養(yǎng)殖水體脫氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種養(yǎng)殖水體的處理方法，特別是一種養(yǎng)殖水體脫氮方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于水資源短缺及環(huán)境污染，工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖模式已經(jīng)從流水式養(yǎng)殖方式轉(zhuǎn)向封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖。應(yīng)用循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)可以極大減少養(yǎng)殖用水量，并實現(xiàn)高密度養(yǎng)殖。但是，養(yǎng)殖動物的代謝及水中有機(jī)物的礦化作用會導(dǎo)致循環(huán)水中氨態(tài)氮濃度升高，而水中高濃度的氨態(tài)氮會對養(yǎng)殖動物產(chǎn)生毒害作用。為了保證水產(chǎn)養(yǎng)殖循環(huán)水的安全使用，必須去除養(yǎng)殖循環(huán)水中不斷產(chǎn)生的氨態(tài)氮。目前，水產(chǎn)養(yǎng)殖循環(huán)水中去除氨態(tài)氮最常用的方法是生物膜法，該方法是在水處理裝置中利用微生物將水中氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝酸態(tài)氮。但是，循環(huán)水中高濃度硝酸態(tài)氮的積累也會影響?zhàn)B殖生物的生長。雖然利用反硝化技術(shù)可以將硝酸態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，或利用厭氧氨氧化技術(shù)直接將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，以減少養(yǎng)殖循環(huán)水中氮元素的積累，但反硝化細(xì)菌及厭氧氨氧化菌的存活對環(huán)境條件要求苛刻，且反應(yīng)啟動速度慢，維護(hù)困難。因此現(xiàn)在需要一種能夠解決上述問題的養(yǎng)殖水處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，提出一種操作簡便，成本低廉，能夠直接將閉合循環(huán)養(yǎng)殖水體重的氨氮直接轉(zhuǎn)化為氮氣的養(yǎng)殖水體脫氮方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種養(yǎng)殖水體脫氮方法，其特征在于:所述的方法按照以下步驟進(jìn)行:在封閉循環(huán)的養(yǎng)殖水體中組建三電極體系，利用負(fù)載在導(dǎo)電基體上的光催化劑作為光陽極，利用紫外光照射光陽極，且光照強(qiáng)度為0.1-3 mW/cm2，并在光陽極上施加0.3-1.8V的外部偏電壓，光陽極便能夠?qū)⑺械陌睉B(tài)氮氧化為氮氣。
[0005]所述的紫外光的主波長為254nm或365nm。
[0006]所述的光催化劑為二氧化鈦。
[0007]所述的光陽極的外形為片狀、網(wǎng)狀或柱狀。
[0008]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
對于封閉循環(huán)的養(yǎng)殖水體，傳統(tǒng)的脫氮方法是生物膜法，它利用微生物將水中氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝酸態(tài)氮，但還需要想辦法將硝酸態(tài)氮的濃度降低，因此造成操作繁瑣、反應(yīng)啟動速度慢，成本高昂等問題。而本發(fā)明所公開的方法，則能夠直接將養(yǎng)殖水體中的氨態(tài)氮氧化為氮氣，它具有成本低廉，操作簡便，脫氮效果好，效率高等優(yōu)點，因此可以說它適合于在本領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，其市場前景十分廣闊。
【具體實施方式】
