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DJ系列电解式臭氧技术在水产养殖中的应用简介

发布时间：

2023-03-09

前言

水产养殖一直是我国一个比较稳定的行业，近年国内人均鱼肉消耗还有很大的上升空间。但是随着国家和百姓对食品安全的高度关注，水产品现代工业化养殖，尤其是饲养鱼生产已到了从普及发展转为提高生产效率和产品质量的重要阶段。随着水产养殖业的发展，水产品因病原微生物引起疾病时有发生，对养殖业危害极大。各养殖设施除加强管理外，在饲育水及使用的各类器具上消除病原微生物已成为一个重要课题。在此转型期常规的养殖技术已暴露出明显的弱点。就以水产品生产最关键的预防瘟疫和病害的措施来说，必须在技术上找到新的突破口，才能提高生产效益和产品质量。臭氧消毒技术因其广谱、高效、绿色、安全的消毒特性走进了养殖行业。
　　从预防疫苗的措施来说，在常规饲养中给鱼类喂抗生素和注射疫苗似乎无可非议。但是，忽视了对饲养环境进行杀菌、消毒、净化，而使受细菌病毒等污染的饲养水随时会引发病害。另外，喂药不但增加生产成本，而且不断积累的抗生素反过来危害饲养鱼的健康，过多地使用化学药物会损害鱼类的生理机能，影响饲养鱼的生长。就食品卫生方面来看，携带生长素和抗生素的鱼肉制品易给人类健康造成危害。臭氧作为一种强氧化剂、消毒剂、催化剂不仅在水消毒、改善水质、防止水产养殖系统内的疾病及赤潮解毒等得到了成功的应用，而且因为其自身的特性绿色环保更加引起人们的重视。

二、臭氧杀菌消毒机理

臭氧又称活氧，是世界上公认的广谱高效杀菌消毒剂。其杀菌机理是它作用于细菌的细胞膜使其损伤，导致新陈代谢障碍直至死亡，其杀灭病毒的机理是直接破坏核糖核酸或脱氧核糖核酸。通过臭氧杀菌装置可对生物卵消毒、养殖水杀菌、设施消毒，可以防止病原体的侵入。臭氧具有强烈的杀菌消毒和水质净化作用，而且无毒无害，是水产养殖和育苗生产中最理想的杀菌净化剂，对防治鱼、虾、海胆、河蟹、甲鱼等生物病害，改善水产养殖的生态环境有着重要的意义。
水产养殖中使用臭氧育苗，可节约各种消毒剂，抗菌素，还可以减少换水量，节约燃料煤，应用臭氧育苗，其成活率至少可提高一倍以上而且一套设备可使用数年，从而既可大大节省养殖成本，又可培育出绿色环保食品，从各个方面讲是比较经济的。目前日本及欧美等大部分国家已广泛采用臭氧进行养殖，并禁止采用氯化物等化学消毒剂进行养殖而造成含氯素过高的产品进入其市场，各大报刊时有报道。
消毒是家水产养殖的重要环节，如果消毒措施跟不上，对水产品的健康将带来严重的不良后果。将臭氧直接运用到水产养殖生产中去，它是目前国内改善水产品生产环境和水产生产消毒最有效的途径和方法。
　　经浙江省疾病预防控制中心检测。DJ系列电解式臭氧消毒机的杀菌效果如下：
白色葡萄球菌飞平均杀灭率均为99.98%
自然菌的消亡率分别为99.09%、98.94%、98.55%

注：各次试验阴性对照均无菌生长

作用时间测试序号消毒前对照菌群落数（cfu/m³）消毒后对照菌群落数（cfu/m³）消忘率%

三、臭氧杀菌消毒技术在现代化水产养殖中的优越性

臭氧在水中时刻发生还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH），瞬间分解水中的有机物，细菌和微生物。羟基（OH）是强氧化剂、催化剂，使有机物发生连锁反应。反应十分迅速，单原子氧（O）和羟基（OH），对各种致病微生物均有极强的杀灭作用，羟基的氧化还原电位为2.80V，与氟的氧化能力相当。
臭氧可对水中的硫化物、氨、氰化物进行降解，有毒的硫化物、氨、氰化物通过与臭氧反应后，产生了无毒的H₂SO₄、CO₂、N₂等物质，从而达到净化水是目的。一般的消毒剂氯、次氯酸（HCLO）、二氧化氯（CLO₂）的灭菌、消毒是进行性积累性的，需要较长的作用时间。而臭氧水消毒灭菌是急速的，消毒作用瞬间发生。清水中的臭氧浓度一旦达0.2~2，在0.5~1内就可以杀死细菌。在臭氧浓度达4，在1分钟内乙肝病毒灭活率为100%。
传统的杀菌消毒方法都有其无法克服的局限性，而且费用高，易产生二次污染，造成药物残留，而臭氧与之相比O3自然还原成O2。特别是DJ系列低压电解臭氧设备所产生的臭氧成分为：20%臭氧80%氧气不含有任何有害物质，更有利于绿色有机环保的需要。

