臭氧對循環水養殖水質的凈化效果分析

1.氨氮去除效果分析

氨氮是循環水養殖系統中主要的污染物之一，主要來源于養殖生物的代謝產物和有機物質的分解。高濃度的氨氮對養殖生物具有毒性作用，會影響其生長、免疫和繁殖性能。臭氧對氨氮的去除效果顯著，研究數據表明：

在南美白對蝦循環水養殖系統中，經過 4 小時的臭氧處理，氨氮去除率可達 17.78%-90.14%，具體去除效果與養殖階段和水質條件有關。在育苗期（0-26 天），氨氮濃度從 0.71±0.39 mg/L 降至 0.07±0.03 mg/L，去除率高達 90.14%；在中期（27-57 天）和后期（57-104 天），氨氮去除率分別為 44.48% 和 52.17%。

花鱸循環水養殖系統的研究顯示，在臭氧質量濃度達 0.63 mg/L、曝氣 90 分鐘的條件下，氨氮去除率為 36.85%。這一結果表明，即使在較低的臭氧濃度下，仍能有效降低氨氮濃度。

臭氧對氨氮的去除效果還受到 pH 值的影響。在 pH 10、臭氧濃度 2.0 mg/L 的條件下，氨氮去除率可達 42%。這是因為在堿性條件下，氨主要以游離氨（NH?）的形式存在，更容易與臭氧發生氧化反應。

2.亞硝酸鹽去除效果分析

亞硝酸鹽是氨氮硝化過程的中間產物，對養殖生物的毒性比氨氮更強。臭氧對亞硝酸鹽具有極強的氧化能力，去除效果極為顯著：

南美白對蝦循環水養殖系統的研究表明，臭氧對亞硝酸鹽的去除率高達 87.50%-98.90%，且反應幾乎是瞬時的。在育苗期，亞硝酸鹽濃度從 19.580±2.550 mg/L 急劇降至 0.010±0.002 mg/L；在中期和后期，亞硝酸鹽濃度分別從 0.320±0.010 mg/L 和 1.820±0.400 mg/L 降至接近零的水平。

花鱸循環水養殖系統中，在臭氧質量濃度 0.63 mg/L、曝氣 90 分鐘的條件下，亞硝酸鹽去除率為 79.27%

。這一結果表明，臭氧處理能夠有效控制亞硝酸鹽的積累，保障養殖安全。

臭氧去除亞硝酸鹽的機理主要是通過直接氧化反應，將亞硝酸鹽（NO??）氧化為硝酸鹽（NO??）。這一反應速度極快，幾乎不受其他因素影響，因此臭氧是控制亞硝酸鹽的有效手段之一。

3.COD 去除效果分析

化學需氧量（COD）是衡量水體中有機物含量的重要指標，高 COD 值表明水體中有機物污染嚴重。臭氧對 COD 的去除效果顯著，研究結果如下：

在花鱸循環水養殖系統中，隨著臭氧曝氣時間的延長，COD 去除效果逐漸提高。當曝氣時間為 90 分鐘、臭氧質量濃度達 0.63 mg/L 時，COD 去除率達到 44.32%。這一結果表明，適當延長臭氧接觸時間可以提高有機物的去除效率。

在集約化魚類循環養殖系統中，經過 8 周的臭氧處理，水體中 COD 平均降低 36%，同時總懸浮物（TSS）降低 35%，溶解性有機碳（DOC）降低 17%，色度降低 82%。這表明臭氧不僅能夠去除有機物，還能改善水體的綜合水質。

在 pH 7、臭氧濃度 2.0 mg/L 的條件下，COD 去除率可達 98%，細菌活性提高 99%。這一結果表明，在適宜的 pH 條件下，臭氧能夠高效去除有機物，同時促進有益微生物的生長。

特別值得注意的是，臭氧處理能夠改變溶解性有機化合物（DOC）的特性，通過氧化和沉淀作用，使其更容易通過后續的生物過濾去除。這為臭氧與生物處理技術的聯合應用提供了理論基礎。

4.總磷去除效果分析

總磷是導致水體富營養化的關鍵元素，主要來源于飼料、糞便和生物代謝產物。臭氧對總磷的去除效果研究較少，但已有研究表明：

在臭氧納米氣泡與微藻聯合處理系統中，總磷去除率可達 86.71%，同時 COD??、總氮去除率分別為 78.25% 和 76.59%。這一結果表明，臭氧納米氣泡與微藻的協同作用能夠高效去除氮磷等營養物質。

在循環水養殖系統中，經過處理后總磷濃度可從 1.32±0.14 mg/L 降至 0.03±0.01 mg/L，去除率接近 100%。這一顯著的去除效果可能與臭氧促進磷的沉淀和生物吸收有關。

臭氧去除總磷的機理較為復雜，主要包括：（1）臭氧氧化有機磷化合物，將其轉化為無機磷酸鹽；（2）提高水體 pH 值，促進磷酸鹽的沉淀；（3）促進聚磷菌的生長和磷的生物吸收；（4）通過微絮凝作用，將磷結合在絮體中去除。

5. 細菌總數控制效果分析

細菌總數是評價水體微生物安全性的重要指標，高細菌濃度可能導致病害暴發。臭氧具有極強的殺菌能力，對細菌總數的控制效果極為顯著：

在南美白對蝦循環水養殖系統中，臭氧處理 4 小時后，弧菌總數和細菌總數完全被去除，殺菌率接近 100%。在育苗期，細菌總數從 (3.75±0.12)×10? CFU/mL 降至 (5.95±0.21)×103 CFU/mL；在中期和后期，細菌總數分別從 (6.20±0.42)×10? CFU/mL 和 (2.82±0.16)×10? CFU/mL 降至 103 CFU/mL 以下。

研究表明，0.43 mg/L 的臭氧濃度接近 100% 滅殺大腸桿菌，1.5 mg/L 的臭氧溶液在 1 分鐘內可消除真菌污染。這表明臭氧具有極高的殺菌效率，能夠快速殺滅各類病原微生物。

在劍水蚤和圓水蚤的滅活實驗中，微納米氣泡臭氧的很佳液相質量濃度為 1.5 mg/L，處理 25 分鐘可接近 100% 的滅活率；處理 5 分鐘后停止曝氣，30 分鐘后對劍水蚤和圓水蚤的持續滅活率分別提升了 28.5% 和 25.3%。

該數據來源研究文獻。