在水產養殖領域投資，如果想實現可盈利，可持續的養殖模式，對養殖系統認知和知識的儲備顯得越來越重要。面對市場上各種循環水供應商提供的方案，想知道如何選擇適合自己的循環水系統，設定幾個核心參數和核心條件是十分關鍵的。
總體來說，很重要的一點要認識到，循環水系統通常是為了實現指定養殖品種和養殖模式而訂製設計的，所以不要把系統什麼都能養這一點放到首位。循環水系統方案的規劃取決於系統的運營成本和滿負荷時的產能。各種魚有不同的生長需求，不是按照特定生長需求設計的系統，可能會導致運營成本的增加。
在選擇系統時，大部分人通常會考慮到三個主要參數：
1養殖密度
2系統總水量
3供氧含量
這三個參數應該是描述一套系統最經常涉及的參數了，但是在衡量一套循環水系統的效率時，只考慮三個參數就足夠了嗎？一套可以承載每立方20公斤魚的系統和每立方50公斤魚的系統分別意味著什麼呢？最主要的不同點在哪裡呢？
密度和系統水量可以幫我們估算出系統承載的最大生物量，但是通過這兩個參數就能判斷循環水的設計是優秀的嗎？
肯定不是！！
密度直接關聯的是
4投餵量，通過投餵量可以計算出產生的氨氮
很少有養殖戶在尋求系統設計時會談到投餵量，然而投餵量是能幫助循環水設計師設計一套優秀高效的養殖系統的重要參數之一。
上述提到的四個關鍵點事實上是確定循環水系統的體量：
系統的規模有多大?
系統中養多少魚?
系統中的氧含量是多少?
我要投餵多少飼料?
但是，他們並不能說明循環水的處理功能。設計循環水系統時，必須實現的功能
TSS removal 固體顆粒物的去除
Oxygen supply 氧氣供給
Ammonia, nitrite removal 氨氮, 亞硝酸鹽去除
pH control pH 控制
CO2 removal 二氧化碳去除
Bacteria control 細菌控制
Temperature control 溫度控制
Nitrate removal 硝酸鹽去除
能將所有處理功能聯繫到一起的設備，水泵，是循環水系統的核心。如果把循環水系統比作人體的話，水泵就像是人體最主要的維生器官，心臟。
在人類進化的過程中，我們的身體在應對外界條件變化時，可以及時對我們的身體機能做出調整。如果你的肌肉在某種條件下需要做更多的工作，那麼唯一的方式就是心臟加速跳動，通過血液帶給肌肉更多的工作要素（氧氣和能量）。
因為身體器官本身沒有應急供氧功能，只有血液（相比水流）才能帶來氧氣。所以心臟（相比水泵）必須加速工作，以確保足夠的氧氣供給。
所以身體機能的負荷（循環水系統負荷）越多，心臟（水泵）就要跳動的越快。在循環水系統中，如何將氧氣帶到魚池，將廢物帶出魚池，與我們身體的運行機理十分相似。
懸浮顆粒物的去除
糞便是魚類產生的首要汙染物，在水中以固體懸浮物的形式存在。水中所有的顆粒物都應該有效分離，避免其積累，最終汙染水質。
循環水系統最先要完成的挑戰就是如何去除各種大小的顆粒物，小到0.001微米，大到幾毫米。魚池出水口的主要顆粒物尺寸一般小於30到40微米，對於這些顆粒物，簡單的機械式過濾工藝並不是十分有效。根據經驗，60%到90%的顆粒物是小於30微米的。而轉鼓式微濾機的設計精度一般是60微米或者90微米。
因此，對於養殖而言，一定要知道自己養殖的品種是否需要特別潔淨的水體或者可以忍受水中的顆粒物。在確認微濾機過濾精度的同時，也要考慮是否需要進行更精細的過濾。如果想把水過濾的更加徹底，就需要更有效的過濾工藝，比如精度到20微米的微濾機或者能夠去除更小尺寸顆粒物的蛋白分離器，固定生物床或者反滲透。
“經驗法則“： 物理過濾的關鍵在於瞭解養殖品種對水質的耐受程度而選擇不同級別的過濾工藝。鮃鰈類和鮭鱒類與對水的要求程度相對於羅非魚，鯉魚肯定是不相同的。
氧氣供給
氧氣的消耗程度並不只是由養殖密度決定的，而且直接受投餵量的影響。投餵的越多，消耗的氧氣就越多。
“經驗法則“：通常來說，在高密度循環水養殖系統中，計算氧氣需求量所採用的安全數值為每天每公斤飼料消耗0.8到1公斤的氧氣。
氨氮
