7.4 水产养殖股
养鱼罐（大小、数量和设计）是根据生产规模和使用的鱼类种类而选择的。 Rakocy 等人（2006 年）使用了四个大型渔业罐，用于 UVI 水生系统（美国）中的 O. niloticus 的商业生产。 随着杂食性或食鱼类的生产，如 C. gariepinus，应该使用几个水槽，因为对大小类进行分类和交错生产（Palm 等人，2016 年）。 鱼缸的设计应当使沉淀在罐底的固体可以通过底部的废水有效地去除。 这种固体废物的清除是水生水生养殖和分离水产养殖的第一个关键步骤。 这些废物来自于水产养殖生产过程中产生的未食饲料、鱼粪、细菌生物量和絮凝剂，增加了 BOD，降低了水产养殖和水栽单位的水质和氧气供应。 在水产养殖中，固体废物在很大程度上是有机碳，由异养细菌用来通过消耗氧来产生能量。 固体废物的清除越好，该系统对鱼类和植物的总体性能就越好，即最佳氧化水平，根际上没有颗粒积聚抑制营养素的吸收，圆形或椭圆形罐证明效率特别高（Knaus 等人，2015 年）。
德国渔业温室中水生耦合鱼类生产在不同规模上进行了测试，以确定成本效益。 这是在非洲鲶鱼生产大量（最多 50 公斤，35 只鱼 3SUP）或密集型（最多 200 公斤，140 条鱼 3/ 苏普）的情况下进行的。 由于成本效益平衡负，不能推荐半密集型生产（最多 100 公斤、70 条鱼 msup-3 苏克）。 在半密集型生产模式下，系统维护、劳动力和饲料投入与密集型生产相同，但鱼类和植物生物量产量减少，水产养殖单位的任何经济收益都没有得到回报（Palm 等人，2017 年）。 这是由于生化氧需求高 (BOD)、由于氧气可用性降低而导致的高脱硝化、相对较高的水交换率、主要是厌氧矿化与明显降水、低 P 和 K 水平以及 pH 值较低、鱼类产量少得多与密集的条件。 相比之下，大量的鱼类生产能够提高氧气供应量，降低水交换率，改善了植物生长的营养物质。 因此，在上述条件下，用于联合水生鱼的 RAS 鱼类生产单位要么在广泛或密集的鱼类生产条件下运作，应避免中间条件。
#7.4.1 过滤
澄清器，有时也称为沉积器或涡流分离器（另见 [第 3 章]（/社区/物品/第 3 章-再循环-水产科技）），是用于清除水生耦合装置中固体废物的最常用装置（Rakocy 等人，2006 年；Nelson 和 Pade 2007；Danaher 等人，2013 年，图 7.4）。 必须从系统中清除较大的颗粒物，以避免产生脱硝效应的缺氧区或 HSub2/Subs 的发展。 大多数澄清器使用薄膜或板片来帮助去除固体物质。 在操作和清洗过程中，锥形底部可以支持底部的污泥浓度，而平底部则需要大量的水冲出和去除污泥。 在操作过程中，固体沉入澄清器底部，形成污泥。 根据进料输入和保留时间的不同，这种污泥可以形成相对较厚的层。 污泥层内的微生物活性逐渐转向厌氧条件，刺激微生物脱硝。 这种工艺可以减少植物可用的硝酸盐，应该避免，尤其是在工艺水用于水培植物生产的情况下。 因此，脱硝化可能会对水生耦合剂产生反作用。
与其他技术相比，澄清器清除的固体废物的密度相当低，维护费时，用淡水清洗净化器是整个系统的主要水损失。 所需水量受其一般设计、底部形状以及 PVC 挡板与冲洗水的可达性影响（图 7.4a，b）。 增加鱼放养密度需要进行更多的水交换（每周在密集条件下每天），以保持鱼类生产的最佳水质，这可能导致大量加工水流失，同时丧失植物所需的大量养分增长。 此外，用淡水取代会引入钙和镁碳酸盐，然后可能与磷酸盐沉淀。 因此，使用这种手动操作的澄清机几乎不可能对工艺水的成分进行预测（Palm 等人，2019 年）。 仿效 Naegle（1977 年）的例子，用双污泥系统将有氧和厌氧污泥和气态氮排放分离。
