臭氧在海水养殖的消毒作用

2024-08-22 08:44:04| 发布者:

一、简述随着我国水产养殖业的迅猛发展,各种先进的水处理技术得以广泛应用,如砂滤、微生物净化、紫外线杀菌消毒、泡沫分离等。但随着工业化封闭式循环水养殖设备在实际生产中...

一、简述


随着我国水产养殖业的迅猛发展,各种先进的水处理技术得以广泛应用,如砂滤、微生物净化、紫外线杀菌消毒、泡沫分离等。但随着工业化封闭式循环水养殖设备在实际生产中的推广的应用,高密度、小水体的生产条件对水质的要求也更加严格。因此,应用具有高效、快速特点的臭氧进行水质处理的技术也就应运而生。


1.臭氧的特性

臭氧(O3 )又名活性氧,是氧气的同素异构体,易溶于水,在水中即刻发生还原反应,产生中间物质单原子氧和羟基(0H) 单原子氧氧化能力极强,羟基也是强氧化剂、催化剂,因此,臭氧具有较强的消毒效果,并可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物单原子氧和 羟基消毒作用的机理为:(1)臭氧可以分解细菌的细胞壁,扩散进人细胞内,氧化破坏细胞室内的酶而杀死病菌;(2)臭氧可与细菌细胞壁 脂类舣键反应,进人细菌体内部,作用于脂蛋削白和脂多糖,改变细胞的通透性,从而导致细胞溶解。臭氧杀菌消毒、分解水中有机质及无机物的能力比常用的氯高出几百倍。而且由于臭氧不稳定,反应过后易生成氧和水,从而 不会造成二次污染。


臭氧可以净化水质的依据由于臭氧的强氧化性,使得它对水中的各种微生物均具有较好的杀灭效果。

臭氧用于海水消毒数据

3.1臭氧平衡浓度

不同负荷率的臭氧处理导致海水中臭氧平衡浓度不同。1L/min处理产生0.04 ppm,而2345 L/min臭氧负荷处理分别产生0.110.150.190.23 ppm的臭氧平衡浓度。

3.2氨氧化

海水中5ppm的氨被臭氧完全氧化的时间不超过12小时(图1)。在本实验中,臭氧对氨氮的去除在前3h较快,在后9h内缓慢进行,直至氨氮浓度全部被氧化。将臭氧对氨氮的去除分为两组,即较低的组和较高的组。低浓度臭氧处理(123L/min臭氧)的去除率为0.55±0.21ppm/h,平均去除加速度y=1.2873lnx+1.141。另一种是较高的臭氧处理(45L/min臭氧),去除率为0.75±0.20ppm/h,去除加速度y=1.2108lnx+1.3005

 臭氧发生器 

          
3.3亚硝酸盐氧化

臭氧还与亚硝酸盐发生反应,将其氧化成硝酸盐和其他水中多余的气体。在所有臭氧处理浓度下,海水中5ppm的亚硝酸盐在90min内被完全氧化,平均去除率为4.45±0.21mg/L/hy=1.3022lnx0.993)。在最初30分钟后,亚硝酸盐浓度从5 ppm下降到1 ppm,然后在90分钟内连续下降到接近零(图2)。

臭氧发生器 

3.4硝酸盐氧化

硝酸盐在12小时后从5-3.95 ppm的初始浓度被氧化,此后保持在该水平(图3)。硝酸盐去除率平均为0.36 ppm/hy=0.0851 lnx+4.1748)。臭氧对硝酸盐的氧化作用在12h内完成,12h后硝酸盐浓度无明显变化(p>0.05)。

臭氧发生器 

3.5TOC氧化

在臭氧氧化过程中,TOC浓度一直下降,12小时后所有处理的浓度达到2.98±0.77 ppm时趋于稳定,但24小时后最低臭氧处理的浓度为4.06±0.46 ppm时趋于稳定(图4)。这意味着总有机碳达到平衡浓度,并保持在那里之后。TOC氧化速率可分为最低臭氧处理、中等臭氧处理和最高臭氧处理三组,氧化速率分别为1.652.222.25ppm/h。实验表明,最低臭氧处理浓度(1L/min)对水中TOC的去除率显著降低(p<0.05),而其它浓度对TOC的去除率差异不显著(p>0.05)。

臭氧发生器 

3.6溴酸盐形成

溴酸盐的形成随着臭氧暴露时间的延长而增加(图5)。在臭氧氧化24小时内,溴酸盐浓度急剧上升至79.28ppm。在氨的氧化过程中,只要水中仍有氨存在,溴酸盐的生成就受到抑制。溴酸盐浓度在前6小时保持在0.33 ppm,在接下来的6小时增加到8.3 ppm,然后急剧增加(图6.TOC的氧化过程中,水中的有机碳也抑制了溴酸盐的生成。在最初的12小时内,除5L/min的臭氧处理外,所有溴酸盐浓度均低于10 ppm(图7)。12h后,TOC也消耗殆尽,溴酸盐生成量急剧增加。

臭氧发生器

臭氧发生器


 

二、重要结论


在水产养殖中应用臭氧强化水质,可以完全去除水中的氨氮和亚硝酸盐。虽然硝酸盐浓度可能累积,但在常规条件下,硝酸盐对生物体并没有真正的毒性。臭氧氧化对海水中溴酸根离子的生成有补偿作用,但由于水中存在氨氮和有机碳,氨氮和TOC浓度的不同可以抑制溴酸根离子的生成。

 启示

使用臭氧对养殖尾水进行处理,不仅可以减少细菌和寄生虫还可以对NH4+-NNO2--N等水质参数起到调控作用。





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