定的pH值緩沖平衡系統，降低整個養殖系統的運行風險，避免可能發生的CO2中毒事故帶來的重大損失。

研究符合國情的CO2去除技術方法及其優化的技術模型，對于推動高密度集約化養魚技術進步，促進水産養殖産業的持續發展具有重要意義。

高密度循環水養殖将是我國未來水産養殖業的發展方向。CO2因子對循環水處理效果和養殖效果具有重要影響,養殖水體中的高濃度CO2因子可以采用氣體交換技術方法，通過設置在循環水處理系統中的CO2因子去除裝置實現高效去除。

影響CO2因子去除率的主要因素有：水體的起始CO2因子濃度，循環水流量，氣水體積比，填料品種，以及CO2因子去除裝置的結構型式，進出水口的位置高度，噴水裝置和曝氣裝置的結構形态等；輸入空氣的流速、氣溫和氣壓等都會對CO2去除率産生較大影響。

循環系統消除水中過多CO2的常見方法是氣泡擴散或滴濾：

氣泡擴散：在氣體擴散系統中，形成氣泡，氣泡分開并在水中上升，最後在表層破裂。該過程既是一個放氣的過程又是一個給水充氧的過程。該種類型充氣可提高水中溶解氧，同時也可給生物濾池提供足夠的氧氣。

滴濾：滴濾主要作用是硝化和脫氣。水的脫氣通過過濾元素的串聯設備而進行，效果很有效。與氣泡擴散的脫氣過程相比花費很少，因為氣泡擴散要壓縮氣體器消耗較多的能量。滴濾器至少要在水表面的200mm以上，流入的水在這兒得到足夠的充氣用以排除魚和生物濾池産生的二氧化碳。

7、生物濾器：

曝氣生物濾池（biologicalaeratedfilter，BAF）：在RAS中，生物濾池作為整個系統的核心處理單元，一般分為固定床（固定式毛刷填料）和流動床（多孔懸浮填料）兩級處理。其原理主要是通過填料吸附截留作用、微生物代謝作用以及反應池内沿水流方向食物鍊分級捕食作用去除系統内污染物的過程。生物濾池将養殖廢水中對養殖生物有害的污染物（TAN、NO2--N、有機物等）絕大部分轉化為無毒害作用的硝酸鹽（或未達到養殖生物毒害濃度）以及其它無機物。由于RAS系統的成敗直接取決于生物濾池的運行效果，因此确定最佳的生物濾池運行條件将尤為重要，這也是今後研究RAS系統的主要方向。

滴流式過濾器：多為柱形，水自上部噴淋流經濾料，由底部排出，濾料之間不被水充滿，而是被水噴淋。濾料表面形成水膜層，濾料（生物濾球、彈性填料等）處于氣水交替附着狀态,可以得到很好的充氣，水中氣态廢物（N2、CO2、CO）在滴濾中溢出脫氣。氧氣可直接來自空氣，有時可配置風機，以增大氣流供氧。滴濾器不能反沖，不允許形成過量生物膜。在濾器之前安置微濾機或砂濾器可以顯著的減少有機物的數量。滴流式過濾器取材簡單，固體基物的堆積可深可淺。滴濾可以通過水的級聯保持自淨，不易阻塞。結構有罐式外、多個塑料箱（底部有漏孔）層疊而成的滴濾池形式，經濟、合理、實用。滴濾器其比表面積可達250m2/m3。

拆分回路：氨硝化為亞硝酸鹽并随後為硝酸鹽的過程,增大通過生物過濾器的流量會對硝化速率和系統性能的穩定性産生不利影響。為了降低了投資和運營成本，使用拆分回路這種設計使這過程被分隔開來。通過獨立地系統調整使魚的要求始終得到滿足。确保系統中所有的組件得以完全利用,由于根據廣泛經驗和周密的計算,通常隻将30%的水量導入到生物過濾器裡，可确保正确的滞留及細菌接觸時間,從而保證高效的硝化作用和更有效的控制病原體。采用拆分回路設計，可使生物過濾器的尺寸不常規需要增縮小三倍,以獲得同樣的效果。

拆分回路設計的優點：

即使在總的氨水平較低時硝化速率也比較高、水質穩定；

飼料利用率比較高；

病原體控制得以改進、死亡率降低；

生産過程更快且具有更高的可預測性、運營成本下降、投資減少。

生物濾器的作用：

生物濾器通過反應器内微生物群體的生物氧化作用和生物絮凝作用、填料的吸附截留過濾作用以及微生物生态系統的食物鍊分級捕食作用等，高效去除污水中的氨氮、有機物和SS等。

生物濾器中微生物固定生長，微生物在反應器内獲得較長的停留時間，亞硝化細菌和硝化細菌有足夠的時間進行積累，達到對氨氮良好的去除效果。它是所有（海水、淡水）封閉循環水處理系統成功運行的關鍵，同時生物濾器也是封閉循環水處理系統投資和能耗最大的水處理單元。