水產養殖中，飼料的投餵將在短時間引起氨氮的積累。氨氮是魚類通過鰓排除的首要生理廢物。飼料中的蛋白含量直接關係到氨氮的排放量。去除氨氮的唯一方法是生物處理。這個處理過程會由硝化細菌完成。這些硝化細菌需要空間生長，同時要避免受到物理方式或是化學方式的破壞。
目前最有效的處理方式是移動生物床。移動生物床通過在水中移動的特殊設計的填料，確保細菌有充足的空間生長繁殖。這種填料叫做生物填料，描述生物填料特性的單位為m2/m3，我們稱作比表面積。一般來說，生物填料根據設計不同，比表面積在200到800m2/m3之間。
“經驗法則“：在設計生物床時，比較安全的計算方式是，1立方比表面積為100m2/m3的生物填料可以處理1公斤的飼料（蛋白含量為50%）。
比較常用的填料型號K5（Kaldnes公司的5號填料，是市場上的常見型號）擁有接近800m2/m3的比表面積，每立方填料的處理能力可以達到每天8公斤的魚飼料。
這個數值是理論值，按照這個比例計算雖然比較安全，但是值得討論的地方也很多。我們會在以後的文章中詳細說明。
關於氨氮去除，還有一件事十分重要：去除氨氮對水質參數的影響並不是獨立的！在循環水運轉的同時，所有的水質參數都是相關聯的，比如我們要下面要講到的第四點.
pH調節
在生物處理中，pH扮演了一個十分重要的角色，系統中的pH為什麼會產生變化呢？是由於兩個反應過程造成的結果：
硝化處理過程會消耗鹼度，產生氫離子，使水酸化
生物呼吸過程會產生二氧化碳，使水酸化
“經驗法則“：通常由兩種方式調節pH：
第一種是通過換水調節pH，換水量通常是與養殖密度正相關的（實際上是投餵量），密度越大，換水量越多。我們來舉個例子，比如養殖密度是每立方水體25公斤，想要保持pH恆定的最小換水量為30%。
第二種是通過添加化學試劑（鹼性試劑）調節pH
通常來說添加的鹼性試劑與投餵量的關係為每公斤飼料每天投放0.15到0.25公斤的鹼性試劑。（根據試劑的不同，水質的條件不同，需要計算合適的計量）。
設計循環水系統時，必須實現的功能：
TSS removal 固體顆粒物的去除
Oxygen supply 氧氣供給
Ammonia, nitrite removal 氨氮, 亞硝酸鹽去除
pH control pH 控制
CO2 removal 二氧化碳去除
Bacteria control 細菌控制
Temperature control 溫度控制
Nitrate removal 硝酸鹽去除
二氧化碳去除
另一種溶解到水中的汙染物是呼吸過程中產生的二氧化碳。和之前講到過的氧氣一樣，二氧化碳的產生量是由投餌量直接決定的，並不單單只是取決於養殖密度。一般來說，消耗1g的氧氣會產生1.4g的二氧化碳。
二氧化碳會產生兩種影響：
二氧化碳使水酸化
二氧化碳與氧氣爭奪在魚類血液中的位置。如果想使魚保持良好的狀態，越高的二氧化碳含量就需要越多的氧氣來平衡。
所以控制二氧化碳的含量是十分必要的。
控制二氧化碳既可以通過曝氣的方式，也可以通過換水的方式（很多時候，曝氣和換水是調節水質參數最常用的方法）。但是，二氧化碳經常會被認為是一個並不重要的水質參數，也很少有人去測量。
在循環水系統中，由於換水量的減少和養殖密度及投餌量的增加，不考慮去除二氧化碳（脫氣）是不可行的，所以要把脫氣作為水處理系統中重要的一環。
脫氣過程提供了一個很好的氣液接觸的環境。從魚池排出流入系統的水中，攜帶了很多魚類呼吸過程產生的二氧化碳（處理過程其他氣體可能不受影響）。
“經驗法則”：脫氣的效率不僅和氣液接觸的面積，時間有關係，同時會根據氣液流量的比率變化而變化。通常來說，想達到較好的脫氣效果，氣液流量的比率應該是5:1。（1立方水流量需要5立方的空氣流量）。
細菌控制
相信另外一個困擾大家的問題就是魚病害了。
在養殖的過程，完全迴避掉病害的問題似乎是不太可能的。很不幸，每一個養殖人員都要面對病害帶來的一系列問題。通常的做法是在系統中增加殺菌單元，將治病的有害物質殺掉。最常用的殺菌方式就是紫外線處理和臭氧處理。
可惜，事情並沒有那麼簡單。
