一種超聲波協同電催化設備處理魚卵孵化用水的方法與流程

2023-06-06 23:43:06

本發明涉及一種處理養殖用水的方法，更具體地說，本發明涉及一種超聲波協同電催化設備處理魚卵孵化用水的方法，屬於水產品養殖業水處理技術領域。

背景技術：

水產育苗生產中細菌、黴菌及病毒等病原及劍水蚤的侵襲，常會導致魚苗大量死亡，最常見的為神經性壞死症，一旦染病，死亡率高達90%以上，嚴重製約水產行業發展。人工育苗中對受精卵進行消毒，可以在很大程度上阻斷病原體的垂直傳播途徑。早期，國內外多用孔雀石綠、甲醛等藥物消毒，但後來發現其易致魚體畸形，高殘留、高製毒性等弊病而被禁用，現多被雙氧水、聚維酮碘、二氧化氯及臭氧等藥物所代替。但是，化學藥物消毒存在破壞受精卵滲透壓、卵膜、卵質的危險，容易引發孵化率低，誘發圍心腔和卵黃囊腫大、脊椎彎曲等畸形問題，還會產生藥物殘留，危害水域環境。

劍水蚤類浮遊動物具有較強的遊動性和抗氧化性, 是血吸蟲、線蟲等水中致病生物的中間宿主，是傳播疾病的重要媒介，大大降低魚卵孵化率和孵出魚苗健康程度。劍水蚤類浮遊動物的體壁由底膜、上皮細胞層、下皮細胞層和鈣化層等7層細胞結構組成, 體表甲殼對劍水蚤的保護能力是水體中低等生物如細菌、病毒的細胞壁或病毒衣殼所不能達到的, 常規水處理工藝難以將其有效地去除。國內外主要用藥劑氧化殺滅劍水蚤類浮遊動物，如二氧化氯、臭氧、氯氣、高錳酸鉀等強力氧化劑可破壞劍水蚤體壁甲殼的細胞結構, 直接對其體內生命物質進行滅活。

超聲波作用包括機械效應、溫熱效應、理化效應（即彌散作用、觸變作用、空化作用、聚合與解聚作用、消炎修復作用）等，主要作用是機械效應、空化作用、熱效應和化學效應。超聲波的理化特性使其對其他技術具備協同作用，如與光催化氧化技術聯用可有效提高有機物降解速率、與物理吸附材料聯用可提高吸附質傳質能力、與電化學技術聯用在處理汙水時效果顯著等。

電催化氧化是高級氧化的一種形式，電催化氧化體系中產生的羥基自由基（·HO）與臭氧直接氧化相比，羥基自由基的反應速率高出了105倍，不存在選擇性，對幾乎所有的有機物均能進行反應，故高級氧化的效果穩定，不會隨水中的殘留有機物的變化而變化，從而為廣大的環境工作者所重視。目前，該技術多用於汙廢水的處理。

國家知識產權局於2011.05.25公開了一件公開號為CN102070222A，名稱為「一種超聲波氧化聯合電化學氧化預處理油田汙水的方法和裝置」的發明，該發明涉及一種超聲波氧化聯合電化學氧化預處理油田汙水的方法和裝置，屬於油田開採生產的汙水處理，它公開了（1）用超聲波和電化學協同組成的複合式氧化方法來氧化和降解油田中的有機汙染物，其所述的超聲波頻率為20-500Hz，電流密度為50-5000A/m2；（2）用超聲波清洗方法來清洗聯合的電化學氧化的陰極結垢。本發明裝置是有一個複合式氧化電解槽裝置，所述複合式氧化電解槽裝置內有電解槽，陽極，陰極，特別是在電解槽上設置有超聲波裝置。本發明在處理油田汙水中具有減免藥劑的投加，避免水體中生物種類的抗藥性，避免傳統的電化電解的陰極結垢造成電解過程不連續，電解效果低等現象，保證出水水質的穩定和更好的淨化效果，降低水處理費用。

