1.固定化微生物處理法
本方法是利用一些水不溶性或水中懸浮物為擔體，讓微生物附著或吸附在其上，而在養殖用水處理過程中不易流失以達持續使用，這種方法應用在養殖用水處理上效果甚佳，也是常被使用之方法。
(1)活性污泥法
本法於1912年由美國學者Clark氏所研發，並證實可以迅速地淨化水，所以常被世界各國採用為都市廢水處理的方法，最近從現場證實都市廢水經活性污泥處理後，可以充作養殖用水使用。
活性污泥是由各種微生物及一些原生動物被吸附在水中懸浮物質所成( 如圖1.所示）具有吸附、氧化廢水中的有機物，使達到安定化的機能，利用此一活性污泥分散於水中，在好氧狀態下，處理廢水或排放水者，稱之為活性污泥法。
活性污泥法對於廢水或排放水之有機物質之去除原理，經由污泥中的微生物以下列三步驟完成：
2/吸收─被吸附於微生物細胞膜表面的有機物經由酵素水解後使被微生物細胞吸收至細胞內，當為細胞的營養分。
3/置換─當被微生物細胞吸入的有機物，經由代謝而把這些有機物轉換成微生物的細胞質，同時析出氨氮、二氧化碳及水。
(A)活性污泥法處理方式
活性污泥法處理各式各樣，其基本原則需有曝氣糟或池，經二十四小時曝氣後，靜置使活性污泥沈澱後，取其澄清水使用，下列即為各種廢水或排放水處理方式。
(B)活性污泥法在養殖用水處理上之利用
a.用都市廢水養魚法
養鰻是台灣重要的淡水養殖，由於業者對於養鰻用水處理技術不足，常慣抽地下水，造成地層下陷，地下水缺乏；因此高雄縣內湖鄉養鰻業者以抽取都市廢水經簡易處理後再充作養鰻用水，其效果甚佳堪稱為世界上最佳養殖用水利用法，對水資源充分的利用立下典範。
1/原理：
一般都市廢水係由家庭的盥洗水、洗澡水及洗滌水匯集而成，這些廢水 混和有多量的有機物質，其生物需氧量(BOD)在於200~250之間，當廢水自市區下水道流至郊外時，廢水在排水溝已與排水溝中之活性污泥均混並先行作 用，其水色也由乳白色轉變為淡黃黑色或黑色，此時將這些已與活性污泥作
用後之都市廢水抽入一個空池塘中，再經由水車打氣二十四小時後，放置使
活性污泥沈澱，再將澄清水抽至各養鰻池中充作養鰻用水。
2/水處理及利用流程模式
收集池 ─利用一個空地，大小約三分地，靠近廢水溝邊，用三馬力的馬達
將廢水抽入池中，經充分曝氣後，活性污泥將會沈澱，然後再把
上層清水再抽至養鰻池中養鰻。
儲存池 ─當鰻魚出售時，將鰻魚池的養殖用水再抽至一個空池中儲存再度
使用。
3/利用都市廢水養鰻的利點
●把水資源充分利用，不必抽取地下水造成地層下陷，使用後的水可以連 續使用。
●水中營養鹽豐富，容易作水，而且水色相當安定。
●水中生態甚為平衡，不易產生疾病。
b.利用都市廢水培養食物鏈養魚
1/原理：
都市廢水是一般市民日常生活所排放出來之廢水；水中含有豐富的有機物質，經流水排入水溝中，經由微生物分解成氨氮化合物並放出二氧化碳，若將此廢水中接種綠藻，讓綠藻利用水中之氨氮化合物及二氧化碳而大量增殖，此時再接種水蚤，讓水蚤再利用廢水中增殖出來之綠藻及微生物為餌料，而達到生產水蚤、魚類及淨化水質之多重目的，如下所示。
2/水處理及利用流程模式
當都市廢水抽引入綠藻培養池後，就需接種預先培養的綠藻種，綠藻可直接吸取水中之營養鹽及二氧化行光合作用，而在水中增殖至某種程度時，就可以連續地引入都市廢水，然而綠藻水可流至水蚤池培養水蚤，而溢流的綠藻水可以離心收或是排放到水溝：水蚤培養池的水蚤就利用綠藻水中之微小藻類及微生物當為餌料而不斷地增殖，再把水蚤培養水引流入養魚池，魚可攝取水蚤當為餌料而達生產的目的，最後養魚後的水可以排至水溝或引至水處理廠處理後在當為民生用水，此法可把水資源做充分的循環利用。
3/利用都市廢水培養食物鏈養魚之利點
●都市廢水中之有機物污染環境甚大，此法可利用廢水中摻雜的活性污泥 將那些有機物分解供做細菌類及微小藻類的營養，並可減少水中之生物
需氧量增進水質淨化。
●水中之微小生物可當為水蚤的餌料，而水蚤又可當為魚類的餌料形成食 物鏈，把廢水中的有機物轉化為魚肉，化腐朽為神奇，同時廢水也達到
淨化的目的。
(2)滴濾池法
滴濾池法是利用廢水散佈於濾床時，濾床上之微生物因而利用廢水所混入之氧氣及有機物，將廢水中之有機物分解得使水質淨化再利用之方法。
本方法常被利用於都市廢水處理，但已有業者將其應用在水產養殖用水處理上也得到相當好的效果。
(A)滴濾池之構築