1.广谱性：适合多种致病微生物，对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌及甲乙肝炎病毒、真菌等多种微生物均有很好的杀灭作用。能快速彻底杀灭空气、饲料、饮水中的各类病原微生物，并能有效去除粪便产生的氨气、硫化氢等有害物质，净化饲养环境立竿见影。
    2.杀菌能力强：杀菌能力是紫外线灯的1.5-5倍，比氯的2倍，在水中杀菌速度比氯快600-3000倍。
    3.消毒无死角：臭氧易溶于水，和水混合后容易嵌入死角、浓度分布均匀，对不规则物品的表面和隐蔽的死角都可以取得满意的消毒效果，特别是对高密度养殖非常有利。
    4.绿色环保：臭氧能快速分解成氧气和单原子氧，单原子氧又可自身结合成氧分子，臭氧消毒无任何有毒物质残留，没有二次污染。被公认为是绿色消毒剂，这是其它任何消毒剂无法做到的。
    5.改善饲养环境：电解式臭氧消毒机是将纯净水（H2O）中的氧分子通过低压电解质子交换的技术分离出来，组合成多种形态的氧，它们是负氧离子、纯氧和臭氧，以不同的浓度的模式定时定量地混合于水中，不仅具有超强的杀菌消毒，除去水体中氨、苯等有害物质的能力，还具有改善水质增加饲养水含氧量的功效。
    6.原料丰富：臭氧是利用少量的纯水制取，不需要原料储存设施节省储备所需的空间。
    7.降低投资成本：使用臭氧技术可大大减少人力投入和化学药物抗生素的使用，提高养殖自动化的程度，降低饲养鱼的疾病产生。
    8.降解水中有害物质：由于臭氧的强氧化性，养殖用淡水或海水中对鱼类危害较大的亚硝酸盐、硫化氢、氨态氰等均可被氧化为无毒的NO 、SO 、N，等有机物，同时无机物也可被降解生成对生物无毒的物质，从而降低水中的生物耗氧量(BOD) 和化学耗氧量(COD)
　　9.提高成活率：有效防治多种疾病，减少饲养鱼发病率、降低死亡率，提高成活率，促进饲养鱼健康快速生长发育。激活机体免疫细胞，提高鱼类自身抗病能力3倍以上，有效控制重大疾病的发生。

四、PEM电解式臭氧与普通高压臭氧的区别及优势

人类研制提取臭氧的方法主要有两种：一种是低压臭氧（又称PEM电解法），另一种是高压臭氧（又称电晕法）。电解法低压臭氧生成是以纯水为原料，以质子交换膜为隔膜，在低压支流电场的作用下使水在特制阳极界面上水（H2O）失去电子氢氧分离生成臭氧，不需要任何辅助材料和添加剂，生成的臭氧浓度高达20%，产生的臭氧伴随物为氧气（O3+O2），没有任何的二次污染。而传统的高压放电臭氧是以空气或氧气为原料，需要经过多道预处理，并通过15000V左右的高频高压放电场才能获得臭氧，生成的臭氧浓度低最高不大于6%（氧气源），产出的臭氧伴随物为氮、氯、氮氧化合物和其他杂质（N2+O2+O3+NOX），因空气中含有78%以上的氮气，经过高压放电后会产生氮氧化合物其中一氧化氮、二氧化氮为不可分解的有毒致癌物质。故过去人们常常说臭氧有害，多指于电晕法的生成技术的副作用。

新型低压电解臭氧应用在饲养水消毒处理上更明显的特点是；1、因从纯水中提取臭氧故所产生的臭氧中，不含有氮氧化合物等其他杂质（特别是不含有一氧化氮、二氧化氮等致癌物质），不会影响水质。2、抗湿度能力高达90%。模块电解水原理不易受潮，不会击穿。3、电极3-5V低耗，可连续性工作，安全性能好，有超长的使用寿命。4、所产生的臭氧浓度高（低压臭氧18-20%，高压臭氧1-3%）投入水中同等值的臭氧量，采用本方式可达到更高的水中臭氧浓度。5、综合使用成本低，同等水流量达到相同的臭氧浓度使用成本不到高压设备的一半。6、在进行消毒的同时具有增氧功能。

