Обычные способы удаления твердых веществ, такие как микрофильтры и отстойники, предназначены для удаления грубых осаждаемых и фильтруемых твердых веществ, но не для удаления мелких коллоидных твердых веществ. Точно так же бактериальная нитрификация в биофильтрах удаляет растворенный аммиак и нитрит, но не другие растворенные отходы. Поскольку органическая нагрузка увеличивается с интенсивностью производства, бактерии, которые преобразуют нитрит в нитрат, действуют менее эффективно, что приводит к повышению уровня нитритов. Накопление мелких коллоидных твердых веществ, растворенных органических веществ и нитритов в УЗВ может нарушить функцию биофильтра и повысить БПК воды и уровень стресса в культивируемых продуктах. Повышение скорости водообмена в УЗВ приводит к увеличению расхода воды, затрат на нагрев или охлаждение. Альтернативный метод состоит в деструкции органических отходов с использованием сильного природного окислителя - озона.


ПРЕИМУЩЕСТВО ОЗОНА:

• Озон удаляет мелкие и коллоидные твердые частицы, вызывая их микрофлокуляцию что облегчает их удаление путем фракционирования, фильтрации и осаждения.

• Озон удаляет растворенную органику путем окисления в продукты, которые более легко нитрифицируются в биофильтре;

• Озон удаляет нитрит путем прямым окисление до нитрата, что повышает эффективность биофильтрации и нитрификации.

• Озон может эффективно инактивирует бактериальных, вирусных, грибковых и простейших патогенов рыб.

Эффективность обработки озоном зависит от концентрации озона, продолжительности воздействия озона (время контакта), нагрузки патогенных микроорганизмов и уровня органических веществ. Если присутствуют высокие уровни органического вещества, потребность в окислении органического вещества может затруднить поддержание достаточного количества остаточного озона для эффективной дезинфекции.

Конструкция генератора озона реактора и контактного реактора очень важны для безопасного и успешного озонирования. Существует целый ряд реакторов, использующих различные конструкции для переноса озона в воду. Конструкции включают в себя мелкие пузырьковые диффузоры, турбинные контакторы, инжекторы, глубокие U-образные реакторы, насадочные колонны, статические смесители и камеры распылительных контактов. Некоторые конструкции также используются для переноса или аэрации кислорода.

Важные соображения при выборе реактора включают в себя:
• эффективность переноса озона;
• герметичный дизайн и конструкция;
• конструкция из озоностойких материалов.

Самая простая в реализации и эффективная схема представляет собой эжектор и герметичный контактный реактор с отводом не растворившегося озона через газоотделительный клапан на термокаталитический деструктор озона.
Материалы, используемые в системе обработки озоном, должны быть очень стойкими или инертными к озону. Использование неподходящих материалов может привести к эрозии устройства и стать причиной опасных и дорогостоящих утечек. Такие системы не подходят для длительного применения озона и требуют постоянных высоких затрат на замену. Генерация озона в системах с некондиционными материалами также менее эффективна, поскольку озон теряется при окислении материалов реактора. По этой причине использование некоторых пластиков, таких как поликарбонат, не рекомендуется для долгосрочного применения. Оцинкованная сталь также не рекомендуется.

Контактные камеры и трубопроводы из нержавеющей стали рекомендуются для использования с озоном. Клапаны должны быть изготовлены из нержавеющей стали с прокладками и мембранами из тефлона или аналогичного материала.

РЕЖИМ ОБРАБОТКИ

Озон может применяться непрерывно или периодически. Применение в большинстве ситуаций может быть связано со стратегией кормления, используемой в системе культивирования. Через три-четыре часа после кормления рыб концентрация аммиака, растворенных органических веществ и других отходов становится максимальной. Если рыбу кормят несколько раз в течение дня, после каждого кормления можно проводить серию обработок озоном, чтобы нацелить связанный с этим рост уровня отходов. Если корм вводится 24 часа в сутки, качество воды постоянно ухудшается, поэтому применение озона должно быть непрерывным.

Непрерывное озонирование выгодно по сравнению с периодической и серийной обработкой, поскольку качество воды остается относительно стабильным. Однако более низкие затраты на серийное и периодическое озонирование делают эти режимы обработки жизнеспособными вариантами управления качеством воды.
Необходимое количество озона для обработки в УЗВ обычно рассчитывается в соответствии с суточной скоростью подачи. Обычно рекомендуется снизить дозу озона на 10-15 г на килограмм корма, чтобы уменьшить накопившуюся органику. Любые фоновые органические нагрузки исходной воды, используемой для УЗВ, также должны быть приняты во внимание.

Если дезинфекция является основной целью озонирования, необходимое количество озона во многом зависит от фоновой органической нагрузки воды, подлежащей обработке. В чистой воде остаточные концентрации озона 0,01-0,1 ppm в течение периодов, составляющих 15 секунд, могут быть эффективными для снижения бактериальной нагрузки. Однако в воде со значительным содержанием органики остаточная концентрация озона и/или время контакта озона должны быть увеличены для обеспечения дезинфекции. Природные воды (морская, солоноватая и пресная вода) обычно требуют остаточных концентраций озона от 0,1 до 0,2 ppm и времени контакта 1-5 минут для дезинфекции. Для сточных вод в аквакультуре обычно требуется от 0,2 до 0,4 ppm остаточного озона в течение 1-5 минут для значительной дезинфекции после окисления органических веществ.

