低溫下臭氧催化氧化降解養(yǎng)殖水體氨氮的研究

     研究低溫下臭氧催化氧化降解養(yǎng)殖水體氨氮的有效途徑, 并對降解過程中產生的反應副產物進行分析。利用臭氧發(fā)生器和催化反應設備, 把加入5 mg/ L NaBr 的養(yǎng)殖水體與臭氧充分混合, 在Br -的催化作用下, 使臭氧與氨氮產生氧化反應, 產生氮氣, 達到去除氨氮的目的。實驗在一個9.2 m3水體、養(yǎng)殖密度為10 kg/ m3的封閉循環(huán)式冷水魚養(yǎng)殖系統(tǒng)中, 以虹鱒(Oncorhynchus mykiss)為實驗動物, 在192 h 的換水周期內, 每24 小時采水樣1 次, 檢測養(yǎng)殖水體中的pH、溶解氧、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、懸浮物等水質指標, 確定低溫下臭氧催化氧化降解養(yǎng)殖水體氨氮的能力和使用方法。

 

     研究表明, 在Br -的催化作用下臭氧可有效氧化降解養(yǎng)殖水體的氨氮, 降解效率可達50.11 %, 比臭氧直接氧化法高24.31 %;降解過程中硝酸鹽、亞硝酸鹽都有一定積累, 但在臭氧的作用下亞硝酸能轉化為硝酸鹽, 亞硝酸鹽含量在192 h 降至0.089 mg/L, 硝酸鹽為主要副產物;pH 值逐漸下降, 192 h 降至5.55, 養(yǎng)殖過程中可用NaOH-NaHCO3 緩沖液進行適當調節(jié)。臭氧催化氧化降解氨氮是一種有效的水處理方式, 對于冷水性魚類工廠化養(yǎng)殖的循環(huán)水體處理具有重要的實用價值。

 

     在工廠化水產養(yǎng)殖過程中, 氨氮是水生動物的主要代謝產物。水體中氨氮隨著pH 值和溫度的變化, 以離子氨和非離子氨形式存在, 而非離子氨對水生動物具有高毒性,因此氨氮降解是工廠化高密度水產養(yǎng)殖生產中非常重要的水處理工藝過程。近年來國內外科研工作者在水體氨氮降解方面做了大量工作, 研究了多種氨氮降解的方法, 主要有暴氣法、離子交換法、生物膜法和臭氧氧化法等。暴氣法只需調整pH 值后暴氣處理, 然后再回調pH 值, 方法較為簡單, 但低溫下效率低 ;離子交換法降解效果較好, 但樹脂需要再生處理, 工藝較為復雜, 處理成本較高;生物膜法是工廠化養(yǎng)殖中 很常用的氨氮降解方法, 處理方法簡單有效, 但降解的 很終產物為NO3-, 造成NO3-在水體中的大量富集, 而且低溫條件下成膜較慢, 在冷水魚工廠化養(yǎng)殖應用較少 ;而在工廠化養(yǎng)殖實驗中, 用臭氧作為消毒劑已經得到廣泛應用, 許多學者同時也對臭氧氧化氨氮進行了研究, 但臭氧氧化產物主要為NO3-, 降解氨氮效率較低, 在工廠化養(yǎng)殖降解氨氮方面還未得到廣泛應用 。

 

     由于氨氮徹底氧化降解成N2的電位值較高, 臭氧很難直接氧化, 本實驗在H+存在條件下, 以Br -為催化劑, 利用臭氧氧化氨氮并使其徹底降解成N2排出水體。此方法不需要特殊的儀器設備, 降解效果較好, 同時解決了因養(yǎng)殖用水排入水體造成富營養(yǎng)化的二次污染問題, 旨為低溫下工廠化養(yǎng)殖用水的氨氮降解方法提供全新的思路。

 

結論

(1)臭氧催化氧化法對于封閉式循環(huán)式冷水魚養(yǎng)殖系統(tǒng)是一種新的思路, 實驗條件下氧化效率已達50.11 %, 比直接氧化法的降解效率提高了24.31 %, 如果對催化氧化條件進一步優(yōu)化, 降解效率還可以得到提高。

(2)催化氧化過程的增氧作用明顯, 可滿足冷水性魚類的生長要求。

(3)臭氧催化氧化過程是一個釋放H +的過程, 但pH 值過低不利于冷水性魚類的生長, 因而在生產中當pH 值低于6.0 時, 應用NaOH-NaHCO3的緩沖體系進行適當調節(jié)。

(4)封閉循環(huán)式冷水魚養(yǎng)殖系統(tǒng)采用臭氧催化氧化法降解氨氮的過程, 也存在一定時期內亞硝酸鹽過高、硝酸鹽積累量較多等問題, 還有待于進一步研究。