工廠化循環水養殖—生物過濾（一）

生物過濾是整個工廠化循環水處理系統中最重要的環節，它不像機械過濾過程，多大的孔徑、多少的去除率完全都可以計算出來。生物過濾表面上看是簡單的氨氮無害化的過程，實際上中間反應環節眾多，無數不同種類微生物相互協作，每個中間反應又受到多個因素的影響和作用，因此要想精確控制其過程，是非常有挑戰性的事。

氮的流轉

氮元素是組成一切生物的基本元素之一，廣泛存在于蛋白質、核酸、腺苷磷酸、吡啶核苷酸和色素當中。在水產環境里，氮也是養殖動物產生的廢物中主要構成元素。含氮廢物主要有四類，氨氮、尿素、尿酸和氨基酸。不同于人的代謝物終產物是尿素，魚的代謝終產物是氨，由呼吸作用經鰓擴散交換入水體，尿液和糞便被微生物分解后也產生氨。因此對于養殖來說最關鍵的是氨氮、亞硝態氮和硝態氮。氨氮和亞硝態氮對魚具有毒性，硝態氮相對無毒。

硝化作用和反硝化作用

氨和亞硝酸鹽可做為硝化細菌的食物，進而變成“無臭無味”的硝酸鹽。氨被氧化為亞硝酸鹽，進而氧化為相對無害的硝酸鹽的過程被稱作硝化作用。硝化作用由化能自養細菌完成。這是個好氧細菌，需要大量的氧氣。一般水體交換的養殖系統中，硝酸鹽的積累可以忽略不計。而在零交換水體當中，硝酸鹽的高濃度會降低硝化反應的效率并產生一定的生物毒性。一般引入異養微生物將硝酸鹽轉化為氮氣排出系統，這個過程被稱為反硝化作用，一般為厭氧過程。至此，有害的氨氮最終變為無害的氮氣被清除出系統。

氨與pH值的關系

氨在水中有兩種化學形態，離子氨和非離子氨（即水合氨），非離子氨具有毒性。氨在這兩種形態間轉換，在其他條件穩定的情況下，主要影響轉換的因素是pH值和溫度。