海水循环水养殖系统
节约型海水鱼类循环水养殖车间工艺设计
节约型海水鱼类循环水养殖车间工艺设计海水鱼类循环水养殖车间工艺设计是为了提高养殖效益、节约资源以及保护环境而进行的系统工程。
下面将从循环水系统、养殖环境控制、饲料供给以及废物处理等方面对该车间进行工艺设计。
1.循环水系统设计循环水系统是海水鱼类养殖的核心，其设计需要考虑水质稳定和节约用水。
采用生物滤池、水生植物处理池、机械过滤器等设备对水质进行处理和循环利用。
通过控制循环水的流速、温度和PH值等参数，保证水质达到适宜养殖的标准，同时减少因大量冲洗废水而产生的水资源浪费。
2.养殖环境控制设计养殖环境控制对于海水鱼类的生长和繁殖至关重要。
根据不同的鱼类品种和生长阶段，设置适宜的水温、盐度、光照强度和氧气含量等参数。
通过使用温度控制装置、光照调节设备和氧气增氧机实现对养殖环境的精确控制，提高养殖效果和节约能源。
3.饲料供给设计合理的饲料供给是养殖过程中的关键环节。
根据鱼类不同生长阶段和饲料需求量，选择合适的饲料型号和投喂方式。
使用自动喂食器、定量投喂器等设备，减少饲料浪费和人工投喂误差，提高饲料利用率和养殖效益。
4.废物处理设计养殖过程中会产生大量废物，如饲料残渣、温度控制装置产生的废热、鱼类排泄物等。
这些废物对水质和环境都有潜在的影响，因此需要进行有效的处理。
通过设置废物收集系统、废水处理设备和废热回收装置等，将废物进行分类处理、减少污染排放，实现循环利用。
总的来说，节约型海水鱼类循环水养殖车间的工艺设计应该注重节约资源、保护环境和提高养殖效益。
通过循环水系统、养殖环境控制、饲料供给和废物处理等方面的合理设计，可以达到资源回收利用、养殖环境优化和生产效益最大化的目标。
同时，养殖车间的工艺设计应该根据具体需求和实际条件进行定制，确保实施效果最佳。
水产养殖中的水循环系统设计
水产养殖中的水循环系统设计水产养殖是一种重要的农业生产方式，通过人工饲养并养殖各类水产动植物，以满足人们对海产品的需求。
而水循环系统的设计是水产养殖的关键环节之一。
本文将围绕水产养殖中的水循环系统设计展开论述，探讨其重要性、设计原则以及常见的设计方案。
一、水循环系统的重要性水循环系统在水产养殖中起着至关重要的作用。
首先，水循环系统能够提供稳定的水质环境，保持养殖水体的适宜温度、pH值以及溶氧量等重要参数，从而促进水产动植物的健康生长。
其次，水循环系统能够有效去除养殖废水中的有害物质，减少水体污染并降低环境风险。
此外，水循环系统还可以增加水体中的养分供给，提高养殖水体的生产力，实现高效水产养殖。
二、水循环系统设计的原则1.循环水质设计：根据水产养殖的具体种类和要求，合理确定水体的循环方式和流速，确保水循环均匀且充分。
通过设置滤池、活性炭等水处理设施，去除水中的悬浮物、有机废物和氮磷等营养物质，确保养殖水体的质量稳定。
2.温度控制设计：根据养殖动植物的需要，合理设计水体的加热和降温设备，保持水温在合适的范围内。
同时，可以考虑利用太阳能和地热能等可再生能源，减少能源消耗。
3.溶氧设计：饲养密度高的水产养殖场需要考虑溶氧问题，合理设计通气设备和增氧装置，保持水体中的溶氧量充足，提供良好的生长环境。
4.废水处理设计：养殖废水含有大量的氨氮和硝酸盐等有害物质，需要设置生物滤池和生物转化装置，对废水中的有害物质进行降解处理，减少对水体的污染。
5.监测与控制设计：应配备相应的水质监测设备和自动控制系统，实时监测并调节养殖水体的温度、pH值、溶氧量等参数，确保水循环系统的正常运行。
三、常见的水循环系统设计方案1.静态水循环系统：适用于对水体要求不高的鱼类养殖。
通过简单的水泵循环，保持水体流动性，减少废水堆积，易于清理过滤和废水处理设施。
2.动态水循环系统：适用于对水质要求较高、饲养密度较大的水产养殖。
通过多级过滤、增氧、通风等设备，实现对养殖水体的循环，提高水质稳定性。
海水养殖技术下的可持续养殖模式
海水养殖技术下的可持续养殖模式1. 前言随着全球人口的增长和陆地资源的逐渐枯竭，海水养殖技术作为一种新兴的食品生产方式，已经逐渐成为人类获取蛋白质的重要途径。
然而，传统的海水养殖模式存在着资源浪费、环境污染等问题，严重影响了养殖业的可持续发展。
因此，探索一种海水养殖技术下的可持续养殖模式显得尤为重要。
2. 传统海水养殖模式的挑战2.1 资源浪费传统的海水养殖模式往往依赖于大量的自然资源，如饵料、水资源等。
然而，这些资源的使用效率低下，导致了资源的严重浪费。
2.2 环境污染在传统的海水养殖模式中，养殖过程中产生的废弃物、排泄物等难以处理，容易造成水质恶化，影响周边生态环境。
2.3 生物安全风险由于过度捕捞和生态环境恶化，野生鱼类资源日益减少。
而养殖鱼类的种质退化、疾病流行等问题也日益严重，给海水养殖业带来了巨大的生物安全风险。
3. 可持续养殖模式的探索3.1 生态养殖模式生态养殖模式是一种模拟自然生态环境的养殖方式，通过构建养殖生态系统，实现养殖资源的高效利用和循环。
例如，采用多层立体养殖结构，提高养殖密度；利用生物滤池等技术，提高水质净化效果。
