[發(fā)明專利]來自鹽水水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的氮物質(zhì)的消毒和去除

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780024246.4
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN109153587A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧里·拉哈烏;拉茲·本-亞瑟;尤里·詹德爾;利亞特·伯恩哈克
• 申請（專利權(quán)）人: 技術(shù)研究及發(fā)展基金有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/467
• 分類號(hào): C02F1/467;C02F1/58;C02F101/16;C02F103/20;A01K63/04
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 李慧慧;鄭霞

一種物理化學(xué)工藝，用于在基于鹽水(例如，海水)的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中連續(xù)和同時(shí)地水消毒、氧化異味劑、最小化三鹵甲烷(THM)產(chǎn)生、減少硝酸鹽和亞硝酸鹽的產(chǎn)生以及氧化氨以便去除氮物質(zhì)。水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)可以是用于魚或其他水產(chǎn)養(yǎng)殖物種的任何處理/儲(chǔ)存/運(yùn)輸系統(tǒng)，例如再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(RAS)。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理化學(xué)工藝，用于在基于海水或基于其他鹽水的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中連續(xù)和同時(shí)地水消毒、氧化異味劑、最小化三鹵甲烷(THM)產(chǎn)生、減少硝酸鹽和亞硝酸鹽的產(chǎn)生以及氧化氨以便去除氮物質(zhì)。水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)可以是用于魚或其他水產(chǎn)養(yǎng)殖物種的任何處理/儲(chǔ)存/運(yùn)輸系統(tǒng)，例如再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(RAS)。

發(fā)明背景

水產(chǎn)養(yǎng)殖，也被稱為水生生物體的養(yǎng)殖，提供了目前世界上消耗的所有海產(chǎn)品的近三分之一。它構(gòu)成捕魚的替代選擇，并且預(yù)期隨著消費(fèi)者對海產(chǎn)品的需求的增加和野生供應(yīng)的減少將會(huì)擴(kuò)大。水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)可以是廣泛的、半廣泛的或集約的，這取決于每體積的水生長的生物體的數(shù)目。示例性的廣泛的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)是池塘養(yǎng)殖。網(wǎng)箱養(yǎng)殖(網(wǎng)欄)被認(rèn)為是在網(wǎng)箱外半集約的并且在網(wǎng)箱內(nèi)集約的。與瓦塘(earthen pond)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)相關(guān)的主要缺點(diǎn)是它們的高的水消耗(典型地產(chǎn)生每千克魚的3m³-5m³)。瓦塘和網(wǎng)欄系統(tǒng)兩者也傾向于是環(huán)境不友好的。

世界銀行預(yù)測，對魚和漁業(yè)產(chǎn)品的全球需求從2011年的1.54億噸擴(kuò)大到2030年的1.86億噸。由于在世界上最肥沃的漁區(qū)的過度捕撈，增長的需求與全球野生魚類的減少一致，這可能導(dǎo)致進(jìn)一步促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖。也將變得明顯的是，傳統(tǒng)的陸地水產(chǎn)養(yǎng)殖是不可持續(xù)的，這是由于需要大量的水和來自池塘的間歇性的污染物釋放，這在很大程度上是不受控制的。

網(wǎng)欄水產(chǎn)養(yǎng)殖的嚴(yán)重的環(huán)境影響也已經(jīng)被認(rèn)識(shí)到，導(dǎo)致政策制定者贊成可持續(xù)的再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(RAS)技術(shù)，以提供其中魚生長的受控環(huán)境。在這些系統(tǒng)中，魚在缸(tank)中養(yǎng)殖，有時(shí)在封閉的建筑物中養(yǎng)殖，而水在整個(gè)系統(tǒng)中再循環(huán)，并且各種處理單元能夠保持足夠的水質(zhì)。以這種方式，每天僅交換小百分比的水。處理單元中的任何一個(gè)的故障可以造成整個(gè)系統(tǒng)故障，通常殺死魚群。RAS具有相對低的水消耗，并且因此可以建造在有利的位置，具有對水源的較小的依賴。RAS還提供全年生產(chǎn)、減輕環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(例如，營養(yǎng)物不受控制地釋放至環(huán)境中)和污染。RAS是物種可適應(yīng)的，允許操作者跟蹤海產(chǎn)品偏好的市場趨勢。此外，RAS構(gòu)成污染的“點(diǎn)源”，其能夠?qū)崿F(xiàn)有效的固體廢物處理和營養(yǎng)物去除，并且因此被認(rèn)為是環(huán)境友好的。

RAS中的高的魚密度需要有效的氣體轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，所述氣體轉(zhuǎn)移系統(tǒng)溶解水中的氧氣并從養(yǎng)殖水去除二氧化碳。此外，非離子化的氨(NH₃)在低至0.0125mg NH₃-N L^-1的濃度對許多魚物種是有毒的。為了避免氨的積累，總是采用硝化單元以將總氨氮(TAN，即NH₃和NH⁴⁺的總和)降低至典型地低于3mg L^-1的濃度(溫水魚)。當(dāng)魚鰓排泄的每當(dāng)量的氨(NH₃)在接近中性的pH被轉(zhuǎn)化為銨離子(NH₄⁺)時(shí)，針對每當(dāng)量的氨(NH₃)將一當(dāng)量的堿度加入到水中，池塘典型地在所述pH下操作。硝化每摩爾的氧化的銨消耗約兩當(dāng)量的堿度。因此，在采用硝化單元的RAS中，由魚排泄的每摩爾的氮損失一當(dāng)量的堿度。在高密度養(yǎng)殖中，這種堿度損失可以導(dǎo)致水緩沖容量的消除，這可以導(dǎo)致pH下降，這繼而增加CO_2(aq)濃度并且還阻礙硝化，造成氨積累并且可能最終導(dǎo)致魚死亡。為了避免這種情況，通常將強(qiáng)堿例如氫氧化鈉(NaOH)或弱堿例如碳酸氫鈉(NaHCO₃)加入到系統(tǒng)中。可選擇地，補(bǔ)充水流速可以增加，或反硝化反應(yīng)器的流出物可以再循環(huán)回到池塘中。