滴濾池之構築係採用混泥土池，濾床底部裝有集水用之多孔板，其下為斜率1％~2％之混泥土床，而在多孔板上舖上5~10公分大小之碎石或塑膠 片厚度約1.5~2.0公尺即可成濾床，在濾床的上方裝設有旋轉式或噴射式的散水機，把排放水散佈在濾床上，水經過濾床而沿床底部斜度匯集於一處而流出，將此流出的水沈澱即得處理水。
當排放水散佈在濾床時，微生物則利用空氣中之氧氣及排放水中之有機物質，在碎石表面形成膠狀膜，此磨稱微生物膜，以顯微鏡觀察時可以觀察到細菌類、黴菌類、原生動物類、後生動物類及藻類等，當排放水與生物膜接觸時，如下圖所示，這些微生物吸收有機物，放出二氧化碳、水及含氮化合物，而使水中之有機物大量去除，處理水可以再循環利用。
(C)滴濾池之處理方式
a.一段滴濾池方式 → 一段滴濾池法是排放水經由一次滴濾池處理後， 處理水就可以再循環利用者，此法有下列三種處理方式：
理，如下列。
(D)滴濾池法在養殖用水處理上之利用
滴濾池法處理養殖用水是常應用在水族館或室內養殖場之排放水處理，因其排放水量不多，容易處理而處理水可達再利用標準，目前台灣水族館所採用的養殖用水處理之流程如下：
滴濾池法是利用附著在濾材上生物膜中之生物相分解排放水中之有機物，並具有下列優點：
a.對於水量負荷之變動強。
b.對於毒性物質衝擊負荷強。
c.不必每日測定污泥量及溶氧，管理較活性污泥法容易。
d.濾材上固定有較廣泛之生物相，處理效果好且污泥產量少。
e.硝化細菌繁殖容易，可得硝化良好之處理水。
(3)旋轉生物盤法
旋轉生物圓盤法(Rotating Bio-Disc)簡稱RBC法，於1925年美國Doman氏所研發，本方法是利用直徑一公尺之鍍錫鐵製圓板間隔2.5公分40片並列裝置，而用馬達驅動旋轉而成。
本方法除可以氧化處理水中之有機物外，也可以去除水中之懸浮物及有 機氮，所以許多國家利用此法處理都市廢水，最近國外養殖業者也曾導入本 法處理養殖用水。
(A)旋轉生物圓盤之構造
旋轉生物盤之構築經由長年來的研究改善，已改由圓形塑膠材料的薄板組合而成，其直徑約3.6公尺，這些圓盤被固定在一根水平的轉軸上，轉軸的長度約為7.5公尺，圓盤間需要有適當的間隔，圓盤的周圍附有一些PE材料所構成的空氣杯，可用來承受曝氣孔所散出的空氣泡。氣體控制閥為一種蝶閥，用來控制氣體進流量，空氣導管沿著圓盤的長度配置，將氣體導入各曝氣單元，由空氣導管支架安穩地置於槽內地板上，因而氣泡可由空氣導管傳至圓盤的空氣杯上；整個旋轉生物盤再由驅動馬達帶動，一般旋轉盤的表面積約有40％浸於排放水中，當圓盤開始旋轉，隨著圓盤的轉動由廢水中轉入空氣中，圓盤上將形成生物膜，以達排放水處理的目的。
(B)旋轉生物圓盤法之作用原理
旋轉生物圓盤經操作一段時間後，圓盤上將形成一層生物膜，每當轉盤旋出水面時，盤上將帶上一層水膜，由於位居空氣中，使水膜的溶氧迅速增加，生物膜上之微生物在高濃度溶氧下，逐漸將有機物分解，但當轉盤進入水槽後，生物膜內層溶氧被耗用殆盡，有機物質由於不斷滲入而相對地提高，如此反覆作用，水中有機物的濃度則逐漸減少，再轉盤上好氧性生物膜去除有機物的原理，如下圖所示。
旋轉生物圓盤法之好氧性微生物膜去除有機物可以Eckenfelder式表之，微生物群利用空氣及水中之氧以分解廢水中之碳水化合物、脂肪、蛋白質等，成為CO2及H2O其反應式如下：
a.有機物之氧化
旋轉生物盤法同時具有去除氨氮的功能，當生成條件( DO、pH、BOD、溫度)適合時，則硝化菌會快速生長，硝化作用將會發生其反應機制如下：
1/亞硝酸形成
附著於圓板之生物相，以細菌類的桿菌(Zoogloea)白硫菌屬(Beggiatoa) ，Shaerotilus佔優勢。其次為變形蟲(Amoeba)，草履蟲(Paramecium)，蓋蟲
屬(Opercularia)，累枝蟲屬(Epistylis)等原生動物，矽藻類及藍藻類，再其次為後生動物，種類多且由於食物鏈鎖的過程，使污泥量大為減少。
旋轉生物圓盤操作管理上之指標生物，基本上與活性污泥法相同以輪蟲類及線蟲類等後生動物多為其特徵，依須藤氏：
a.負荷適當時之生物相：
獨縮蟲屬(Carchesium)、累枝蟲屬(EPistylis)、鐘蟲屬(Vorticella)、
蓋蟲屬(Opercularia、Chinetochilum)盾蟲屬(Aspidisca)等原生動物佔
優勢，Philodina等輪蟲類、Rhabdolaimiss等線蟲類、Chaetogaster等
之貧毛類也都有出現。且存在有多量細菌類之桿菌(Zoogloea ramigera
