2023年5月3日修订：本文是2021年写的，但随着这两年技术的进步，看这个文章已经没有意义了，已经不再用任何碳源了，也不再全部使用罗茨风机了；这篇文章暂时保留，只为做个纪念；

    本文是2021年写的，但实际上经过这两年后，技术已经大为进步了，例如增氧已改成用制氧机或液氧等纯氧来增氧了，功率消耗降低了一半，同时增氧效果还更好，氨氮/亚盐还更好控制（因为吃料时用纯氧，水体相对静止，粪便不被打散，过滤更好，且吃料时溶氧更高，吃得干干净净，料肉比更低），所以，已经不再全部用罗茨风机来增氧了；罗茨风机退化为只为生化池曝气翻滚K5填料用，只为养殖池形成逆时间旋涡水流的推水器用等；

    另外，随着技术的进步，碳源也不需要了，用最新的技术，可全程不用任何额外添加的碳源（如白糖红糖），也能养好虾；

只讲内地淡水模拟半咸水循环水工厂化养虾（必须循环水工艺）
不包括海水工厂化养虾；海水絮团工厂化的勿入（除非采用循环水的）

    最终结论是：红糖或白糖等碳源的用量占饲料量的12.5%左右，罗茨鼓风机最大功率配置为20-30瓦/立方米（出虾阶段才用最大功率）

A、参考案例：
     以内地淡水循环水养虾工艺，50平方米养殖池为例，最大增氧需求是在出虾阶段，假设以20斤/立方米的产量规划为例来计算；假设内地淡水低盐度循环水养虾工艺中，能承载的最大存虾量大概只有16斤/立方米（本人认为应该会更大），所以，我们不得不采用分批出虾的方案，例如在存虾量16斤时（大概40条/斤规格时）出虾一半，即出虾8斤/立方米，剩下8斤/立方的对虾，再养大一倍，即养到20条/斤规格时全部出虾16斤/立方米（或许有损失只剩下12斤/立方米），这样最终出虾量为20-24斤/立方米；即分批出虾的方案；
     也就是假设在出虾阶段，极限存虾量为16斤/平方米，以一个50平方米的池子存虾量为400公斤，每天喂料量以2.5%为例（大虾阶段），每天的投料量为10公斤/池为例，来说明需要多少碳源和增氧功率，以及计算的方法。

B、参考的设备条件
（微滤机+生化池的循环水工艺 + 全程培藻 + 生化池预先闷曝优先挂膜“强微好氧反硝化脱亚菌” + 清水养虾理念）
     内地淡水循环水工厂化养虾，必须采用循环水的工艺，因为内地没有海水，需要花费巨大的成本来制作人工海水（确切的说，是半海水，盐度只有6‰左右，还需要添加大量的钙镁钾等矿物质元素），所以，人工半海水的成本比较高，不能大排大换水，也无法采用海水生物絮团的方法来控制水质，因为生物絮团也会消耗大量的矿物质元素，对内地来说，得不偿失，所以，必须采用循环水工艺，将这些花费了成本的养殖水，不断的循环利用，甚至永不换水，这些水永远重复利用（收虾时也要收集到室外蓄水池储存起来，再用于养下一造虾）

      内地淡水循环水工艺如下图：简单的说：养殖池水经过池中间排污口，经地下PVC管，进入250目全自动微滤机中过滤，然后后面一个小水泵打入生化池中（K3流化床生化池），再回流到养殖池，但实际比这复杂得多，回流到养殖池之前还需要经过一个管道式紫外灯装置，最后回流到养殖池前的PVC管再套一个40目的娟网长袋子起过滤作用，用来过滤投入生化池中的菌种的残渣等；
     K3流化床生化池，在养虾前或开循环水前预先用“强微好氧反硝化脱亚菌”进行定向闷曝，期望能挂膜好氧反硝化细菌，因为好氧反硝化细菌比较难挂膜，所以要优先闷曝它来优先挂膜，以后开启循环水后，土著的硝化细菌或强微的硝化细菌（“强微工厂化脱氮菌”）也会慢慢挂膜上去；这样最终生化池就成为一个既有硝化作用，又有好氧反硝化作用的生化池了，是双功能池；

