臭氧对循环水养殖水质的净化效果分析

1.氨氮去除效果分析

氨氮是循环水养殖系统中主要的污染物之一，主要来源于养殖生物的代谢产物和有机物质的分解。高浓度的氨氮对养殖生物具有毒性作用，会影响其生长、免疫和繁殖性能。臭氧对氨氮的去除效果显著，研究数据表明：

在南美白对虾循环水养殖系统中，经过 4 小时的臭氧处理，氨氮去除率可达 17.78%-90.14%，具体去除效果与养殖阶段和水质条件有关。在育苗期（0-26 天），氨氮浓度从 0.71±0.39 mg/L 降至 0.07±0.03 mg/L，去除率高达 90.14%；在中期（27-57 天）和后期（57-104 天），氨氮去除率分别为 44.48% 和 52.17%。

花鲈循环水养殖系统的研究显示，在臭氧质量浓度达 0.63 mg/L、曝气 90 分钟的条件下，氨氮去除率为 36.85%。这一结果表明，即使在较低的臭氧浓度下，仍能有效降低氨氮浓度。

臭氧对氨氮的去除效果还受到 pH 值的影响。在 pH 10、臭氧浓度 2.0 mg/L 的条件下，氨氮去除率可达 42%。这是因为在碱性条件下，氨主要以游离氨（NH₃）的形式存在，更容易与臭氧发生氧化反应。

2.亚硝酸盐去除效果分析

亚硝酸盐是氨氮硝化过程的中间产物，对养殖生物的毒性比氨氮更强。臭氧对亚硝酸盐具有极强的氧化能力，去除效果极为显著：

南美白对虾循环水养殖系统的研究表明，臭氧对亚硝酸盐的去除率高达 87.50%-98.90%，且反应几乎是瞬时的。在育苗期，亚硝酸盐浓度从 19.580±2.550 mg/L 急剧降至 0.010±0.002 mg/L；在中期和后期，亚硝酸盐浓度分别从 0.320±0.010 mg/L 和 1.820±0.400 mg/L 降至接近零的水平。

花鲈循环水养殖系统中，在臭氧质量浓度 0.63 mg/L、曝气 90 分钟的条件下，亚硝酸盐去除率为 79.27%

。这一结果表明，臭氧处理能够有效控制亚硝酸盐的积累，保障养殖安全。

臭氧去除亚硝酸盐的机理主要是通过直接氧化反应，将亚硝酸盐（NO₂⁻）氧化为硝酸盐（NO₃⁻）。这一反应速度极快，几乎不受其他因素影响，因此臭氧是控制亚硝酸盐的有效手段之一。

3.COD 去除效果分析

化学需氧量（COD）是衡量水体中有机物含量的重要指标，高 COD 值表明水体中有机物污染严重。臭氧对 COD 的去除效果显著，研究结果如下：

在花鲈循环水养殖系统中，随着臭氧曝气时间的延长，COD 去除效果逐渐提高。当曝气时间为 90 分钟、臭氧质量浓度达 0.63 mg/L 时，COD 去除率达到 44.32%。这一结果表明，适当延长臭氧接触时间可以提高有机物的去除效率。

在集约化鱼类循环养殖系统中，经过 8 周的臭氧处理，水体中 COD 平均降低 36%，同时总悬浮物（TSS）降低 35%，溶解性有机碳（DOC）降低 17%，色度降低 82%。这表明臭氧不仅能够去除有机物，还能改善水体的综合水质。

在 pH 7、臭氧浓度 2.0 mg/L 的条件下，COD 去除率可达 98%，细菌活性提高 99%。这一结果表明，在适宜的 pH 条件下，臭氧能够高效去除有机物，同时促进有益微生物的生长。

特别值得注意的是，臭氧处理能够改变溶解性有机化合物（DOC）的特性，通过氧化和沉淀作用，使其更容易通过后续的生物过滤去除。这为臭氧与生物处理技术的联合应用提供了理论基础。

4.总磷去除效果分析

总磷是导致水体富营养化的关键元素，主要来源于饲料、粪便和生物代谢产物。臭氧对总磷的去除效果研究较少，但已有研究表明：

在臭氧纳米气泡与微藻联合处理系统中，总磷去除率可达 86.71%，同时 CODₘₙ、总氮去除率分别为 78.25% 和 76.59%。这一结果表明，臭氧纳米气泡与微藻的协同作用能够高效去除氮磷等营养物质。

在循环水养殖系统中，经过处理后总磷浓度可从 1.32±0.14 mg/L 降至 0.03±0.01 mg/L，去除率接近 100%。这一显著的去除效果可能与臭氧促进磷的沉淀和生物吸收有关。

臭氧去除总磷的机理较为复杂，主要包括：（1）臭氧氧化有机磷化合物，将其转化为无机磷酸盐；（2）提高水体 pH 值，促进磷酸盐的沉淀；（3）促进聚磷菌的生长和磷的生物吸收；（4）通过微絮凝作用，将磷结合在絮体中去除。

5. 细菌总数控制效果分析

细菌总数是评价水体微生物安全性的重要指标，高细菌浓度可能导致病害暴发。臭氧具有极强的杀菌能力，对细菌总数的控制效果极为显著：

在南美白对虾循环水养殖系统中，臭氧处理 4 小时后，弧菌总数和细菌总数完全被去除，杀菌率接近 100%。在育苗期，细菌总数从 (3.75±0.12)×10⁷ CFU/mL 降至 (5.95±0.21)×10³ CFU/mL；在中期和后期，细菌总数分别从 (6.20±0.42)×10⁶ CFU/mL 和 (2.82±0.16)×10⁷ CFU/mL 降至 10³ CFU/mL 以下。

研究表明，0.43 mg/L 的臭氧浓度接近 100% 灭杀大肠杆菌，1.5 mg/L 的臭氧溶液在 1 分钟内可消除真菌污染。这表明臭氧具有极高的杀菌效率，能够快速杀灭各类病原微生物。

在剑水蚤和圆水蚤的灭活实验中，微纳米气泡臭氧的很佳液相质量浓度为 1.5 mg/L，处理 25 分钟可接近 100% 的灭活率；处理 5 分钟后停止曝气，30 分钟后对剑水蚤和圆水蚤的持续灭活率分别提升了 28.5% 和 25.3%。

该数据来源研究文献。