3.2 循环水养殖系统循环水养殖系统（Recirculating Aquaculture Systems, RAS）是一种通过物理、化学和生物手段，对养殖水体进行循环利用的养殖技术。
通过RAS，可以大幅减少养殖过程中水的消耗，降低废弃物排放，有利于环境保护。
3.3 智能化养殖技术利用现代信息技术，如物联网、大数据等，实现养殖过程的智能化管理。
通过对养殖环境的实时监测和自动调节，提高养殖效率，减少资源浪费。
3.4 良种选育与遗传改良通过良种选育和遗传改良技术，提高养殖鱼类的生长速度、抗病力和适应性，降低养殖成本，提高养殖效益。
4. 结论海水养殖技术下的可持续养殖模式是解决当前养殖业面临的资源、环境和生物安全风险的有效途径。
通过生态养殖、循环水养殖、智能化养殖和良种选育等技术的应用，可以实现养殖业的可持续发展。
现代水产养殖技术的海洋生态系统修复
现代水产养殖技术的海洋生态系统修复随着人类对水产养殖业的日益依赖，海洋生态系统受到了不可逆转的破坏。
大规模养殖导致污染物排放、饲料残留和生物大量死亡。
然而，现代水产养殖技术的出现为海洋生态系统的修复提供了希望。
本文将介绍几种现代水产养殖技术，并讨论它们在海洋生态系统修复中的应用。
一、循环水系统循环水系统是水产养殖中一种高效率的技术，它通过将废水循环利用，减少了废水排放对海洋生态系统的负面影响。
该系统通过水质处理设备对废水进行过滤和净化，然后将处理后的水重新用于养殖。
这样一来，循环水系统不仅可以避免污染物的外流，还能节约用水量，减少对自然水源的依赖。
因此，循环水系统在修复受损海洋生态系统方面具有巨大潜力。
二、人工鱼礁人工鱼礁是一种利用人工建设的人工结构来模拟自然鱼礁的技术。
通过在海洋底部或水中放置人工结构，如混凝土块、岩石和金属框架，可以提供鱼类生长和繁殖的环境。
人工鱼礁不仅为养殖鱼类提供了栖息地和避难所，还能吸引野生鱼类、海洋植物和其他海洋生物，从而促进海洋生态系统的恢复和多样性。
同时，人工鱼礁还能减少养殖场的集中度，平衡养殖引入的养分，有助于减少富营养化的风险。
三、生物过滤器生物过滤器是一种利用生物体对有害物质进行生物转化，帮助过滤废水中有害物质的技术。
在水产养殖过程中，废水中的氨氮和亚硝酸氮等有害物质会对海洋生态系统造成较大危害。
通过将一些耐受氨氮和亚硝酸氮的生物种植于养殖场附近的湿地或水景中，可以利用这些生物对有害物质进行降解和转化。
这样一来，生物过滤器既能减少废水中的有害物质含量，又能为湿地生态系统提供营养，促进海洋生态系统的恢复。
四、综合养殖系统综合养殖系统是一种多功能的养殖系统，将不同的养殖方式融合在一起，以减少资源的浪费和环境的破坏。
典型的综合养殖系统常见的结合方式是将养殖鱼类与贝类或其他生物一同养殖。
这种方式能够利用鱼类的废物充当贝类的饲料，从而提高资源利用效率。
同时，综合养殖系统也可以减少养殖场对海洋生态系统的压力，改善养殖环境，保护周边生物多样性。
南方工厂化循环水海水养殖系统设计
水中农 药 、除 草剂等小 分子有毒 化合物 ｛ 和产量 的稳 定 ， 产生较 好 的经 济效 益
二 ．工 厂化 双循 环 水养 殖 系统 的设
计
央。建造 养殖池 的材料要 耐水 、无毒 ．
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厂化循 环水 养殖设施 和技术基 础 上 ，集 前 较先进海 水循 环水养 设 备 ，结合南 成 南 部地 区 的 高效 生态 养殖 技 术 等 成 方集约 化高效生 态养殖技 术进 行 没汁 ，
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层环保 型涂料 ， 共建 养殖池 子 １ ６ ０个 、
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ras海水养殖流程
RAS海水养殖流程1. 简介RAS（Recirculating Aquaculture System）是一种循环水养殖系统，通过对水质进行精确控制和处理，使得鱼类能够在封闭环境下进行养殖。
相比传统的海水养殖方式，RAS具有水质稳定、养殖密度高、效益高等优势。
本文将详细介绍RAS海水养殖的步骤和流程。
2. RAS海水养殖流程2.1 设计和建设在开始RAS海水养殖之前，首先需要进行系统的设计和建设。
以下是设计和建设的步骤：2.1.1 确定养殖规模根据实际需求和市场需求，确定鱼类的养殖规模。
这包括确定每个池塘或容器的尺寸、数量以及总体积等。
2.1.2 设计池塘或容器根据养殖规模和所选鱼类的需求，设计池塘或容器的尺寸、形状、深度等。
考虑到操作便利性和系统效率，可以选择圆形、长方形或其他合适的形状。
2.1.3 选择过滤系统选择适合的过滤系统以保持水质的稳定。
常见的过滤系统包括机械过滤、生物过滤和化学过滤等。
根据养殖规模和预算，选择合适的过滤设备。
2.1.4 安装水循环系统安装水循环系统，包括水泵、管道和阀门等。
确保水能够从池塘或容器中循环流动，并通过过滤系统进行处理。
2.1.5 配置监控和控制设备配置监控和控制设备，用于监测和调节水质参数。