上述發明公開的技術方案指的是超聲波氧化聯合電化學氧化對油田汙水進行預處理的技術，用於降解有機汙染物，無法對魚卵孵化水體進行處理，殺滅其中的細菌、真菌、病毒、劍水蚤等。

國家知識產權局於2014.01.29公開了一件公開號為CN103536943A，名稱為「一種鱷魚種蛋孵化房及工作人員的消毒方法」的發明，該發明涉及一種鱷魚種蛋孵化房及工作人員的消毒方法，屬於鱷魚養殖技術領域，其過程包括：孵化房清掃、衝洗，1-10%新潔爾滅溶液噴灑地面，乾燥，甲醛燻蒸孵化房，密閉24-32小時，通風，進蛋，每次消毒相隔天數不多10-15天；進出孵化房的工作人員消毒程序：更換專用工作服及鞋帽，工作服、鞋、帽每5-9天消毒一次，採用1%-2%來蘇兒洗手後衝淨，進入孵化房，孵化房門口消毒池消毒；該消毒方法不僅對孵化房的消毒過程進行科學控制，更對進入孵化房的工作人員進入孵化房前的消毒進行管理，有效防止病原微生物對種蛋孵化過程的影響，減少汙染，提高種蛋孵化率提升鱷魚種蛋的孵化質量。

上述發明公開的技術方案是應用新潔爾滅、甲醛等化學藥物聯合對孵化房消毒。化學藥物消毒存在破壞受精卵滲透壓、卵膜、卵質的危險，容易引發孵化率低，誘發圍心腔和卵黃囊腫大、脊椎彎曲等畸形問題。

國家知識產權局於2009.9.2公開了一件公開號為CN101519235A，名稱為「超聲強化自去垢微電流電解滅菌除藻裝置」的實用新型專利，該實用新型專利公開了一種超聲強化自去垢微電流電解滅菌除藻裝置，由檢測系統、控制系統、超聲強化微電流電解系統構成。根據檢測系統檢測的水體電導率，控制超聲強化微電流電解系統處理模式；利用超聲反射體強化超聲破碎細菌細胞壁、減輕陰極結垢現象、促進微電流電解產生的氧化活性物質(ClO-，•OH，H2O2，(O))對水體中的細菌、微生物細胞的RNA、DNA進行氧化使其失活和死亡，達到滅菌滅藻效果；網狀輔助電極可以使裝置倒極電解除垢而不降低陽極催化活性，保障裝置運行的可靠和穩定性。整個處理過程不添加任何藥劑，無二次汙染，運行、維護簡便，能耗低，適合於大流量的淡水、海水體系的快速滅菌除藻處理。

上述技術方案中的陽極—輔助電極—陰極的安排方式，按照其說明在使用過程中充海水模式、淡水模式、除垢模式切換時會導致電極的塗層脫落，影響電解反應效率，同時塗層脫落會導致電極本身電導率變大，導電性降低，且該裝置也無法很好地殺死魚卵孵化用水中的蟲類。

國家知識產權局於2015.09.30公開了一件公開號為CN204670124U，名稱為「一種魚苗孵化裝置」的實用新型，該實用新型公開了一種魚苗孵化裝置，包括蓄水水槽、鋼管、過濾器、孵化箱、軟管、抽水水泵、溫度控制裝置和紫外消毒裝置，所述蓄水水槽的右側壁鑲嵌有溫控開關、紫外消毒裝置開關和水泵開關，所述孵化箱安裝在蓄水水槽的底部，其右側壁鑲嵌有溫度計，所述過濾器安裝在孵化箱的內部，並且通過鋼管與蓄水水槽連通，所述紫外消毒裝置、溫度控制裝置和抽水水泵安裝在蓄水水槽的底部，所述紫外消毒裝置、溫度控制裝置和抽水水泵分別與溫控開關、紫外消毒裝置開關和水泵開關電性連接，所述抽水水泵通過軟管與孵化箱連通。該魚苗孵化裝置能單獨行使孵化功能，除電源外不依賴外界，不受外界環境影響，移動方便，孵化率高。

