循环水生物滤池设计工艺（二）：生物滤池对氨氮亚盐的调控及实战案例！

一、生物滤池水质参数对的硝化作用的影响

     在循环水养殖中，生物滤池的硝化作用至关重要。硝化作用能将氨氮逐步转化为亚硝酸盐和硝酸盐，这个过程主要由硝化细菌完成。硝化细菌的繁殖和生长都需要特定的调节。日常运营的过程中就是调节生物滤池水质参数，创造适宜硝化细菌生存和繁殖的水质条件。

1、温度调节

     硝化细菌对温度较为敏感。其适宜生长温度一般在20 - 30℃之间。在这个温度区间内，硝化细菌的酶活性处于较高水平，能够有效地将氨氮转化为亚硝酸盐，再进一步转化为硝酸盐。如果水温过低，硝化细菌的活性受到抑制，氨氮的转化过程就会变慢。这可能导致水中氨氮浓度升高。同时，低温还可能使硝化细菌的细胞膜流动性变差，物质运输效率降低，进一步影响硝化作用的正常开展。循环水养殖系统的水温如果过高。一旦水温超过适宜范围，硝化细菌的结构和功能就会遭到破坏。这会导致硝化作用中断，水中的氨氮和亚硝酸盐不能及时转化，积累的有害物质会对鱼类造成严重危害。在循环水养殖系统中，一定要安装恒温装置，让水温保持在25℃左右，通常认为25℃左右是硝化菌生长和繁殖最为旺盛的温度，硝化作用的效率较高。此时硝化菌能够快速分解水中的氨氮等有害物质，有利于维持水质稳定。

（2）、pH 值调节

     硝化作用在 pH值 7.0 - 8.5的范围内效率较高。要定期检测水体的pH 值，可以使用 帮邦在线水质监测仪实时监测。当 pH值偏离适宜范围时，需要进行调节。如果pH 值过低，可以添加碱性物质，如小苏打（碳酸氢钠）来提升pH 值。如果是海水循环水养殖，氢氧化钙也是一种可选择的调节物质。同时，要注意避免pH 值的剧烈波动，因为这会对硝化细菌产生不利影响。

     如果感到人工调节耗时耗力，也可以使用帮邦pH智能调节装置。在线水质监测仪实时监测pH低于设置范围，自动装置就会自动向生物滤池内添加碳酸氢钠来提升pH值。当pH值达到设定的上限时，就会自动停止。

（3）、溶解氧调节

     硝化过程是好氧过程，充足的溶解氧是保证硝化作用的关键。水中溶解氧含量应保持在4 - 6mg/L以上。可以通过增氧设备来实现，如微孔曝气器等。在设计循环水养殖系统时，要根据养殖水体的体积和养殖密度合理计算所需的曝气设备数量和功率。例如，在高密度养殖的生物滤池中，需要配置足够的曝气设备，以确保氧气能均匀地分布在水中，满足硝化细菌的需求。

二、通过水力停留时间（HRT）实现对氨氮亚盐的调控
1.水力停留时间（HRT）的定义与重要性

     水力停留时间是指水在生物滤池中停留的时间，它是一个关键的设计和运行参数。计算方法是生物滤池的有效容积除以进水流量，单位通常是小时。例如，一个生物滤池的有效容积是10 立方米，进水流量是5 立方米 /小时，那么水力停留时间就是2 小时。

     在循环水养殖中，足够的水力停留时间对于生物滤池的有效运行至关重要。它直接关系到水中污染物与微生物的接触时间，从而影响水质净化效果。如果水力停留时间过短，水和微生物没有充分的时间进行反应，水中的氨氮、有机物等污染物就不能被充分分解和转化，导致出水水质不达标。相反，水力停留时间过长，虽然能保证较好的水质净化效果，但会增加设备成本、占地面积和运行费用。

2.影响水力停留时间的因素
（1）、生物滤池的容积：

     滤池容积越大，在进水流量一定的情况下，水力停留时间就越长。在设计循环水养殖系统的生物滤池时，需要根据养殖规模、养殖品种对水质的要求以及预计的进水流量等因素来确定合适的滤池容积。例如，对于大型的商业循环水养殖系统，养殖密度高，产生的污染物多，就需要较大容积的生物滤池来保证足够的水力停留时间。

（2）、进水流量：

     进水流量与水力停留时间呈反比。进水流量越大，水在滤池中停留的时间就越短。进水流量的大小取决于循环水养殖系统的规模、水泵的功率等因素。在实际操作中，要根据生物滤池的设计参数和养殖过程中的水质变化情况来合理控制进水流量。例如，当水质恶化，需要加强净化处理时，可以适当降低进水流量，延长水力停留时间。

