通讯作者：叶章颖，副教授，博导，首要从事电解水工程化运用技术与配备的研讨，Email：br>

　　通讯作者：叶章颖，副教授，博导，首要从事电解水工程化运用技术与配备的研讨，Email：br

　　摘要:微酸性电解水作为一种新式机能水，具有灭菌功率高、安全无害的特色，本文介绍并总结了微酸性电解水的基础知识、灭菌机理，水产饲养中灭菌、安全性以及对水质改进等方面的运用与研讨，并经过电解水功用与特色规划了微酸性电解水在海水和淡水循环水饲养系统中的运用办法、问题与困难以及未来研讨作业的要点。

　　微酸性电解水是近年来研发的一种新式机能水，经过直流电解稀盐酸溶液或食盐溶液发生，具有广谱抑菌活性、高效、安全无害、环境友好等特色，可现场出产，操作简略且出产本钱低。已有研讨标明，电解水关于食源性致病菌沙门氏菌、副溶血性弧菌、大肠杆菌等病原菌具有杰出的灭菌效果[1,2]。现在，微酸性电解水在医疗卫生范畴的运用研讨在日本已有很多报导，在食物加工、农产品保鲜、植物病害防治等范畴也获得必定的研讨成果。作为一种新式消毒剂，微酸性电解水直接用于水产饲养的消毒灭菌还很少，本文将其在水产中已有的运用进行总结，并对其在循环水饲养系统中的运用办法进行规划一起提出相关的未来研讨作业要点。

　　酸性氧化电位水及其电解仪器于20世纪80年代首要在日本研发成功，选用有隔阂的电解槽电解稀食盐溶液，阳极室发生低pH值（2.7）、高氧化复原电位和含有有用氯的酸性电解水，研讨标明其对各种细菌、病毒具有高效灭菌效果[3-6]。但其运用存在首要问题是电解水具有强酸性，对金属腐蚀性大，有用氯不安稳、复原速度快，不利于存储且设备和出产本钱高，影响其推广运用。因而近年来新起的微酸性电解水(pH5.0-6.5，ORP500-800mv,有用氯（ACC）10-30ppm)[7,8]因其无腐蚀性、灭菌功率高、运送贮存便利等遭到广泛重视。微酸性电解水在出产进程中除了生成具有灭菌效果的有用氯外，不再发生氧或臭氧以及生成氯的高次氧化物如，溶解氧、臭氧和氯氧化物等副产物浓度较低；微酸性电解水无味或略带氯臭，pH挨近中性，对人体无损害。

　　现在，酸性电解水的灭菌效果已得到广泛的认可，有关酸性电解水的灭菌效果机理，初以为是由于其pH值及ORP值超出了微生物成长的最适规模，使微生物的细胞膜发生电位改动，导致膜通透性增强，细胞内容物溢出，然后到达杀灭微生物的效果，并且灭菌效果与ORP值成正比[9]。Liao等以为高ORP值能影响并损害大肠杆菌的GSSG/2GSH的氧化复原情况，破环细胞外膜和内膜[10]。后来唐文伟[11]研讨发现Na2SO4、NaNO3电解水的灭菌才能远低于酸性电解水，pH为2.50的H3PO4、HCl溶液的灭菌效果都很差，他以为电解水的高效灭菌效果是以ACC为主导、低pH值及高ORP值为重要促进的三者协同效果的成果，其间ACC起了要害的效果。近年来研讨人员对这一问题进行了较多研讨，提出了几种解说，首要有上述的ORP学说、有用氯学说、活性氧学说、自由基学说等。例如高新昊[12]等以为强酸性电解水的灭菌首要成分是次氯酸，当有用氯浓度到达必定值，其存在办法HClO或ClO-则是决议电解水灭菌强弱的要害。杨敏[13]以为电解水灭菌进程中，活性氧和有用氯的协同消毒起了重要效果；一起，电镜试验成果标明，酸性电解水中的羟自由基也在消毒中发挥了重要效果。1998年有用氯学说被确立为酸性电解水杀灭病原微生物的首要学说。电解水的灭菌机理比较复杂，到现在为止还没有一致解说，需进一步证明研讨。