，Sphaerotil us natans)等。
b.負荷過高時之生物相：
貝氏硫細菌屬(Beggiatoa)、桿菌(Zoogloea ramigera)較佔優勢，草履
蟲(Paramecium candatum)，波豆蟲屬Bodo，Colpidium，Cercobodo、
Oikomonas等也有多量的出現，色澤呈黑色或灰黑色。
c.負荷偏低時之生物相：
Euglypha，表殼蟲屬(Arcella)等較佔優勢，生物膜呈褐色。
(D)旋轉生物盤法之處理程序之基本型式
旋轉生物盤法處理流程模式可分為單段式處理模式、多段式處理模式及活性 污泥合併處理模式。
本處理模式係採用單軸單段垂直方式，常安裝在處理水中有機物質濃度低 的排放水，如下圖所示。
本處理模式可為單軸四段與軸平行流方式及多段平行流方式，通常是安裝在有機物質濃度較高的排水中，如下圖所示。
1/單軸四段與軸平行流方式
活性污泥法與旋轉盤法合併使用時可分為下列三種組合方式；1/活性污泥法與旋轉生物盤法分別同時處理，2/旋轉生物盤法處理後，再用活性污泥法處理，3/活性污泥法處理後，再用旋轉生物盤法處理。如此處理可以互補長短，達到更有效淨化水質。茲三種處理方式之流程如下所示。
旋轉生物盤法可以說是排放廢水處理最早的方法，也被世界各國廣受接納使用方法之一，近年來水產養殖界也導入此法做為水產養殖用水處理。
a.池塘養殖用水處理之設計及規劃
旋轉生物盤法在水產養殖用水處理及再利用，在國外已有養殖業者採用，但在國內水試所也曾引進作實驗性測試，由於旋轉生物盤之設置及處理流程與一般的水處理方法不同，所以需經歸劃後方可設置；在按裝旋轉生物盤前，在池塘的一端需設一條旋轉生物盤處理用之水泥溝渠，溝渠底部作傾斜狀，以便沈降污泥自然集積而污泥口排出，而在溝渠的一端設有池水流入口，另一端設有處理水流出口，當池水流入溝渠經處理後再由流出口流入池塘，使池塘養殖用水能連續性循環利用，以達用水充分利用之目的；其規劃與流程如下圖所示。
旋轉生物盤操作簡單，只要操作者能定期作設備檢查、進流與出流水質的檢驗、圓盤生物膜的觀察及設備的維修等例行工作且在必要時，執行正確的措施，就能得到極佳的處理水質。
c.旋轉生物盤之特點
旋轉生物盤法與其他生物處理法最大不同點是本法為推進流水之水流方式，不需回流污泥，並可依水質有機物濃度高低，增減其生物轉盤的段數，本法在實用上有下列之特點：
1/可以分成數段處理，各段可產生適當的微生物，有利於水處理。
2/本法處理易產生食物鏈，可以減少污泥產量。
3/本法處理後水質安定，生態相平衡，營養鹽不流失，水色不易變化。
(4)二段嫌氣二段曝氣法
筆者自民國77年開始投入廢水處理研究，從南部地區之河川中分離各種水生微生物，經過篩選、實驗及各種測試之結果，發現有六種本土微生物對於廢水之分解能力特強後，將其使用於自行研發之「二段嫌氣、二段曝氣」之測試模型中，發現其效果特別佳，所處理過的排放水其生物需氧量低於 50ppm，已超過83年國家標準(100ppm)。
民國82~83年間，為了使處理水能循環再利用，開始研發廢水處理新技術，期望能在廢水處理技術上求更大的突破，因此開始以固定化微生物技術來測試各樣廢水，結果終於研發出「生化反應塔」式的廢水處理模式，其處理能力遠超過上述的方法，其排放水的生物需氧量達到20ppm，遠超過87年國家標準(80ppm)此種塔式之廢水處理方法可以省掉傳統法三分之二的施工時間而且佔用地的面積也可節省二分之一以上，其污泥量比活性污泥法減少三十分之一以上，處理過的水能達再使用之標準，可謂目前國內最佳廢水處理新方法。
二段嫌氣二段曝氣法與一般水處理法迴然不同，即在嫌氣槽內之廢水接觸材料依水質特性以人工方法把特定的微生物固定在其上，使其形成一層厭氣性的生物膜，利用該厭氣性的生物膜微生物把水中較大的有機分子分解成小分子，以利後段之分解，而曝氣槽內也裝有接觸材料，並在槽內給予充分的曝氣，使流入的水能充分的與接觸材料相接觸，經一段時間後，在接觸材料表面形成一層好氣性生物膜，專以氧化分解嫌氣菌未分解完成的物質，當排放廢水在第一階段嫌氣與曝氣處理後，尚有未完成分解者，可再經由第二階段嫌氣與曝氣處理，如此可以使水中之有機物進行完全分解，其各操作之目的及效果如下表所示。
(C)二段嫌氣二段曝氣法之處理程序模式
本法與上述的方法不同者，是處理流程中多設有厭氣處理，而且厭氣處理槽中特地以人工方法，把微生物固定在接觸材料上，而微生物菌種依處理水的特性而選擇適宜的微生物加以固定之。其處理流程可分為單獨處理及混合處理兩種方式。
