孙广明 冯守明 王德兴 赵二伏 李宝华
天津市水产研究所 300221
前言
我所自90年代中期以来，展开了臭氧在水产养殖中的试验与应用，主要进行了“内陆地区河蟹育苗水处理工艺”，“臭氧水处理系统在河蟹育苗生产中的应用”，“臭氧细菌性鱼病试验”，“臭氧水处理技术在温窒养鳖中的应用”，“应用臭氧处理水培育中华绒螯蟹苗的试验”，“臭氧水对斑点叉尾鱼回受精卵孵化及幼苗培育的影响”，“臭氧、光合细菌综合生物效应对提高工业化罗氏沼虾育苗的应用”，“臭氧净化水培育单细胞藻的试验”，“臭氧在河蟹育苗规模化生产上的应用”等项研究与推广应用，取得了显著的经济与社会效益。经过多年的研究应用，其应用技术已趋于成熟。从众多的应用实例中得知，应用的实际效果与臭氧水处理系统的设计配套紧密关联，不同的养殖应用模式应与相应的水处理系统相配合。以求得设备配套的经济性，应用的合理性与优化使用模式。根据以往众多的试验与实际生产应用经验，提出
水产养殖水处理系统的设计思路归纳出应用模式，使臭氧在水产养殖中的应用做的科学、合理与经济。
图1 臭氧水处理系统结构简图
图1臭氧水处理设备的系统结构
1 臭氧水处理设备的系统结构与设备的配置1.1臭氧水处理设备的系统结构
最基本的臭氧水处理系统应由臭氧发生装置与气水混合装置两个主要部分与一些辅助设施构成。其系统结构见（图1）所示：
1.2 臭氧发生器的构成与主要性能指标
一台完整的电晕放电臭氧发生器，主要由放电室、高压电源和气源三部分构成。要选择高效适用的臭氧发生器，就必须对其性能指标有明确的了解。要正确选择与使用好臭氧发生器，使臭氧发生器高效运行，必须了解以下几个方面的问题。
⑴ 臭氧发生器的额定臭氧产量与最大臭氧产量g/h；
⑵ 额定臭氧产量下的臭氧浓度mg/l；
⑶ 臭氧发生器的工作频率Hz；
⑷ 臭氧发生器的臭氧产率kg/kW·h；
⑸ 臭氧发生器的工作气源(空气，纯氧，富氧)。
1.3 臭氧水处理装置的构成
臭氧水处理装置是完成臭氧对水体净化的重要设备，整个装置至少要包括2个部分，即臭氧
气水混合及过渡保留。臭氧处理净化水的过程是在臭氧气体与被处理水的接触中完成的，因此臭氧气体能否与水做到充分的混合与接触直接决定与臭氧水处理的效果。
表1 臭氧投加量参考表
目前应用比较普遍的臭氧气水混合装置，有鼓泡式接触塔或接触池。这种混合装置结构简单投资较少，有一定的应用优势，但是存在设备体积或占地面极大、混合效率受流程的影响，存在使用与控制不灵活等问题。射流式混合装置体积较小，使用起来灵活方便，但混合效率较低。近年来在国内有些单位采用尼可尼泵（旋涡泵）作为气水混合器，具有体积小混合效率高等特点。但是产品价格高，耗电多，应用范围受到限制，一般气体吸入量大于水量的7%时系统进不能正常运行。总之不同的臭氧气水混合装置都有各自的特点与优势，适用于不同的场合与应用模式，只能结合实际应用情况进行合理选用，才能达到最佳与最经济的应用效果。2 臭氧在水产养殖中应用的几种模式
2.1 开式系统水质的消毒净化
众所周知，养殖用水经过臭氧处理后水质得到明显净化。本系统主要由臭氧发生器与高效气水混合器组成，其基本结构如图1。对养殖和育苗的水源水进行消毒净化，该系统组合结构简单使用方便。臭氧水处理系统的进水口与供水水源相连接，作为养殖水源应经过沉降与过滤处理。由臭氧净化后的水可用于水产育苗、水产养殖、生物饵料培养以及用于养殖育苗池和其它器具的消毒，臭氧投加量和水中残余臭氧浓度参考表1数值。
