硝酸盐累积是影响循环水养殖系统水质的重要因素之一,探明循环水养殖系统的脱氮效果对于消除硝酸盐的累积,进而控制NH3-N、NO2--N浓度至关重要。针对这一科学问题,本文构建了一套实验室规模的循环水养殖模拟系统。该循环水养殖模拟系统包括养殖池、物理过滤装置、生物过滤装置、消毒除菌装置、温控以及增氧系统等。养殖尾水经去除固体悬浮污染物、可溶性污染物、消毒杀菌以及增氧后,通过回流设备返回养殖池内循环使用。在这一水循环过程中,生物过滤装置是无机氮去除的核心单元。本文针对海水养殖许氏平鲉外排水,构建了循环水养殖模拟系统,探讨了系统的运行效果、系统的总氮收支情况、移动床生物膜反应器（Moving Bed Biological Reactor,MBBR）吸附NH3-N的动力学行为以及微生物群落特征。主要结论如下:1.构建了循环水养殖模拟系统并研究了其对无机氮的处理效果。循环水养殖模拟系统包括许氏平鲉养殖池、微滤机（固体废弃物过滤）、MBBR、固定床生物膜反应器（Fixed Bed Biological Reactor,FBBR）、紫外消毒池和臭氧消毒装置等。系统运行100天内许氏平鲉生长良好。试验期间养殖池水温为22.55±0.46℃、p H为7.62±0.08,溶解氧（DO）为5.88±0.12 mg/L,盐度为35.54±0.41‰。养殖系统对NH3-N和NO2--N的去除效果显著,许氏平鲉养殖池（W1）、固体废弃物过滤池出水口（W2）、生物滤池出水口（W3）和养殖尾水经循环重新流入养殖池处出水口（W4）中NH3-N浓度最终稳定在0.79±0.42 mg/L、0.68±0.38 mg/L、0.34±0.30 mg/L和0.28±0.28 mg/L,去除率维持在74.05%±13.36%。W1、W2、W3、W4中NO2--N浓度最终稳定在0.76±0.26 mg/L、0.46±0.27 mg/L、0.27±0.29 mg/L、0.13±0.13 mg/L,去除率维持在73.84%±12.61%。系统中各取样点NO3--N变化基本相同,在实验第100天W1处达到42.14 mg/L,NO3--N积累速率为0.42 mg/L/d。2.研究了养殖过程中总氮的主要收支途径。循环水养殖模拟系统中氮收入包括饲料投入和换水,其中通过饲料投入的氮为40.69 g,占氮收入的98.31%;通过换水加入的氮为0.70 g,占氮收入的1.69%,饲料投入是系统内氮收入的主要来源。氮支出主要包括鱼体同化的氮、底泥中的氮、通过硝氮积累而增加的氮和其他途径输出的氮。其他途径输出的氮包括通过微生物作用同化的氮、通过反硝化作用进行逸出系统的氮以及由于实验条件限制难以收集到的氮等。其中鱼体同化的氮为13.17 g,占氮支出的31.82%,底泥中的氮为15.73 g,占38.00%,通过硝氮积累增加的氮为9.46 g,占22.86%,以其他形式输出的氮为3.03 g,占7.32%。氮支出中底泥中的氮＞鱼体同化的氮＞水体中积累的氮＞其他。系统氮收入为41.39 g,氮支出为38.36 g,系统N接近平衡,达到相对稳定状态。3.基于改良的Stover-Kincannon模型研究了MBBR中氨氮降解去除的动力学行为,并探究了微生物群落特征与脱氮作用的关系。MBBR中NH3-N的去除符合Stover-Kincannon动力学模型,动力学参数KB=2.12 g/m~3,Umax=1.96 g/（d·m~3）。氨氮的实际最大去除速率为1.78 mg/（L·d）,为Umax的90.82%。MBBR具有良好的氨氮降解性能并且仍具有一定的脱氮潜力。FBBR的微生物群落丰富度和多样性较高;系统优势菌门为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门;优势菌纲为α-变形菌纲、酸微菌纲、拟杆菌纲、绿弯菌纲、γ-变形菌纲、厌氧绳菌纲;脱氮功能菌中硝化螺菌属（Nitrospira）丰度最高,亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）次之;相似的环境会保持相对稳定的微生物群落组成关系;系统中微生物代谢功能丰富,且所有样品功能组成相似。研究结果深入阐明了循环水养殖模拟系统的脱氮效果,并为消除实际生产中循环水养殖系统的硝酸盐累积,降低NH3-N、NO2--N等危害因子的浓度提供理论依据。