a.單獨處理方式
(D)養殖場之規化與設計
本方法因處理效率特佳，因此利用其設計方法處理流程及九孔專用之生物製劑及安定劑之配合使用下，而發展密閉循環水式高密度九孔養殖技術，因此九孔養殖就不必到海邊去了，隨時隨地可在家園、農場、地下室、停養豬舍或停工廠房內從事九孔養殖，本技術不但可以突破目前傳統式的方法，而且也給予水產養殖業開闢了另一個新的養殖前程。
a.養殖場之規化與設計
養殖場之選擇不受地區之限制，只要有電源所及之處，均可選定為設場的地方，尤其是地下室、屋頂、庭園或停養之豬舍等都是設場的好地方，可依場地的大小，規劃成排列式之養殖池塘或水槽；如圖所示。全場並設有一個水處理單元，水質處理採用筆者前所提出『二段厭氣、二段曝氣法』，在每個處理階段中所用的擔體均固定有筆者新開發純海洋型之微生物，快速分解珍珠鮑魚排泄物及殘餌，使水質永遠保持穩定，所以只要全場中注滿海水後，就可以由水處理單元馬達抽送水到每個養殖池或養殖槽中，然後排放出的水再流回到水處理池中處理，如此成為一個密閉式水循環系統，每一至二天補充少量的淡水以彌補海水蒸發量，即可一池水養到底，如此一來珍珠鮑魚養殖就不必到海邊去了，也不必到海邊爭地去濫墾破壞自然景觀，又不會有地層下陷之虞，同時又不會有水質污染，整場可全部採用自動化，可節省很多人力及物力。
b.飼養管理
目前九孔養殖大部份均以龍鬚菜為唯一的飼料來源，因龍鬚菜易腐敗且九孔食後排泄物甚多，所以利用本方法養殖九孔時得需要改用九孔人工配合飼料，不但可以提高九孔營養且可以減少水質污染，每天僅餵食一次即可，每個月池塘清理2~3次，並視水質狀況而追加生物製劑及安定劑，如此管理一池水可以連續養到收成為止不必換水。
c.九孔養殖業之新展望
台灣的水產養殖技術經各方之研究開發，在國際上已相當聞名，可是最近幾年來在養殖技術上很少有突破性之發展，從以往自技術輸出國逐漸變成技術輸入國，諸如最近自國外引進的高密度養殖技術及箱網養殖技術。本養殖技術全部是國人自行開發的技術，自場地規劃、設計、水質處理技術、生物製劑之製造技術，人工配合飼料之調配與製造技術等，一氣呵成成為國內水產界的新創舉。
珍珠鮑魚的養殖在國內已有二十多年之歷史，所有養殖場均設在沿海區，常造成沿海景觀之破壞或沿岸濫墾之現象，因此想要開闢九孔養殖場已無法施展，使得產量無法再提升又眼見中國大陸廣大市場需求量之高，以台灣彈丸之地的產量已無法供應，如採用本技術作高密度量產就不會坐失良機。
(5)生物過濾法
生物過濾法是利用一些塑膠顆粒、碎石或珊瑚礁為濾材，讓微生物在其周圍形成一層生物膜，使排放水通過濾材時，水中之有機物經由濾材上之微生物分解消化掉而達到水質淨化之目的者。
本法可以說是最早被人類用來淨化水質之方法；以仿效大自然之淨化作用，使池水或河水徐徐地通過清淨的砂層而得到淨化的效果，因此此法也自早期沿用至今。
(A)生物過濾床之構造
生物過濾池（槽）之過濾床之濾層構造如下圖所示。濾層的構造需考慮到濾材之性質及濾層之厚度，若採用向下流式者，過濾槽下部設有集水裝置其上置支持濾層之礫石層，再其次為濾層，為防止濾層在過濾持續之短時間阻塞，濾層都採二或三層，但是若採向上流式者，則採用均勻係數較大的砂作為單層之濾層。
(B)生物過濾池之作用理
生物過濾法的作用原理自古即有各種理論，其理化及生化作用機制甚為複雜，一般澄清過濾時，濾材對於水中可溶性物質及懸浮物之去除機制可有下列作用。
a.濾材上附著之生物濾膜，能吸取水中有機物為營養，並代謝為二氧化碳 、硝酸鹽等，而使水質淨化。
b.濾材的間隙可以使懸浮物阻流、沈澱及凝集的作用，進而達成水質淨
化。
(C)生物過濾法之處理模式
a.透明度高的水質處理方法
b.透明度低的水質處理方式
本法之處理方式中，所有流入生物濾床前之水質均需先行沈澱，以防止生物濾床快速被阻塞，而影響水的流量及處理效果，若水中懸浮物多者必須先行加入凝集劑，將其凝集而沈澱之。
凝集劑通常以硫酸鋁、聚氯化鋁為主，其加入水中時形成分子量大而帶多價正電荷的聚氫氧化鋁，而會迅速地與流入水中帶負電荷的粘土、細菌、病毒、微小藻類、色膠質等微粒子結合，而產生鋁聚化合物而沈澱下來。
(D)生物過濾法在水產養殖上之利用
生物過濾法是養殖用水處理最簡易的方法，在水族箱用水處理使用最為廣泛，近年來也被引用至繁殖場及養殖池塘排放水循環利用上。
a.淡水長臂大蝦繁殖場排放水之生物過濾循環利用