　　表1总结了电解海水关于鳗弧菌，副溶血性弧菌等的杀灭效果。谢军等[14]发现替换池塘用水是完成选用酸性电解水对池塘进行喷洒消毒，可以明显下降潜在的病原微生物数量，然后再替换新水，关于进步水产品的产值、质量和饲养水环境的质量都具有明显的效果。Jorquera等[15]对电解海水用于扇贝孵化场的效果进行了研讨，成果标明，比较经高压蒸汽或紫外处理过的海水，电解海水有较高的微藻成长率，具有低水平的电解海水就能起到消毒效果。Yeh等[16]运用有用氯浓度分别为0.5mg/L和1mg/L的电解水对台湾鲍鱼、白虾、虎虾和巨型石斑鱼饲养中常见的六种致病菌进行灭菌试验，成果发现有用氯浓度越高灭菌功率越高，且在1min内能到达100%的灭菌效果。

　　Kasai等人研讨电解海水效果于牡蛎时牡蛎的生计情况，成果标明，牡蛎在含有用氯0.2mg/L的海水中48小时不会呈现逝世，并且这段期间牡蛎鳃没有发生病变，鳃安排周围纤毛运动也不会遭到损害[17]。一起有学者对电解海水的安全性也做了研讨，标明含有用氯1.0mg/L的电解海水具有很好的灭菌效果，电解后海水中的有机溴化物90%为三溴甲烷，其含量远低于日本和美国对饮用水中溴化物含量的定量规范，一起回复突变试验标明电解海水不具有致突变性[18]。已有的研讨都标明电解海水能高效安全的运用于饲养水体的净化灭菌中。

　　在水产饲养中运用电解水氧化降解水中氨氮和亚硝酸盐的相关研讨较少。但电化学在工业废水氨氮去除方面的研讨屡现报导[19,20]，这些研讨首要会集在电极挑选[21]、电流密度[22]、氯浓度[23]和初始的氨氮和亚硝酸盐浓度[16]，在这些研讨中氨氮可以被一步氧化反硝化成氮气，完成彻底的降解。但饲养废水不同于工业废水的是其氨氮浓度低，直接运用电化学降解氨氮功率低，因而Gendel等[24]首要运用沸石富集饲养水体中低浓度氨氮，再运用盐溶液进行解构成高浓度氨氮溶液并完成沸石再生运用，最终富含氨氮的溶液经过电化学氧化办法将氨氮直接氧化成氮气，这个进程中酸碱和盐耗费少，且氨氮吸附、再生和电解设备所占体积以及饲养水体循环率均低于传统循环水系统的要求；但此工艺存在一些约束：①沸石只能用在淡水系统，海水中阳离子会占有并下降沸石的离子交流容量；相同由于阳离子的影响本工艺也不能用于零交流率的循环水饲养系统中；②沸石在此工艺中只能富集氨氮离子效果单一，且对有机物和颗粒物的预处理要求高，添加工艺复杂性和相应本钱。

　　针对以上研讨中电解水在灭菌、对饲养生物的成长促进以及对饲养水质改进等方面的效果，为了有用运用电解水有必要合理地规划电解水在循环水饲养系统中的运用办法并发现并处理或许存在的问题。

　　现在循环水饲养系统较多地运用紫外灯和臭氧对饲养水体进行灭菌，这两种工艺具有不同的灭菌效果。紫外灭菌设备结构简略、本钱低[25]，但紫外灭菌效果受水体中颗粒物、水层厚度、流速等影响[26]，且运用进程中简单有颗粒物掩盖在紫外灯照耀外表影响灭菌才能；而臭氧具有灭菌速度快、灭菌率高级长处，但存在剩余臭氧问题，为了运用臭氧灭菌工艺并及时去除剩余往往将臭氧用于海水循环水饲养系统中，并将臭氧投加到蛋白分离器中完成灭菌去除颗粒物的一起下降水体臭氧剩余量，另一方面臭氧易与海水中溴离子反应生成具有致癌性的溴酸盐，这也是臭氧运用中面对的最大问题[27,28]。电解水经过具有氧化活性的有用氯和其他物质发挥灭菌效果，具有灭菌敏捷、灭菌率高的长处，电解水可由稀盐酸或盐溶液制得而相应地呈现弱酸性或具有盐度，在运用规划时需求针对详细的运用环境（淡水或海水）区别对待。

　　海水循环水饲养系统中因海水存在很多的盐，因而在海水环境中运用电解水时不需求外界供应质料，可直接运用海水出产电解水，依据制得的电解水有用氯浓度规划合理的混合份额完成对饲养水体的消毒和部分氨氮的氧化降解；但电解水运用发生的剩余氯或许在循环水系统中存留时刻长，对循环水饲养系统中生物膜有影响，因而需求设置剩余氯去除的工艺，剩余氯去除首要有活性炭吸附或曝气两种办法，海水离子会下降活性炭吸附容量和运用寿命，因而曝气去氯愈加适宜海水运用环境，电解水的运用在海水循环水饲养系统中的运用办法如下图1所示：