宜春强微生物科技有限公司工厂化养虾试验基地之一（航拍）

1、内地淡水循环水工厂化养虾碳源需求量和饲料的关系
 （最终的结论是用糖量占饲料量的12.5%）
 （同时考虑微滤机和培藻的帮助使用，对降低碳源的巨大作用也考虑进去）
   这样碳源的需求主要是以下两个方面：
     一是：强微好氧反硝化作用将硝基氮转化成氮气对碳源的需求；
     二是：池水中所有异养细菌维持基本生命活动对碳源的需求；
     下面分别介绍和计算这两项对碳源的需求量；
     养虾过程中：粪便和残饵产生的氨氮，先经过硝化作用转化成亚硝酸盐，再经过好氧反硝化作用把亚硝酸盐转化成氮气，逸出水体，彻底脱氮；
    其中：硝化作用不需要消耗碳源，但硝化作用会消耗一些总碱度和溶氧；
    其中：只有好氧反硝化作用，才会消耗碳源，反硝化作用则增加总碱度，好氧反硝化作用也消耗一些溶氧；
    最后：池子中的异养细菌（乳酸菌酵母菌芽孢杆菌等）也会消耗一部分碳源，也消耗溶氧；

在K3流化床生化池中挂膜硝化细菌和反硝化细菌，是非常重要的一环，在养殖过程中也必须保持程度不五的挂膜状态 方法很简单，只需要保持24小时开着循环水，则生化池上的挂膜是水到渠成的事，没有特别的独门秘技

⑴ 反硝化作用需要的碳源理论用量（这部分计算结果为占饲料量的6.12%）
（把微滤机和培藻的帮助作用也考虑进去）：
计算的依据如下：
   假设以BOD为碳源能力的判断指标
   假设粪便和残饵中的BOD/TN比例为3比1
   假设微滤机和培藻的帮助是40%
   假设反硝化作用脱除1克亚硝酸根，需要消耗BOD为2.2克 （好氧反硝化作用效率高）  
   假设1克红糖白糖相当于1.1克BOD
   以下计算，只算绝对值，不以单位体积为单位来计算）
      碳源的需求量，首先是好氧反硝化作用脱硝基氮用的，所以，先得计算出一天内，这50平方米养虾池中，氨氮的产生量，和氨氮经过硝化作用后产生的硝基氮的量；下面以出虾阶段碳源需求，为计算的时间点：

     出虾阶段每天投料10公斤为例：假设每天投入的饲料有70%进入水体（只有30%的饲料氮被对虾吸收利用），假设饲料蛋白含量为42%，则进入水体的蛋白质为10*70%*42%=2.94公斤蛋白，蛋白质中含氮量为16%，则进入水体中的氮量为2940克*16%=470克；
     按上面假设池水中的粪便和残饵中同时有BOD为TN（总氮）的3倍，即有池水本身存在1410克BOD碳源值；
     按上面假设，经过微滤机和培藻辅助，有40%的辅助作用，那么实际进入水体中的TN（总氮）只有60%，即470*60%=282克总氮；
     以内地淡水养虾，采用循环水处理工艺为例加以说明：
     则这282克总氮，经过硝化作用后，转化成亚硝酸盐（注意：长期坚持用强微的“强微工厂化脱氮菌”和“强微好氧反硝化脱亚菌”的，一般不会硝化到硝酸盐的地步，而在亚硝酸盐时就反硝化作用变成氮气了），则一共产生亚硝酸根为282*47/14=947克的亚硝酸根（其中亚硝酸分子量47，氮原子量14）；
     按上面假设反硝化作用脱除1克亚硝酸根，需要消耗BOD（这里特指碳源）2.2克，则需要BOD为947*2.2=2083克；
     前面已算出，池水中粪便和残饵中本身有BOD碳源1410克，则彻底脱除这947克亚硝酸盐，还需要BOD为2083-1410=673克
     假设碳源为红糖和白糖类等，假设1克这类碳源的产生的BOD（耗氧量）为1.1克，则需要碳源673/1.1=612克；
     即理论上计算，此出虾阶段每天需要投入的糖类碳源为612克，占10公斤饲料量的6.12%，这只是用于反硝化脱硝基氮的碳源用量；
     以上计算也是基于使用微滤机和培藻措施，所以，强烈建议使用微滤机和培藻操作，其中微滤机可以过滤大颗粒粪便残饵和碎屑，稳定水质，培藻不仅可以帮助降低总氮，还可以改善蓝虾现象，更重要的是，可以澄清水质，实现清水养虾更为顺利；