2、DJ-Q型电解法臭氧发生器与空气(氧气)放电式臭氧发生器的各项指标比较

性能指标	DJ-Q型电解法	电晕放电法
性能指标	DJ-Q型电解法	板式	管式
气源	去离子水	空气	空气或氧气
气源露点/^oC	0-35^oC	-60	-60
冷却方式	__	水冷或气冷	水冷
工作电压	3-5V	7.6~20/kV	15~19/kV
电源频率/Hz	50-60	50-500	60
电耗/kW.h/kgO₃	50	20-30	15-19 9-15
介电体	去离子水	陶瓷片(板)	玻璃管
气室压力/kPa	__	7-86	20-100
臭氧浓度/%(重量比)	18-20	1-3	1-3空气源) 2-6(氧气源)
工作环境湿度/%	≤90	≤40	≤50
发生器电极寿命/h	≥10000	≤1000	≤3000
产出气体成份	氧气+臭氧	氮气+臭氧+氧气+氮氧化合物	氮气+臭氧+氧气+氮氧化合物
污染状况	无	氮氧化物和电磁波	氮氧化物和电磁波
使用中相关设备	无需	循环冷却塔、空气除湿器、无油气泵	循环冷却塔、空气除湿器(氧气瓶或制氧机)、无油气泵
运行成本 /h (臭氧产出量g／h)	0.08元	0.13元	0.115元(空气)0.16元(氧气源)

五、高压电晕式臭氧在水产养殖中的危害

氮氧化物是高压电晕空气源臭氧发生器常见的伴生副产物，是由空气中的氮与氧在高压电晕的情况下结合生成的NOx，NOx作为伴生副产物通常是指一氧化氮NO和二氧化氮NO2，而NO一般与臭氧发生反应生成二氧化氮，所以在高压电晕式空气源臭氧发生器NOx 主分为NO2。

NOX毒性作用：NO2难溶于水，容易进入下呼吸道直至肺的深部，当NO2到达肺泡时，缓慢溶于体液中，形成亚硝酸和硝酸及其盐类，以亚硝酸根和硝酸根离子的形成通过肺进入血液在全身分布，引起肾、肝、心等脏器损伤。同时NO2本身对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用，引起肺水肿。
　免疫功能损伤：长期接触NO2不仅可降低肺泡吞噬细胞能力而且能够抑制血清中抗体的形成，影响机体免疫功能。
　　促癌作用：动物实验表明NO2有促癌和致癌作用。

由于目前国内大部分臭氧发生器都采用以空气为原料高频高压电晕的方式来产生臭氧,这种方式的臭氧发生器衍生的氮氧化物超标是一个很严重问题。由于空气中约含78%的氮气，如果暴露在高压放电的环境，氮气分子就会离解成原子，这样就优先形成毒性大的氮氧化物。而且就目前国内市场上的臭氧设备五花八门、层出不穷，产品质量参差不齐，很多人误以为只要能出臭氧,只要闻的到臭氧那草腥味就一切OK了，而忽略了氮氧化物这个对人体健康危害巨大的隐型杀手。水产养殖需要不断地往养殖水中混入臭氧，这样就等于不断的地往饲养水内混入臭氧的同时混入NO2， NO2又为世界卫生组织认定的不可分解的致癌物。饲养水中的氮氧化合物就越聚越多，会对水产品造成严重的危害。

另外高压电晕式臭氧机产生大量的氮氧化物，同时与臭氧溶入饲养水中进行水质净化消毒时，易形成亚硝酸盐(氮的最重要的矿物是硝酸盐),从而导致亚硝酸盐超标,并且与水产品中的激素抗生素等相互作用同时又产生其他的有害物质，不利于水食品的健康生长。

　　五、臭氧消毒技术在养殖中的应用试验

1、养殖用臭氧水处理系统的结构一个完整的养殖用臭氧水处理系统应包括水源、水源前处理、臭氧水处理、净化水后处理、生产用水及循环回收等几部分组成。产生应用工艺；流程见（图2）

图2 养殖用臭氧水循环处理流程

2 、养殖用水增氧消毒工艺

常规的养殖用水消毒或增氧主要以气曝形式完成的，气曝主要采用风机泵增氧、制氧机增氧等方法。制氧机消耗大，功率高维护成本和运行成本都比较高，因此风机泵增氧成为主要的处理工艺。健桥公司结合风机泵增氧原理，将臭氧直接导入风机管道中，从水底气曝与水充分接触，可快速降解水中的氨氮、致病菌及其他有害物质，同时臭氧分解为氧，以补充水中的氧份。其流程工艺如图3：

