冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖中的低溫氨氮處理技術研究

中圖分類號：S959 文獻標志碼：B 文章編號：2095-3305（2025）05-0064-03

低溫氨氮處理技術主要通過特定的生物降解工藝和溫控系統(tǒng)，高效去除低溫環(huán)境下氨氮等有害物質。近年來，隨著養(yǎng)殖技術的進步和市場需求的增長，我國冷水魚養(yǎng)殖產業(yè)呈現(xiàn)規(guī)模化、集約化發(fā)展趨勢，其中工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖憑借用水少、污染小、產量高等優(yōu)勢，逐漸成為行業(yè)發(fā)展的主要方向。因此，研發(fā)適用于當?shù)貙嶋H情況的氨氮處理技術，對促進冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖的健康發(fā)展具有重要意義。

1冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖中低溫氨氮處理技術的應用優(yōu)勢

2冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖中低溫氨氮處理技術面臨的挑戰(zhàn)

1.1精準調控水質，促進冷水魚健康成長 2.1溫控系統(tǒng)的穩(wěn)定性與成本平衡

工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的水質調控是一個復雜的動態(tài)平衡過程，其中氨氮的積累與轉化尤為關鍵。低溫氨氮處理技術通過生物一物理一化學協(xié)同作用，實現(xiàn)了對養(yǎng)殖水體的多維度調控。生物學層面，采用適合低溫環(huán)境的K3生物填料，確保系統(tǒng)的氨氮轉化效率；物理層面，合理設計沉淀池一生物濾池一養(yǎng)殖池的布局，優(yōu)化水流組織；化學層面，定期監(jiān)測pH值和溶解氧，及時調節(jié)水質參數(shù)[]。

1.2微生物群落優(yōu)化，提高水質凈化能力

特殊馴化的耐低溫硝化菌群能夠在低溫環(huán)境下保持較高的氨氮轉化效率。這些微生物群落經(jīng)過長期馴化，已形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，具有較強的環(huán)境適應能力。生物處理系統(tǒng)采用改良型生物填料，通過優(yōu)化填料結構和表面特性，顯著提高了微生物的附著能力，加快了生物膜的形成速度。在系統(tǒng)運行過程中，微生物群落能夠快速適應溫度變化，在水溫波動時仍能維持穩(wěn)定的處理效果。

1.3節(jié)能減排，降低養(yǎng)殖成本

低溫氨氮處理技術充分利用了西北地區(qū)豐富的地下水資源和獨特的氣候特點，通過自然降溫和保溫措施，有效降低了能源消耗。在處理工藝上，采用重力流和自然通風設計，降低了水泵和增氧設備的使用頻率。生物處理單元應用耐低溫菌種，無須額外加熱保溫，大幅降低了運行成本。系統(tǒng)設計中融入了多級水體循環(huán)利用理念，通過養(yǎng)殖水體的合理配比和流速調控，實現(xiàn)了水資源的高效利用。夏季利用地下水自然冷源降溫，冬季則充分發(fā)揮溫室大棚的保溫作用，形成了全年穩(wěn)定的低耗能運行模式。水體凈化過程主要依靠生物降解，減少了化學藥劑的使用。

西北地區(qū)氣候特點顯著，晝夜溫差大，季節(jié)變化明顯，給水溫的穩(wěn)定控制帶來了較大的困難。夏季，養(yǎng)殖大棚溫度易受日照影響快速升高，單純依靠深井水調節(jié)的降溫方式往往難以應對突發(fā)性高溫天氣，而增加深井水注人量又會造成水資源浪費。冬季夜間，大棚保溫效果受外界寒流影響明顯，水體易出現(xiàn)局部溫度分層現(xiàn)象。此外，養(yǎng)殖大棚的通風與保溫之間存在矛盾，通風口的設置雖然有利于夏季散熱，但也加大了冬季保溫難度。在實際運行中，溫控設施的維護和更新也存在困難，遮陽網(wǎng)、通風設施等設備在惡劣天氣下易受損，增加了維護成本。

