3.3 区域办事处的发展

2020年6月4日 · Aquaponics Food Production Systems

在过去几年里，再循环水产养殖场的数量和规模都有所增加，尤其是在欧洲。随着技术的接受程度的提高，与传统工程方法相比的改进、创新和新的技术挑战不断出现。以下部分介绍了水产养殖技术的关键设计和工程趋势以及新挑战。

#3.3.1 主流氧合

现代 RAS 中溶解氧的控制旨在提高氧转移效率，降低该过程的能量需求。可以通过设计能够将氧气与水接触时间保持更长时间的系统来提高输氧效率，同时通过使用低头氧传输系统或使用根本不使用电力的系统，例如液氧，可以降低能源需求系统连接到氧气扩散器只能通过压力操作。低头氧合器的一个决定因素是与高压系统相比，溶解浓度相对较低。为了克服这一限制，低头氧气装置被战略性地放置，以处理全循环流量，而不是使用较小的高饱和水旁路，从而确保充分的氧气质量输送。使用安装在主循环流中的氧化装置可节省电力消耗，因为避免使用能源密集型高压系统，而这种系统是在小流量中实现高溶氧浓度所必需的。低头氧气系统还可能减少所需泵送系统的数量，因为高压氧合系统通常被放置在通往鱼缸的管道的旁路上。相比之下，低头氧气装置往往比较大，因为它们需要处理较大的流动，因此，其初始成本可能更高。可以处理整个流量的装置包括低头氧气器（LHO）（Wagner 等人，1995 年），首先将水泵入生物过滤器和包装柱（Summerfelt 等人，2004 年），低头氧锥，Speece 锥的变体（Ashley 等人，2008 年；Timmons 和 Timons）Losordo 1994) 在低压下运行, 深轴锥 (克鲁格卡尔德内斯, 挪威), 也是 Speece 锥的一个变体, 旨在通过增加的静压力来达到更高的工作压力, 由于放置设备低于鱼缸和泵水槽, U 型管氧气器和其设计变体, 如 Farrell 管或专利氧溶解系统 (AquaMaOF, 以色列), 以及在深层鱼缸中使用扩散氧气作用 (图 3.5).

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** 图 3.5** 再循环水返回鱼缸的气体转移替代办法。如果气体接触容器允许加压，则氧气可以在相对较小的高压流（a、b）中以高浓度转移。然而，浓度较低的氧气可以转移到主再循环环环路，但为此，氧气转移装置必须大得多才能处理系统的全流（c）

#3.3.2 硝化生物滤替代品

虽然硝化生物过滤器仍然是商用 RAS 中主要的氨去除方法，但近年来已开发出新的脱氮技术。其中一些技术考虑采用替代生物途径从培养水中去除氨，而另一些技术则旨在取代硝化生物过滤器或同时工作，以减少固有的限制。这些问题包括反应堆尺寸大、易碰撞、启动时间长以及冷水和海洋系统的性能较差。

** 基于苯胺氧化物的工艺 **

RAS 考虑的另一种生物氨去除途径是在厌氧条件下发生的反氨氧过程（Tal 等人，2006 年）。厌氧氨氧化是一种通过氨和亚硝酸盐结合产生氮气来消除氮气的过程（van Rijn 等人，2006 年）。 RAS 感兴趣的是亚氨氧化工艺，因为它允许完全自营氮去除，这与传统的硝化生物过滤器和需要有机碳添加的异养性反硝化系统相比（van Rijn 等人，2006 年）。此外，在厌氧通路中，鱼类释放的氨中只有一半被有氧氧化成亚硝酸盐（需要氧气），而另一半与产生的亚硝酸盐一起被厌氧转化为氮气。这可以节省 RAS 的氧气和能源使用（van Rijn 等人，2006 年）。

已经成功地证明了阿氨氧反应堆原型（Tal 等人，2006 年，2009 年），同时怀疑在海洋脱硝化系统中发生变氨氧化活性（Klas 等人，2006 年）。欧洲 FP7 项目 DEAMNRECIRC 还成功地创建了用于冷水和海水养殖应用的厌氧反应堆原型。然而，作者尚未确定该技术的商业应用。