淡水長臂大蝦繁殖用水均需淡海水混和使用，在內陸的繁殖場均需購買海水使用，無形中增加成本，若能將排放水加以生物過濾處理，可再循環利用，不但可以節省成本，又可以減少疾病的發生。
當繁殖池換水時，將其排放水利用水位差流至生物過濾池時，先經過濾網將形行物過濾掉，過濾水經加溫器加溫，保持水溫在30℃，此時過濾床表層的硝化細菌的活性保持最高。能迅速將溶於水中的有機物硝化，然後經過生物濾床處理過的水再由馬達送至繁殖池再利用。
＊本法使用的利點：
1/可以節省水資源的浪費，並節省成本。
2/水質安定、疾病少、活存率高，利潤增高。
3/生物過濾池設備簡單，操作簡易，可以全自動裝置。
b.養魚池排放水之生物過濾循環利用
美國夏威夷大學王教授利用生物過濾法，研發出排放水循環再利用之技術，在水處理技術上採用兩部份，即養殖池與生物過濾池，每個養殖池須附設一個生物過濾池，當養殖池排放水時，須過生物濾池的濾床，水中之有機物可經由濾材上層的微生物濾膜的硝化細菌Nitrosomonas及Nitrobacter之作用，而去除水中之總氨氮，反應如下：
＊操作與管理
當魚池的排放水緩慢流入生物過濾池時，水中有機物就會被生物過濾膜上之微生物分解或吸收掉，但是因為池水中之有機物甚多，諸如魚的排泄物，殘餌以及水中之浮游生物等，往往容易使生物過濾床阻塞，流水量減少，處理效果也隨著降低，所以過濾床的表層須視處理水的水質狀況後，而加以清洗，一般以沖洗方式，將濾材上之物質洗掉，以保持過濾水流順暢或用逆洗方式將濾材上層的阻塞物質以逆流水洗掉。
2.生物製劑處理法
近年來水產養殖業者利用生物製劑處理池塘水質，以逐漸傳開，也廣受接納，尤其是大規模的養殖場，利用上述水處理方法，來處理排放水時．將會耗費大量資金及場地，所以生物製劑的利用，也就成為池塘水質處理不可或缺之一環。
(1)光合作用細菌
光合作用細菌是指一群能利用光能行光合作用而自營生活的細菌，此群細菌早在二十億年前，已出現在地球上，因為光合作用細菌之細胞內，含有細菌葉綠素及胡蘿蔔素，能藉太陽光能及自外界吸取之有機或無機鹽類，自行製造營養分獨立生活。
在十九世紀後期，英格曼氏(Engelman)及溫諸格雷斯基(Winogradsky)首先發現光合細菌存在之後，經過多方面不斷地研究發展，如今我們對於此類細菌之特性，已有相當程度之瞭解；在利用方面也步入實用化階段。尤其近年來，國內水產養殖業蓬勃發展，業者到處開闢養殖場，從事大規模高密度養殖，然而各種養殖業者僅注重在技術面的工作改進，而忽略了池塘中生態系平衡之重要性，以至於導致水質污染日趨嚴重，池塘老化加速進而影響到水產物的品質，甚至於疾病的蔓延，造成嚴重的損失，而光合作用細菌在池塘的底泥中，卻能利用一些殘留的有機物及有毒的硫化氫，而淨化養殖場的水質，進而防止魚蝦病的發生。
(A)光合作用細菌之特性
光合作用細菌屬於革蘭氏陰性，無毒，大多數為厭氣性，細胞內含有類似葉綠素之細菌葉綠素，在日光能下行光合作用，可是這類細菌行光合作用與一般綠色植物不同，必須在無氧狀態下方能進行，光合作用時不能利用水做為電子供給者，而是以硫化氫(H2S)、硫代硫酸根或有機物作為光合作用時的電子供給者，如下所示。
一般植物之光合作用
光合作用細菌對於水質污染具有良好的淨化效能，因之應用於水產養殖池中，可得到良好效果，通常養殖池中養殖動物長期所累積下來的排泄物及一些殘餘的飼料，很快就會引起水質污染，氧氣缺乏及雜菌叢生，池塘中有機物被代謝產生亞硝酸鹽類及硫化氫之有毒物質，進而引起養殖動物之疾病發生，因此養殖池塘中，定時注入光合作用細菌，具有淨化池塘水質及解毒功效，對於腐鰓病或病毒性疾病之發生有預防效果，光合作用細菌在池塘作用原理如下圖所示。
從圖中得知，光合作用細菌在底泥中，能將嫌氣分解細菌所分解出來的硫化氫及二氧化碳吸收利用，同時將硫化氫代謝成無毒性硫，使池塘的毒氣減少，對水產動物助益良多；又將光合作用細菌添加於錦鯉或金魚的飼料中，食後於這類魚的體色會更加鮮豔，且孵化率及活存率也有提高之功效。
(C)光合作用細菌在水產養殖池之利用
光合作用細菌對於養殖池塘水質污染改善上具有良好的效果，所以在繁養殖場也就廣受利用。
a.淡水長臂大蝦繁殖池之利用
淡水長臂蝦苗在培育過程中，若能加入一些光合作用細菌，其育成率高、疾病少且可以少換水次數，光合作用細菌使用情形如下表所示。
b.淡水長臂大蝦黑殼化處理
＊黑殼化形成原因
