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大口黑鲈循环水养殖有了 “动力诊断书”!李华团队破解系统低效难题,为行业优化提供新路径

2026 年 1 月,中国科技核心期刊《净水技术》最新一期发表了中国水产科学研究院南海水产研究所李华团队的研究成果 ——《大口黑鲈工厂化循环水养殖系统水体动力及水处理效能分析》。该研究首次从水动力学视角,系统揭示了大口黑鲈工厂化循环水养殖系统(RAS)的 “动力短板” 与水质调控规律,填补了行业内水体动力与水处理效能关联研究的空白,为循环水养殖系统优化升级提供了关键技术支撑。


24 小时水质追踪:投料后氨氮骤升,生物滤池 “昼夜发力”


研究团队对广东韶关某大口黑鲈商业化 RAS 开展 24 小时水质跟踪监测,发现养殖池水质与投喂行为高度关联:每日 6:00、17:00 投喂后 2 小时,氨氮浓度会从 1.14 mg/L 飙升至 2.84~3.56 mg/L,随后经生物滤池硝化作用逐步下降;而亚硝酸盐氮浓度相对稳定,始终维持在 0.72~1.10 mg/L。

值得关注的是,生物滤池展现出 “昼夜差异化” 处理能力:8:00 和 22:00 氨氮去除率分别达 57.47%、59.45%,其余时段则维持在 20% 左右。“这与投料后污染物负荷峰值、硝化细菌活性变化直接相关。” 团队负责人李华解释,生物滤池采用 5 级浸没式立体弹性滤料,但因未曝气且填料填充率仅 50%,传质效率受限,导致部分时段处理能力不足,甚至出现硝酸盐氮累积现象(浓度从 23.15 mg/L 升至 40.63 mg/L)。


水力分析曝关键问题:25% 能量损耗致系统 “动力不足”


通过伯努利方程计算系统管道流速与水头损失,团队发现了制约系统效能的核心瓶颈:排水系统管道总长 24.6 m,总水头损失却高达 5.73 m,水体流动过程中能量损耗近 25%;不同管径流速差异悬殊,底水管流速 2.52 m/s(超经济流速上限)易产生水锤损伤管材,出水总管流速仅 0.49 m/s(低于有效排污阈值),导致管道末端水体滞留。

更关键的是,养殖池回流管流速仅 0.79 m/s,无法在池内形成高速流场,固体颗粒物集污效果差,微滤机、蛋白分离器壁面出现明显黏附现象。“水流动力不足,就像‘血管供血不畅’,既影响污染物排出,又制约生化池处理效率。” 李华补充道,生化池水位长期低于设计高度,且随养殖池水位波动,进一步削弱了硝化反应稳定性。


创新提出 “靶向优化” 方案:管径调整 + 曝气升级双管齐下


针对系统现存问题,研究团队创新提出可落地的优化路径:一是统一排污管径至 160 mm,缩小回水管径至 90 mm,减少管道弯头数量,从源头降低水头损失;二是在生化池增设曝气设备,提高填料填充率,强化污染物传质效率;三是采用纯氧陶瓷纳米曝气盘替代传统曝气方式,避免曝气对颗粒物的破碎作用,兼顾增氧与集污效果。

“该研究的创新之处,在于将水动力学与水质调控结合,为 RAS‘诊断 — 优化’提供了量化方法。” 李华表示,试验显示,优化后系统抗负荷冲击能力显著提升,投料量从 25 kg/d 增至 28 kg/d 时,氨氮峰值可控制在 4.00 mg/L 以下,死鱼现象减少,为大口黑鲈高密度养殖(目标密度 40 kg/m³ 以上)奠定基础。


当前,大口黑鲈已成为我国第五大家鱼,工厂化循环水养殖是产业绿色转型的核心方向。该研究成果不仅为现有 RAS 改造提供了 “施工图”,更可为新建系统设计提供 “动力指标”,助力水产养殖业实现 “节水、高产、低碳” 目标。


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