　　淡水系统不存在酸碱缓冲系统和盐，因而电解水工艺在淡水循环水饲养系统运用时需求外界供给电解水出产质料的酸或盐溶液.（1）用酸做质料时，假如将电解水与直接与水体混合则或许存在两个问题①电解水成弱酸性，在循环水饲养系统中经过循环进程会堆集起较多的酸性物质对系统的安稳性形成冲击，需求在系统中添加pH缓冲与调理工艺；②剩余氯的问题，现在淡水敞开环境下有用氯的衰减速率和衰减动力学尚属不知道，且在淡水环境下不管活性炭吸附法或曝气去氯法均会添加工艺复杂性和本钱，因而在不能有用处理电解水剩余问题之前电解水不适宜进行混合消毒运用。更适宜的运用是“富集与电解水氧化再生”工艺，如Gendel运用电化学对富集后的氨氮完成一步氧化反硝化去除，且电解水与饲养水体之间无直接触摸避免了剩余氯问题。但Gendel的复合工艺存在以下几个约束①运用沸石经过离子交流富集氨氮，对水体有机物和颗粒物去除的预处理要求高，添加预处理要求与难度；②沸石吸附具有离子挑选性、对水体中盐度有要求（当盐分含量高时沸石离子交流容量下降）因而不适用用在零交流率的循环水饲养系统中，且在非零交流率系统中还会呈现盐度上升的现象。因而在规划运用时进行如下优化作业：①将沸石换成活性炭，活性炭对有机物和无机离子均有吸附才能，运用活性炭的必要条件是电解水可以将有机物和氨氮彻底降解完成活性炭的再生，此方面的可行性现已得到You研讨证明[29]；②“活性炭与电解水氧化再生”工艺的物理化学工艺功用趋于单一，保存生物处理（小型）单元可以起到缓冲并安稳水质、为循环水系统供给健康安稳的微生物群落与结构的效果。工艺流程规划如下：

　　（2）用盐作为原资料，此刻活性炭不适宜再作富集资料，可用沸石为氨氮富集资料，其规划则与Gendel的规划相似，仅有的区别是循环水系统中仍设有生物滤器，工艺流程也如图2所示。

　　电解水现已被证明可以有用地去除病原菌并可以一步反硝化去除循环水系统中的氨氮，构成对饲养进程中的疾病防备与操控以及饲养系统氮外排量操控的确保；但电解水运用带来的剩余氯简单形成循环水系统pH和生物膜功用的动摇，因而未来需求在如下方面进行要点研讨作业：

　　对循环水饲养系统活动水体进行灭菌需求考虑适宜的ACC浓度、剩余氯、电解水pH等，不同浓度的电解水其灭菌功率有所不同，需求经过研讨发现满意灭菌要求的ACC浓度；电解水灭菌后的剩余氯对生物膜的损害以及酸性电解水投加对循环水体酸碱度的改动则是电解水在RAS中运用时需求考虑的问题；这些要求决议了电解水作灭菌剂时的需求挑选适宜的运用浓度既满意灭菌的要求又能尽量下降剩余氯发生量和pH的改变。

　　电解水的运用伴随着剩余氯问题，电解水有用氯在密封条件下可以保存较长时刻，但敞开环境下有用氯自身衰减速率仍属不知道，而有用氯自身衰减速率的不同决议着电解水在循环水饲养系统中运用可行性以及剩余氯的去除工艺的挑选与规划。与电解水相似的是臭氧在循环水饲养系统中运用时的剩余问题，但臭氧自身不安稳易在水体中衰减，因而常运用蛋白分离器的强曝气去除剩余臭氧[26]。电解水衰减速率的快慢对循环饲养水体中剩余氯的浓度有着最直接的影响，因而需求精确研讨电解水在不同环境下的衰减速率。

　　电解水对饲养废水中氨氮、有机物等具有彻底降解效果，但缺少较全面的动力学研讨。不同污染物水平下电解水有用氯浓度要求以及电解水效果办法均需求经过条件试验进行确认，构成电解水污染物去除动力学参数系统。一起还需求研讨活性炭在重复吸附-解吸进程中的吸附容量和结构安稳性改变，为氨氮的电化学去除和活性炭的接连富集与再生运用做基础研讨。