淡水長臂大蝦黑殼化的現象，均發生於成蝦期間，蝦體整隻看起來都呈墨黑色，黑色物都粘著於殼表，可用手指擦拭掉，當蝦脫殼後，整隻又回復正常狀況，經一周後又開始黑殼化，淡水長臂大蝦黑殼化不是疾病，而是水中鐵質與底泥中所發生之硫化氫，產生黑色硫化鐵，而積附於蝦殼表層所致，硫化氫之形成係由池底所堆積大量的排泄物、飼料殘雜、污泥等有機物，經由底泥中微生物分解產生，當硫化氫自底泥中放出進入水體，立即與水體中之鐵質反應，產包黑色硫化鐵，此時棲息於池底的蝦剛好處於反應的泥表上，因此黑色硫化鐵的形成，同時並附著於殼表上，尤其腹部游泳腳鮮黑化，且色澤也最深。
解決黑殼化的方法及去除池底的硫化氫，最佳的方法就是放入光合作用細菌，此種細菌在底泥處能吸收二氧化碳及硫化氫而自營生活，把硫化氫轉變成為無毒的硫或硫酸鹽類，如此一來水體中之硫化氫就大大減少，黑殼化也就因此而解決，池塘的養殖用水，可以持續地使用，不必換水。
c.養魚池水之改善與維護上之利用
養於池中的養殖魚類，經養一段時間之後，池底的污染程度也隨而增大，每逢遇到南風或颱風來襲時，池底的硫化氫就會大量析出，池中魚類常受不了，因此常造成了浮頭或泛池的現象，所以為了防止此種現象的發生，平時池水中須加入光合作用細菌將底泥中的硫化氫利用掉以改善池水，使養殖魚種不至於死亡，而且池水也可延長使用，以節省用水。
(2)枯草菌
枯草菌的各種菌學上的特徵如下圖所示。
(A)枯草菌作用原理
枯草菌雖然是生長在禾本科枯草上，但將其分離出來，也可以在水中培養，因其細菌細胞會分泌出酵素，分解周圍之有機物；尤其在水溫25℃左右，水中溶氧在4~5ppm，展現出最大的有機分解活性，這些分解活性全靠細菌細胞分泌出酵素來進行，酵素的性狀常由於細菌細胞周圍的作用基質不同而有所不同，即作用基質為富蛋白質時則分泌多量的蛋白質分解酵素，若作用基質為富澱粉時則分泌多量的澱粉分解酵素，這些酵素能將高分子有機物分解成小分子，易被吸收利用外，尚可提供池塘中其他細菌群之營養，而以達淨化水質，其作用原理如下：
(B)枯草菌在水產養殖用水處理上之利用
枯草菌原先是被利用在豬糞尿水上處理上，因其可防止硫化氫產生，同時對於廢水淨化力強，所以近年來有業者將其應用在池塘水質淨化，也可得到良好的效果。
枯草菌產品均自日本進囗的乾燥菌體，大部份均呈孢子狀，將其投入池塘中，經三天後即可以發生淨化效果，使用量每分地在1~2公斤，當枯草菌發芽增殖時會快速地將飼料中之蛋白質及澱粉分解成小分子，供池中之微生物吸收利用，而快速地把水質淨化。
(3)酵母菌
酵母菌的種類甚多，分佈甚廣，包括陸地、淡水及海水中均可檢出酵母菌之存在，酵母菌最早被人取來釀酒用，後來又被當為食品或飼料添加物，近年來有一些環工業者利用酵母菌來處理廢水；筆者也曾利用酵母菌做為池塘水質淨化菌使用，也可獲得滿意的效果。
(A)酵母菌之特性
酵母菌是屬於通性嫌氣性菌，也就是在嫌氣、好氣兩條件下均能生育，大部份的酵母菌是發酵性菌，當在嫌氣的條件下能將澱粉經由解糖作用，產生酮酸，可是在好氣的條件下，則產生CO2及H2O。其作用特性受下列因素影響。
＊酸鹼度(PH值)—酵母菌作用最佳之酸鹼度在pH5~6之間，偏低或偏高活性
會隨而降低。
＊鹽度—酵母菌對於鹽度高低的適應性不同，可分為好鹽性酵母菌及非好
鹽性酵母菌，前者在鹽分20/00以上才能發育，後者在鹽分20/00以
下，才能發育良好者。
＊溫度—酵母菌對溫度之適宜性各有不同，但是一般均在25~35℃之範圍最
適合發育。
(B)酵母菌之作用原理
酵母菌大部份為發酵性，能將澱粉類分解成葡萄糖經吸收代謝而排出CO2及H2O，除此之外，酵母菌在維生素之存在下，也能將硝酸鹽還原成氨當為氮素源吸收利用，而達到水質淨化之效果。
酵母菌曾經被利用在澱粉工廠廢水及豬糞尿水處理，頗具效果，在水產養殖用水處理上尚未有所聞，但是筆者曾經利用酵母菌在淡水長臂大蝦越冬時之池塘水質處理，其效果甚佳，其水質甚為安定，亞硝酸仍保持在0．0lppm以下，換水量比平常減少一半以上，可以節省用水量。
(4)硝化細菌
硝化細菌係指一群能將水中之氨氮硝化轉變為硝酸態氮的細菌。氨是水域中有機物受到嫌氣性微生物的分解產生而來，一般魚類在含有0.6~2.0mg/1氨的水域中，及有中毒的現象，所以水中的氨需快速地經由硝化細菌氧化成為硝酸鹽，才會變成無毒性。
(A)硝化細菌之特性
硝化細菌的種類甚多，一般而言，硝化細菌能利用環境中的大量有機碳做為細胞的碳素源及呼吸能的來源，除此之外，其作用特性易受下列因素之影響。
＊酸鹼度(pH值)─硝化細菌最佳作用pH範圍在於PH7~9之間，若pH值降低時