2.2氨氮處理效率與養(yǎng)殖密度的協(xié)調

工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式下，高密度養(yǎng)殖給氨氮處理系統(tǒng)帶來了巨大壓力。養(yǎng)殖單元中的生化反應過程極其復雜，包括餌料分解、魚類代謝、微生物降解等環(huán)節(jié)，這些過程會相互影響，形成復雜的反饋機制。當養(yǎng)殖密度達到臨界值時，水體中的氨氮積累速率會呈現(xiàn)明顯的非線性增長特征，這主要是微生物處理系統(tǒng)的降解能力達到飽和所致。餌料的投喂量與魚類密度呈正相關，增加的殘餌分解會產生額外的氨氮負荷。養(yǎng)殖密度增加容易導致魚類代謝廢物快速積累，尤其是在投喂高蛋白飼料的情況下，氨氮產生量會呈指數(shù)級增長。高密度養(yǎng)殖條件下，水體中懸浮物含量增加，容易造成生物濾料的堵塞，影響系統(tǒng)的水力特性。此外，水體中溶解性有機物的累積會影響生物膜的更新速率，導致處理效率下降。

2.3設備投資與維護成本的控制

低溫氨氮處理系統(tǒng)的設備投資與維護成本構成了工廠化養(yǎng)殖中的重要經(jīng)濟壓力。初期建設階段，生物濾池、溫控設備、監(jiān)測系統(tǒng)等核心設施的投資占比較大。高效生物濾料的選用成本較高，優(yōu)質懸浮填料的市場價格可達普通填料的3＼～4倍。同時，為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，需配備完善的自動化控制設備，包括在線監(jiān)測儀器、變頻水泵、自動投餌系統(tǒng)等，這些設備的采購和安裝費用構成了較大的資金支出。在日常運營過程中，能源消耗是主要的維護成本之一，尤其是在寒冷地區(qū)，維持水溫穩(wěn)定所需的加熱設備運行費用顯著增加。此外，生物濾池需要定期進行反沖洗和填料更換，且專業(yè)維護人員的人工成本也不容忽視。

2.4技術更新與人員培訓的同步

隨著低溫氨氮處理技術的不斷發(fā)展，新型設備和工藝的引入對養(yǎng)殖場技術人員提出了更高的要求?，F(xiàn)代化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)集成了多學科技術，包括水處理工程、微生物學、自動化控制等領域的專業(yè)知識。操作人員需要準確掌握水質在線監(jiān)測系統(tǒng)的使用方法，理解各項參數(shù)之間的關聯(lián)性，并能夠根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)做出及時調整，尤其是在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，需要具備快速診斷和處理的能力。技術更新的速度往往快于人員培訓的進度，這種不同步性容易造成設備使用效率低下，甚至引發(fā)安全隱患，并且養(yǎng)殖場存在技術人員流動性大的問題，新人培養(yǎng)周期長，這給系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行帶來了挑戰(zhàn)。

2.5 法規(guī)政策與環(huán)保要求的遵循

工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的環(huán)保要求日趨嚴格，對低溫氨氮處理系統(tǒng)提出了更高標準。當前，養(yǎng)殖尾水排放指標不斷收緊，總氮、總磷等污染物的限值逐步降低。在低溫條件下，生物處理系統(tǒng)對這些指標的達標存在較大難度，尤其是在處理高氨氮負荷時，出水水質波動明顯，容易超出排放標準。不同地區(qū)的環(huán)保政策存在差異，這要求養(yǎng)殖場必須根據(jù)當?shù)匾笳{整處理工藝。環(huán)保監(jiān)管的要求不僅限于出水水質，還包括能源消耗、噪聲控制等方面。為滿足這些要求，養(yǎng)殖場需要投入大量資源進行技術改造和工藝優(yōu)化。隨著環(huán)保意識的增強和監(jiān)管力度的加大，這種壓力還將持續(xù)加強。

3冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖中低溫氨氮處理技術的應用3.1溫控系統(tǒng)優(yōu)化方案

虹作為典型的冷水性魚類，其最適生長溫度為12＼～18 C ，水溫過高會導致溶解氧降低和虹代謝異常，水溫過低則影響虹攝食和生長。在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，水溫調控直接關系到魚類生長速度、餌料轉化效率和疾病抵抗力[2]。溫控系統(tǒng)的設計需要充分考慮區(qū)域氣候特點、養(yǎng)殖規(guī)模和運行成本，通過物理降溫和保溫措施的合理配置，構建穩(wěn)定可靠的溫度調控體系。溫控系統(tǒng)優(yōu)化可采取以下具體措施：

