臭氧总残留氧化物对海水封闭循环水养殖系统的影响研究

摘要

臭氧(O3)作为强氧化剂应用在海水循环水养殖系统的消毒杀菌水处理工艺中，可以有效降低系统内污染物含量。由于臭氧具有高效、无二次污染等特点使其在循环水养殖系统中的应用日益广泛。同时，循环水养殖系统中添加适量臭氧可以控制水体微生物数量，有助于维持系统水环境微生物群落结构的稳定性，从而减少病原微生物进入系统水体，减少疾病发生。然而，随着臭氧进入海水循环养殖系统后，产生的一系列臭氧总残留氧化物（Total Residual Oxidants，TRO）将在系统内积累，若不及时处理，会给养殖生物造成毒害作用，这也是海水养殖企业在选购和使用臭氧发生装置时的顾虑所在。因此养殖池TRO的浓度检测与控制变得尤为重要。目前关于臭氧的研究更多侧重于探究臭氧对养殖生物（主要为鱼类）生长、生理形态的影响以及臭氧残留去除技术，鲜少关注TRO在海水循环水养殖系统中的浓度检测、衰减规律以及对生物滤池运行效果的影响。因此，掌握TRO衰减规律及其对生物滤池的影响，对于臭氧在海水循环水养殖系统水质优化调控中具有重大意义。本文通过系统研究TRO对海水循环水养殖系统的影响，结果如下：
　　(1)关于海水养殖水体的TRO检测，在0～0.5 mg/L的TRO浓度范围内，KI-DPD分光光度法与H3BO3-KI比色法线性关系良好，检出限分别为0.040 mg/L和0.034 mg/L，且该两种测定方法准确性及重复性较佳，相对标准偏差(Relative Standard Deviation，RSD)均小于5.0％，低于传统碘量法;而IDS分光光度法只有在高浓度臭氧海水样品(0.6～1.2 mg/L)检测时，RSD才小于5.0％，且测定值显著低于上述两种方法(p＜0.01)。故对于海水养殖水体中的TRO检测，KI-DPD分光光度法和H3BO3-KI比色法均准确有效。
　　(2)通过研究不同温度下TRO的衰减规律，构建了不同温度下TRO衰减动力学模型（其中:x--TRO初始浓度，t--时间）:13℃:y=（0.8223x-0.0229）-(0.0822x+0.0013)ln(t);18℃:y=(0.8028x-0.0306)-(0.0877x+0.0008)ln(t);23℃:y=(0.8324x-0.0322)-(0.0889x+0.0012) ln(t);28℃:y=(0.6659x+0.0022)-(0.0969x-0.0004) ln(t)。通过生产实践验证，28℃时，TRO衰减动力学模型在4种不同臭氧量条件下，只有在0.25 mg/L浓度下具有较好的预测能力，在0.50、0.75、1.00 mg/L条件下，处理30min后的测量值偏离度较大，预测能力较差。
　　(3)不同臭氧量条件下，TRO对养殖池水环境的影响研究表明:臭氧量为0.5 g/h时，TRO对养殖池内水环境有较好的改善。与对照组相比，CODMn、NO2--N、SS浓度显著降低(p＜0.05);总细菌和弧菌数量极显著降低(p＜0.01)，总氨氮(Total Ammionia-N，TAN)浓度变化不显著(p＞0.05)。臭氧量为1.0 g/h时，TRO对养殖池内水环境有极好的改善。与对照组相比，CODMn、TAN、NO2--N、SS浓度极显著降低(p＜0.01);总细菌和弧菌数量极显著减少(p＜0.01)。因此，在臭氧量为1.0 g/h时，TRO对养殖池水环境改善效果更好。
　　(4)不同臭氧量条件下，TRO对流动床生物滤池(Moving-bed Biofilter，MBBF)处理性能的影响研究表明:臭氧量为0.5g/h时，TRO对MBBF处理性能有抑制作用，但与对照组相比，MBBF进水CODMn、TAN、NO2--N浓度显著降低(p＜0.05)。TRO抑制作用主要表现对NO2--N去除率显著(p＜0.01)，但对CODMn、TAN去除率不显著(p＞0.05)。臭氧量为1.0g/h时，TRO对MBBF处理性能抑制作用极显著。其主要表现对CODMn、TAN、NO2--N去除效果抑制作用极显著(p＜0.01)。同时，与对照组相比，MBBF进水CODMn、TAN、NO2--N浓度极显著降低(p＜0.01)。因此，臭氧量为1.0g/h时，虽然TRO对MBBF处理性能抑制作用更显著，但TRO大幅降低了MBBF进水CODMn、TAN、NO2--N浓度，从而改善了整个循环水系统的水质，并与养殖池内水质变化保持一致。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 封闭循环水养殖系统的发展

1．2．1 封闭循环水养殖系统简介

1．2．2 海水封闭循环水养殖技术的应用研究进展

1．3 臭氧在海水循环水养殖中的应用

1．3．1 臭氧简介

1．3．2 臭氧在海水循环水系统中的应用

1．4 课题提出及主要研究内容

1．4．1 课题的研究背景

1．4．2 课题的主要研究内容

1．4．3 技术路线

第2章 海水中TRO三种检测方法的比较研究

2．1 概述

2．2 材料与方法

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验试剂

2．2．3 实验方法

2．2．4 三种检测方法精密度试验

2．2．5 TRO浓度与臭氧含量相关性实验

2．2．6 三种方法测定TRO浓度比较实验

2．3 结果与讨论

2．3．1 三种检测方法精密度试验

2．3．2 三种检测方法线性回归模拟方程

2．3．3 海水中三种检测方法的比较

2．4 本章小结

第3章 海水封闭循环水养殖系统中TRO衰减动力学模型构建及应用

3．1 概述

3．2 材料与方法

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验方法

3．2．3 测定指标、方法及数据分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 海水中不同TRO浓度下TRO衰减

3．3．2 海水中不同温度下TRO衰减

3．3．3 TRO衰减规律动力学模型

3．3．4 TRO衰减动力学模型应用

3．4 本章小结

第4章 不同臭氧量对海水封闭循环水养殖系统的影响研究

4．1 概述

4．2 材料与方法

4．2．1 实验仪器

4．2．2 实验系统

4．2．3 实验方法

4．2．4 测定指标、方法及数据分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 臭氧对养殖池水环境的影响

4．3．2 臭氧对流动床生物滤池性能的影响

4．4 本章小结

第5章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