工厂化循环水养殖—生物过滤（一）

生物过滤是整个工厂化循环水处理系统中最重要的环节，它不像机械过滤过程，多大的孔径、多少的去除率完全都可以计算出来。生物过滤表面上看是简单的氨氮无害化的过程，实际上中间反应环节众多，无数不同种类微生物相互协作，每个中间反应又受到多个因素的影响和作用，因此要想精确控制其过程，是非常有挑战性的事。

氮的流转

氮元素是组成一切生物的基本元素之一，广泛存在于蛋白质、核酸、腺苷磷酸、吡啶核苷酸和色素当中。在水产环境里，氮也是养殖动物产生的废物中主要构成元素。含氮废物主要有四类，氨氮、尿素、尿酸和氨基酸。不同于人的代谢物终产物是尿素，鱼的代谢终产物是氨，由呼吸作用经鳃扩散交换入水体，尿液和粪便被微生物分解后也产生氨。因此对于养殖来说最关键的是氨氮、亚硝态氮和硝态氮。氨氮和亚硝态氮对鱼具有毒性，硝态氮相对无毒。

硝化作用和反硝化作用

氨和亚硝酸盐可做为硝化细菌的食物，进而变成“无臭无味”的硝酸盐。氨被氧化为亚硝酸盐，进而氧化为相对无害的硝酸盐的过程被称作硝化作用。硝化作用由化能自养细菌完成。这是个好氧细菌，需要大量的氧气。一般水体交换的养殖系统中，硝酸盐的积累可以忽略不计。而在零交换水体当中，硝酸盐的高浓度会降低硝化反应的效率并产生一定的生物毒性。一般引入异养微生物将硝酸盐转化为氮气排出系统，这个过程被称为反硝化作用，一般为厌氧过程。至此，有害的氨氮最终变为无害的氮气被清除出系统。

氨与pH值的关系

氨在水中有两种化学形态，离子氨和非离子氨（即水合氨），非离子氨具有毒性。氨在这两种形态间转换，在其他条件稳定的情况下，主要影响转换的因素是pH值和温度。