** 氨化学去除 **

目前正在提出基于离子交换和电化学氧化过程的氨去除系统，作为硝化生物过滤器的替代品。离子交换过程依赖于使用吸附材料，如分子筛或离子选择性树脂从水中提取溶解的氨（Lekang 2013），而电化学氧化工艺则通过多种复杂的氧化反应将氨转化为氮气（Lahav 等人，2015 年）。相比之下，离子交换工艺适用于离子浓度较低的水域（即淡水），而电化学氧化工艺则利用水中存在的氯离子生成活性氯，这些氯很容易与氨发生反应（Lahav 等人，2015 年），因此适用于氯离子浓度较高的水域（即咸水和海洋水域）。

尽管离子交换工艺并非新鲜工艺，但它们在 RAS 中的应用受到限制，因为它们随着时间的推移保持性能的能力：过滤材料最终会变得 “饱和”，失去其吸附能力，因此必须再生。 Gendel 和 Lahav（2013 年）提出了一种新的离子交换型氨工艺方法，与利用电化学氧化技术的创新吸附剂再生工艺相结合。氨的电化学氧化是近年来越受到关注的一个过程，已经对几个概念进行了研究并在商业上推出，例如在西班牙的 EloxIRAs。

限制这些技术应用于商用 RAS 的因素包括：在离子交换过程中，经济性能差，难以按需再生大量吸附剂材料（Lekang 2013），需要添加化学试剂的系统复杂性，高电力消耗和高度悬浮固体去除 (Lahav 等人, 2015 年), 这在大规模 RAS 中往往是不切实际的. 在氨电氧化过程中，需要主动去除的有毒反应物种的生产是其最重要的限制因素，尽管它们的固体控制要求很高，通常只有加压机械过滤器才能实现，这对于大流量 RAS 来说也是一个挑战。和低压力。

#3.3.3 精细固体控制

细固体是 RAS 中的主要固体组分，其中颗粒\ 30 μm 形成培养水中悬浮固体总量的 90% 以上。最近的调查发现，RAS 培养水中存在的固体有 94% 以上的体积为\ <20 微米或 “细”（Fernandes 等人，2015 年）。细固体的积累主要发生在较大的固体绕过机械过滤器（效率不高），最终被泵分解，与表面的摩擦和细菌活性。一旦固体大小减小，传统的机械过滤技术就变得毫无用处。

近年来，不断探讨细固体的生产、控制、鱼类福利效应和系统性能影响。最初通过渔业研究对细固体对鱼类福利的影响进行了调查（Chen 等人，1994 年）。然而，直到最近，RAS 中的细固体对鱼类福利的直接影响尚未得到彻底调查。令人惊讶的是，Becke 等人（2016 年）和 Fernandes 等人（2015 年）对虹鳟进行的分别研究表明，在持续 4 周和 6 周的暴露试验中，悬浮固体浓度高达 30 毫克/升的体系中没有任何负面福利影响。尽管有这些研究结果，RAS 中细固体积聚的间接影响众所周知（Pedersen 等人，2017 年），并据报道主要与机会性微生物的增殖有关（Vadstein 等人，2004 年；Attramadal 等人，2014 年；Pedersen 等人，2017 年），因为细固体提供了高表面区域基底细菌殖民。细固体积聚的另一个重要负面影响是浊度增加，这使得鱼类难以进行目视检查，并可能妨碍光周期控制策略，因为这些策略需要在水柱中进行光渗透。现代 RAS 采用的精细固体控制策略包括臭氧化、蛋白质脱脂、浮选、滤芯过滤和膜过滤（Couturier 等人，2009 年；Cripps 和 Bergheim 2000；夏季和霍赫海默 1997；Wold 等人，2014 年）。蛋白质脱脂器，也称为泡沫分离器，也是相对普遍的精细固体控制装置，特别是在海洋系统中（Badiola 等人，2012 年）。