通常用臭氧处理后的水应放置2小时后，再用于养殖、育苗生产，应保证水中不再含有残余臭氧。对于要求严格的育苗生产用水，还有必要进一步进行深度处理，如果使用活性炭过滤后，就不会对生物产生任何有害影响。
对于鱼病用水，应使水中含有一定数量的残余臭氧，保证水体具有消毒杀菌能力。但是接受的鱼，在含有残余臭氧的水体中的保留时间应该得到控制，因为不同的鱼类耐受臭氧的能力是不同的。
对于消毒、净化用水，水中要保持较高的残余臭氧浓度。这样的水具有较强的杀菌净化能力，用于冲刷养殖池壁及需要消毒的器具，可以代替消毒药物，而且无毒无害不会产生二次污染。
图2 系统组合基本流程
2.2闭式系统水质的消毒净化气体混合器在当今水资源十分匮乏的条件下，工厂化养鱼作为一种新兴产业得到了迅速的发展。工厂化养鱼是在全封闭水循环条件下的高密度养鱼系统，在这样一个系统中能否改善和净化养殖水质，则是工厂化养鱼系统能否正常运行的一个十分重要的问题。在闭式循环水养鱼系统中加入了臭氧水处理环节，对水体进行强化处理，在保证鱼体正常生长，预防病害，提高成活率和鱼品质量等方面，不但是必要的而且是不可缺少的一个重要环节。闭式循环水处理系统的一般结构见图2所示。
在闭式循环臭氧水处理系统中，必须增加物理和生物处理环节，曝气、沉降、过滤、生物净化都是必要的处理过程。通过曝气、沉降、过滤去除由养殖池排出的废水中的固体颗粒及悬浮物，再经过生物滤池降解水中的氨氮，最后经臭氧消毒净化后返回养殖池重复使用。
在闭式循环臭氧水处理系统中，臭氧的投加量应得到有效的控制，根据实际运行经验臭氧投加量控制在（0.5～1.0）g/m3范围内比较合适。其一次处理臭氧总投加量，应保证将养殖水体完全处理一遍为宜。如工厂化养殖水体为100 m3，一次处理的臭氧投加量应控制在（50～100）g。经臭氧处理后的水质一般可保持5～10小时，因此在闭式循环臭氧水处理系统中，每天保持用臭氧处理1～2次，就可以达到净化水质的目的。
2.3 微量臭氧在水质调控中应用
经生产实践和试验中发现，在水产养殖水环境系统中投入微量臭氧，会对水质生态环境产生根本性的改善。经臭氧设备处理后的池水各项水化指标和生物指标明显优于处理前的指标，溶解氧明显增加，氨氮、亚硝酸态氮下降，水中浮游植物、细菌总数及弧菌总数都明
显下降。每日经臭氧处理池水量达池总蓄水量6%左右，即按总水体计算当臭氧投加量达到0.04 g/ m3时，就可以有效降低水中细菌总数、弧菌数和浮游植物总数，增加溶解氧，降低氨氮、亚硝酸态氮。
微量臭氧再水质调控中的成功应用，为在大面积池塘养殖中应用臭氧奠定了应用基础。本系统设备结构简单，主要由臭氧发生器与高效射流式气水混合器配套。高效射流式气水混合器应安置在池塘的一侧，距堤埝2.5～3 m处平行安装。射流器安装在水面以下，距水面1.5m左右。系统工作时，由射流器产生的水流冲力，推动池塘水的对流循环，使处理后的水作到充分混合。
微量臭氧在水质调控中应用的射流混合器，应具有大的水流量，和大的空气吸入量。
3 系统的设计与设备的选配
3.1 问题的提出与初步论证
在水产生产中应用臭氧，首先应该对养殖系统进行论证与确认。要确定养殖生产方式，同时要对环境条件，水源及水源水质等情况有一个清楚的了解，对于臭氧水处理系统的设计