，氨氧化成為亞硝酸態氮就會降低，反之pH值增高時，
水中氨濃度會升高，而會抑制硝化細菌之硝化作用。
＊溶氧─水中溶氧對於硝化細菌作用影響甚大，因為硝化作用為一種氧化
作用，把氨氧化成亞硝酸鹽進而硝酸鹽，所以最大效率的硝化作
用應是在供氧高的情況下發生。
＊溫度─硝化細菌在水溫9~35℃之間均有不同程度的作用效果，一旦溫
度降至5℃以下硝化作用即停止；通常海水硝化細菌在30~35℃活
性最高，而淡水硝化細菌則在30℃時活性最高。
(B)硝化細菌之作用原理
硝化細菌的硝化作用是一種生化的氧化作用，分為兩個階段進行；第一階段是將嫌氣細菌代謝產生的氨氮氧化成為亞硝酸態氮，第二階段則由亞硝
酸態氮氨化成為硝酸態氮，這兩個階段係由二種不同的硝化細菌分別進行，
如下所示：
水域中之氨氮及亞硝酸態氮對水族動物均有不同程度的毒性，所以須經氧化亞硝酸態氮的硝化細菌(Nitrobacter)作用，才能把亞硝酸態氮的毒性轉化成為無毒性的硝酸態氮。
(C)硝化細菌在水產養殖用水處理上之利用
目前硝化細菌已有市面上產品，通常是使用於水族館或水族箱中之水質處理，國內尚未聞有使用在大規模養殖場的水質處理，因為硝化細菌在上述各種水質處理方法中，很容易在濾材上附著，形成生物膜，所以不必特地再添加硝化細菌。
3.利用生物自淨處理法
生物自淨法是以人為方式利用自然界生物本身具有的機能，將污染的水質淨化的方法。參與自淨的生物群包括微生物、植物及動物；在水域中溶存的有機物，先由異營細菌分解而轉化為無機鹽類供為自營細菌類、微小藻類的營養，然而水族動物將其攝取為食物，而形成分解者、生產者及消費者之相互關係，而使水質達到淨化。
水產微生物自淨法係利用存在自然界水域中之各種機能不同的微生物，將溶存於水中或沉積底部之有機物，分解成為無機鹽類，而使水質達到淨化之方法，如下列作用途徑所示。
一般養殖池塘中之水族動物經飼養一段時間後，由於殘餌及水族動物排泄物之沉積，經池中微生物之作用不斷地析出無機鹽類，不久池水就會變成優養化，同時池中環境也會逐漸地起變化，諸如水色過濃、氧氣不足以及有毒物質之產生等，當池中有機物量超過微生物自淨的負荷量時，池中的水族動物就易造成疾病而死亡；此時養殖業者都濫用藥物及大量換水，而造成水資源無謂的浪費，若將其池塘養殖用水經由微生物自淨法處理，則可以再循環利用。
(A)水產微生物的自淨原理
生物自淨過程分為有氧自淨及無氧自淨；有氧自淨是在有氧氣的環境裡，好氣細菌將腐敗性有機物分解成無機鹽化（礦酸化）的作用過程。而無氧自淨是在無氧氣的環境裡，嫌氣細菌將腐敗性有機物分解為各種中間產物；諸如氨、甲烷、硫化氫及低分子有機酸等。其實水產微生物之有氧自淨與無氧自淨作用甚難劃分，而是在水域中呈混合進行狀態。
a.有氧自淨作用
好氧自淨作用是屬於好氣性分解其最終產物為NO-3、SO-24、CO2、H2S等，無機化鹽類易為水中藻類吸收利用，而無氧自淨作用是屬於嫌氣性分解，其最終產物為 NH3、CO2、H2S等還原性產物，其中NH3、CO2也易被水中藻類吸收利用，最後水質達到淨化。
茲將上述有氧自淨作用及無氧自淨作用對於有機物之分解反應最終產物分別列於下圖。
利用水產微生物的自淨法處理養殖用水是最普遍的方法之一，尤其是蝦類之繁養殖用水處理茲將筆者使用方法分別述之。
a.利用水產微生物自淨法培育草蝦黑殼仔
＊黑殼場之設計與規劃
草蝦苗培育過程中，黑殼仔階段常是不可或缺的；雖然是短短十天左右，其育成率高低，決定勝負甚大，若草蝦黑殼場用水能採用微生物自淨循環作用，將可大大改善，茲將筆者使用方法說明之。
＊管理與操作
從下圖所示，為草蝦黑殼場用水循環利用之流程，其中生物自淨池為底泥，污泥10?15公分高，首先注入海水達一公尺深，經曝氣一週後，抽至各黑殼池使用，再整個蝦苗培育過程中，養殖用水均能保持流動循環狀態，排放水經由排水口在流入生物自淨池，水中的殘餌及排泄物，經由底泥中之微生物分解，而無機鹽化，隨而被池中之藻類吸收利用，使水質淨化及安定，黑殼仔育成可達近百分之百的成功。
草蝦養殖為國際性的產業，世界各地均闢場養殖者不少，近年來由於海域大環境的污染日趨嚴重，養殖業者在抽取海水後，未經處理或處理不盡理想，及直接注入養殖池中，海水的病原菌隨水入侵，又加上養殖場的自家污染，常會致使草蝦罹病死亡，所以為了解決此種困境，筆者於是提出封閉循環水式的草蝦養殖方法供參考。
＊養殖場的設計及規劃
利用水產生物自淨法養殖草蝦時，須將養殖池空出一池當微生物自淨池，使各池的排放水能流入此池自淨處理，其設計流程如下圖所示：