#3.3.4 臭氧化

自 1970 年代和 1980 年代以来，已经存在关于臭氧应用的知识（O<Sub3/Sub）（夏季和霍赫海默尔 1997 年）。然而，其应用并没有像硝化生物过滤器或机械过滤器等其他工艺那样广泛（Badiola 等人，2012 年）。除了精细的固体处理之外，臭氧作为一种强大的氧化剂，可用于 RAS 中去除微生物、亚硝酸盐和腐殖物质（Gonçalves 和 Gagnon 2011）。近年来，人们对淡水和海洋空间污染物中所应用的臭氧潜力和局限性的了解有所增加。重要的是，若干出版物（李等人，2015 年；Park 等人，2013 年，2015 年；Schroeder 等人，2011 年；夏季，2003 年；蒂蒙斯和埃伯林 2010 年）确认了可以安全实现的臭氧剂量，结论是臭氧剂量超过建议限值 (1) 不会进一步改善水质；(2) 可能造成负面福利影响，尤其是在海水系统中，臭氧过多会导致有毒残余氧化剂的形成。在冷水 RAS 中，确定了对工艺流进行完全消毒的臭氧要求（Summerfelt 等人，2009 年）。

臭氧化提高了显微屏滤镜的性能，并最大限度地减少了影响水色的溶解物质的积累（Summerfelt 等人，2009 年）。

然而，过度臭氧化可能对养殖鱼造成严重影响，包括组织病理组织损伤（理查森等人，1983 年；Reiser 等人，2010 年）和喂食行为的改变（Reiser 等人，2010 年）以及氧化应激（Ritola 等人，2000 年，2002 年；利文斯通，2003 年）。此外，臭氧副产品可能是有害的。溴酸盐是其中之一，具有潜在毒性。探戈和加农（2003 年）显示，臭氧化的海洋 RAS 含有溴酸盐浓度，可能损害鱼类健康。 Reiser 等人（2011 年）研究了亚致命臭氧产生的慢性氧化剂（OPO）毒性，同时 Good 等人（2011 年）评估了虹鳟鱼在臭氧化物和非臭氧化物 RAS 中的健康和福利状况。在臭氧化 RAS 中将虹鳟鱼提高到市场规模，改善了鱼的性能，但不会对鱼类的健康和福利产生显著影响，同时高 OPO 剂量影响幼鱼的福利。

#3.3.5 脱硝化

在大多数循环水产养殖系统中，硝酸盐是硝酸化的最终产物，往往会积累。这种积累通常是通过稀释（在系统中引入新的水）来控制的。通过稀释控制硝酸盐可能是一个限制性因素，因为环境法规、新水供应不足、处理进水和污水流的成本，或与新水冷却或加热有关的费用。

RAS 中硝酸盐的生物去除可以通过传感厌氧细菌在碳和硝酸盐存在的情况下使用异常途径将硝酸盐转化为氮气（van Rijn 等人，2006 年）。因此，脱硝反应堆是一种生物反应堆，通常在厌氧条件下运行，通常装有某种碳源，如乙醇、甲醇、葡萄糖、糖蜜等。自 1990 年代以来，一直在开发脱硝技术（van Rijn 和 Riviera 1990），但它在再循环水产养殖业中的普及率在过去几年不断增加, 提供了创新的脱硝反应器解决方案.

