溶解氧,這是氧元素以氣態(tài)形式藏匿于水的分子間隙中的重要現(xiàn)象。在一定的溫度下,水能夠溶解的氣體量是固定的,這個(gè)量會(huì)隨著溫度的升高而減少,同樣鹽度的增加也會(huì)導(dǎo)致溶解氧的減少。這就像試圖向已經(jīng)裝滿沙子的桶中再倒入水一樣,當(dāng)水分子的間隙已經(jīng)被其他氣體填滿時(shí),氧就無(wú)法再融入其中。例如當(dāng)水中有害氣體過(guò)多,占據(jù)了水分子間的空隙,就會(huì)阻止氧的融入,這就是所謂的“泛塘”現(xiàn)象。
水體溶氧是一個(gè)物理過(guò)程,它通過(guò)打破大的水分子團(tuán),使其分散成獨(dú)立的單個(gè)分子,從而增加了水分子間的空隙。同時(shí),氧氣分子也被細(xì)化,然后融入到這些空隙中。這個(gè)過(guò)程提高了水和氧氣分子的活性、活力以及活化能力,增加了它們的接觸面積,加速了氣液混合和傳質(zhì)速度。這改變了物質(zhì)的反應(yīng)環(huán)境,提高了系統(tǒng)的界面自由能和濃度擴(kuò)散傳遞力。
我們知道,水分子是H2O,在通常條件下,它們會(huì)聚集形成大的分子團(tuán)。這種大分子團(tuán)的水活性較低,自凈能力弱,水質(zhì)也易變差。自然界通過(guò)水的流動(dòng)和撞擊來(lái)打破這些大分子團(tuán),提高其活性。然而,一旦水靜止一段時(shí)間,這些分子又會(huì)重新聚集成大的分子團(tuán)。
如果我們能將水分子團(tuán)變小,就能顯著提高水的溶氧能力。實(shí)驗(yàn)表明,小分子團(tuán)水能使水的飽和溶氧量提高3-5倍。也就是說(shuō),如果常溫下水的飽和溶氧量是10mg/L,那么小分子團(tuán)水可以使其達(dá)到30mg/L甚至50mg/L,而且氧的利用率可以高達(dá)90%以上,遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的30-60%。
盡管使用膜技術(shù)也能達(dá)到這么高的飽和溶氧,但其設(shè)備價(jià)格昂貴,且使用條件苛刻,無(wú)法用于污水處理,只能用于制作飲用富氧水,因此其應(yīng)用范圍非常有限。
細(xì)分子化技術(shù)是一種有效的解決方案。污水經(jīng)過(guò)細(xì)分子化裝置處理后,可以提高水、氣以及水中物質(zhì)的活性、活力和活化能力,增加它們的接觸面積,加速氣、固、液的均質(zhì)混合和傳質(zhì)速度。這改變了物質(zhì)的反應(yīng)環(huán)境,提高了系統(tǒng)的界面自由能和濃度擴(kuò)散傳遞力,從而有效地提高了各種物質(zhì)在水中的溶解能力。這為微生物的生長(zhǎng)和繁殖提供了適宜的環(huán)境。
溶解氧的飽和度是表示水中溶氧含量的另一種方式。它是實(shí)際測(cè)量的溶解氧含量與在同樣條件下水的飽和溶氧含量的比值。飽和度是判斷水體和空氣之間氧氣交換方向的重要指標(biāo)。當(dāng)飽和度小于100%時(shí),說(shuō)明水中的溶氧還未達(dá)到飽和,水可以從空氣中吸收氧氣;反之,當(dāng)飽和度大于100%時(shí),說(shuō)明水中的溶氧已經(jīng)過(guò)飽和,氧氣會(huì)從水中溢出,進(jìn)入空氣。
值得注意的是,即使水中的溶解氧過(guò)飽和,也不會(huì)立即以氣泡的形式溢出。因?yàn)闅馀莸男纬尚枰獨(dú)馀輧?nèi)的氣壓大于外部的氣壓。對(duì)于溶解氧來(lái)說(shuō),要形成氧氣氣泡并溢出水面,需要氧氣氣泡內(nèi)的壓力超過(guò)一個(gè)大氣壓,這大約需要溶解氧含量達(dá)到飽和含量的5倍。因此,在養(yǎng)殖水體或其他水域中,有時(shí)會(huì)觀察到溶解氧飽和度高達(dá)200~250%的情況,而且這種過(guò)飽和狀態(tài)可以維持?jǐn)?shù)小時(shí)不變。
養(yǎng)殖環(huán)境中的溶氧含量對(duì)魚蝦的生長(zhǎng)有著至關(guān)重要的影響。溶氧含量直接影響魚蝦的代謝強(qiáng)度,從而影響其生長(zhǎng)速度和健康狀況。然而,利用機(jī)械空氣增氧將水體中的溶解氧含量保持在5mg/L以上是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。很多養(yǎng)殖戶在養(yǎng)殖過(guò)程中會(huì)遇到各種問(wèn)題,如魚蝦生長(zhǎng)緩慢、疾病頻發(fā)等,這往往與溶氧含量不足有關(guān)。
保持水體中充足的溶氧量對(duì)魚蝦養(yǎng)殖至關(guān)重要。充足的溶氧量可以改善魚蝦的生活環(huán)境,降低水體中有毒物質(zhì)的濃度,如氨氮、亞硝酸態(tài)氮和硫化氫等。溶解氧是魚蝦生存的必要條件之一。傳統(tǒng)的養(yǎng)魚方式中,人們往往以魚浮頭作為加氧的標(biāo)志。然而,當(dāng)魚游到水面上呼吸時(shí),說(shuō)明它們已經(jīng)缺氧至少3個(gè)小時(shí)以上。此時(shí)再加氧已經(jīng)太遲,只能起到救護(hù)的作用,而無(wú)法避免魚蝦因缺氧而生病或死亡。
保持水體中充足的溶氧量與等到魚蝦缺氧后再進(jìn)行救護(hù)有著本質(zhì)的區(qū)別。前者是讓魚蝦始終處于一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境中,保證其新陳代謝旺盛、抵抗力強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快、餌料利用率高。這樣不僅可以避免魚蝦生病,還可以提高養(yǎng)殖的產(chǎn)量和效益。而后者則是在魚蝦已經(jīng)生病或死亡后進(jìn)行的補(bǔ)救措施,其效果往往不盡如人意。因此,對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖來(lái)說(shuō),保持水體中充足的溶氧量是穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的關(guān)鍵所在。
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