表1：处理粪便和残饵中的总氮所需要的碳源（红糖白糖）分析流程表
以出虾阶段每天投料量10公斤为例加以说明

⑵ 池水中所有异养细菌维持基本生命活动需要消耗的碳源
 （这部分碳源基本与饲料投喂量无关，只与生化池的体积有关，所以，全程都是固定的投糖量，只与生化池体积有关）
计算依据有以下几条
    假设每2万亿个细菌，等于1克纯干菌体（没有保护剂，没有载体，没有杂质的纯干菌体）
    假设维持微生物基本生命活动所需要的能量，等于生长繁殖同样多的菌体所消耗的能量的10%
     再加上池水中其他异养细菌维持基本生命活动的碳源消耗量（乳酸菌，酵母菌和其他低耗氧芽孢杆菌类，以及好氧反硝化细菌本身也是异养细菌，也需要碳源维持基本的生命活动），假设细菌维持基本生命活动每天消耗的能量等于生长繁殖它本身需要的能量的10%；

     不过这一块的碳源消耗量是极少的，和反硝化作用脱硝基氮的碳源需求相比，几乎都可以忽略不计；我们还是来分析一下；
     内地淡水循环水工厂化养虾中异养细菌的碳源消耗，主要集中在生化池中，因为这里的菌量是最大的，和养殖池中相比，养殖池中的菌量几乎可忽略不计或小巫见大巫了；下面以50立方米养殖池配置5立方米（强微基地的生化池配置是养殖池的10%）为例加以说明：
     另外一般来说每20000亿（2万亿）个菌等于1克纯干燥菌体；
     ① 养殖池的菌量：一般养殖水体中菌相含量最多5万个/毫升，1立方米水体就是500亿个菌，50立方米就是2.5万亿个菌细胞，每2万亿为1克纯干菌体，则只有1.25克纯干菌体；
     ② 生化池中的菌量：挂膜在K3上的菌膜的含菌量密度大概为50亿/克（或毫升），但K3上的菌膜体积只占K3填料体积的10%左右，即K3填料空间的含菌量为5亿/毫升，然后K3填料只占生化池体积的20%，即生化池空间含菌量为1亿/毫升；那么5立方米生化池中一共有菌数量500万亿个，每2万亿为1克纯干菌体，则一共有250克纯干菌体；怎么样？比起养殖池只有1.25克纯干菌细胞相比，是不是养殖池可以忽略不计，这就是生化池的重要性了，相当于帮您节省了大量的菌剂投入成本；
     实际上生化池K3上的挂膜菌，就是固定化微生物技术，它是您的养殖系统的财富呵；
     ③ 细菌维持基本生命活动每天需要的能量：假设为繁殖量的10%的能量需求，每繁殖到100克纯干菌体，需要蛋白质50克（假设干细菌蛋白含量50%），其中的氮含量为50*16%=8克氮，繁殖需要的碳源是氮的25倍，即需要碳元素200克，假设碳源是以白糖红糖为主，则白糖红糖中的碳元素含量是40%，则需要消耗糖200除以0.4=500克；最终算下来，每繁殖1克纯干菌体，需要5克红糖或白糖，那么维持它们的基本生命活动需要消耗的糖量为10%，即为0.5克；
     ⑷ 生化池中菌膜维持基本生命活动的糖消耗量：如上所述，生化池中的纯干菌体为250克，那么每1克纯干菌体维持基本生命活动需要消耗糖0.5克，则生化池中每天维持菌膜基本生命活动需要的糖量为250*0.5=125克；