脱硝化系统在水产养殖中最显著的应用之一是 “零交换” RAS（Yogev 等人，2016 年），该系统采用厌氧消化系统中生产的生物固体，生产挥发性脂肪酸（VFA），然后被脱硝剂用作碳源。 Klas at al.（2006 年）开发了一种 “单一凝土” 脱硝系统，通过生物固体生产 VFA 和脱硝化发生在一个单一的混合反应堆中。 Suhr 等人（2014 年）进一步开发了单水泥概念，将其适用于养鱼污水的末端处理，并增加了一个额外的步骤，将 VFA 生产与水解罐中的脱硝反应堆分离开来。这些工作为使用水产养殖生物固体而不是昂贵的无机碳来进行脱硝化的可能性提供了宝贵的信息。此外，Christianson 等人（2015 年）研究了自营养、硫基反硝化反应堆作为常规异养反硝化反应堆替代品的有效性。自营养反应堆产生的生物量（固体）较少，可以供应硫粒子，这比传统的无机碳来源便宜。

VFA 也是生产用于生产可降解塑料的聚氢烷酸盐（PHA）等生物聚合物的前体成分（Pittmann 和 Steinmetz，2013 年）。这可能使采用厌氧活性污泥工艺的养殖场成为废水处理厂 “生物精炼厂” 概念的一部分.

#3.3.6 微生物控制

微生物群落是水生生态系统的重要组成部分。在水产养殖生产系统中，它们在养分回收、有机物降解以及疾病治疗和控制方面发挥着重要作用（Zeng 等人，2017 年）。开发高效、高效、生物安全和无疾病的 RAS 需要全面了解所有生命支持过程，从物理和化学（气体转移、热处理、臭氧、紫外线照射、pH 值和盐度调整）到生物过程（硝化、脱硝化）和有氧异营养活动）。虽然可以控制物理和化学过程，但生物过滤系统依赖于微生物群落之间的相互作用及其环境之间的相互作用，作为养分输入 (鱼废物输出) 的结果，因此不易控制 (Schreier 等人，2010 年)。最近使用分子工具进行的研究不仅有助于评估 RAS 中的微生物多样性，而且还提供了一些深入了解它们的活动，从而更好地了解微生物群落的相互作用。这些方法肯定会提供新的 RAS 流程安排，并深入了解新的流程和工具，以加强和监测这些系统 (Schreier 等人, 2010 年)。目前对淡水和海洋系统中 RAS 生物滤波器微生物多样性的了解是基于使用 16S rRNA 和功能性基因特异探针或 16S rRNA 基因库而不是基于培养技术的研究（表 3.1）。

对 RAS 微生物群时空动态的了解仍然有限（Schreier 等人，2010 年），缺乏维持或恢复有益微生物群落的潜在解决方案（Rurangwa 和 Verdegem，2015 年）。除了可净化水的微生物群落之外，RAS 中的微生物群也可以包含病原体或产生引起异味的化合物（Guttman 和 van Rijn，2008 年）。鉴于在操作过程中很难治疗疾病，而不会对有益微生物群产生负面影响，RAS 中的微生物管理是从启动到整个生产过程的必要条件。微生物通过不同途径引入 RAS：化妆水、空气、动物媒介、饲料、鱼放养、肮脏设备，并通过工作人员或访客（Sharrer 等人，2005 年；Blancheton 等人，2013 年）。另一方面，特定微生物也可以有意地应用于引导微生物殖植，以改善系统性能或动物健康（Rurangwa 和 Verdegem，2015 年）。

** 表 3.1** 与 RAS 生物过滤装置和参与微生物有关的主要活动。（来自施赖尔等人，2010 年）

表海神 tr 类 = “标题” 进程/th 三次行动大肠杆菌 = “2” 微生物 /th /tr tr TD/td TD/td TD/鲜水/TD TD海运/TD /tr /thead Tbody tr 类 = “偶数” 化/TD TD/td TD/td TD/td /tr tr 类 = “奇数” 氧化/td td NHSUB4/分支 + /SUP + 1.5 分/分 → 2HSUP +/SUP + HSub2/SubO /td 体/i/td 第二硝基体单胞菌 SP. /i/td /tr tr 类 = “偶数” TD/td TD/td TD/td 硝基体菌低温分子 /i/td /tr tr 类 = “奇数” TD/td TD/td TD/td 欧洲/i/td /tr tr 类 = “偶数” TD/td TD/td TD/td //i/td /tr tr 类 = “奇数” TD/td TD/td TD/td 转移动/i/td /tr tr 类 = “偶数” 酸盐氧化/td td 二次供应/SUP + H2O → 第三次供应/SUP + 2 次以上 -/sup

