冷水性鱼类工厂化养殖中臭氧催化氧化降解氨氮(4)

实验过程中,对照组pH值持续上升并接近未经处理水体,这可能与添加饲料及鱼类排泄产物对酸碱度有一定调节有关,同时水体中的缓冲盐类对pH值也有一定的调节作用[18];实验组中pH值首先略有上升与水体中Fe2+浓度较高有关,因为Fe2+被臭氧氧化成F e3+的过程是消耗H+的过程。

但随着Fe2+浓度的降低,24h后Fe2+对pH值的影响逐渐下降。由于臭氧催化氧化过程是消耗OH-的过程,所以24h后水体的pH值逐渐降低。在臭氧催化氧化的过程中,臭氧直接与NH+4作用的过程也是同时存在的,直接氧化过程是一个释放H+的过程,也会导致pH值的降低。

臭氧催化氧化过程通过对pH值的改变,对水体氨氮的存在状态有较大影响。水体中氨氮主要以离子氨和非离子氨的形式存在,非离子氨随着pH值的变大及温度的升高而增加,而非离子氨是对鱼类具有高毒性的物质[2],所以控制水体的pH值和温度是保证鱼类承受氨氮最大容量的重要因素。本实验是在(12±1)℃的条件下进行的,所以pH值是控制氨氮存在形式的主要因素。根据欧洲内陆渔业委员会制定的淡水水质标准[19],非离子氨对鲑鳟鱼类产生毒性的最低水平为0.2mg/L,养殖水质标准为0.025mg/L。所以当水温为(12±1)℃,pH值在6.0～6.5时,按照养殖水质标准计算总氨为28.74～92.59mg/L。如不考虑其他因素,鲑鳟能承受的总氨最大浓度还要大,实验过程中实验组总氨的最大浓度为9.544mg/L,因而在鲑鳟适合生长的温度和pH 范围内,实验组氨氮的浓度是可以承受的剂量。

2.3　臭氧催化氧化过程对溶解氧及悬浮物的影响

对照组溶解氧含量96h内变化不大,悬浮物含量逐渐增加。实验组溶解氧先逐渐变大,最高值达10.41mg/L,然后再逐渐下降,最低值为7.10mg/L;悬浮物含量192h内变化不大(图6和图7)

。

图6　水体中溶解氧含量与时间关系图

水温(12±1)℃

Fig.6　Relationships betw een concentration of

　　　DO in aquaculture w ater and time

　　　　　Water temperature(12±1

)℃

图7　水体中悬浮物与时间关系图

水温(12±1)℃

Fig.7　Relationships between concentration of susp-

　　　ended solids in aquaculture water and time

　　　　　W ater temperature(12±1)℃

　　对照组由于增加了增氧设备,因而溶解氧变化不大,虽

然悬浮物随食物残渣及排泄物的增加逐渐变大,但短时间内

有机物分解耗氧作用并不明显。实验组水体溶解氧的增大

主要是由于臭氧氧化作用造成的[反应式(1)、(4)、(5)],因

而随着臭氧与水体中有机物及部分离子的相互作用,水体中

溶解氧逐渐增加。但随着无机盐、可溶性有机物及悬浮物在

水体中的积累,水体溶氧的能力逐渐下降,水体中有机物及

部分无机离子的耗氧作用逐渐增强[17],加之臭氧催化氧化

对水体的供氧的作用逐渐减弱,使水体的溶解氧含量逐渐降

低。实验组悬浮物总量较低,实验期间变化不大,主要是由

于臭氧对有机物的氧化以及过滤罐的作用,使有机物在该循

环系统没有过多积累。从溶解氧及悬浮物含量来看,封闭循

环式冷水鱼养殖系统较适合虹鳟等冷水性鱼类的生长。

2.4　臭氧催化氧化法降解氨氮的应用前景分析

臭氧催化氧化法是一种全新的氨氮降解方式,其直接使

氨氮降解成N2的思路避免了对环境的二次污染,氨氮的降

解效率也得到了很大提高。从经济成本上来看,目前国内外

许多工厂化养殖车间采用臭氧消毒或臭氧直接氧化降解氨

氮,无需投入更多的设备既可进行臭氧催化氧化降解氨氮的

研究和生产;实验过程中添加的N aBr作为催化剂,也是一种

便宜易得的工业原料,在许多沿海的工厂化车间,甚至可以

在淡水中直接添加部分海水对Br-质量浓度进行调节(海水

中Br-的平均质量浓度为65mg/L[20])。因此,臭氧催化氧

化降解氨氮并没有对工厂化养殖增加更多的成本,如将节约

的淡水资源和所增加的投入进行核算,运营成本较臭氧消毒

和臭氧直接氧化降解氨氮法还会略有降低。

臭氧催化氧化法降解氨氮较臭氧直接氧化法具有明显

的优势。当然该方法的降解效率还有待提高,副产物较多、

反应所需pH值较低等问题也有待进一步实验解决。今后将

针对这些问题做进一步的深入研究,使其更适合冷水鱼的生

长,在节约淡水资源的同时尽量降低工厂化运营成本,为工

厂化养殖业开辟广阔的空间。

3　结论

(1)臭氧催化氧化法对于封闭式循环式冷水鱼养殖系统

第6期刘　永等:冷水性鱼类工厂化养殖中臭氧催化氧化降解氨氮793

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