一是科學布局養(yǎng)殖大棚，大棚頂高 4.5～5.0m ，開間跨度 8～10m ，適當加高有利于熱量對流；棚頂安裝可調節(jié)的通風口，每個開間設置2＼～3個，用于夏季散熱。二是合理規(guī)劃進排水系統(tǒng)，在養(yǎng)殖區(qū)設置獨立的深井水蓄水池，容積按生產用水量2倍設計，確保降溫用水充足。三是根據(jù)季節(jié)調整水體循環(huán)方式，夏季高溫時，深井水（水溫 12～15C） 與養(yǎng)殖水體混合降溫，循環(huán)水泵出水管安裝簡易噴淋裝置，增大水體與空氣的接觸面積，加快散熱；當氣溫超過 32°C 時，增加深井水注入量至總循環(huán)水量的1/4。四是在養(yǎng)殖大棚外部安裝活動遮陽網(wǎng)，采用 4m 寬遮陽網(wǎng)，覆蓋棚頂、東側墻、西側墻，可隨時調節(jié)遮陽面積；五是冬季通過調整排水口高度，增加水體厚度至 1.2～1.5m ，利用水體自身熱容量保溫，配合大棚保溫效果，維持適宜水溫。

3.2優(yōu)化處理工藝，提高氨氮去除率

在冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖中，氨氮的積累主要源于魚類代謝排泄和剩余餌料的分解。低溫條件下，硝化細菌的活性降低，導致氨氮轉化效率下降。工藝設計應充分考慮低溫環(huán)境對微生物生長的影響，通過調整水力停留時間和曝氣強度，為硝化細菌創(chuàng)造適宜的生長環(huán)境。

處理工藝的具體優(yōu)化措施如下：在進水端安裝格柵，網(wǎng)目尺寸 4～6mm ，攔截大顆粒殘餌和雜物。沉淀池采用二級沉淀結構，第一級為斜板沉淀，傾角 60^° ，間距 8cm ，有效提高固體物沉降效率；第二級為絮凝沉淀區(qū)，水力停留時間不少于 40min 生物濾池采用上向流布水方式，濾料層高 1.2～1.5m ，采用粒徑 25mm 的K3生物填料，裝填密度控制在 45%-50% 。為提高處理效率，生物濾池分為兩個并聯(lián)單元，可交替運行和反沖洗。在生物濾池頂部安裝曝氣裝置，應用穿孔管曝氣。養(yǎng)殖池內安裝2＼～3個增氧設備，沿水流方向均勻布置，確保水體充分混合。排水采用池底中心排水和表面溢流相結合的方式，中心排水管直徑 200mm 設置三通閥門，便于控制排水量[3]。系統(tǒng)運行中應保持24h 內循環(huán)2＼～3次的水力負荷，每天定時排放污泥，排放時間控制在 10～15min 生物濾池運行一周后需進行反沖洗，反沖洗強度 8～10L/（s?m²） ，時間 5～8min 。為防止反沖洗對系統(tǒng)的沖擊，可采用分區(qū)反沖洗方式，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.3設備選型與成本優(yōu)化

設備選型需要遵循實用可靠、便于維護、節(jié)能環(huán)?！钡脑瓌t，重點考慮設備的使用壽命、維修便利性和運行能耗。對于中小規(guī)模虹魚養(yǎng)殖場，設備選型應以滿足基本生產需求為前提，避免盲目追求高端設備。

具體設備選型建議如下：水泵選用國產立式離心泵，單臺功率 2.2～4.0kW ，揚程 8～12m ，配備防水電機，便于日常沖洗維護；每個養(yǎng)殖單元配備2臺水泵，一用一備，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。增氧設備推薦使用葉輪式增氧機，功率 1.5kW ，布設位置距水面 20～30cm ，可有效增加溶解氧并促進水體循環(huán)。生物濾池填料選用普通K3型懸浮填料，裝填密度不超過 50% ，預留反沖洗空間。水質監(jiān)測設備配備便攜式溶解氧儀、pH試紙和氨氮測試盒，定時檢測記錄基礎水質指標。在管道系統(tǒng)設計上，采用DN 150-200mm 的PVC管材，管道連接應用法蘭或承插連接，便于拆裝維護；配備若干手動閘閥，用于調節(jié)水流和系統(tǒng)檢修。水泵進出水管路安裝橡膠接頭，減少振動傳遞。循環(huán)系統(tǒng)設置旁路，便于水體降溫和處理[4。排污系統(tǒng)采用DN 200mm 排污管，設置沉淀池容積不小于養(yǎng)殖水體的 5% ，配備污泥泵用于定期清理沉積物。供電系統(tǒng)安裝單獨配電箱，配置浮球水位控制器和過載保護裝置，確保用電安全。