表2：内地淡水循环水系统中所有微生物消耗的碳源需求分析

⑶ 综合以上两基碳源需求量：养殖池每天投入的碳源总量大概是饲料量的6.12%+2.25%=8.37%左右
     结论是：内地淡水循环水养虾，每生产1斤虾，需要消耗糖0.0837斤，成本为0.21元/斤虾；
     以上两相相加，碳源的消耗量为饲料量的8.37%；
     则50平方米养殖池，出虾阶段，池中存虾量为800斤时，一天投料10公斤时，一天需要的碳源量为10*8.37%=0.837公斤/池/天；即837克糖/天/池；
     建议使用的碳源为白糖或红糖，水色深时使用白糖，水色浅时使用红糖：平均价格在5元/公斤(2.5元/斤)，假设一斤饲料长一斤虾，则碳源的消耗量为1斤*8.37%=0.0837斤糖，每生产一斤对虾，糖的使用成本为0.0837*2.5=0.21元/斤对虾；

     实际上，如果您充分的应用好微滤机（使用更细胞的过滤膜等），充分利用好培藻，以及投料管理得当，实际上糖的用量会更少得多；

2、出虾阶段存虾10公斤/平方米时需要的曝气功率理论值（考虑微滤机过滤效果，和考虑培藻的效果，减少了碳源的耗氧量）
     以50平方米养殖池为例来计算，以最大耗氧量阶段，即出虾阶段，存虾量最大为800斤时（16斤/立方米时），日投料量最大20斤/池时，需要的耗氧量（公斤氧/天/池）；

     一般有以下几个方面需要消耗溶氧；
     一是每天投入的碳源所消耗的BOD耗氧量；
     二是每天投入的饲料量所消耗的BOD耗氧量；
     三是对虾正常生命活动时消耗的耗氧量；
     四是将进入水体中的氨氮进行自养硝化作用需要的耗氧量（将氨氮转化成亚硝酸，这一过程基本不需要碳源配合的）；
     至于好氧反硝化作用（将亚硝酸转化所氮气）也需要消耗溶氧，但实际上好氧反硝化细菌只是在进行自我繁殖时，本身繁殖的需要，已经算在第一项（即每天投入碳源所需要的耗氧量中去了）；
      五是其他异养细菌繁殖时需要的耗氧量；

⑴ 出虾阶段：每天投入的碳源的耗氧量计算（0.92公斤氧/天）
     由前所述，出虾阶段，再考虑微滤机的效果，再考虑培藻的效果，最终糖的用量为饲料量的8.37%，即10公斤饲料*8.37%=0.837公斤白糖或红糖，这0.837公斤碳源需要的耗氧量为其所产生的BOD,系数是1.1，即0.837*1.1=0.92公斤氧/天/池；

⑵ 出虾阶段：每天投入的饲料中未转化成对虾肉的部分，产生的BOD的耗氧量（9.1公斤氧/天）
     对虾饲料转化成BOD的系数为1.3，这是因为是蛋白含量高达42%的饲料，蛋白的BOD更高，达到1.5的系数，但其中也有碳水化合物，所以，综合取1.3的系数
     每天投入饲料10公斤，其中有30%被对虾正常生命活动中吸收成虾肉了，剩下的70%即7公斤，进入水体，需要直接消耗BOD,所以，这7公斤可产生BOD：7*1.3=9.1公斤氧/天/池；

⑶ 出虾阶段：对虾生命活动所消耗的溶氧（其实包括了已转化成虾肉的那部分饲料耗氧）（5.44公斤氧/天）
     每1公斤对虾日常耗氧13.6克/天，则50平方米800斤即400公斤存虾量，则需要耗氧400*13.6克=5440克，即5.44公斤氧/天；

⑷ 出虾阶段：自养硝化作用（将氨氮转化成亚硝酸）消耗的溶氧（1.67公斤氧/天）
     前面讲过了，考虑微滤机和培藻的帮助效果，则每天进入水体的总氮只有282克/池，若全部转化成氨氮，则每天可产生氨氮282*18/14=362克氨氮（其中氨氮分子量18，氮原子量14）；
     从资料查得，每硝化1克氨氮，需要消耗4.6克溶氧，即这里需要消耗溶氧362*4.6=1665克溶氧/天，即每天的硝化作用需要溶氧1.67公斤溶氧/天。

⑸ 其他异养细菌（乳酸菌和酵母菌和芽孢杆菌）繁殖过程中消耗的溶氧
    还包括好氧反硝化细菌繁殖过程等，其实都在前面计算碳源和饲料耗氧时，都计算进去了，因为这些微生物就是依靠这些碳源和饲料生长繁殖的，计算碳源和饲料耗氧时，就相当于把这些微生物生命活动的耗氧计算进去了；