这些设备可以包括传感器、控制器和自动化系统等。
确保能够及时发现并解决潜在的问题。
2.2 准备工作在正式开始RAS海水养殖之前，需要进行一些准备工作：2.2.1 海水采集收集新鲜的海水用于养殖。
海水可以通过管道或者运输车辆从海洋中采集，并通过预处理设备去除杂质和有害物质。
2.2.2 消毒处理对采集来的海水进行消毒处理，以杀死潜在的病原体和有害微生物。
消毒可以使用紫外线灯、臭氧发生器等设备进行。
2.2.3 添加盐度调节剂根据所选鱼类的需求，添加适量的盐度调节剂，以确保海水的盐度符合要求。
盐度调节剂可以是化学物质，如氯化钠等。
2.3 养殖操作进行RAS海水养殖的关键步骤是实际的养殖操作。
水产养殖循环水养殖系统包括哪些设施
水产养殖循环水处理系统都包含哪些设施？工厂化养殖是水产养殖行业的必然趋势，采用循环水进行养殖，养殖密度大、发病率低、不受自然气候条件制约，水产品可以像工业生产工业产品一样实现自动化控制，不懂技术也可以进行水产养殖。
以下水处理设备或自动化系统可根据成本及要求可根据实际视情况选取。
1.养殖池:孵化池、育苗池、养殖池。
2.物理过滤:预排污装置；分流集污装置。
沉淀：沉淀池、斜板沉淀器、竖流沉淀器、旋流沉淀器。
砂滤：砂滤器、砂滤罐、活性砂过滤器。
弧形筛。
微滤机：全塑微滤机、自旋微滤机、智能型微滤机、可调速微滤机、微型微滤机、不锈钢微滤机。
过滤器：带式过滤器、袋式过滤器、膜过滤器、压力过滤器。
二氧化碳脱除器:蛋白分离器：外排式蛋白分离器；内排式蛋白分离器；溢流器；溶气释放器。
重金属（铁、锰）去除设备及其活性炭联动工艺去除器：3.生物过滤：移动床生物反应器：滴流式滤器；生物转盘：浸没式滤池；生物旁路反应器；生物絮凝式净化器；一体式物化/ 生化装置。
竹环填料；竹球填料；竹片填料；悬浮填料；滤条填料；多面空心球填料；玻璃环填料；立体弹性填料；彗星式纤维滤料；不对称纤维填料。
4.杀菌消毒：臭氧系统。
封闭式紫外线杀菌器：手动清洁紫外线杀菌器、气动清洁紫外线杀菌器、机械清洁紫外线杀菌器、自清洁紫外线杀菌器。
开放式紫外线杀菌器；明渠式紫外线杀菌器。
空气紫外线杀菌器。
5. 增氧、纯氧增氧：低压混氧器；射流混氧器；紊流混氧器；压力增氧；氧气锥；气石；增氧管；氧回收器。
PSA制氧机；液氧；氧源过滤器。
6.温控系统：温度监控；热源：地热；太阳能；电；煤，余热。
换热器，冷暖机，热泵；锅炉。
7.监控系统：PH监控；溶氧监控；水位报警；盐度监控；光照监控。
配电系统。
电脑管理与联网系统。
远程无线控制系统。
视屏监控。
8.投饵系统：自动投饵机自动投饵停饵监测系统。
9.电子测量：自动称重。
自动分拣。
RFID射频识别系统。
海水循环养殖系统水处理工艺综述
第32卷㊀第3期2013年㊀㊀3月环㊀境㊀化㊀学ENVIRONMENTAL CHEMISTRY Vol.32,No.3March㊀㊀2013㊀2012年5月26日收稿.㊀∗北京市教育委员会重点学科共建项目资助.㊀∗∗通讯联系人,Tel:010-********;E-mail:qiangz@DOI :10.7524/j.issn.0254-6108.2013.03.011海水循环养殖系统水处理工艺综述∗姜妍君1㊀强志民1∗∗㊀董慧峪1㊀贲伟伟1㊀王㊀磊2(1.中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京,100085;2.北京海洋馆水族维生设备部水质检测和控制中心,北京,100081)摘㊀要㊀论述了海水循环养殖系统(RAS)需要控制的水质参数及相关单元水处理工艺.RAS 需要对盐度㊁pH㊁温度㊁溶解氧等水质参数进行监测控制,并常采用物理㊁生物㊁化学处理的组合工艺,使固体物质㊁氨氮㊁亚硝酸盐㊁硝酸盐㊁有机物以及致病微生物等的浓度维持在安全范围内.固体物质根据粒径和可沉降性的不同,可采用沉降㊁过滤㊁泡沫分离或生物过滤法去除;氨氮㊁亚硝酸盐以及硝酸盐主要通过生物的硝化和反硝化作用去除;有机物主要通过生物降解去除;化学药剂消毒以及紫外辐照是RAS 常用的消毒方法,消毒剂残余及消毒副产物对水质和动物健康的影响是选择合适消毒方法需要考虑的两个关键因素.最后,列举了几种海水RAS 常用的组合处理工艺,并提出了针对性的改进建议.关键词㊀海水循环养殖系统,水质参数,处理工艺,消毒副产物.海水养殖系统(如水族馆㊁海水水产养殖)分为开放式及循环式两种.开放式系统的海水一次性通过系统后不经循环利用而排放到环境中,其应用受到海水水源及环境立法的限制.循环式养殖系统(Recirculating aquaculture system,RAS)使已利用过的海水在闭环中得到处理,减少了对海水和淡水(针对使用人工配制海水的养殖系统)资源的消耗,具有生态和经济上的优势[1].因此,RAS 在海水养殖中的应用日益广泛.RAS 必须保持良好的水质以保证动物的健康生长,特别是对海洋馆观赏型珍稀动物,不仅价格昂贵,而且属于国家保护动物,因此有效的水质控制是RAS 正常运行的关键.RAS 需要监测控制盐度㊁pH㊁温度㊁溶解氧等水质参数,并通常采用物理(过滤㊁泡沫分离等)㊁生物(硝化㊁反硝化㊁有机物降解作用等)以及化学(氯㊁二氧化氯㊁臭氧消毒等)处理的组合工艺,使固体物质㊁氨氮㊁亚硝酸盐㊁硝酸盐㊁有机物以及致病微生物等的浓度维持在安全范围内.