上述發明公開的技術方案是應用紫外對水體進行消毒，但紫外對水體中的劍水蚤無效，而且其單次殺菌效率比本申請提案低。另外，紫外燈外部易被水體中汙染物、死亡微生物等遮蔽，阻擋紫外線照射在水體中，影響消毒效果。

技術實現要素：

本發明旨在解決現有技術中無法針對魚卵孵化用水進行處理，殺死其中蟲類的問題，提供一種超聲波協同電催化設備處理魚卵孵化用水的方法，該方法能夠有效殺滅魚卵孵化用水中的細菌、藻類和蟲類，且不會對魚卵產生不良影響。

為了實現上述發明目的，其具體的技術方案如下：

一種超聲波協同電催化設備處理魚卵孵化用水的方法，其特徵在於：包括以下方法步驟：

A、採集受精卵，置於塑料容器的水體中，投加二氧化氯使水體中有效氯濃度達4ppm，浸泡消毒8-10min；

B、在孵化用水管道和孵化桶間放置超聲波協同電催化設備，該設備中設置有集成了超聲波發生器和電解發生器的密封箱，超聲波發生器和電解發生器同時對孵化用水進行處理，控制超聲波頻率為28-40kHz，超聲波功率為100W，控制電解發生器的電源輸入電壓為20-30V，電流為30-100A；孵化用水經過處理後進入孵化桶；

C、將浸泡消毒後魚卵隨水流進入孵化桶，開始孵化，採用流水孵化，並持續開啟超聲協同電催化設備，直至魚卵孵出為止。

本發明所述超聲波協同電催化設備包括設備櫃體，所述設備櫃體內設置有電解超聲波發生器，所述電解超聲波發生器包括集成在一起的超聲波發生器和電解發生器；所述電解發生器安裝於所述超聲波發生器的反應箱內部，所述反應箱的下部設置有多組超聲波振子，所述電解發生器包括間隔排列的作為電解陽極的鍍釕鈦極孔板和作為電解陰極的純鈦極孔板。

本發明所述設備櫃體的下部設置有水泵。

本發明所述設備櫃體下部的外壁處設置有進水管和排汙管。

本發明所述設備櫃體中部的外壁處設置有出水管。

本發明所述電解超聲波發生器的上部設置有各自獨立的電解發生器電源和超聲波發生器電源。

本發明所述電解發生器電源和超聲波發生器電源對應設備櫃體外壁上設置有散熱風扇。

本發明所述設備櫃體的後部設置有控制面板。

本發明所述鍍釕鈦極孔板和純鈦極孔板通過極板固定條固定，通過導電片並聯連接到每一片極板。

本發明所述超聲波振子為15-20組。

本發明所述鍍釕鈦極孔板為15片，所述純鈦極孔板為16片，所述極板為網狀，尺寸為150mm*100mm*2mm，極板間距為5-10mm。

本發明帶來的有益技術效果：

1、本發明方法為純物理方式淨化處理孵化用水，單次處理可顯著殺滅細菌、藻類、劍水蚤等病原體、浮遊動物，並可降解部分有機汙染物使水體更健康，無藥殘，無致畸性。替代傳統化學藥物，克服化學藥物的致畸性、藥殘、汙染水域、消毒後需靜置一段時間等待藥物揮發等缺點。

2、本發明與紫外消毒等相比，其對劍水蚤等浮遊動物也具備強力殺傷力，無紫外燈需定時更換否則消毒效率低下的缺點；相比傳統水體消毒方式，有效提升魚卵孵化率，孵出魚苗更健康。