[0009]下面將說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0010]一種養(yǎng)殖水體脫氮方法，按照以下步驟進(jìn)行:在封閉循環(huán)的養(yǎng)殖水體中組建三電極體系，利用負(fù)載在導(dǎo)電基體上的光催化劑作為光陽極，這里的光催化劑選用二氧化鈦，同時利用高壓汞燈作為光源，向光陽極照射紫外光，這里的紫外光主波長為254nm或365nm，光照強(qiáng)度為0.1-3 mW/cm2，當(dāng)紫外光照射到二氧化鈦光陽極后，會產(chǎn)生光生電子和空穴；同時在光陽極上施加0.3-1.8V的外部偏電壓，此時光生電子會遷移至外電路，光生空穴會遷移至光催化劑的表面，直接將養(yǎng)殖水體中的氨態(tài)氮氧化為氮氣。在處理過程中水體需進(jìn)行攪拌或處于循環(huán)流動狀態(tài)中。
[0011]在上述方法中，脫氧效果與紫外光照射的強(qiáng)度有關(guān)，光照強(qiáng)度越大，脫氮處理效果越好；且施加的偏電壓越高，脫氧效果越好；且提高光催化劑的表面積也可以提高脫氮效率，為此可將光陽極的外形設(shè)計為片狀、網(wǎng)狀或柱狀；還可以將光催化劑制備成納米材料，可進(jìn)行表面修飾。
[0012]實施例一
組建三電極體系，取片狀的以鈦為基體的二氧化鈦納米管作為光陽極，將光陽極置于待處理的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中，以導(dǎo)線與電化學(xué)工作站相連接，同時設(shè)置石墨電極為對電極，Ag/AgCl電極為參比電極，以主波長365 nm的紫外光為光源,紫外光直接照射于光陽極表面，光照強(qiáng)度為1.5 mW/cm2，并通過電化學(xué)工作站向光陽極施加偏壓1.5V，當(dāng)養(yǎng)殖廢水中總的氨態(tài)氮初始濃度為0.145 mM時，經(jīng)2 h處理，總氨氮去除率達(dá)到99%，其中近50%的氨氮直接氧化為氮氣，從水體中脫離出去。
[0013]實施例二
組建三電極體系，取片狀的以鈦為基體的二氧化鈦納米管為光陽極，光陽極置于待處理的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中，以導(dǎo)線與電化學(xué)工作站相連接，同時設(shè)置石墨電極為對電極，Ag/AgCl電極為參比電極，以主波長254 nm的紫外光為光源，紫外光直接照射于光陽極表面，光照強(qiáng)度為1.2 mff/cm2,并通過電化學(xué)工作站向光陽極施加偏壓0.5V，當(dāng)養(yǎng)殖廢水中總的氨態(tài)氮初始濃度為0.145 mM時，經(jīng)2 h處理，總氨氮去除率達(dá)到70%，其中近20%的氨氮直接氧化為氮氣，從水體中脫離出去。
【主權(quán)項】
1.一種養(yǎng)殖水體脫氮方法，其特征在于:所述的方法按照以下步驟進(jìn)行:在封閉循環(huán)的養(yǎng)殖水體中組建三電極體系，利用負(fù)載在導(dǎo)電基體上的光催化劑作為光陽極，利用紫外光照射光陽極，且光照強(qiáng)度為0.1-3 mW/cm2，并在光陽極上施加0.3-1.8V的外部偏電壓，光陽極便能夠?qū)⑺械陌睉B(tài)氮氧化為氮氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖水體脫氮方法，其特征在于:所述的紫外光的主波長為254nm 或 365nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖水體脫氮方法，其特征在于:所述的光催化劑為二氧化鈦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖水體脫氮方法，其特征在于:所述的光陽極的外形為片狀、網(wǎng)狀或柱狀。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種養(yǎng)殖水體脫氮方法，其特征在于：所述的方法按照以下步驟進(jìn)行：在封閉循環(huán)的養(yǎng)殖水體中組建三電極體系，利用負(fù)載在導(dǎo)電基體上的光催化劑作為光陽極，利用紫外光照射光陽極，且光照強(qiáng)度為0.1-3mW/cm2，并在光陽極上施加外部0.3-1.8V的外部偏電壓，光陽極便能夠?qū)⑺械陌睉B(tài)氮氧化為氮氣。這是一種操作簡便，成本低廉，能夠直接將閉合循環(huán)養(yǎng)殖水體重的氨氮直接轉(zhuǎn)化為氮氣的養(yǎng)殖水體脫氮方法。
【IPC分類】C02F1-32, C02F1-46
【公開號】CN104692485
【申請?zhí)枴緾N201310649017
【發(fā)明人】王 華, 何亞, 林中凌, 孫羿, 張琦
【申請人】大連海洋大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月6日