生物濾器原理與其它類型污水處理方式相同，區别在于養魚場的水其污物濃度比其它類型污水低得多。不需要較高的有機物負荷的污水處理方法。

生物濾池的設計要點：

生物濾池是依照其去除有機物和把氨硝化成硝酸鹽的能力需要而設計。

生物濾池是由填料構成的生物處理構築物。污水與填料表面上生長的微生物膜間隙接觸，使污水得到淨化。

生物濾池内有單位體積表面積盡可能大的過濾元件（分解一定數量的廢物，需一定數量的填料面積）。

水可自由流動，生物膜不能堵塞濾器，保證有充足的氧氣供給和輸送。

生物濾池應滿足如下要求：

1）生物濾池的處理效果在任何季節都能滿足各地最嚴格的環保要求。

2）不産生二次污染。

3）填料中的微生物能夠依靠水中有機質生長，無須另外投加營養劑。停工後再使用啟動速度快。

4）生物濾池緩沖容量大，能自動調節濃度高峰使微生物始終正常工作，耐沖擊負荷的能力強。

5）運行采用全自動控制，非常穩定，無須人工操作。易損部件少，維護管理非常簡單，基本可以實現無人管理，工人隻需巡視是否有機器發生故障。

6）生物濾池的池體采用組裝式，便于運輸和安裝；在增加處理容量時隻需添加組件，易于實施；也便于氣源分散條件下的分别處理。

7）生物濾池能耗低。

生物轉盤：生物轉盤水産養殖污水處理系統生物轉盤上生物膜的形成、生長以及其降解有機污染物的機理，與生物濾池基本相同。

生物轉盤與生物濾池的主要區别是：

生物轉盤以一系列轉動的圓盤代替固定的濾料，轉盤由幾十片圓盤片組成，兩片間有一定間距，通過機械傳動，使盤面慢速旋轉。圓盤結構裝置部分浸沒于污水中，部分在空氣中，并不斷地旋轉，使盤片交替進出水面。保持了良好的通氣效果及與養殖污水的接觸的功能，盤片表面逐步繁殖微生物，形成了“生物膜”，“生物膜”是由各種微生物、原生動物等構成的微生物群落。微生物以水中污染物質為營養，再轉入空氣中呼吸大量氧氣而不斷滋長生物膜。生物膜”有兩層結構，外層主要由絲狀菌等好氧微生物組成，内層由包括脫硫弧菌在内的厭氧微生物構成，具有去除氨氮、BOD及無機物等有害物質的功能。

利用生物轉盤除去氨氮降解有機污染物，其作用原理是利用生物轉盤上附生的藻類和硝化細菌吸收和轉化水中的氨氮，除去氨氮的效率可達80%以上。特點有：微生物濃度高，約55g/L；比表面積大，約3300m2/m3；具有硝化和反硝化的功能；有機物容積負荷大，COD為10～40kg/(cm3·d)；兼具活性污泥法均勻接觸條件所形成的高效率和生物膜法耐負荷沖擊的優點。運行穩定，占地很少，狀态均勻，混合強烈，接觸充分，适用範圍廣，污泥産生量少，且易于沉澱。，氧則是在盤片轉出水面與空氣接觸時，從空氣中吸取，不需人工曝氣和污泥回流裝置，動力消耗低，不産生污泥膨脹和二次污染問題，便于維護和管理，運行費用低、安全可靠、無噪音。

轉盤式是由固定在水平轉軸上一列平行排列的塑料圓盤和一個與其相配的半圓形水槽組成。轉盤一半暴露在空氣中，一半浸入水中，工作幾天後，盤片的表面生長出一層由細菌等組成的白色透明的生物膜(厚約0.8～1.3毫米)。電機帶動轉盤緩慢旋轉(2～3次/分)，使生物膜與大氣和水交替接觸。當盤片夾帶水體離開液面，水體沿着生物膜表面下流時，空氣的氧氣通過吸收、混合、滲透等作用，不斷溶解在水膜中。微生物從水膜中吸收溶解氧，将複雜有機物氧化分解成無機物，并使微生物自身得以繁殖。又因為轉盤有着巨大的表面積，反複旋轉使整個水體得到了攪拌及充氣增氧，水體中有機物濃度下降，溶解氧增高，水得到淨化.