3.4完善日常管理制度

管理制度的制定應遵循“預防為主、及時處理、持續(xù)改進”的原則，重點關注水質調控、設備維護和生產記錄3個關鍵環(huán)節(jié)。

每天定時檢查溶解氧、氨氮和pH值等基礎指標，觀察水體透明度和沉淀物狀況。巡查時應重點關注魚類的活動狀態(tài)和攝食情況，發(fā)現(xiàn)異常及時調整。根據(jù)季節(jié)變化適時調節(jié)增氧設備運行時間，夏季增加巡查頻次，及時調節(jié)深井水注入量和通風設施[5。制定水質應急預案，準備備用水泵和增氧機，遇到突發(fā)情況能夠迅速響應。同時，建立設備巡查制度，每班檢查水泵運轉情況，注意軸承溫度和異常噪聲。定期清理格柵和沉淀池，維持系統(tǒng)水流通暢。定期反沖洗生物濾池，觀察濾料狀態(tài)和微生物膜發(fā)育情況。定期清洗增氧設備的葉輪，檢查電機運轉。注意防凍保溫措施，冬季要對室外管路進行保護。設立專門的生產日志，詳細記錄日常水質數(shù)據(jù)、投餌量、魚類生長和藥物使用等信息。建立設備維修檔案，記錄故障原因和處理方法。此外，對養(yǎng)殖場區(qū)定期消毒，工具使用后及時清洗。建立隔離觀察制度，發(fā)現(xiàn)病害及時處理。

3.5 強化法規(guī)意識與環(huán)保責任

隨著我國對水產養(yǎng)殖環(huán)保要求的提高，循環(huán)水養(yǎng)殖場需要在保證生產效益的同時，積極履行環(huán)境保護責任。環(huán)保工作應貫穿于養(yǎng)殖生產的全過程，從源頭減污到末端治理，構建全方位的環(huán)境保護體系。

養(yǎng)殖場應遵循生態(tài)循環(huán)的理念，探索水產養(yǎng)殖與農業(yè)種植相結合的生態(tài)養(yǎng)殖模式。加強廢水處理設施的運行維護，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。做好沉淀池污泥的收集與處理，實現(xiàn)污染物減量化。注重養(yǎng)殖場區(qū)的環(huán)境整治，保持場區(qū)整潔。定期開展環(huán)保設施檢查，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。建立環(huán)保檔案，如實記錄污染物處理情況。采用多級生物處理工藝，提高出水水質。合理利用深井水資源，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用[。污泥經(jīng)無害化處理后可用作農肥，實現(xiàn)資源化利用。注重節(jié)能降耗，選用節(jié)能型設備，減少能源消耗。此外，制定環(huán)境事故應急預案，定期組織演練，提高應急處置能力。通過環(huán)保制度的建設與執(zhí)行，最終實現(xiàn)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的雙贏。

4結束語

針對西北地區(qū)冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖中的低溫氨氮處理問題，提出了一套基于物理降溫和生物處理的技術方案。從溫控系統(tǒng)優(yōu)化、設備選型、處理工藝改進到日常管理等方面，有望形成較為完整的技術體系。未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，水質在線監(jiān)測系統(tǒng)將更加完善，智能控制技術將在養(yǎng)殖生產中得到廣泛應用。通過搭建數(shù)字化管理平臺，養(yǎng)殖生產效率和環(huán)境監(jiān)控能力將進一步提升，為冷水魚養(yǎng)殖產業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展提供有力支撐。

參考文獻

[1]楊晨.冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖中的低溫氨氮處理技術分析[J]江西水產科技，2020（4）：25-26.

[2]楊茂源，王尚，孫建，等.陸基封閉式循環(huán)水系統(tǒng)全雌三倍體虹幼魚養(yǎng)殖效果分析[J].中國水產，2020（9）：72-77.

[3]李輝.三倍體虹的養(yǎng)殖條件[J].河南水產，2021（1）：6-8.

[4]歐陽晶瑩.鐵系元素氧化物-SiC填料去除循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中氨氮的研究[D].大連：大連海洋大學，2024

[5]李月，苗世玉，白鵬，等.利用微生物電解池法增強冷水魚循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水質處理能力[J].青海大學學報，2024，42（4）：10-18.

[6]胡曉娜，朱永久，吳興兵，等.池塘陸基循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)構建及其運行效果[J].農業(yè)工程學報，2024，40（18）：210-219.