图3 臭氧化水底气曝处理流程

臭氧开启的时间和投加量是增氧消毒的关键，根据研究所得，最佳的公式如下：

0.5g O₃ / 1m³ 水 / 小时 / 4次 / 天

养殖水基本以河道中的水源为主，为防止河道污染水直接应用造成的损失，我们综合了多地的应用经验，对水源进行预处理，其工艺流程如图4：

图4 臭氧化水质预处理系统流程

3、在海胆育苗中的水处理试验在大连碧龙水产养殖公司，应用DJ—W型臭氧水处理器进行试验，条件为气温29℃，湿度85%，水温20℃，试验结果见表1

处理水量	氨态量	亚硝酸盐	COD	菌数	灭菌率
	11.93	3.59	0.51	1420
5	11.62	0.56	0.50	0	100
4	3.58	0.56	0.50	0	100
3	2.02	1.95	0.50	0	100
2	1.92	0.84	0.50	0	100

试验结果表明海水经臭氧处理后，氨态氮和亚硝酸盐得到降解，细菌的杀灭率为100%。水质得到明显净化。

将臭氧处理后的海水放入培养池中，接种角刺藻生长明显。接种密度为10万个/ml，一周后可迅速增殖到100万~200万个/ml，可以投喂海胆幼虫。

4、在河蟹育苗生产中的应用

在天津市大港区大华育苗场，应用DJ-W系列臭氧水处理器进行生产性试验。共使用10个育苗池，合计水体400 m³，其中试验池8个，水体320 m³，对照池2个，水体80 m³。对照池按常规育苗模式操作，试验池水源同样应用育苗场砂滤后的海水泵入储水池，然后经DJ—20型臭氧处理器处理，在过渡池调温后泵入育苗池使用。每天换水量见表2

变态阶段	Z₁	Z₂	Z₃	Z₄	Z5	大眼幼体
换水量/总水量	1/16	1/8	1/6	1/4	1/4	1/4

用臭氧水进行河蟹育苗，从Z₄开始到大眼幼体其变态期一般可缩短2~3d，而且苗体健壮活力强，试验组大眼幼体的重量是对照组的111.8%，单位水体出苗率比对照组高60%。见表3

项目	平均布苗密度	育苗池水体	产出大眼幼体	100尾大眼幼体重量	单个大眼幼体重量	大眼幼体平均腹长
试验	35	40	28	0.46	4.63	2.07
对照	35	40	17.5	0.42	4.14	1.64

在湛江永通水产养殖场，应用DJ-Y030型臭氧水处理器，由于该机型处理能力偏小，因此只能进行半封闭式水循环河蟹育苗生产。该育苗场共有育苗水体648 m³，由于育苗场远离海岸15km，需要用汽车拉海水育苗。通常每天需要拉100t海水，这种开式育苗模式每天拉海水既增加费用，同时大量废水排放还造成污染。应用臭氧水处理器后，变开式循环为半封闭式，每天海水运量从100t减少到40t。既节省了运水费用又减轻了废水排放负担。

5、在罗氏沼虾育苗中的应用

在海南琼山虾母场应用DJ-Q1616型臭氧处理器，进行封闭式水循环罗氏沼虾育苗生产性试验。该中心坐落琼山市区，育苗生产需要的海水要从10km以外的海边运来，因此育苗生产用水必须循环使用。其结果是试验组出苗量为3.8万~4万尾 /m³，比对照组2.5万~3万/m³高出25.0%~34.2%。

6、在培养生物饵料方面的应用将海水沉淀和砂滤后，在10℃左右的条件下每立方米海水投加1~2g臭氧，完全可以杀灭水中的原生动物、杂藻和细菌。这样处理后的水直接可以用来培养单胞藻、轮虫,而不需要再用其它的药物进行处理，也无需长时间曝气。以培养三角褐脂藻为例，与常规方法对比试验结果见表4

分组			时间
常规方法	100	120	140	165	180	190
用臭氧水	98	130	150	190	210	230
用臭氧水	110	130	150	190	210	230
用臭氧水	110	135	154	225	240	250

另外利用臭氧水进行卤虫孵化，其孵化率可提高10%以上；利用臭氧水孵化斑点叉尾，可简化操作工艺。每天只需用臭氧水换掉总水量的1/4左右，其孵化率可达95%以上，而且苗体健壮。省略了用孔雀石绿洗卵的过程：利用臭氧水进行罗非鱼幼鱼培育，在30d内试验组生长速度比对照组快1.3倍：应用臭氧水培育加州鲈鱼苗，放苗时鱼苗规格为0.7cm。出池是试验组鱼苗平均规格为2.65cm，成活率78.6%，而对照组平均规格是2.57cm，成活率43.8%。

注：以上部分设备型号为原金华健桥公司设备

部分技术数据由金华健桥公司提供

制造商：金 华市广源仪器厂