此外,消毒剂残余和消毒副产物(Disinfection byproducts,DBPs)对水质和动物健康的影响是选择合适消毒方法需要考虑的关键因素.1㊀盐度㊁pH ㊁温度和溶解氧适宜的盐度㊁pH㊁温度㊁溶解氧等参数对动物的健康生长十分重要,RAS 需要每天对这些参数进行监测.保持水体盐度稳定不仅能维持动物正常的渗透压,而且还为动物活动提供一定的浮力,美国国家海洋渔业局规定养殖海水的盐度应保持在24ɢ 35ɢ.对于海洋哺乳动物,水体适宜的pH 值范围为6．5 8.5,鱼类通常可以在pH 值6.0 9.5的范围内生存,而生物滤池上细菌的最佳pH 值范围为7．0 8.0.RAS 中硝化细菌的硝化过程产酸,动物和微生物的呼吸过程产生CO 2,都会导致水体pH 下降,通常加入碱性缓冲溶液(如碳酸氢钠)以维持系统的pH 稳定.RAS 的温度应适宜养殖动物的生长,此外,生物滤池上微生物的活性也受温度影响.足够的溶解氧也是维持水生动物正常生长的重要因素,对于温水系统的鱼类,溶解氧浓度应大于氧气在水中饱和浓度的60%或维持在5mg ㊃L -1以上,为此RAS 常使用曝气装置提供足够的溶解氧[2].㊀3期姜妍君等:海水循环养殖系统水处理工艺综述411㊀2㊀固体物质去除工艺RAS中的固体物质主要来源于饲料残余以及动物的排泄物[3].固体物质对动物的不利影响包括直接和间接作用.直接作用有:造成鱼鳃局部窒息,降低鱼类的生长速率,增加鱼类对疾病的易感性[4];间接作用有:为致病微生物的增殖提供栖息地,增加溶解氧消耗量以及降低硝化反应速率[5-6].固体物质的去除工艺可根据其可沉降性和粒径进行如下区分:可沉降的悬浮固体可用重力沉降(如旋流分离器㊁径向流澄清器)去除[7];较大粒径(>60μm)的不可沉降悬浮性固体可以通过机械过滤(如微孔筛网过滤)去除;对于细小悬浮颗粒(粒径<60μm),常采用泡沫分离(也称气浮分离)技术或生物过滤去除[3,8].3㊀脱氮及有机物降解工艺氨氮是大部分水生动物蛋白质代谢的最终产物,在RAS中必须避免氨氮的积累.氨氮在0.5 1mg㊃L-1的低浓度范围即对鱼类及其它水生生物产生毒性作用[9-10],RAS可接受的非离子态氨氮浓度只有0.025mg㊃L-1[11].亚硝酸盐主要来自于氨氮的不完全氧化,其毒性作用很强(如致癌作用),RAS 的亚硝酸盐氮浓度一般维持在1mg㊃L-1以下[12].RAS通常采用生物滤池进行硝化反应,利用固着生长的好氧硝化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐,然后再转化为硝酸盐.研究人员提出了多种生物滤池设计,目的是在有效控制生物膜生长的条件下,实现氧气传输和介质比表面积的最大化.基于Malone等的研究,表1列举了RAS常用的4类生物滤池的结构和运行特点[13].表1㊀水产养殖系统常用生物滤池的结构和运行特点Table1㊀Structural and operational characteristics of commonly-used biofilters in aquaculture systems类型实例氧气传输机制生物膜控制方式比表面积特点浮现型浸没填充型浸没可膨胀型浸没膨胀型生物转盘层叠式曝气脱落低滴滤池层叠式曝气脱落低石滤池水流传输无低壳滤池水流传输无低塑料填充床滤池水流传输无低上流式砂滤池水流传输反洗高漂珠生物澄清器水流传输反洗高海绵过滤器水流传输反洗高流化砂滤床水流传输持续摩擦很高微珠滤池水流传输持续摩擦很高移动床反应器直接曝气持续摩擦中等氧气浓度高㊁系统运行稳定;可自行曝气㊁脱除CO2靠内源呼吸控制生物膜生长,可自行曝气㊁脱除CO2介质小,比表面积较高,运行管理灵活,可自行曝气㊁脱除CO2介质持续运动,比表面积很高RAS中硝化细菌对氨氮的转化会导致硝酸盐的不断累积.此外,许多RAS采用臭氧消毒,又提供了氨氮氧化成硝酸盐的另一种途径[14].高浓度的硝酸盐会影响许多水生动物的生长,如鳗鱼[15]㊁章鱼[16]和虾[17]等,通常海水养殖的硝酸盐氮浓度应小于20mg㊃L-1[18].RAS通常采用生物脱氮作为控制硝酸盐的有效方法[19].脱氮主要由异养型兼性厌氧的反硝化细菌进行,反硝化细菌在无氧条件下以硝酸盐作为最终电子受体,以有机碳作为生物合成的碳源和电子供体,将硝酸盐转化为最终产物氮气[20],合适的碳氮比以及缺氧环境的保持对于反硝化作用尤为重要[21-22].Van Rijn等综述了RAS中不同反硝化生物滤池的应用,指出生物滤池的脱氮速率取决于反硝化系统的运行参数(系统构型㊁电子供体类型㊁系统的还原状态㊁硝酸盐浓度等)[20].此外,生物滤池上生物膜的代谢作用是RAS去除有机物的重要途径.异养菌可以直接降解小分子量亲水性的有机物,利用胞外酶分解大分子有机物,并对大分子有机物具有一定的生物吸附作用.