/td 迪尼特龙螺旋菌 /i/td TD/td /tr tr 类 = “奇数” TD/td TD/td 迪尼特罗斯海洋/伊苏巴/sup/td 迪尼特罗斯海洋/伊苏巴/sup/td /tr tr 类 = “偶数” TD/td TD/td 迪尼特罗斯莫斯科/伊苏帕/sup/td 迪尼特罗斯莫斯科/伊苏帕/sup/td /tr tr 类 = “奇数” TD化/TD TD/td TD/td TD/td /tr tr 类 = “偶数” /TD td 本次级方案/分支机构 + 1.6 个分支机构/分支机构 + 1.6 个小时 +/sup

→ /td TD/td /i/td /tr tr 类 = “奇数” td（依赖硫化物）/td td SOUB4/次级单位/单位 + 0.8nSub2/ 子 (g) + 0.8 小时/次级单位 /td TD/td Tdithiothrix 弟子/伊苏巴/Sup/td /tr tr 类 = “偶数” TD/td TD/td TD/td /isupa/Sup/td /tr tr 类 = “奇数” TD/td TD/td TD/td 二氢化合物 /i/td /tr tr 类 = “偶数” TD/TD 异性物质 td 5 分钟/次级食品 /SUP + 8 个能源/分支机构/SUP + 3 个小时 +/sup

→ /td TD/td 单胞菌荧光 /i/td /tr tr 类 = “奇数” TD/td td 10小组/分支机构/单位/单元+4NSub2/ 分 (g) + 4 小时/次级 /td 双胞胎单胞菌。 /i/td /i/td /tr tr 类 = “偶数” TD/td TD/td 三角金属属 /i/td 双胞胎单胞菌。 /i/td /tr tr 类 = “奇数” TD/td TD/td TD/td TDI 发生反剂/i/td /tr tr 类 = “偶数” 二分/td td NOSuB3/分支/SUP + 2 六分钟 + /SUP + 4 小时/分 → NHSU4/ 分支机构 +/SUP + 3 小时/次级机构 /td TD/td Tdiia 各种蛋白细胞和原子细胞/I/TD /tr tr 类 = “奇数” 氨 (DNRA) /td TD/td TD/td TD/td /tr tr 类 = “偶数” Tdan氧化体/td td NHSUB4/分支机构 +/SUP + 缺席/分支机构 /SUP → NSub2/Sub (g) + 2 小时 2 分 /td TD/td T-细胞切除菌株 spp. /i/td /tr tr 类 = “奇数” 酸氧化（变压器）/td TD/td TD/td 二溴联苯醚 /isupa/sup/td /tr tr 类 = “偶数” 酸盐减少/td td SO4SUP2/SUP + 中浓缩/次级食品/SUP + 3HSUP + /SUP → /td TD/td 二硫磺病毒 SP. , /i/td /tr tr 类 = “奇数” TD/td 技术人口支助署-/SUP +2HCOS 分支机构/分支机构 /SUP +3HSUP TD/td 二硫代硫磺病毒 SP. , /i/td /tr tr 类 = “偶数” TD/td TD/td TD/td TDI 无菌生产者 /i SP., iBacteos SP. /i/td /tr tr 类 = “奇数” 硫化硫化物氧化 td HSSUP /SUP + 2OB2/ 子 → 硫磺酸/亚磺酸/SUP + HSUP +/SUP /td TD/td 二硫霉菌螺旋菌 /i/td /tr tr 类 = “偶数” TD-甲烷发生 td 4hSub2/sub + 六氯环己烷 + /SUP + 六氯化碳素/次级服务/SUP → 三分之四/子 (g) + 3Hsub2 /td TD/td TDD 甲烷原古菌 [米佐扬和毛, 未发表] /td /tr /tbody /表格