3、本發明超聲協同電催化設備處理水體，可強力殺滅細菌、藻類和劍水蚤等病原體、浮遊動物，淨化降解大部分有機汙染物，且為純物理方式，無藥殘。

4、本發明採用超聲協同電催化設備對孵化用水進行處理，可有效提升魚卵孵化率，孵出魚苗健康，無常規二氧化氯、高錳酸鉀等消毒藥劑的致畸性。

5、超聲協同電催化設備利用了超聲波對電催化氧化過程的協同效應以及O3和H2O2的協同效應，極大強化了淨化、殺菌藻、除劍水蚤的效果。

6、本發明中設備採用具體的結構，通過超聲空化及電化學反應複合同時作用於養殖水體，有效滅殺細菌、藻類、蟲類。純物理的方式殺菌、滅藻、滅蟲，不會產生任何殘留。特別不會有固體顆粒物產生，對魚（蝦）卵孵化不會造成任何影響。

7、本發明中設備採用具體的結構，通過漁用超聲協同電化學水處理設備在漁用水體通過設備時產生超聲空化作用和電化學反應。空化泡破裂瞬間局部高溫高壓以及電化學反應產生羥基自由基、超氧化自由基、單原子氧等強氧化性物質，共同作用於養殖水體。有效滅殺水體中的細菌、藻類。

8、本發明中設備採用具體的結構，是超聲協同電化學水處理設備，適用於漁用殺菌滅藻（蚤）等漁用水處理環節。包括種苗繁育用水處理、鮮活魚淨養運輸水處理等。利用超聲波空化效應與電化學反應複合對水體進行處理。超聲空化使液體中的微小氣泡核在超聲波作用下產生振動，當聲壓達到一定值時，氣泡將迅速膨脹破裂（0.1us）急劇崩潰時可釋放出巨大的能量，並產生速度約為110m/s、有強大衝擊力的微射流，使碰撞密度高達1.5kg/cm2。現象氣泡在急劇崩潰的瞬間產生局部高溫高壓（5000K，1800atm），冷卻速度可達109K/s。同時，電化學反應產生單原子氧、羥基自由基、超氧化自由基等強氧化性物質共同的對細菌和藻（蚤）類進行滅殺。實現純物理方式殺菌滅藻（蚤），不添加任何其他物質安全無任何藥物殘留。同時達到同樣的殺菌滅藻（蚤）效果複合處理方式比單一的超聲空化或電化學反應更加節能。

9、本發明中設備採用具體的結構，針對水產養殖專用，採用陰陽極間隔排列，固定陰陽極模式。使用的網狀電極中鈦基釕銥塗層網狀電極作為陽極、純鈦網狀電極作為陰極共同參與電解反應。

10、本發明中設備採用具體的結構，所有的15片陽極、16片陰極都是以並聯的方式連接到導電片上。並聯的分流作用可以使每片極板上的電流密度不會超過其耐受值，保護極板。因此本方案就可以使用更大功率和總電流的電源，反應效率同樣也會更高，處理水量也會更大。

11、本發明中設備採用具體的結構，超聲與電解共同作用達到更好的殺菌滅藻的效率。單組振子輸出功率有限，15組振子設計實現最大功率輸出。控制器可以實現0—最大功率的調節；配合電極板作用面積，保證水體在每個接觸點均受到電解和超聲空化共同作用。

12、本發明中設備採用具體的結構，電解反應主要發生在陽極側，塗層電極價格昂貴為了更好利用陽極和成本節約，故選擇15片陽極、16片陰極。保證陽極板正反面都對應一塊陽極板面。

附圖說明

圖1為本發明採用設備的內部結構示意圖。

圖2為本發明採用設備的證明結構示意圖。

圖3為本發明採用設備電解發生器的結構示意圖。

圖4為本發明採用設備超聲波發生器的結構示意圖。

附圖標記：1為設備櫃體、2為電解超聲波發生器、3為超聲波發生器、4為電解發生器、5為超聲波振子、6為鍍釕鈦極孔板、7為純鈦極孔板、8為水泵、9為進水管、10為排汙管、11為出水管、12為電解發生器電源、13為超聲波發生器電源、14為散熱風扇、15為控制面板、16為極板固定條、17為導電片。