因此在RAS中,生物过滤能够有效去除可生物降解有机物(Biodegradable organic matter,BOM),降解臭氧消毒副产物(如醛)以及通过去除氯消毒副产物的前驱物减少氯消毒副产物(如三卤甲烷㊁卤乙酸)的生成[23].然而,异养菌也会与硝化细菌竞争空间和溶解氧,在一定程度上影响氨氮的去除效率[24].412㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学32卷4 消毒工艺RAS中容易形成多种病原菌而威胁整个海水养殖系统,特别是在密集型的RAS中,传染性疾病的传播十分迅速.因此,RAS必须采取合适的消毒工艺来有效杀灭病原菌,避免其快速繁殖造成整个养殖系统的崩溃性破坏.RAS常用的消毒方法包括化学药剂消毒和紫外线消毒,消毒效果通常取决于消毒剂的投加浓度(或剂量)㊁接触时间㊁水体的温度㊁颗粒物浓度以及具体的微生物种类[25].消毒剂残余及其产生的DBPs 对RAS中养殖动物的毒性是选择消毒工艺时需要考虑的关键因素.4.1㊀氯消毒氯是RAS经常使用的化学消毒剂.氯具有强氧化性,常被用于消毒哺乳动物池.大部分的海洋哺乳动物可以耐受一定量的氯残余,例如,在饲养海豚和海豹的RAS中,余氯浓度可保持在0．4 0.7mg㊃L-1[26],但超过1.0mg㊃L-1的余氯则不适宜动物长期接触.经验表明,余氯浓度约为0.4mg㊃L-1时,可以有效杀灭海豹池的大肠杆菌群,而对动物无有害效应,同时不影响生物滤池的正常运行.然而,此浓度的余氯对鱼类和甲壳纲动物在短时间内就有致死效应[25],因此鱼类和甲壳纲动物不适合采用氯消毒.氯消毒会与水中的天然有机物(Natural organic matter,NOM)反应生成卤代消毒副产物.三卤甲烷(Trihalomethanes,THMs)和卤乙酸(Haloacetic acids,HAAs)是饮用水氯消毒最主要的两种DBPs[27],由于其具有致癌性,美国环境保护署(US Environmental Protection Agency,USEPA)明确规定了饮用水中4种THMs的浓度上限为80μg㊃L-1,5种HAAs的浓度上限为60μg㊃L-1.此外,用氯消毒的游泳池中产生的HAAs以及卤代酮对眼睛㊁皮肤和粘膜有刺激性[28].由此可见,氯消毒产生的DBPs会对海洋哺乳动物和鱼类的健康造成不利影响.与饮用水消毒不同,海水中存在高浓度的氯离子(约19g㊃L-1)和溴离子(约65mg㊃L-1).研究表明,溴离子(Br-)浓度升高,氯消毒产生的主要的THMs和HAAs种类会由氯代DBPs变为毒性更强的溴代DBPs[29-30],因此在氯消毒的海水中,超过95%的THMs为三溴甲烷[31].此外,THMs和HAAs的总生成量也随Br-浓度的升高而升高[32-33],这是因为自由氯(HOCl/OCl-)能够将Br-氧化生成自由溴(HOBr/OBr-),而自由溴与NOM的取代反应比自由氯更容易发生[30,34].因此,含有高浓度Br-的海水RAS,用氯消毒会生成更多的THMs和HAAs,且以毒性更强的溴代DBPs为主.4.2㊀二氧化氯消毒二氧化氯(ClO2)是比氯更强的消毒剂和氧化剂,对杀灭细菌和病毒十分有效.与氯相比,二氧化氯的优点有:在较宽pH范围内保持较高的杀菌能力,灭菌效果受水中有机物浓度的影响较小[35];ClO2可以去除嗅味[36]㊁铁和锰[37];消毒所需的接触时间和剂量比氯少,对两虫和病毒等耐氯性病原微生物灭活效率高;几乎不产生THMs和HAAs等消毒副产物[38].ClO2主要的DBPs是亚氯酸根(ClO-2)和氯酸根(ClO-3),投加的ClO2通常有60%被转化为ClO-2,10%被转化为ClO-3[39].USEPA规定饮用水中ClO2的浓度限值为0.8mg㊃L-1,ClO-2的浓度限值为1.0mg㊃L-1;我国生活饮用水卫生标准(GB5749 2006)规定饮用水中ClO-2和ClO-3的浓度限值均为0.7mg㊃L-1.在亚慢性和急性接触时,ClO-2和ClO-3能造成红细胞的氧化损伤和溶血性贫血[40],ClO-2还对动物有生殖㊁神经发育以及内分泌干扰毒性[41]. USEPA测定了敏感甲壳纲蚤科对ClO-2的半数致死浓度(median lethal concentration,LC50)为270μg㊃L-1,由此计算得到ClO-2的急性生态毒性为25 135μg㊃L-1[42].通过成年及幼年虹鳟鱼的急性和亚慢性暴露,确定ClO2和ClO-2对鱼类有中等毒性,最大可接受浓度分别为0．21mg㊃L-1和3．3mg㊃L-1[43].此外,ClO2还有腐蚀和皮肤刺激性[35],在养殖系统中对其浓度需要严格控制.虽然与氯相比,ClO2能够明显减少THMs和HAAs的生成,但是Br-存在时,ClO2也能产生有机DBPs,其中形成的THMs主要是三溴甲烷[38],形成的HAAs主要是二氯乙酸㊁溴氯乙酸和二溴乙酸[44-45].虽然目前很多小型RAS采用ClO2消毒,但由于ClO-2和ClO-3一旦生成将很难去除,导致其在RAS中不断累积至很高浓度,进而严重威胁养殖动物的健康,因此RAS应对ClO2及其消毒副产物的浓度进行严格监控,在必要时换用其它合适的消毒方法.