草蝦苗放養前，先將海水及淡水混合注入生物自淨池，鹽度調整至l5 左右，經放置一週後，再以潛水馬達把池中的水抽至各草蝦養成池中，養蝦池的用水，在經由底部溢流回生物自淨池，再整個養殖過程蒸發或滲流失的水量再以淡水補充之，如此做成封閉循環水式之養殖，如此易防止海水中病原菌之污染，同時池塘水中的殘餌及排泄物在生物自淨池中，經由池中微生物分解，並無機鹽化，綠藻類吸收利用，而達到水質淨化及生態平衡，所以草蝦就易於養殖成功。
＊本法之利點：
1/可以不必時常抽取海水而引進病原菌。
2/生物自淨池中，由於微生物的作用，把腐敗性的有機物分解，轉化成無機 鹽類，由於綠藻吸收利用，可供池中自然長出的水蚤類餌料，而水蚤又
可當為草蝦的餌料生物，如此形成食物鏈，對草蝦的活存與生長均有所
助益。
3/整個養殖用水系中，水質甚為安定，生態也平衡對草蝦不產生緊迫。
4/養殖過程中不再追加海水，遇有下大雨鹽度降低，也不受影響。
(2)水產植物的自淨法
水產植物的種類甚多，這些水產植物在水中能吸取水中的無機鹽類而使水 質淨化，目前被選用在做水質處理的水生植物為布袋蓮，此種植物僅能用於極小規模的試驗用，對於廣大面積的養殖場及海水魚蝦養殖場就無法派上用場了，所以選用為養殖用水處理的水生植物就需要選擇了，通常筆者以選用大型藻類為主。
(A)水產植物的自淨原理
水產植物的自淨是利用一些大型藻類，將自淨池中，好氣微生物所分解 出來的無機鹽類吸收利用，同時使水質淨化；其自淨原理如下：
(B)水產植物自淨法在水產養殖用水處理上之利用
利用水產植物自淨原理來處理養殖用水是最為簡便的方法，通常所選用的植物種為龍鬚菜及滸台或絲藻等大型藻類，龍鬚菜及滸台是適合海水養殖用水處理，其中龍鬚菜又具有經濟價值，而絲藻可利用在淡水養殖用水處理，茲將實用例分別說明於下：
a.草蝦池與龍鬚菜池用水循環利用
本方法係台南水試分所研發，是利用龍鬚菜將草蝦池排放的肥沃水質，經由龍鬚菜吸收後，成為清淨水再注入養殖池，使形成一個循環系統，使水質保持清淨且安定，草蝦在此良好環境下成長加速。
＊養殖場的設計與規劃
養殖場係台南市何國明先生所有，將其規劃配置如下圖。
＊飼養與管理
從上表得知，草蝦池和龍鬚菜池進行用水循環，對降低草蝦池的銨氮有所助益，在此種環境下，草蝦經養四個多月後，活存率達70.68％，平均57尾∕斤。
b.利用絲藻淨化淡水長臂大蝦池
淡水長臂大蝦養殖已成為高屏地區的重要內陸養殖水產物之一，價格比草蝦為佳，所以養殖者眾，常因養殖池塘持續養殖時間過長，因而造成池底污染，水質優養化，而不易越冬，因此在越冬前，先需清理池塘，將清理後的池塘注入淡水，經放置半個月後，池中將長出絲藻，這些絲藻即可利用底泥及水質中之營養鹽，而在數天內池水迅速淨化，然後再將預定越冬的蝦再移入池中養殖。
(3)水產動物自淨法
水產動物自淨法是利用水中一些濾食性動物將水域中之微小有機物、微生物及微小藻類濾食之，而使水質淨化之方法。
(A)水產動物自淨原理
水域中的水產養殖動物經一段時間飼養後，水質就逐漸地受殘餌及排泄物的污染，經由水中微生物分解，常使池水變為優養化，水色加濃，進而影響到水產動物的生長，此時可利用一些濾食性的水產動物將其攝食，轉變為可再利用的動物蛋白質，同時又可淨化水質，可謂一舉兩得，其自淨原理如下：
在養殖池塘中，一些殘餌及養殖動物排泄物，除了一部份被底棲的砂蠶攝食掉外，一些微小餌屑及排泄物，雙枚貝也可直接攝取利用，但是大部份的有機物均被池中微生物分解吸收利用外，尚可代謝成為營養鹽，供微小藻類增殖，此時濾食性微小動物如輪蟲及雙枚貝類將其攝取當為食物，如此形成一個食物鏈，同時也把池水淨化。
(B)水產動物自淨法在水產養殖用水處理上之利用
利用水產動物來處理養殖用水，一般均以具有經濟性的雙枚貝類為主；如牡蠣、文蛤或西刀舌，其中西刀舌的濾食量比文蛤為大，且價格也高，所以本節將台南水試分所於台南縣北門鄉林獻策先生的草蝦養殖與西刀舌用水循環利用試驗介紹之。
a.養殖池塘構築圖
養殖池之構築如下圖所示。池塘底質為砂質，方適合西刀舌的棲息；在草蝦池及西刀舌池各裝設有一個抽水馬達，然而利用草蝦池之抽水馬達把池中優養水抽至西刀舌池清淨水抽至草蝦池，而形成一個循環體系。
依上述養殖池配置狀況，每隔7~8天循環一次，每次換水量約6~7公分， 並定期測試其水質狀況，如下表所列。
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