单根据部分16S rRNA 基因或功能基因序列鉴定的超微生物

抑制病原体殖植的方法之一是使用益生菌，这些益生菌可能会竞争营养物质，产生生长抑制剂，或者淬火细胞间的通信（仲裁感知），以便在生物膜内沉降（Defoirdt 等人，2007 年，2008 年；Kesarcodic-Watson 等人，2008 年）。益生菌包括 _ 芽孢杆菌、假单胞菌 _（克萨科德-沃森等人，2008 年）和 _ 玫瑰菌 _ spp。 (Bruhn 等人, 2005 年), 与这些相关的细菌也在 RAS 生物过滤器中发现 (Schreier 等人, 2010 年) (表 3.1). 为了获得管理 RAS 微生物稳定性所需的信息，Rojas-Tirado 等人（2017 年）确定了影响细菌动态变化的因素，其丰度和活性。他们的研究表明，在水相中，细菌活性不是一个简单的可预测参数，因为相同 RAS 中的硝酸盐-N 水平显示出意外的突然变化/波动。 RAS 中的悬浮颗粒提供了可被细菌殖民的表面积。随着再循环强度的增加，更多的颗粒积聚，从而有可能增加系统的细菌承载能力。 Pedersen 等人（2017 年）探讨了淡水 RAS 中颗粒总面积（TSA）与细菌活性之间的关系。它们表明，在所有具有低到中等循环强度的系统中，TSA 与细菌活性之间存在着强烈、正、线性相关性。然而，在再循环强度最高的系统中，这种关系显然不再存在。这很可能是由于维持自由生存细菌种群的溶解营养物质的积累，和/或悬浮胶体和细颗粒直径小于 5 微米，这些物质在研究中没有得到特征，但可能提供相当大的表面积。

在 RAS 中，各种化学化合物（主要是硝酸盐和有机碳）在饲养水中积累。这些化学亚层调节了生物过滤器上细菌群落的生态生理学，并对其硝化效率和可靠性产生影响。 Michaud 等人（2014 年）研究了两种不同生物过滤器中细菌群落结构和主要分类群相对丰度的变化，得出结论认为，细菌群落适应流入水变化的动态和灵活性似乎与生物过滤器的性能有关。提高 RAS 可靠性和可持续性的关键方面之一是适当管理生物过滤器细菌种群，这与 C (碳) 的供应量直接相关（Avnimelech，1999 年）。值得注意的是，RAS 具有实际上有助于微生物稳定性的特性，包括较长的保水时间和较大的表面积用于细菌生长的生物过滤器，这可能会限制饲养水中机会微生物增殖的机会（阿特拉马达尔等人，2012 年 a)。

Attramadal 等人（2012 年 a）将具有中度臭氧（至 350 mV）的 RAS 中微生物群落的发育与同一组大西洋鳕鱼 Gadus morhua 的常规流通系统（FTS）进行了比较。他们发现细菌组成的变异性较小的 RAS 复制鱼缸之间的鱼缸之间的 FTS。 RAS 具有更均匀的微生物群落结构，物种多样性较高，机会主义者的比例也较低。尽管接触物理化学水质明显较差，但 RAS 中的鱼的性能比其在 FTS 中的控制要好。在研究中度臭氧或高强度紫外线辐照对海鱼幼虫 RAS 微生物环境的影响时，Attramadal 等人（2012 年 b）强调，对这种幼虫采用的 RAS 可能不应包括强烈的消毒，因为它会导致细菌数量的减少，这有可能造成微生物群落的不稳定. 此外，研究结果证实了 RAS 作为一种微生物控制策略的假设。