㊀㊀3期姜妍君等:海水循环养殖系统水处理工艺综述413 4.3㊀氯胺消毒氯胺作为氯的替代消毒剂能减少DBPs的生成.在相同水质条件下,氯胺消毒产生的总有机卤(Total organic halogen,TOX)是氯消毒的9% 49%[46],氯胺消毒可以明显减少THMs和三卤乙酸(Trihalogenated HAAs,THAAs)的生成.然而,在一定的投加剂量㊁氯氨比和pH条件下,氯胺也能形成较高浓度的二卤乙酸(Dihalogenated HAAs,DHAAs)和TOX[47].此外,氯胺消毒生成的溴代DBPs同样随Br-浓度的增加而增加[48].当I-存在时,氯胺消毒比氯消毒会产生更多的碘代THMs(I-THMs),这是因为自由氯和氯胺均能将I-氧化成HOI,而HOI可被自由氯进一步氧化为IO-3,但是HOI无法被氯胺氧化,因此HOI能够迅速与NOM反应生成比氯代㊁溴代THMs毒性更强的I-THMs[49].由于海水中的I-浓度很低(<60μg㊃L-1),海水使用氯胺消毒时只会生成少量的I-DBPs[50].氯胺消毒还能与含氮有机物反应生成卤化氰(Cyanogen halides,CNX)和亚硝基二甲胺(Nitrosodimethylamine,NDMA)[50-51],因此当RAS有机氮含量多时,CNX和NDMA的生成应该得到重视.4.4㊀臭氧消毒臭氧是很强的氧化剂,在RAS中被广泛用于消毒和改善整个系统的水质.臭氧可以有效杀灭海水养殖系统中影响动物生长的大部分致病微生物[52],还有氧化无机污染物(如亚硝酸盐)[53]㊁增加有机物的生物可降解性[54]㊁促进固体物质去除[55]㊁控制藻类[56]㊁以及去除嗅味物质[57]等作用.Summerfelt等用臭氧处理循环式虹鳟鱼养殖系统,臭氧的投加(每千克饲料投加臭氧25 39g)降低了35%的总悬浮固体(TSS)㊁36%的化学需氧量(COD)㊁17%的溶解性有机碳(DOC)㊁82%的色度和82%的亚硝酸盐[58].此外,臭氧还能减少细菌性腮病(Bacterial gill disease,BGD)导致的动物死亡[59].虽然臭氧消毒可以明显减少THMs和HAAs的生成,但当Br-存在时,臭氧能够氧化Br-形成溴酸根(BrO-3)[60].BrO-3具有致癌性,USEPA和我国均规定饮用水中BrO-3的浓度上限为10μg㊃L-1.研究表明,臭氧处理含高Br-浓度的水(如海水脱盐系统)时,BrO-3的生成量超出饮用水限值1 2个数量级[50],BrO-3在海水中很稳定,其在RAS中的积聚可能会对鱼类造成慢性毒性作用[61].此外,在海水RAS中,臭氧也能氧化卤离子形成臭氧次生氧化物(Ozone-produced oxidants,OPO),如自由氯和自由溴.OPO能够氧化上皮细胞膜,影响动物的呼吸和渗透调节功能,对动物产生不利影响[62].此外,自由氯和自由溴还能与NOM进一步反应生成有机DBPs,例如,臭氧处理含Br-和NOM的水时,能够检测到三溴甲烷㊁硝基溴仿㊁溴乙酸等溴代DBPs的生成[63].残余臭氧本身对鱼类也有毒性作用.研究表明,0.01 0.1mg㊃L-1浓度范围的臭氧对许多淡水和海水生物有毒性作用,例如大马哈鱼对臭氧的最大安全慢性接触剂量为0.002mg㊃L-1[64].也有研究表明,当鱼类接触超过0.008 0.06mg㊃L-1的臭氧时,鱼鳃会受到严重破坏并导致血清渗透压失衡,进而造成鱼类的直接死亡或者更易遭受微生物感染[59].Wedemeyer等报道虹鳟鱼接触0.0093mg㊃L-1的臭氧时,会造成鱼鳃上皮细胞损害而死亡[65].由于残余臭氧以及OPO对水生动物的毒性,RAS在臭氧化后需要加入去除残余臭氧和OPO的处理单元.活性炭过滤㊁投加还原剂(如硫代硫酸钠)㊁紫外辐照㊁砂滤或生物过滤㊁空气吹脱均有助于减少或去除这些残余物[52,66].其中,活性炭过滤可以还原部分OPO(特别是溴氧化物)和BrO-3[67-68],具有较好的发展前景.4.5㊀紫外消毒紫外线(UV)消毒在RAS中的使用日益广泛,其主要作用原理是,病原菌吸收紫外辐照后,遗传物质(DNA)被破坏而造成细胞死亡或失活.紫外消毒的优点是杀菌具有广谱性和高效性㊁所需的接触时间短㊁无毒以及不会生成有害消毒副产物.紫外消毒的缺点是:缺乏持续消毒能力;水中的颗粒物能降低UV的透过率进而影响杀菌效果(但RAS中的海水一般很清澈,颗粒物的影响小);紫外辐照仅有消毒作用,无法像臭氧那样可与其它水处理单元耦合以提高整个处理系统的效果[69];海水的高盐度造成紫外灯石英套管的表面易结垢,使套管的清洗频繁(但目前紫外消毒系统普遍安装的套管自动清洗装置大幅度降低了劳动强度).若将臭氧与紫外辐照结合使用,二者协同产生的高级氧化作用(Advanced oxidation process,AOP)可以增强细菌的灭活以及溶解性有机物的去除,从而保证良好的杀菌效果以及系统水质.预计臭氧与紫外的组合工艺在RAS中将有较好的应用前景.㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学32卷4144.6㊀常用消毒方法产生的DBPs对比表2对比总结了海水RAS中常用消毒方法产生的主要DBPs.