具體實施方式

實施例1

一種超聲波協同電催化設備處理魚卵孵化用水的方法，包括以下方法步驟：

A、採集受精卵，置於塑料容器的水體中，投加二氧化氯使水體中有效氯濃度達4ppm，浸泡消毒8min；

B、在孵化用水管道和孵化桶間放置超聲波協同電催化設備，該設備中設置有集成了超聲波發生器（3）和電解發生器（4）的密封箱，超聲波發生器（3）和電解發生器（4）同時對孵化用水進行處理，控制超聲波頻率為28kHz，超聲波功率為100W，控制電解發生器的電源輸入電壓為20V，電流為30A；孵化用水經過處理後進入孵化桶；

C、將浸泡消毒後魚卵隨水流進入孵化桶，開始孵化，採用流水孵化，並持續開啟超聲協同電催化設備，直至魚卵孵出為止。

實施例2

一種超聲波協同電催化設備處理魚卵孵化用水的方法，包括以下方法步驟：

A、採集受精卵，置於塑料容器的水體中，投加二氧化氯使水體中有效氯濃度達4ppm，浸泡消毒10min；

B、在孵化用水管道和孵化桶間放置超聲波協同電催化設備，該設備中設置有集成了超聲波發生器（3）和電解發生器（4）的密封箱，超聲波發生器（3）和電解發生器（4）同時對孵化用水進行處理，控制超聲波頻率為40kHz，超聲波功率為100W，控制電解發生器的電源輸入電壓為30V，電流為100A；孵化用水經過處理後進入孵化桶；

C、將浸泡消毒後魚卵隨水流進入孵化桶，開始孵化，採用流水孵化，並持續開啟超聲協同電催化設備，直至魚卵孵出為止。

實施例3

一種超聲波協同電催化設備處理魚卵孵化用水的方法，包括以下方法步驟：

A、採集受精卵，置於塑料容器的水體中，投加二氧化氯使水體中有效氯濃度達4ppm，浸泡消毒9min；

B、在孵化用水管道和孵化桶間放置超聲波協同電催化設備，該設備中設置有集成了超聲波發生器（3）和電解發生器（4）的密封箱，超聲波發生器（3）和電解發生器（4）同時對孵化用水進行處理，控制超聲波頻率為34kHz，超聲波功率為100W，控制電解發生器的電源輸入電壓為25V，電流為65A；孵化用水經過處理後進入孵化桶；

C、將浸泡消毒後魚卵隨水流進入孵化桶，開始孵化，採用流水孵化，並持續開啟超聲協同電催化設備，直至魚卵孵出為止。

實施例4

一種超聲波協同電催化設備處理魚卵孵化用水的方法，包括以下方法步驟：

A、採集受精卵，置於塑料容器的水體中，投加二氧化氯使水體中有效氯濃度達4ppm，浸泡消毒9.5min；

B、在孵化用水管道和孵化桶間放置超聲波協同電催化設備，該設備中設置有集成了超聲波發生器（3）和電解發生器（4）的密封箱，超聲波發生器（3）和電解發生器（4）同時對孵化用水進行處理，控制超聲波頻率為30kHz，超聲波功率為100W，控制電解發生器的電源輸入電壓為28V，電流為50A；孵化用水經過處理後進入孵化桶；

C、將浸泡消毒後魚卵隨水流進入孵化桶，開始孵化，採用流水孵化，並持續開啟超聲協同電催化設備，直至魚卵孵出為止。

實施例5

本發明所述超聲波協同電催化設備包括設備櫃體1，所述設備櫃體1內設置有電解超聲波發生器2，所述電解超聲波發生器2包括集成在一起的超聲波發生器3和電解發生器4；所述電解發生器4安裝於所述超聲波發生器3的反應箱內部，所述反應箱的下部設置有多組超聲波振子5，所述電解發生器4包括間隔排列的作為電解陽極的鍍釕鈦極孔板6和作為電解陰極的純鈦極孔板7。