Оптимальная доза озона для дезинфекции сильно варьируется и представляет собой сумму потребностей в озоне от растворенных органических веществ, коллоидных твердых веществ, нитратов и дезинфекции. Во многих ситуациях стоимость производства достаточного количества остаточного озона для полной дезинфекции после удовлетворения всех других потребностей в озоне является непомерно высокой. Тем не менее, некоторое снижение количества патогенных микроорганизмов может быть достигнуто при использовании умеренного уровня озона, и качество воды значительно улучшится.

Дезинфекция обменной и сточной воды является более эффективной с точки зрения затрат, чем обработка всей системы из-за относительно небольших объемов обрабатываемой воды. Обеззараживание исходной воды озоном в сочетании с карантинными процедурами для поступающего сырья снижает риск возникновения болезней в системе.

Озон токсичен для широкого спектра пресноводных и соленых организмов при остаточных концентрациях от 0,01 до 0,1 ppm. При принятии решения о том, где вводить озон, следует тщательно учитывать влияние остаточных концентраций из реактора на биофильтр или рыбные запасы. В УЗВ есть несколько мест, где озон может быть добавлен в зависимости от желаемого результата.

В распространенный метод введения используются существующие системы транспорта кислорода для добавления озона в кислород. Это обычно происходит после биофильтра и непосредственно перед резервуаром для содержания культуры. Этот метод несет умеренный риск воздействия на рыбу остаточных концентраций озона. Удерживая воду в контактной камере (блоке озонирования) в течение нескольких минут, прежде чем она попадет в емкости для культивирования, этот риск можно уменьшить. Преимущества этого варианта включают снижение патогенных нагрузок и уровней нитритов непосредственно перед контактом с рыбными запасами.

В распространенный метод введения используются существующие системы транспорта кислорода для добавления озона в кислород. Это обычно происходит после биофильтра и непосредственно перед резервуаром для содержания культуры. Этот метод несет умеренный риск воздействия на рыбу остаточных концентраций озона. Удерживая воду в контактной камере (блоке озонирования) в течение нескольких минут, прежде чем она попадет в емкости для культивирования, этот риск можно уменьшить. Преимущества этого варианта включают снижение патогенных нагрузок и уровней нитритов непосредственно перед контактом с рыбными запасами.

Добавление озона перед биофильтром также популярно. Этот метод снижает риск воздействия на рыбные запасы остаточного озона. Любые присутствующие остатки должны сначала пройти через биофильтр и использоваться для окисления биопленок. Таким образом, биофильтр эффективно защищает рыбные запасы от токсического воздействия озона. Однако, если остаточные уровни озона слишком высоки, это может повлиять на производительность биофильтра, что приведет к снижению нитрификации. Преимущество применения озона перед биофильтром состоит в том, что кислород, образующийся в качестве конечного продукта реакции озона, увеличивает уровни растворенного кислорода в биофильтре. Это особенно полезно в подводных биофильтрах. Однако для капельных биофильтров любой побочный кислород эффективно теряется в атмосфере.

Озон можно использовать для дезинфекции стоков, чтобы предотвратить попадание экзотических болезней в окружающую среду. Это может быть сделано наиболее эффективно при нагрузках в сточных водах до поступления в системы орошения или сброса.

Озонирование воды перед грубым удалением твердых частиц не рекомендуется. Обработка грубых твердых частиц путем озонирования является чрезмерно дорогостоящей, поскольку уровни остаточного озона должны быть увеличены для удовлетворения дополнительной потребности в озоне.

Прямая обработка культурального резервуара не рекомендуется. Этот метод сопряжен с высоким риском воздействия на рыбные запасы остаточных концентраций озона.
Озонирование солоноватой или морской воды приводит к образованию различных побочных продуктов окисления в пресной воде. Озон вступает в реакцию с ионами брома и хлорида в соленой воде с образованием относительно стабильных окислителей, токсичных для водных организмов. Использование озона в системах соленой воды обычно ограничивается периодической обработкой воды отдельно от основного рециркуляционного потока. Фильтрация активированным углем может использоваться для удаления остаточного озона и других окислителей из озонированной соленой воды.

Прямая обработка культурального резервуара не рекомендуется. Этот метод сопряжен с высоким риском воздействия на рыбные запасы остаточных концентраций озона.

Озонирование солоноватой или морской воды приводит к образованию различных побочных продуктов окисления в пресной воде. Озон вступает в реакцию с ионами брома и хлорида в соленой воде с образованием относительно стабильных окислителей, токсичных для водных организмов. Использование озона в системах соленой воды обычно ограничивается периодической обработкой воды отдельно от основного рециркуляционного потока. Фильтрация активированным углем может использоваться для удаления остаточного озона и других окислителей из озонированной соленой воды.

ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ОЗОНА

Прямое измерение содержания озона в пробе воды обычно достигается с помощью колориметрических тест-наборов и спектрофотометрии. Однако эти методы могут быть слишком грубыми, чтобы обнаружить низкие остаточные уровни, смертельные для некоторых видов рыб, и непригодны для постоянного мониторинга в потоке. Распространенным способом обеспечения определенного уровня непрерывного мониторинга потока озона является использование датчиков окислительно-восстановительного потенциала (ОВП). Поддерживая ОВП в определенном диапазоне, можно контролировать уровни общего количества окислителей, что дает косвенный контроль над озоном. Безопасный уровень ОВП для выращивания пресноводных рыб обычно считается равным 300 мВ.
Многие системы автоматизируют озонирование, связывая измерение ОВП и генератор озона, так что генератор отключается при достижении требуемого ОВП и отключается при повторном падении ОВП. Факторы, такие как pH, температура и вид культур, будут определять точный целевой уровень ОВП. Другие параметры качества воды, особенно нитрит, также должны контролироваться и использоваться для измерения эффекта озонирования.