二氧化氯㊁氯胺和臭氧作为氯的替代消毒剂均能减少THMs和HAAs的产生,但由于海水中存在高浓度的Br-,替代消毒剂将Br-氧化后可能生成更多的溴代THMs和HAAs.组合使用不同的消毒方法可以减少DBPs的生成,例如,预臭氧化通常可以减少氯消毒时THMs㊁HAAs和TOX的生成[70].表2㊀RAS常用消毒方法产生的主要DBPsTable2㊀Major disinfection byproducts of commonly-used disinfection methods in RAS消毒剂㊀主要消毒副产物氯㊀㊀㊀THMs,HAAs二氧化氯ClO-2,ClO-3氯胺㊀㊀I-THMs,CNX,NDMA臭氧㊀㊀BrO-3,OPO紫外㊀㊀㊀㊀注:Br-存在时,二氧化氯㊁氯胺㊁臭氧消毒也生成THMs和HAAs.5㊀海水RAS组合处理工艺海水RAS可以采用多种物理㊁化学及生物的组合处理工艺,使水质达到既定目标.图1为海水RAS 常用的3种组合工艺流程图.图1(A)中的砂滤池(附着生物膜)用于去除固体物质㊁氨氮和有机物,氯与臭氧协同消毒,臭氧氧化可以减少氯消毒产生的DBPs量,活性炭滤池可以还原去除OPO和BrO-3;但该组合工艺缺少反硝化脱氮过程,硝酸盐可能会不断累积.图1(B)通过沉降池以及转鼓过滤器去除粒径较大的固体物质,流化砂滤池用于硝化和去除有机物,臭氧与紫外协同消毒能够提高杀菌和有机物的去除效果,有机DBPs的生成也较少;但该组合工艺的缺点是没有去除OPO和BrO-3的处理单元,建议的改进措施是增加活性炭过滤装置.图1(C)增加了反硝化生物滤池以去除硝酸盐,此外,泡沫分离器可以提高细小悬浮颗粒的去除;该组合工艺也应增加活性炭过滤装置去除臭氧生成的OPO和BrO-3.图1㊀海水RAS常用的3种水处理组合工艺流程图Fig.1㊀Flow schemes of three commonly-used combinational treatment processes in marine RAS6㊀结论与展望海水RAS要保持良好的水质,除了对盐度㊁pH㊁温度㊁溶解氧等水质参数进行监控外,还需组合使用㊀㊀3期姜妍君等:海水循环养殖系统水处理工艺综述415物理㊁生物㊁化学多种处理工艺,使固体物质㊁氨氮㊁亚硝酸盐㊁硝酸盐㊁有机物和致病微生物等的浓度都得到有效控制.(1)固体物质去除工艺的选择主要取决于其粒径和密度,沉降和过滤能够有效去除较大粒径的悬浮固体,不可沉降的细小悬浮颗粒需要通过泡沫分离或生物过滤去除.(2)脱氮主要通过生物滤池的硝化和反硝化作用完成,生物滤池的运行参数对脱氮效果有重要影响.有机物主要通过生物滤池的生物降解作用去除.(3)化学药剂消毒(氯㊁二氧化氯㊁氯胺㊁臭氧)均有不同种类的DBPs产生.海水中Br-的存在会增加有机DBPs的生成(特别是溴代DBPs),因此建议对于使用人工海水的RAS,配制海水时应该减少或不加Br-.此外,通过提高RAS对有机物的去除效率(减少DBPs的前驱物)以及选择合适的消毒剂组合工艺,可以有效减少DBPs的生成.(4)臭氧具有消毒和改善整个系统水质的双重作用,在RAS中应用广泛.建议在臭氧处理后设置去除残余臭氧和OPO的处理单元,如活性炭过滤装置.(5)紫外消毒具有无毒㊁不产生消毒副产物㊁接触时间短㊁灭菌广谱和高效等优点.紫外与臭氧的协同使用预计将有较好的应用前景.总体而言,海水RAS对固体㊁氮及有机物的去除工艺已比较成熟,其主要问题在于消毒环节.大多数海水RAS水处理的消毒工艺仅考虑了微生物灭活指标,对消毒剂残留及消毒副产物对水生生物的不利影响尚未引起重视.从本文可以看出,目前国内外广泛使用的氯㊁二氧化氯和臭氧等消毒剂均存在不同程度的消毒副产物问题.国内的海水RAS多借鉴国外的水处理工艺,对消毒技术及消毒副产物的研究鲜有报道.因此,如何根据具体养殖系统的处理规模及处理要求,开发适合的单独或组合消毒工艺,在保证致病微生物灭活效果的同时减少消毒副产物的生成,是我国海水RAS水处理未来主要的研究方向.参㊀考㊀文㊀献[1]㊀Singer A,Parnes S,Gross A,et al.A novel approach to denitrification processes in a zero-discharge recirculating system for small-scaleurban 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海水循环水养殖系统
海水循环水养殖系统，它集现代工程、机电、生物、环保及饲料科学等多学科于一体，是当今世界海水养殖产业发展的必然趋势，在发达国家早已兴起发展，进展很快。
在我国过去许多国家开发项目虽有引进，不但因其高昂的设备价格和运行成本难以普遍推广使用，也因其不适合我国的自然条件而报废。
