RAS（再循环水产养殖系统）的原理

由于食物的供应，水会不断地受到鱼的自然排泄物当中的有机质和含氮化合物的污染。在开放式循环养殖设施当中，受污染的水会排除系统之外，由清洁的水来替换；然而在封闭式循环设施当中，仅有少量的清洁水将被供应，这系统中大部分的水将被处理后重新引入养殖槽。由于水流持续不断地从养殖槽流到处理槽再回来，所以这特殊的系统也被称谓再循环水产养殖系统，简称RAS。考虑到世界许多地方的水源逐渐缺乏和有关部门对食用鱼的要求逐渐严格，这封闭式系统比起开放式系统在生态和经济方面更具优势，虽然它们在应用技术这方面有着极高的要求，尤其在水质方面。

图1：渔场

倍科睿™ BioChip RAS工艺

为了达到鱼或者其他水生生物对水质的要求，水中的有机污染物和主要以铵的形式存在的氮化合物必须清除。因此，再循环水产养殖系统中的处理系统的一项重要任务是把氮水平降至对鱼无害的水平下。“倍科睿™ BioChip RAS工艺”恰好适合这个目的。

图2: 倍科睿™ BioChip RAS 工艺示意图

基于用来固定微生物并拥有目前市场上最大面积的倍科睿™ BioChip填料（活性保护面积：3,000m²/m³）的基础上，倍科睿™ BioChip RAS工艺提供的清除率比起其他类似的系统高出5倍。在这过程中，需处理的水将从养殖槽流入使用着倍科睿™ BioChip的处理槽。这处理槽是采用MBBR原理（MBBR：流化床生物膜反应器，亦称流动床工艺），其特征是让固化微生物在填料媒介的表面上定殖和建立起生物膜薄层，同时单个填料可自由地在水中移动并且在搅拌机或位于槽底的管式增氧器所供给的工艺空气的帮助下悬浮于水中。

首先，曝气MBBR槽里固定在填料表面上的硝化细菌将转化铵态氮（NH4-N）至亚硝酸根（NO2-）后再转化成硝酸根（NO3-）。这过程被称谓硝化作用。

图3: 倍科睿™ BioChip 填料媒介 (3,000 m²/m³)

通常，经上述过程处理过的水将回送到养殖槽。在硝酸根含量高的情况下，也可以选择让一部分的水流从硝化阶段引进第二个、无曝气、带搅拌器的MBBR里。这槽也同样配备了倍科睿™ BioChip。因这槽的条件配置不同，这里将发生缺氧反硝化过程。硝化根（NO3-）将转化成氮气（N2），作为无害气体释放到大气层。之后，经过反硝化的这一部分水流可以从反硝化槽再循环到硝化阶段。

对比研究：倍科睿™ BioChip RAS 工艺

德国水产养殖公司Fischzucht Langwald从2010年春天开始一直在其使用RAS的鲟鱼养殖场的硝化过程中使用着倍科睿™ BioChip。在这试验当中，一个常规拥有着900m²/m³保护活性面积的填料媒介在相同的条件下和倍科睿™ BioChip（3,000m²/m³）进行比较，即使用着相同的槽容积、水和水流量。这两个养殖槽的容积都各6m³，而用于水处理的两个MBBR槽都各600升。两种类型的填料媒介按相同的总表面积安置，但由于有效面积大小的不同，常规填料的填充量是25%（150升），而倍科睿™ BioChip的填充量则是7.3%（44升）。在2010年2月初，由于10°C的水温很低，所以最初的鱼食投放量也相应调低。因硝化细菌的繁殖与温度有关，所以在填料表面上的繁殖过程用了数周的时间。生物膜的活性也可以被观察到随着温度的提升和投食量的增加而逐渐活跃。采用倍科睿™ BioChip RAS工艺的MBBR，在平均水温21°C、最高25°C、鱼食日投放量500g的情况下，其铵（NH4）浓度始终保持在0.1至0.2mg/L。由于这试验只唯观察硝化性能而未安装第二个MBBR槽，为了保持NO3水平足够低以不致于对鱼造成伤害，所以系统中的换水量每日保持在系统的5至15%。Mutag BioChip™填料的具体NH4清除率测定为高达0.24kg NH4-N/m³媒介/天。两个槽中固定在填料上的生物质则相同，虽然Mutag BioChip™槽的填充量较低。

图4: 鱼场采用倍科睿™ BioChip工艺进行的硝化

出于未知的原因，常规填料媒介上的生物质百分比存在波动；在波动的同时也可以观察到水中的NH4含量上升。反之，这波动则没在倍科睿™ BioChip观察到。结果分析显示，即便在明显更低的填料容积条件下应用，倍科睿™ BioChip RAS工艺不仅能够高效地实现水产养殖水处理，而且还表现出高度的处理稳定性，从而保障可靠的清除性能。