和设备选用的人员，应对现场进行认真考察，在进行前期调研的基础上确定养殖模式和养殖规模。
3.2 初步设计的主要问题
以养殖模式与养殖规模为基础依据，由养殖专家根据生产的目标与要求，确定出养殖模式，结合养殖规模计算出每小时臭氧的需求量。因此在初步设计阶段应明确提出以下几个方面的问题。
⑴ 确定养殖规模及水体数量，换水次数，需要处理处理的程度即臭氧投加量g/ m3；
⑵ 完成水质处理要求需要的臭氧总量；
⑶ 选择臭氧发生器以及所采用的气源；
⑷ 臭氧气水混合对传质的要求和气水混合器的形式；
⑸ 水的前处理与后处理的工艺要求；
⑹ 水处理系统的费用估算。
3.3 主要设备的性能要求与选配原则
根据初步设计的主要问题所提出的设备要求，进行设备的选择与配套。可以根据提出的数据要求选择市场现有的成品设备，也可以根据自身的设计与生产能力，自行设计与制作。不管采取什么方式，都一定要达到要求的质量标准。
3.3.1 臭氧发生器
臭氧发生器是臭氧水处理系统的核心部分，在选购之前必须对其性能有充分的了解。一般来讲臭氧发生器臭氧产量g/h是我们选购是需要考虑的重要问题，但是我们必须要知道臭氧的浓度mg/l、臭氧的产率kg/kW·h、使用的原料气和工作频率Hz等重要参数。
产量相同的臭氧发生器，臭氧浓度较高的具有较高的经济性能。使用空气为原料气时，最大产量时的浓度应高于20mg/l。使用氧气为原料气时，最大产量时的浓度应高于50mg/l。低于这个指标的臭氧发生器应慎重选用。
臭氧发生器有工频（50Hz/60Hz）、中频（100Hz～1000Hz）、高频（大于1000Hz）三种类型，高频臭氧发生器具有较小的体积和较高的臭氧产率。
3.3.2 原料气与气体的制备
常用的原料气体有：氧气、空气、以及含有氮、二氧化碳等惰性气体的含氧混合气体。由于产生臭氧的原料是氧气，一般臭氧发生器都以洁净空气或纯氧气为气源，因此气体中氧的含量、气体流量、气体露点，气体中杂质含量等因素，都直接影响设备的臭氧的产量和运行的经济性能。采用不同的气源，对臭氧发生器的系统结构，运行特性，经济性能以及应用范围都有较大的影响。因此，对原料气的性质进行分析，对合理、经济的使用臭氧发生器是十分必要的。
⑴ 采用空气为气源。需要较大的投资，操作维护复杂，运行时要消耗电能。同时产生的臭氧浓度和臭氧产量较低，容易产生氮氧化物。用于大、中型臭氧发生器的供气。
⑵ 利用富氧机生产氧气为气源。富氧设备需要投资，其费用高于空气除湿净化设备。小型机、中型机规格比较齐全。在中、小型臭氧发生器上应用有一定的优势。应用富氧机产生的臭氧，可以达到较高的浓度，臭氧产量一般是使用空气源的2倍以上。
⑶ 使用商品氧气或液氧为气源。产生的臭氧浓度高，产量大，质量好，不会产生氮氧化物。
在运行过程中维护简便，不消耗电能。在一般情况下，小型臭氧发生器采用瓶装氧气为气源，中型臭氧发生器采用液氧更为经济。
3.3.3 臭氧的传质与气液混合设备
由臭氧的基本特性可知，臭氧在水中的溶解度比氧大13倍，但由于臭氧化气体的浓度很低，因此不易溶于水中被充分利用，而且臭氧的生产成本又相当高，所以必须设计高效气水接触装置，提高臭氧向水中传递的效果，以充分发挥出臭氧的效果。接触装置形式繁多，一般常用的有以下几种。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议