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微電流電解去除養殖海水中氨氮效果.pdf

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第32卷第1期2122016年1月農業工程學報rIhnsactionsoftheChineseSocietyofAgricultumlEngineeringV01.32No.1Jan.2016微電流電解去除養殖海水中氨氮效果葉章穎·,裴洛偉z,林孝昶t,顧招兵z,王朔-,朱松明1,阮替杰睬(1.浙江大學生物系統工程與食品科學學院,農業部設施農業裝備與信息化重點實驗室,杭州310058;2.云南農業大學動物科學技術學院,昆明650201)摘要:為了探究微電流電解技術去除養殖水體中氨氮的效果,試驗以鹽度為30‰(質量分數)人造海水為對象,設置了循環水溫度、流速和電流密度3個參數以及對應參數的3個水平,探究其對氨氮去除率的影響。試驗結果表明,在試驗設置的溫度(18、25、32℃)和流速(100、300、500m‰in)條件下,循環水溫度和流速的變化對氨氮去除率影響并不明顯。試驗設置的電流密度(20、40、60刖mz)條件下,對氨氮去除率有明顯作用,且電流密度越大,單位時間內氨氮去除速率越快。正交試驗確定了最優去除條件為電流密度、水溫和流速分別為40~m:、32℃、500mL/min。通過能耗分析可知,在設定的參數范圍內,不同溫度條件下最低能耗條件為電流密度40刖m:、流速300m‰in,最低的能耗為21.26Wh,l(g。研究結果可以為微電流電解在海水循環水養殖中氨氮降解提供參考。關鍵詞:養殖;電解;溫度;養殖海水;氨氮;流速;電流密度doi:10.11975/j.issn.1002—6819.2016.01.030中圖分類號:S文獻標志碼:A文章編號:1002—6819(2叭6)一01-0212—06葉章穎,裴洛偉,林孝昶,顧招兵,王朔,朱松明,阮簧杰.微電流電解去除養殖海水中氨氮效果【J1.農業工程學報,2016,32(01):212—217.doi:10.11975/i.issn.1002—6819.2016.01.030http:,/www.tcsae.or譬YeZhangying,PeiLuowei,bnXiaochang,GuZhaobing,WangShuo,ZhuSongming,RuanYunjie.AmmoniaremoValeffectbyusingmicm—cun.entelectmlysisinaquaculturesalinewater【J】.TransactionsoftheChineseSocietyofAg而cultumlEngineeringfrmnsactionsoftheCSAE),2016,32(01):212—217.(inChinesewithEnglishabstract)doi:10.11975,j.issn.1002·缶819.2016.01.030http://www.tcsae.orgO引言在循環水養殖系統中,養殖對象的代謝產物、餌料殘渣等含蛋白質的物質不能及時分解,產生的氨氮是水體主要污染物來源【l】。很多研究表明,水體中的氨氮和亞硝酸鹽含量過高會對養殖生物造成毒害作用,氨氮含量超過1mg,L時將會對魚類攝食行為產生影響,氨氮含量超過2mg,L時將會引起養殖生物大量死亡【2-3】。為了避免系統中氨氮的積累,目前經常采用生物硝化處理使水中氨氮降至2~3mg/L【4】。然而,傳統的生物硝化反應器存在著一些弊端。硝化細菌是自養型細菌,增殖時間較長,15qc以下基本失去作用同,正因為如此硝化反應器受溫度的影響很大,另外生物填料的掛膜時間長嘲,尤其是對于一些冷水性魚類養殖,硝化反應器啟動時間長,一旦系統運行失敗,硝化細菌菌落要很久才能恢復同,因此生物硝化需要結合一些新的氨氮去除技術來避免溫度波動引起的生收稿日期:2015—10一08修訂日期:2015一lo-18基金項目:十二五科技支撐計劃項目(2014BAD08809);國家自然科學基金(31402348);中央高?;究蒲袠I務費(No.20150NA6006)作者簡介:葉章穎(1982一),男,安徽廣德人,副教授,博導,從事設施養殖消毒新技術及裝備研究。杭州浙江大學生物系統工程與食品科學學院,310058。Email:[email protected].edu.cn?!ㄐ抛髡撸喝钯澖?1983一),男,浙江杭州,博士,助研,從事水產養殖水處理與裝備研究。杭州浙江大學生物系統工程與食品科學學院,310058。Email:[email protected].edu.cn農業工程學會會員:葉章穎(F041200613S)物硝化反應器效率的降低罔。隨著電極制造技術的不斷發展,近年來電化學氧化作為高級氧化技術在污水處理領域得到了人們的更多關注。目前對電化學去除氨氮的研究主要集中在對高濃度氨氮廢水的處理上,如垃圾滲濾液【91、養豬場廢水【10l、污泥消化液?】等,在低濃度氨氮情況下,尤其是在工廠化循環水養殖中有關電化學氨氮的去除研究較少,同時循環水養殖中比較關鍵的一些參數如水溫、流速等對電解法降低氨氮濃度的影響更是未見報道。本文主要研究了不同循環水流速、溫度和電流密度條件下,微電流電解對養殖海水中氨氮的處理效果,并在此基礎上對各處理條件下的能耗進行了分析,確定了最優電解條件,以期為電解法應用于循環水養殖中的氨氮降解提供參考。1材料與方法1.1實驗材料與設備Na§,O,、酒石酸鉀鈉、醋酸、可溶性淀粉、NH4Cl、KI均為分析純,購于國藥集團化學試劑有限公司;海水晶購于浙江海藍星有限公司。鈦基鉑電極(陜西易萊德新材料科技有限公司,西安),APS3005D型穩壓直流電源(南京國睿安泰信科技有限公司,南京),85—2型恒溫磁力攪拌器(杭州儀表電機有限公司,杭州),PRX一250B型人工智能氣候箱(寧波海曙賽福實驗儀器廠,寧波)以及蠕動泵(保定申辰泵業有限
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