（3）、养殖品种：

     不同的养殖品种对水质的要求差异很大。例如，一些对水质敏感的品种，如三文鱼、高档观赏鱼等，需要更严格的水质控制。这些品种对氨氮、亚硝酸盐等有害物质的耐受度较低，所以生物滤池需要较长的水力停留时间来确保水质达到较高的标准。而像罗非鱼等对水质适应范围相对较宽的品种，在相同的污染物产生量下，对水力停留时间的要求可能相对没那么高。有些品种的生长速度快，代谢旺盛，会产生较多的排泄物和残饵，这就需要生物滤池有足够的时间来处理这些污染物。比如草鱼，生长过程中产生大量的有机废物，相应地需要较长的水力停留时间来分解和转化这些物质，以维持水质稳定。

（4）、养殖密度：

     高养殖密度意味着单位水体中鱼类的数量多，产生的排泄物、残饵等污染物也会增多。这种情况下，生物滤池的处理负荷增大，为了使污染物能够得到充分的分解和转化，就需要延长水力停留时间。相反，在低密度养殖时，污染物产生量少，生物滤池的处理压力小，水力停留时间可以适当缩短。

（5）、进水水质：

     进水的氨氮浓度是关键因素之一。如果进水氨氮浓度较高，生物滤池中的硝化细菌需要更多的时间来将氨氮转化为硝酸盐，所以需要较长的水力停留时间。例如，当进水氨氮浓度达到 5mg/L 以上时，相比氨氮浓度在 1mg/L 左右的情况，可能需要将水力停留时间延长 2 - 4 小时，以保证氨氮的有效去除。

（6）、出水水质要求：

     养殖品种对水质的要求决定了出水水质标准。如果要求出水的氨氮浓度低于 0.1mg/L、亚硝酸盐浓度低于 0.05mg/L 等严格的水质指标，生物滤池就需要足够的时间来进行硝化和反硝化等过程，从而需要较长的水力停留时间。而如果对出水水质的要求相对宽松，水力停留时间可以相应缩短。

3.确定合适的水力停留时间

     通过实验和监测确定：在循环水养殖系统运行初期，可以进行一系列的实验来确定最佳水力停留时间。在实验过程中，逐步调整水力停留时间，并监测进出水的水质指标，如氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、化学需氧量（COD）等。当出水水质达到养殖品种要求的标准，且在一定时间内保持稳定时，此时的水力停留时间就是比较合适的。同时，在长期运行过程中，也要根据水质的动态变化情况，适时调整水力停留时间。

4.如何通过调节水力停留时间实现氨氮、亚盐的调控

     当检测到水中氨氮浓度超出养殖品种可接受的范围时，就需要延长水力停留时间。可以通过降低进水流量来实现。假设原本的进水流量为10 立方米 /小时，滤池有效容积为20 立方米，原来的HRT 为 2小时，将进水流量降低到5 立方米 /小时，HRT就延长到 4小时，为硝化细菌提供更充足的时间来分解氨氮。

（1）、实战案例：

     如何通过调节水力停留时间实现氨氮亚盐的调控

     1）项目信息：

养殖水体为 1000 立方米的循环水养鲈鱼车间，生物滤池体积为养殖水体的 50%， 500 立方米。

     2）水质参数：

     温度： 20 - 30℃

     pH 值 ：7.0 - 8.5

     溶解氧 ：4-6mg/L

     氨氮浓度应控制在 0.2 - 0.5mg/L

     亚硝酸盐浓度应控制在 0.1 - 0.2mg/L

     3）进水流量： 500 立方米 / 小时

     4）水力停留时间（HRT）:1小时

     根据 HRT =生物滤池体积 /进水流量，此时 HRT = 500/500 =1 小时。

     当检测到氨氮浓度接近0.5mg/L 时，需要延长HRT 来给微生物足够的时间分解氨氮。可以将进水流量降低到250 立方米 /小时，此时新的 HRT = 500/250 = 2 小时，使得硝化细菌有更充足的时间将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐。随后3天连续监测氨氮浓度，逐步降到0.3mg/L。

     同理，当氨氮浓度稳定在0.2mg/L 以下，且水质稳定的情况下，可以适当缩短HRT 以提高循环水的处理效率。比如，将进水流量提高到400 立方米 /小时，此时 HRT = 500/400=1.25 小时，在保证水质的前提下加快循环水的处理速度。
b、根据养殖阶段对水力停留时间进行调控

     在鲈鱼养殖初期，鱼体较小，产生的排泄物和残饵少，氨氮和亚硝酸盐产生量也少。此时可以适当缩短 水力停留时间HRT。随着鲈鱼生长，后期产生的污染物增多，就需要相应地延长 水力停留时间HRT

（3）、环境因素影响

     季节变化会影响微生物的活性。在温度适宜的季节（如夏季，温度在25 - 30℃左右），微生物活性高，对氨氮和亚硝酸盐的处理能力强，HRT可以适当缩短。而在冬季，温度较低，微生物活性下降，可能需要延长水力停留时间HRT，以保证水质净化效果。