實施例5

本發明所述超聲波協同電催化設備包括設備櫃體1，所述設備櫃體1內設置有電解超聲波發生器2，所述電解超聲波發生器2包括集成在一起的超聲波發生器3和電解發生器4；所述電解發生器4安裝於所述超聲波發生器3的反應箱內部，所述反應箱的下部設置有多組超聲波振子5，所述電解發生器4包括間隔排列的作為電解陽極的鍍釕鈦極孔板6和作為電解陰極的純鈦極孔板7。

優選的，所述設備櫃體1的下部設置有水泵8。

優選的，所述設備櫃體1下部的外壁處設置有進水管9和排汙管10。

優選的，所述設備櫃體1中部的外壁處設置有出水管11。

優選的，所述電解超聲波發生器2的上部設置有各自獨立的電解發生器電源12和超聲波發生器電源13。

進一步的，所述電解發生器電源12和超聲波發生器電源13對應設備櫃體1外壁上設置有散熱風扇14。

優選的，所述設備櫃體1的後部設置有控制面板15。

實施例6

本發明所述超聲波協同電催化設備包括設備櫃體1，所述設備櫃體1內設置有電解超聲波發生器2，所述電解超聲波發生器2包括集成在一起的超聲波發生器3和電解發生器4；所述電解發生器4安裝於所述超聲波發生器3的反應箱內部，所述反應箱的下部設置有多組超聲波振子5，所述電解發生器4包括間隔排列的作為電解陽極的鍍釕鈦極孔板6和作為電解陰極的純鈦極孔板7。

優選的，所述鍍釕鈦極孔板6和純鈦極孔板7通過極板固定條16固定，通過導電片17並聯連接到每一片極板。

優選的，所述超聲波振子5為15組。

優選的，所述鍍釕鈦極孔板6為15片，所述純鈦極孔板7為16片，極板為網狀，尺寸為150mm*100mm*2mm，極板間距為5mm。

實施例7

本發明所述超聲波協同電催化設備包括設備櫃體1，所述設備櫃體1內設置有電解超聲波發生器2，所述電解超聲波發生器2包括集成在一起的超聲波發生器3和電解發生器4；所述電解發生器4安裝於所述超聲波發生器3的反應箱內部，所述反應箱的下部設置有多組超聲波振子5，所述電解發生器4包括間隔排列的作為電解陽極的鍍釕鈦極孔板6和作為電解陰極的純鈦極孔板7。

優選的，所述鍍釕鈦極孔板6和純鈦極孔板7通過極板固定條16固定，通過導電片17並聯連接到每一片極板。

優選的，所述超聲波振子5為20組。

優選的，所述鍍釕鈦極孔板6為15片，所述純鈦極孔板7為16片，極板為網狀，尺寸為150mm*100mm*2mm，極板間距為10mm。

實施例8

本發明所述超聲波協同電催化設備包括設備櫃體1，所述設備櫃體1內設置有電解超聲波發生器2，所述電解超聲波發生器2包括集成在一起的超聲波發生器3和電解發生器4；所述電解發生器4安裝於所述超聲波發生器3的反應箱內部，所述反應箱的下部設置有多組超聲波振子5，所述電解發生器4包括間隔排列的作為電解陽極的鍍釕鈦極孔板6和作為電解陰極的純鈦極孔板7。

優選的，所述鍍釕鈦極孔板6和純鈦極孔板7通過極板固定條16固定，通過導電片17並聯連接到每一片極板。

優選的，所述超聲波振子5為18組。

優選的，所述鍍釕鈦極孔板6為15片，所述純鈦極孔板7為16片，極板為網狀，尺寸為150mm*100mm*2mm，極板間距為7.5mm。

實施例9

本發明所述超聲波協同電催化設備包括設備櫃體1，所述設備櫃體1內設置有電解超聲波發生器2，所述電解超聲波發生器2包括集成在一起的超聲波發生器3和電解發生器4；所述電解發生器4安裝於所述超聲波發生器3的反應箱內部，所述反應箱的下部設置有多組超聲波振子5，所述電解發生器4包括間隔排列的作為電解陽極的鍍釕鈦極孔板6和作為電解陰極的純鈦極孔板7。