⑹ 总计（0.92+9.1+5.44+1.67=17.13公斤氧/池/天）
     以上几项相加，总计一天需要消耗的溶氧为17.13公斤溶氧/天。

3、50平方米出虾阶段需要的罗茨鼓风机功率计算
    (结论是出虾阶段最高功率需求为20--30瓦/平方米)，实际上出虾阶段有20瓦/立方米就够了，但为了保险，因为可能会出虾对虾异常状态，例如偷死或疾病，以及超大量紧急用糖的情况下，所以， 设计养虾场时，建议还是以30瓦/立方米来设计；
     这里是以极限存虾量水平为16斤/平方米即400公斤/池,来计算的,如下:
     计算所依据的参数是：每产生1公斤溶氧需要风机耗电1.25度电；
     通过以上计算,出虾阶段,一天需要消耗的溶氧是17.13公斤,则需要耗电17.13*1.25=21.41度电（千瓦时/天）;
     一天24小时均匀用电和开鼓风机,则需要鼓风机的功率为21.41/24=0.89千瓦时/天；即890瓦时/天
     若以每平方米需要功率来计算
     则除以50，则需要配置的增氧功率为890瓦/50平米=17.8瓦/平方米（取保除系数或整数20瓦/平方米），即一个50平方米的养殖池，需要配置1.0千瓦的罗茨鼓风机功率（只是出虾阶段才用这么高的功率，虾苗期其实只要1/3不到的功率）
     即如果您是30平方米的池子,则出虾阶段,需要配置30*20=600瓦功率，即0.6千瓦的鼓风机;（只是出虾阶段才用这么高的功率，虾苗期其实只要1/3不到的功率）
      注意：以上计算的前提条件是：必须配置微滤机+生化池系统，即循环水，同时必须培藻等操作；是在这两个基础上计算得到的结果；如果您是沿海的海水工厂化养虾，出问题就采用大换水的，则可要求配置的功率更低一些；

4、在生产实践中应该配置的功率
     ⑴ 完善设备硬件：在生产实践中，实际上我们的微滤机和蛋白分离器，不可能不起任何作用，而且实际上有一些工厂化养虾中，还有藻类的帮助脱氨氮；同时在使用碳源时，尽量不要一天一次性投入，而是要分几次投入，并避开喂料时间投入碳源，以免集中耗氧，防止出现意外的缺氧情况；
     ⑵ 充分利用生化池：扩大生化池面积，既使是使用强微的“强微全家福Ⅰ型（工厂化）”或“强微工厂化脱氮菌”扩培液，生化池也最好是占养殖池面积的15%以上，以充分发挥硝化细菌的作用（硝化细菌需要牢牢的附着在生物填料上才能起作用），这样就能减少生态系统中异养细菌的碳源消耗量，从而减少耗氧量，减少异养细菌和自养硝化细菌的竞争；
      如果当您发现：您的碳源用量巨大，比我上面计算的还要大，并且氨氮老是降不了，亚硝酸盐没有问题，大多是生化池面积不够，或没有正常运行生化池，或填料不合理，特别是没有24小时开循环水等造成，因为只有24小时开着循环水，生化池才能稳定，生化池的挂膜才有稳定的营养供应，假设你一天只开几小时循环水，那么剩下的时间不开循环水时生化池就缺少营养供给，生化池营养供给的大起大落，甚至会造成生化池的脱膜；此时超过一大半的碳源，都用于无谓的异养细菌上面了，这里您就需要改进生化池了，这不仅要以为您节省大量的碳源，还可以节省大量的电费；
     ⑶ 为了增加保险系数，前面计算结果是20瓦/立方米，您实际上需要配置30瓦/平方米就够用了，因为是为了保险，因为可能会出虾对虾异常状态，例如偷死或疾病，以及超大量紧急用糖的情况下，所以， 设计养虾场时，建议还是以30瓦/立方米来设计；
     象这个50平方米的养殖池,则需要配置1.5千瓦的罗茨鼓风机就可以了。

表3：内地淡水循环水工厂化养虾产量和增氧配置的关系表
功率电费消耗是工厂化养虾成本最大变数，运行得好，可以显著减少电力成本