生物轉盤的設置：根據養殖廢水的水質、水量、淨化要求及現場條件等因素确定，生物轉盤采用單軸單級、單軸多級或多軸多級。根據廢水淨化要求達到的程度來确定級數的多少，轉盤的多級設置可以避免水流短路、改進停留時間的分配。增加級數，可相應提高處理效果。但是，随着級數的遞增，處理效果的增加率減慢。因為生物酶氧化有機物的速度正比于有機物的濃度，在多級轉盤中，轉盤的第一級進水口處有機物濃度最高，氧化速度也最快，随着級數的增加，有機物濃度逐漸降低，代謝産物逐漸增多，氧化速度也逐漸減慢，因此，轉盤的分級不宜過多，且養殖廢水有機物濃度較低，轉盤的級數不超過兩級。

活性砂過濾器：活性砂過濾器它能替代傳統的固定床過濾系統，應用于工廠化循環水處理系統，過濾與洗砂同時進行，能夠24小時連續自動運行，無需停機反沖洗，提砂和洗砂結構代替了傳統大功率反沖洗系統，實現了連續過濾，濾層連續自動清洗更新。用于養魚業濾後懸浮物（mg/L）≤5~10mg/L能耗極低。系統無需維護和看管，管理簡便。

運行原理：整個砂濾器包括水路、砂路、氣路、洗砂器和控制系統五個部分組成：

一、水路：需要淨化的水由入口1進入砂濾器，水通過進水管2和分配器3從系統底部向上流動穿過砂濾層4.在上流過程中，水體通過砂濾層時得到淨化，并經砂濾系統頂部的溢流堰5流出系統。

二、砂路：過濾介質砂粒在水流上升的同事，在重力作用下不停地向下流動。肮髒的砂粒6在底部通過中心上升管8，在氣提作用下上升到頂部再生并得以清洗，随後釋放的幹淨砂粒7又回到砂濾層的頂部。

三、氣路：砂粒的循環依靠壓縮空氣的氣提作用，驅使髒砂和水沿着中心上升管8上流。強烈的沖洗作用使砂粒和贓物完全分離。在上升管的頂部空氣被釋放，同時髒水通過排污管9排出砂濾器；砂粒在洗砂器10中沉降。

四、洗砂器：水力設計良好的洗砂器10是環繞中心上升管8的套管。砂粒在重力作用下沿着洗砂器的曲徑落下，并在洗砂器中被一小股反向流動的幹淨濾液沖洗。沖洗後的髒水在溢流堰5和排污管9液位差的作用下被排出砂濾系統。

五、監控和控制系統：在線監控砂粒循環的均勻性，調節系統，在不同進水水質和進水條件下，優化整個砂濾器的運行參數，達到穩定工藝運行的目标。

8、紫外消毒器：

在RAS中，為了提高其養殖的經濟效益，養殖生物的病害預防則變的尤為重要，也是構建系統的核心技術之一。紫外消毒裝置是由大量的柱狀紫外燈管并聯組成的一個開放式處理單元，當養殖水體流經此裝置時，養殖水體将受到波長為230~270nm紫外線的強烈輻射。該紫外線具有穿透細胞膜破壞其内部結構的能力，進而使菌體失去分裂繁殖能力逐漸衰亡，最終達到消滅養殖水體中的病原菌的效果。紫外消毒技術憑借其成本低、對養殖生物無殘留毒害的優點，在RAS中被廣泛應用。

紫外殺菌器選用技術數據：

高效率：瞬間殺滅各種細菌、病毒等緻病體。在設備額定消毒水量範圍内，根據不同水質，殺菌率可達99-99.99%。

高質量：采用專用紫外燈管，燈管使用壽命≥12000小時。殼體采用優質PVC（内襯钛鉑），經久耐用；配高純度石英玻璃套管、長效滅菌；

穩定性好：設備24小時連續、穩定運行。

可靠性高：所采用的紫外燈管其紫外C（T254nm）輸出利用率達95%以上，消毒劑量充足、可靠性更高。

實用性強：應用消毒不會改變水的性狀，不産生任何消毒副産物。

運行費用低、操作維護簡單、體積小、無噪音。

設備耐壓3Kg/cm²，防護等級IP68，紫外洩露量為0，安全可靠。

電控系統：啟動和監控紫外C燈管運行。可根據客戶需要配置各種先進的在線監控儀表和遠程控制系統。

清洗裝置：内設自潔裝置自動擦洗石英玻璃套管：無化學反應，不産生二次污染。

設備安裝：基座固定，直接串連于進、出水管道之間，采用法蘭盤或螺紋連接。進出水管口徑和方向可根據用戶要求生産。

水溫溫度：5℃-30℃

環境溫度：-5℃-50℃

養殖用水消毒：進入紫外消毒設備的水質其1㎝處的紫外C透射率≥70%，原水質除細菌學指标，其他指标達到國家《生活雜用水水質标準》後，采用紫外消毒。

産品規格：(處理量的紫外線殺菌器可按用戶需求設計定做)

9、增氧機：

養殖池内溶解氧水平嚴重制約了養殖密度，為解決這一瓶頸問題，增氧機應運而生。其大幅提高了系統的複氧速度，保證了高密度環境下養殖生物的耗氧需求。目前，由于增氧機類型繁多，其增氧效果也存在較大差别。高密度RAS通常采用液氧增氧，導緻其運行成本将大幅增加，因此，在RAS中選擇一種高效穩定的增氧機極其重要。

關于增氧溶解氧上一篇文章已經講得很細了，在此不做過多講解！

作者：山東遠圖環境技術有限公司 陳海龍

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