RAS 和微生物成熟作为 K-选择微生物群落的工具是 Attramadal 等人（2014 年）的研究主题，他们假设在 K-战略家（成熟的微生物群落）为主的水中养殖的鱼幼虫将表现更好，因为它们不太可能接触机会性（R 选择）微生物，并发展不利的宿主-微生物相互作用。实验结果表明, 采用 K 选择细菌具有很大的潜力, 这是一种便宜和简单的方法, 可用于各种新的或现有的水产养殖系统。水处理管理（有机负荷和水成熟）的小变化给鱼缸中的微生物群显著不同（Attramadal 等人，2016 年）。另一方面，腐殖性物质（HS）是天然有机化合物，包括各种高有机重量的色素聚合物。它们是复杂有机化合物降解的最终产品，如果丰富，则会产生典型的棕色至深褐色的土壤和水色（Stevenson 1994 年）。在零排放水产养殖系统中，在养殖水和鱼血中检测到 HS 类物质（Yamin 等人，2017a）。据报告，HS 对接触有毒金属的鱼类产生了保护作用（Peuranen 等人，1994 年；Hammock 等人，2003 年）和毒性氨和亚硝酸盐浓度（Meinelt 等人，2010 年）。此外，还提供了证据证明它们对鱼类病原体 — — 寄生虫 — — 的真菌效应（Meinelt 等人，2007 年）。在暴露于 (a) 湿润丰富的水和再循环系统中的污泥、(b) 合成腐殖酸和 (c) 富含莱纳迪的湿润提取物中，感染率分别降低到 14.9%、17.0% 和 18.8%，而对照对照中的感染率为 46.8%治疗 (亚明等人, 2017 年 b). 同样，由于孔雀鱼（网状网状鱼 _），感染单基因 _陀螺杆菌 _ 和 Dactylogyrus sp. 与湿润丰富的培养水和饲料接触，降低了两个寄生虫的感染率（被感染鱼的百分比）和感染强度（每只鱼的寄生虫）(2007 年 c)

据认为，RAS 中硝化反应堆系统微生物生态学领域的基础研究可能提供创新，大幅度改变和/或提高反应堆的性能。到目前为止，反应堆中的微生物群落仍然难以控制（Leonard 等人，2000 年，2002 年；米绍等人，2006 年，2009 年；施雷尔等人，2010 年；罗哈斯-蒂拉多等人，2017 年），该系统效率低下的许多原因是这一点（马丁斯等人，2010 年 b）。

#3.3.7 能源效率

在循环水产养殖系统中，鱼类生产的经济可行性部分取决于最大限度地减少运营这些设施的能源需求。 RAS 需要比开放式系统更高的技术基础设施，因此 RAS 中的能源成本已被评为主要限制因素，可能妨碍该技术的广泛应用（Singh 和 Marsh 1996）。在与 RAS 电力使用有关的所有费用中，通风和水冷却通常是最重要的。在室内 RAS 中，建筑通风对于控制湿度和二氧化碳水平至关重要。湿度控制不良可能导致建筑结构迅速恶化，而大气中的二氧化碳积累将影响 RAS 中运行的二氧化碳剥离过程，并导致工人头晕。为了在设施内保持可接受的气氛，通风或空调设备广泛运行（Gehlert 等人，2018 年）。这些通风系统可配备减少能源使用的措施。此外，为了开发环境上可持续的 RAS，可以假定能源是一个关键的驱动参数，特别是能源可以被视为一项重要指标。 Kucuk 等人（2010 年）对 RAS 进行了高能性能分析，以促进 RAS 的能源管理。为了提高 RAS 的能量性能，他们建议根据该系统的鱼类生产能力，优化和改进部件的运行条件，特别是泵的运行条件。

为了提高效率，RAS 经理需要准则和工具来优化生产。能源审计可以提供可用于决策的真实数据。 Badiola 等人（2014 年）对 RAS 鳕鱼系统持续 14 个月的总能耗（千瓦时）进行了调查，并确定热泵是需要高水热处理的饲养鱼类的最大能源消费者。 Gohlert 等人（2018 年）的结论是，通风装置为 RAS 节能提供了巨大潜力。大多数情况下，当设施中的气候参数保持在所需范围内时，空气流量可以保持在较低水平以节约能源。此外，RAS 的节能措施可能包括：含有能源性能数据的软件、用于加热水的替代能源和使用变频器（Badiola 等人，2014 年）。

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