国内对海水循环水养殖系统亦进行很多的开发研究，也取得了一定的成果，由于受系统设计基本采用污水处理设计理念的局限，受采用现行工业通用泵、阀、过滤、增氧、杀菌、检测、自控……等设备的制约，设备的耐用性、耐腐蚀性、检测仪器的可靠性、全系统的配套性、易操作性、易维护性存在着不少这样或那样的问题，致使国内在开展海水循环水养殖系统上，虽然投入了可观的人力，财力，却因设施和设备的价格、能耗、运行成本同样居高不下，水处理效果达不到国家规定的养殖水标准，至今无法推广应用。
为解除这个瓶颈，北京今明远大科技有限公司针对国内工厂化养殖系统和关键设备存在的问题，已进行了四年完整系统的多学科集成研究和技术创新，研究开发出适合中国国情，具有自主知识产权的海水循环水养殖系统和设备，在保证水质的前提下，最大程度的降低了能耗与系统工程和设备造价，让养殖企业买的起、用的起、维护得了，产量成倍提高，消耗大幅度下降，有明显的社会经济效益。
其特点是：养殖废水处理流程是通过水驱动的全塑微滤机祛除水中固体颗粒，通过微生物池祛除氨氮，通过-沉淀池沉淀，通过-泡沫分离器祛除悬浮物及蛋白质，通过-高效溶氧装增氧，通过-紫外线杀菌，通过-调温和 pH 值调节后再进入养殖池循环使用。
水质监测系统可自动检测水的盐度，溶氧量，pH、温度做出相应的控制或报警，保证达到水产养殖需要。
养殖池的气动定时排污阀利用养殖池水旋转聚污效应，定时将池中心聚集的粪便、残余饵料排掉，减轻水处理的负荷有效的保证水质。
上述每个关键的工艺环节，关键设备均使用的是我公司自主开发，设计、研制，所以效果和效益与以往明显不同。
技术指标：经过水处理系统，其养殖用水在满足NY5051、NY5052（无公害食品，淡水及海水养殖用水水质标准）和DB12/177—2003（海水养殖废水排放标准）的基础上，养殖用水达到以下指标：
透明度达到1m以上、溶氧达到7-12mg/L、氨氮低于0.5mg/L、亚硝酸盐低于0.05mg/L。
水深、盐度、温度等重要因子可自动监测，临界报警，按设置好的指令启动相关设备，防止在处理水中的人为干扰。
二、结合海水循环水养殖系统水处理系统的特点开发出适用于海水水产养殖的专项设备和装置：
（1）、水驱动的全塑微滤机：微滤机应用物理过滤技术快捷、经济的去除养殖废水中的剩余残饵和养殖生物排泄物等悬浮颗粒。
微滤机的全部部件由非金属塑料材料制成。
可承受各种海水、酸、碱长期腐蚀。
省电节能，筛网维护经济方便，价格仅为目前使用的微滤机价格60%。
（2）、高效纯氧溶氧增氧器：由于纯氧高度回收利用，氧气利用率大于95%。
富氧水的氧含量可达到 45 毫克／升。
节能降耗使运行成本大为降低。
适用于淡、海水养殖业、活鱼运输等水体增氧。
（3）自清洁型紫外线水处理杀菌装置：提供一种无需拆卸石英玻璃套管而能自动保持其清洁的紫外线水处理装置。
它自身具备清洁功能，可以在系统运行状态下对灯管进行擦拭和清洗，用以避免机械擦洗设备的复杂维护和高昂成本问题，也避免传统的人工方式由于无法擦拭或擦拭不方便、不清洁等因素所造成的紫外灯灭菌效果差的问题。
使用紫外线杀毒可避免在养殖中大量使用农药，使水产品真正成为绿色食品。
（4）气动阀门：对阀门的自动控制是海水循环水养殖系统的关键设备，没有它就无法建立现代化的水产养殖系统，也无法实现对系统的科学管理，依据水产养殖系统设计的气动阀门避免如现有控制阀门结构中采用电机，减速机，汽缸活塞等大量复杂的机械设备，增加了可靠性，降低了成本30-70%。
其材料全部为合成有机材料，从根本上防止了水尤其是海水的腐蚀。
（5）无曝气生物净化装置：利用微生物的吸收、代谢等作用, 达到降解水体中有机物和营养盐的目的，本装置依海水循环水养殖系统水循环的特点、生物菌群的生存特性和生物载体的特殊结构，运用合理的布流，实现了在生物净化池无曝气的情况下，生物保持高度活性、增加与水的接触面积，强化降解功能。
同时，动态生物载体不堵塞，污物便于清洗和排放，免除了反冲洗的能耗和劳动
强度，可长期不间断稳定运行。
（6）蛋白分离器：利用微气泡凝聚水中的有机杂质、胶状蛋白，使之与水分离的同时祛除二氧化碳等水中的有害气体，达到水净化的目的。
（7）无接触盐度控制器：即克服了人工测试可靠性、准确性差的问题，也避免了现代测试仪器传感器易损坏，维护难的问题。
实时对盐度的在线监控。
（8）水质多路采样系统：有效的降低了测试仪器和传感器的使用数量，降低投资费用和维护强度，方便用户。
（9）监测报警和控制系统：水位、盐度、溶氧、水温等重要的水环境因子，可自动监测，按设定要求分级报警（车间、场长、董事长）并可实现自动控制。
上述产品的应用不仅仅局限于海水循环水养殖方面，在水产的塘养和运输方面也有广泛的开发应用前景。
例如塘养方面使用高效纯氧溶氧增氧器和气动阀门在电耗相同的情况下水中溶氧全天维持在5-6mg/L，且水无分层，与气动定时排污阀配合使用，利用养殖池水旋转聚污效应，定时将池中心聚集的粪便、残余饵料排掉，保证水质，减少底泥处理量，塘底不会产生有毒气体，运行管理方便，处理过的水质好，能成倍提高鱼的单位面积高量、减少病害，降低饵料消耗，同时节水、节电、环保。
在水产运输方面用高效纯氧溶氧增氧器，有效保证水体溶氧，增加运输密度，提高存活率，降低运输成本。
高效纯氧溶氧增氧器还可在水产品的困养暂养发挥作用，祛除水产品的土腥味，提高水产品的质量化。