养殖水体脱氮方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种养殖水体的处理方法，特别是一种养殖水体脱氮方法。
【背景技术】
[0002]由于水资源短缺及环境污染，工厂化水产养殖模式已经从流水式养殖方式转向封闭式循环水养殖。应用循环水养殖技术可以极大减少养殖用水量，并实现高密度养殖。但是，养殖动物的代谢及水中有机物的矿化作用会导致循环水中氨态氮浓度升高，而水中高浓度的氨态氮会对养殖动物产生毒害作用。为了保证水产养殖循环水的安全使用，必须去除养殖循环水中不断产生的氨态氮。目前，水产养殖循环水中去除氨态氮最常用的方法是生物膜法，该方法是在水处理装置中利用微生物将水中氨态氮转化为硝酸态氮。但是，循环水中高浓度硝酸态氮的积累也会影响养殖生物的生长。虽然利用反硝化技术可以将硝酸态氮转化为氮气，或利用厌氧氨氧化技术直接将氨态氮转化为氮气，以减少养殖循环水中氮元素的积累，但反硝化细菌及厌氧氨氧化菌的存活对环境条件要求苛刻，且反应启动速度慢，维护困难。因此现在需要一种能够解决上述问题的养殖水处理方法。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种操作简便，成本低廉，能够直接将闭合循环养殖水体重的氨氮直接转化为氮气的养殖水体脱氮方法。
[0004]本发明的技术解决方案是:一种养殖水体脱氮方法，其特征在于:所述的方法按照以下步骤进行:在封闭循环的养殖水体中组建三电极体系，利用负载在导电基体上的光催化剂作为光阳极，利用紫外光照射光阳极，且光照强度为0.1-3 mW/cm2，并在光阳极上施加0.3-1.8V的外部偏电压，光阳极便能够将水中的氨态氮氧化为氮气。
[0005]所述的紫外光的主波长为254nm或365nm。
[0006]所述的光催化剂为二氧化钛。
[0007]所述的光阳极的外形为片状、网状或柱状。
[0008]本发明同现有技术相比，具有如下优点:
对于封闭循环的养殖水体，传统的脱氮方法是生物膜法，它利用微生物将水中氨态氮转化为硝酸态氮，但还需要想办法将硝酸态氮的浓度降低，因此造成操作繁琐、反应启动速度慢，成本高昂等问题。而本发明所公开的方法，则能够直接将养殖水体中的氨态氮氧化为氮气，它具有成本低廉，操作简便，脱氮效果好，效率高等优点，因此可以说它适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。
【具体实施方式】
[0009]下面将说明本发明的【具体实施方式】。
[0010]一种养殖水体脱氮方法，按照以下步骤进行:在封闭循环的养殖水体中组建三电极体系，利用负载在导电基体上的光催化剂作为光阳极，这里的光催化剂选用二氧化钛，同时利用高压汞灯作为光源，向光阳极照射紫外光，这里的紫外光主波长为254nm或365nm，光照强度为0.1-3 mW/cm2，当紫外光照射到二氧化钛光阳极后，会产生光生电子和空穴；同时在光阳极上施加0.3-1.8V的外部偏电压，此时光生电子会迁移至外电路，光生空穴会迁移至光催化剂的表面，直接将养殖水体中的氨态氮氧化为氮气。在处理过程中水体需进行搅拌或处于循环流动状态中。
[0011]在上述方法中，脱氧效果与紫外光照射的强度有关，光照强度越大，脱氮处理效果越好；且施加的偏电压越高，脱氧效果越好；且提高光催化剂的表面积也可以提高脱氮效率，为此可将光阳极的外形设计为片状、网状或柱状；还可以将光催化剂制备成纳米材料，可进行表面修饰。
[0012]实施例一
组建三电极体系，取片状的以钛为基体的二氧化钛纳米管作为光阳极，将光阳极置于待处理的水产养殖废水中，以导线与电化学工作站相连接，同时设置石墨电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，以主波长365 nm的紫外光为光源,紫外光直接照射于光阳极表面，光照强度为1.5 mW/cm2，并通过电化学工作站向光阳极施加偏压1.5V，当养殖废水中总的氨态氮初始浓度为0.145 mM时，经2 h处理，总氨氮去除率达到99%，其中近50%的氨氮直接氧化为氮气，从水体中脱离出去。
[0013]实施例二
组建三电极体系，取片状的以钛为基体的二氧化钛纳米管为光阳极，光阳极置于待处理的水产养殖废水中，以导线与电化学工作站相连接，同时设置石墨电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，以主波长254 nm的紫外光为光源，紫外光直接照射于光阳极表面，光照强度为1.2 mff/cm2,并通过电化学工作站向光阳极施加偏压0.5V，当养殖废水中总的氨态氮初始浓度为0.145 mM时，经2 h处理，总氨氮去除率达到70%，其中近20%的氨氮直接氧化为氮气，从水体中脱离出去。
【主权项】
1.一种养殖水体脱氮方法，其特征在于:所述的方法按照以下步骤进行:在封闭循环的养殖水体中组建三电极体系，利用负载在导电基体上的光催化剂作为光阳极，利用紫外光照射光阳极，且光照强度为0.1-3 mW/cm2，并在光阳极上施加0.3-1.8V的外部偏电压，光阳极便能够将水中的氨态氮氧化为氮气。
2.根据权利要求1所述的养殖水体脱氮方法，其特征在于:所述的紫外光的主波长为254nm 或 365nm。
3.根据权利要求1所述的养殖水体脱氮方法，其特征在于:所述的光催化剂为二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的养殖水体脱氮方法，其特征在于:所述的光阳极的外形为片状、网状或柱状。
【专利摘要】本发明公开一种养殖水体脱氮方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：在封闭循环的养殖水体中组建三电极体系，利用负载在导电基体上的光催化剂作为光阳极，利用紫外光照射光阳极，且光照强度为0.1-3mW/cm2，并在光阳极上施加外部0.3-1.8V的外部偏电压，光阳极便能够将水中的氨态氮氧化为氮气。这是一种操作简便，成本低廉，能够直接将闭合循环养殖水体重的氨氮直接转化为氮气的养殖水体脱氮方法。
【IPC分类】C02F1-32, C02F1-46
【公开号】CN104692485
【申请号】CN201310649017
【发明人】王 华, 何亚, 林中凌, 孙羿, 张琦
【申请人】大连海洋大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月6日