“經驗法則”：在實現有效的疾病控制過程中，有幾件事需要格外注意：
1有效的對源水進行處理
2對即將要放入系統的魚，要進行幾天的隔離消毒處理
3顆粒物的去除也十分關鍵，因為細菌總量與顆粒物有很大的相關性
4建立良好的生物安保系統避免外部感染和交叉感染
6儘可能少的使用抗生素
這是一個非常值得注意的話題，因為它涉及了養殖管理的方方面面。
TEMPERATURE CONTROL 溫度控制
魚是廣溫性生物。也就是說魚身體的溫度會根據周圍環境溫度的變化而變化。和哺乳動物不同，魚體內沒有維持體溫的系統。
儘管魚類可以適應在不同溫度的水環境中生存，但是很明顯，如果想達到最快的生長速度，需要提供最適宜的溫度。
所以，提高生長速度的關鍵是將系統調節為最合適的溫度並最大可能的維持溫度不變。
想要準確的計算系統所需要的製冷制熱量是相當複雜的。所有不同溫度的介質接觸面都會產生能量交換（水面，牆面，門窗，屋頂等等）。根據不同介質的比熱容不同，熱量交換的速率會各有差異。同時，溫差越大，熱量交換的速率也就越快。
“經驗法則”：簡單來說，我們計算製冷制熱量時，可以考慮空氣與水面接觸的總面積（總水面面積）以及其他接觸面的熱交換。在循環水系統中，如果保溫和換水量都達到了一般標準水平時，系統所需要的製冷制熱量可以按照每平方水面400瓦來計算。（這是一個非常粗略的估算，只是幫助對所需要的能量有一個初步概念）
我們可以想象一套循環水系統，總水量1000立方，水深1米，換水率超過了10%（補水與系統水溫差超過20攝氏度），如果室內保溫很差的話，系統所需要的製冷制熱量很容易就超過400千瓦！！
硝酸鹽去除
生物處理過程的副作用會導致最終產物硝酸鹽在循環水系統中的積累。不過，硝酸鹽濃度較低時，所產生的毒害作用並不是很大。一般來說，100到250 ppm的NO3-N（相當於400到1000ppm的NO3）都是可以接受的。
與鹼度和PH類似，我們可以通過換水的方式來調節硝酸鹽濃度。但是這似乎是一個矛盾，我們想實現高密度，低換水量的循環水系統，卻要通過換水來調節水質平衡。其實，在一個全封閉，零換水的循環水系統中，硝酸鹽的濃度是不斷積累起來的。
舉個例子來說明：
一套年產100噸的循環水系統中，每天的飼料投餵量會在350公斤左右，總氮（TAN）的產生量大約在每公斤飼料35克左右。
那麼我們想要將循環水系統中的NO3-N的含量控制在150mg/l以下（養殖密度最大為每立方50公斤），那麼日換水率大概需要15%。
如果你想實現更高的養殖密度（我們也可以說是同樣的產量用更少的水），日換水率最小可能也要35%-40%才能將硝酸鹽的含量控制在同等的水平！
到目前為止，還沒有一個準確的數據可以解釋說明硝酸鹽對魚類生長和健康的負面影響，所以還不是很棘手。但是也有很多研究人員指出這種負面影響還是存在的，並且許多循環水的設計師也嘗試為系統設定硝酸鹽含量的上限。
不僅如此，硝酸鹽可以導致水體富營養化，對環境會產生巨大影響。一些環保機構已經開始注意到相關的排放問題，要求對排放廢水進行進一步的處理恐怕也是遲早的事，因為在西方國家，對廢水進行處理，達標後才能排放已經是漁場能夠長期經營發展的必備條件了。
總結
由此看來，選擇一套循環水系統，只考慮養殖密度和總水體是遠遠不夠的。
首先，魚類生長會有一系列的基本要求，所以要知道自己的系統是否可以滿足這些要求。“經驗法則”會幫助你初步瞭解到，什麼樣的循環水系統可以初步滿足想要達到的產量和水質。
投餵量和飼料成分是判斷水處理設備效率的起點。需要多少氧氣？需要多大的生物床？會有多少二氧化碳產生？所有這些問題都取決於飼料和投餵量。
轉鼓微濾機的選型不僅僅要看處理流量，更要看濾網精度的大小。
最後，換水率會影響PH和脫氣設備的選擇，同時也會決定系統硝酸鹽的水平。
擁有一套按需訂製的循環水系統會幫助你更有效的管理系統，但是如果想更好的管理漁場，還需要指定一套完整的生物安保方案，以對抗水產養殖的最大敵人 – 病害。
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