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** 图 7.4** 使用沉积计 (a-b) 和 (c) 光盘过滤器 (帕尔-水库尔有限公司, 德国阿布沙根) 对商业非洲鲶鱼 (Claras gariepinus) RAS 进行水生过滤的原理 (德国罗斯托克大学)
通过自动桶或磁盘过滤器，可以更有效地去除固体废物，这些过滤器提供机械屏障，阻挡固体物质，然后通过冲洗去除。 新的发展旨在通过真空清洗技术减少冲洗水的使用，允许污泥中的总固体浓度高达 18％（Günther Scheibe 博士，Pal-aquakultur 有限公司，德国，个人通信，图 7.4c）。 这种有效的废物清除对污泥成分具有积极影响，改善污水控制，以更好地满足园艺要求。 另一种选择是在一排中应用多个澄清机（沉积器）或污泥去除组件。
生物过滤器是 RAS 的另一个重要组成部分，因为它们通过微生物氧化转化为硝酸盐（硝化）。 尽管植物根系和系统本身为硝化细菌提供表面，但控制水质的能力仍然有限。 没有生物滤清的系统仅限于低进给输入的迷你或爱好安装。 一旦鱼类的生物量和饲料投入增加，就需要增加生物过滤能力，以保持鱼类养殖的足够水质，并为植物生长提供足够的硝酸盐量。
对于家用和小规模水生动物来说，植物介质（例如砾石或膨胀粘土）足以作为有效的生物过滤器。 然而，由于堵塞的可能性很高，因此需要定期的人工清洁和维护，这些方法不适用于大规模的商业水上乐器（Palm 等人，2018 年）。 此外，Knaus 和 Palm (2017a) 证明，在旁路中使用简单的生物过滤器已经将后水耦合水生子系统中可能的每日饲料输入增加了约 25%。 在密集型 RAS 中使用的现代生物过滤器能够有效地为鱼类和植物生产提供足够的硝化能力。 由于投资成本增加，这些组件更适用于中大规模商用水生系统。
7.4.1.1 水生耦合中的水培学
在水生耦合学中，根据操作规模，可以使用各种水培子系统（另见 [第 4 章]（/社区/物品/第 4 章-水培技术））（Palm 等人，2018 年）。 除非劳动力对产量（或利润）没有重大影响，而且该系统不太大，否则可以同时使用不同的水培子系统。 这种情况在家庭和示范水生学中很常见，它们经常使用介质床基底系统（沙子、砾石、珍珠岩等）在潮流槽、DWC 渠道（深水培养或筏子系统），甚至经常使用自制营养膜通道（NFT）。 大多数劳动密集型是潮汐和流槽中的介质基底床（沙/砾石），这些基底床可能由于碎屑的沉积而堵塞，往往需要清洗（Rakocy 等人，2006 年）。 由于对基材的处理，这些系统的尺寸通常是有限的。 另一方面，DWC 水培子系统需要的劳动力较少，不易维护，因此可以在较大的种植区采用这些系统。 由于这个原因，DWC 子系统主要存在于国内到小/半金融系统，但通常不存在于大规模的水生系统中。 对于较大规模的商业水生产而言，DWC 系统中的劳动力和维修比例仍然过高。 即使使用水资源和能源进行抽水也不利于大规模系统。
如果封闭式水上生产系统设计用于以盈利为导向的生产，则必须减少劳动力的使用，同时增加生产面积。 要做到这一点，只有通过简化鱼类生产，结合应用易于触摸的水培子系统。 目前，营养膜技术可以被认为是最有效的水培系统，它将低劳动力和大面积植物种植面积以及水、能源和投资成本的比例相结合。 然而，并非所有水生植物都在 NFT 系统中生长良好，因此有必要为每个水培子系统找到正确的植物选择，这反过来又与特定水培子系统设计中集成的特定鱼种的养分供应相关。 对于耦合水生器来说，由于 NFT 装置中的滴水、管道和阀门堵塞，水中有时较高的颗粒载荷会造成问题。 因此，大型水生系统必须包含专业的水管理和有效的机械过滤，以避免再循环堵塞。 当通过管道确保持续供水时，NFT 系统可用于所有类型的水联耦合系统，但最推荐用于小型/半商业系统和大型系统下的生产（Palm 等人，2018）。