在工厂化循环水养殖系统（Recirculating Aquaculture System，简称RAS）中，生化过滤器处于整个循环水净化系统中的关键位置，甚至可以说系统中的其他设施都是为生化系统的良好工作而配置的。
通过生化过滤器而培养的各类细菌，能将游离氨(NH4+)、亚硝酸盐（NO2－）氧化为硝酸盐（NO3－）、氮气(N2)、水和二氧化碳，从而避免氨氮、亚硝酸盐对水生物的病害，促进水生物的健康成长。
虽然这种过滤方法在目前的循环水养殖模式中十分常见，但其效果受到水温、氧气含量和水质变化等因素的影响，任何剧烈变化都会影响硝化细菌的活性，影响过滤效率。
而且生化过滤器中的生物介质，也存在一定的概率，成为循环水系统中病原体的温床，并向水中释放异味。
所以，一般而言，为了降低生化过滤器的负载，以及产生的风险，在生化过滤器的前后工序上，往往会添加微滤机、蛋分、紫外杀菌器，控制养殖水体中的有机物，和可能存在的微生物。
同时，还会在生化过滤器中安装温控系统、增氧曝气装置，以保证废水在生化过滤器中的含氧量和水温，保证生化过滤器中的生物介质处于适宜生长和工作的环境。
但这么做，往往就容易致使整套循环水系统较为复杂，随着水处理设备的增多，也会使水和电的运营成本上升，进而提高了能源消耗和维护成本。
为了克服传统生物过滤器的局限性，近年来，国外的部分水处理团队涌现出一系列新兴的替代技术，例如本期提到的电氧化、电凝聚和上流式厌氧污泥床反应器三种新技术，正是很好的代表。
电氧化
电氧化是指，通过电解过程将氨气转化为氮气，减少有机碳和杀灭病菌。该技术在高密度养殖环境中仍能保持低能耗，并且在不影响养殖生产的前提下可以迅速启动和停止。
值得一提的是，电氧化技术还具有杀菌功能，能有效平替臭氧或紫外线的依赖，进一步降低循环水养殖系统的建设和运营成本。
当然，功能多样的电氧化技术，目前还存在一些不足，如它会生成对水中生物有害的三卤甲烷（THM）。
根据国外研究团队公布的论文显示，为了减少THM的生成，电解过程必须在较低的pH值下进行，还需要额外的两步处理工序：脱气和活性炭吸附副产物，这将增加系统的复杂性和成本。
所以，电氧化在海水养殖中表现出较大的潜力，因为其效果与水的盐度密切相关，但要在更广泛的系统中推广，还需克服一些挑战。
电凝聚
电凝聚技术通过电流作用于水中的电极，形成金属氧化物、氢气和氧气。其中，该金属氧化物可有效去除颗粒物和溶解污染物，如硫化物和氨氮，这些被吸附的污染物并形成絮状物，再由排污管路排出。
此外，电凝聚技术可以通过调节电流来适应不同的操作条件，如进料速率和水温的变化。
不过，电凝聚也有一些挑战，如该技术会因pH值、温度和电流密度的变化会影响其效率。
但相比电氧化技术，电凝聚技术已经迈入实验室验证阶段，据悉，位于新加坡的NaturalShrimp的公司在虾类养殖中使用了电凝聚技术，通过增加水中悬浮颗粒的大小，以便使用微型过滤器去除，并改善化学需氧量、氨和亚硝酸盐的去除效果。
目前，该公司将与当地的虾类养殖公司合作，进行小规模的试验以进一步验证此技术的效果。
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上流式厌氧污泥床反应器
上流式厌氧污泥床反应器（UASB）可用在废水排放前或水返回系统前的精处理步骤。它结合了生化过滤器和沉淀池，既能在较小的空间内分离水和污泥的停留时间，实现类似机械过滤的效果。
同时，该反应器可以自行调节养殖水体的停留时间，当停留时间较短时，有助于产生有机酸，促进营养物质的溶解；当停留时间较长则有助于沼气的生成，可以实现针对特定的处理需求优化废水的处理效果。
不过，该技术的性能受到温度影响，在低于20℃或高于35℃时，细菌群落会发生变化，影响氨的去除效率。
此外，上流式厌氧污泥床反应器在淡水环境中可能会出现污泥膨胀的问题，处理这个问题需要专门的自动化设备，这会增加初始成本。为了解决这个问题，荷兰陆基水产养殖工程公司Landing Aquaculture使用了自动冲洗系统和特殊设计的出水口。
上流式厌氧污泥床反应器已经在荷兰的鱼类养殖场得到实际应用，用作废水处理的终端步骤，并且是荷兰可持续水产养殖标准中推荐的做法之一。
可以说，电氧化、电凝聚和上流式厌氧污泥床反应器等新技术的出现，让我们看到了代替生化过滤器的潜力，但在当下的循环水养殖模式中，生化过滤器仍凭借其趋于稳定的水质处理优势，成为当前循环水养殖模式中的中坚系统。
不过，未来环保政策的日趋严格，以及循环水养殖场规模的扩大，或许传统的生化过滤器无法跟上循环水养殖的运营成本和政策需要，而被新技术替代。
何况，荷兰循环水养殖场对上流式厌氧污泥床反应器的持续实践中发现，该技术在水质的终端处理上存在更多应用思路等待挖掘。
而这些为未来的水产养殖提供了更多选择的新技术，正是包括CATAQUA在内的循环水设计、设备制造团队正在做的事，通过不断改良循环水处理系统，提高养殖效率，才能赋能养殖业主，创造出更有利润的养殖机遇！
