·研究简报·
冷水性鱼类工厂化养殖中臭氧催化氧化降解氨氮刘 永1,2,曹广斌1,蒋树义1,韩士成1,陈中祥1
(1.中国水产科学研究院黑龙江水产研究所,黑龙江哈尔滨150070;2.黑龙江出入境检验检疫局,黑龙江哈尔滨150001)摘要:研究低温下臭氧催化氧化降解养殖水体氨氮的有效途径,并对降解过程中产生的反应副产物进行分析。利用臭氧发生器和催化反应设备,把加入5mg /L NaBr 的养殖水体与臭氧充分混合,在Br -的催化作用下,使臭氧与氨氮产生氧化反应,产生氮气,达到去除氨氮的目的。实验在一个9.2m 3水体、养殖密度为10kg /m 3的封闭循环式冷水鱼养殖系统中,以虹鳟(Oncorhynchus mykiss )为实验动物,在192h 的换水周期内,每24小时采水样1次,检测养殖水体中的pH 、溶解氧、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、悬浮物等水质指标,确定低温下臭氧催化氧化降解养殖水体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养殖水体的氨氮,降解效率可达50.11%,比臭氧直接氧化法高24.31%;降解过程中硝酸盐、亚硝酸盐都有一定积累,但在臭氧的作用下亚硝酸能转化为硝酸盐,亚硝酸盐含量在192h 降至0.089mg /L ,硝酸盐为主要副产物;pH 值逐渐下降,192h 降至5.55,养殖过程中可用NaOH -N aHCO 3缓冲液进行适当调节。臭氧催化氧化降解氨氮是一种有效的水处理方式,对于冷水性鱼类工厂化养殖的循环水体处理具有重要的实用价值。关键词:氨氮;臭氧;降解;溴
中图分类号:S953.9 文献标识码:A 文章编号:1005-8737-(2005)06-0790-06收稿日期:2004-09-23;修订日期:2005-04-04.
基金项目:科技部科研院所社会公益研究专项基金项目.
作者简介:刘 永(1976-),男,助理研究员,主要从事环境及食品安全研究.E -mail :l iuyongs @hotmail .com 通讯作者:曹广斌(1957-).E -mail :h s cgb @http://www.77cn.com.cn
1)Yang M ,Uesugi K ,M yoga H .Study on By -product of Ozonation Du ring Ammonia Removal under the Existence of Bromide Factors Affecting For -mation and Removal of the By -products [C ].Proceedings of 13th World Congress of IOA ,Kyoto Japan ,1997,1:669-674.
在工厂化水产养殖过程中,氨氮是水生动物的主要代谢产物。水体中氨氮随着pH 值和温度的变化,以离子氨和非离子氨形式存在,而非离子氨对水生动物具有高毒性[1-2],因此氨氮降解是工厂化高密度水产养殖生产中非常重要的水处理工艺过程。近年来国内外科研工作者在水体氨氮降解方面做了大量工作,研究了多种氨氮降解的方法,主要有暴气法、离子交换法、生物膜法和臭氧氧化法等。暴气法只需调整pH 值后暴气处理,然后再回调pH 值,方法较为简单,但低温下效率低
[3-4]
;离子交换法降解效果较好,但树脂
需要再生处理,工艺较为复杂,处理成本较高
[5-7]
;生物膜法
是工厂化养殖中最常用的氨氮降解方法,处理方法简单有效,但降解的最终产物为N O 3-,造成NO 3-
在水体中的大量富集,而且低温条件下成膜较慢,在冷水鱼工厂化养殖应用较少[8-9];而在工厂化养殖实验中,用臭氧作为消毒剂已经得到广泛应用,许多学者同时也对臭氧氧化氨氮进行了研究,但臭氧氧化产物主要为NO 3-,降解氨氮效率较低,在工厂化养殖降解氨氮方面还未得到广泛应用
[5,10-11]
。由于氨
氮彻底氧化降解成N 2的电位值较高,臭氧很难直接氧化,本实验在H +
存在条件下,以Br -为催化剂,利用臭氧氧化氨氮
并使其彻底降解成N 2排出水体[12]
1)
。此方法不需要特殊
的仪器设备,降解效果较好,同时解决了因养殖用水排入水体造成富营养化的二次污染问题,旨为低温下工厂化养殖用水的氨氮降解方法提供全新的思路。1 材料与方法1.1 实验设备
工厂化实验设备为本课题组自行设计,黑龙江水产研究所渔业机械车间生产组装的封闭循环式冷水鱼养殖系统(图1)。养殖废水回流经沉淀排污处理,过滤后进入臭氧催化氧化反应塔(为不锈钢双层反应塔),臭氧催化氧化后进行暴气处理,最后进入鱼池。1.2 实验动物
实验从2004年3月3日至2004年5月30日;实验用虹鳟(Oncorhy nchus my kiss )取自哈尔滨市金山埔渔场,共528尾,均为1+龄鱼,平均体重为153.4g ,每个鱼池的鱼体平均总重量为15258.3g ,实验期间无死亡;饵料为瑞典进口鲑鳟专用饲料,日投食为体重的1%～3%。
第12卷第6期2005年11月
中国水产科学
Journal of Fishery Sciences of China
Vol .12 No .6November 2005