優選的，所述鍍釕鈦極孔板6和純鈦極孔板7通過極板固定條16固定，通過導電片17並聯連接到每一片極板。

優選的，所述超聲波振子5為20組。

優選的，所述鍍釕鈦極孔板6為15片，所述純鈦極孔板7為16片，極板為網狀，尺寸為150mm*100mm*2mm，極板間距為9mm。

實施例10

傳統魚卵孵化多用化學藥物消毒，一定程度影響孵化率，可能使魚苗致畸，還產生藥物殘留危害水域環境；

藥物消毒對水體消毒後一般要放置2-3天待藥物揮發完全方可用於孵化，影響魚苗生產的及時性和穩妥性，可能發生急需換水時卻無水可供應的情況；

紫外消毒方式雖為物理消毒方式，但單次處理滅菌效果不理想，對劍水蚤等大型浮遊動物基本無效，且水中汙染物、死亡微生物等易附著紫外燈外阻擋紫外線照射水體，降低消毒效果；

孵化用水除微生物、浮遊動物外，還含有其他汙染物質，其中有毒有害物質會影響魚卵孵化率和孵出魚苗健康狀況。

超聲協同電催化設備通過純物理的方式處理水體，對細菌、藻類及劍水蚤等病原體或浮遊動物殺滅效果顯著，並降解部分有機汙染物。不產生任何藥物殘留和副產物，不會使魚體致畸，可有效增加魚苗孵化率，並保護生態環境。

技術解釋：超聲協同電催化技術是一種利用超聲波對電催化氧化協同效應的水處理技術，可強力殺滅水體中細菌、藻類及劍水蚤。

超聲波協同效應：

超聲波作用於水體，瞬間產生大量「氣體－蒸汽微腔」，腔內立即產生局部低壓，在水壓作用下微腔發生塌縮，產生衝擊波摧毀破壞細菌和藻類細胞，並伴隨強有力水流。同時，在塌縮時會生成強氧化劑—羥基自由基（•OH），這些•OH可迅速增強「電催化氧化反應」過程，提升電解過程殺滅細菌、藻類和淨化水體的效率。而且，超聲波作用在殼體內壁和陰極板上，可長時間防止生物粘泥和礦物鹽水垢在壁上和陰極板上的沉積。

電催化反應：

當進水為普通水體時，pH呈中性，發生電催化反應的過程如下：水中存在電離平衡，H2O≒H++OH-，在直流電作用下，離子平衡被打破。電場作用下，OH-向陽極移動，在陽極失去電子，發生氧化反應，生成O2；H+在電場作用下向陰極移動，在陰極得到電子，發生還原反應，生成H2。

陽極反應：4OH- - 4e-=2H2O+O2↑

陰極反應：2H++2e-=H2↑ 總反應：2H2O==通電==2H2↑+O2↑

由於陽極極板上鍍有釕塗層，釕是金屬催化劑，在其催化下，①陰極：通過電解產生的O2和進水自帶的O2還原產生H2O2，進而產生大量羥基自由基，

O2 + H+ + 2e → H2O2 Mred+ H2O2+ H+ → Mox +·OH + H2O（金屬催化劑的還原態用Mred表示, 而氧化態用Mox 表示）

②陽極：水氧化析出臭氧，3H2O→O3+ 6H+ + 6e- 。

顯然，超聲波協同電催化設備除產生大量O2外，還產生少量O3和H2O2以及·OH，這些物質具備極強的氧化能力，不僅可將水體中的大部分還原性物質降解，還會氧化滅活水中細菌、藻類，特別是對常規水處理技術無法殺滅的劍水蚤等浮遊動物具有強大殺滅效果。O3、H2O2和·OH這些強氧化劑方可破壞其體壁甲殼進入體內破壞蛋白酶，使其代謝功能發生障礙而亡，特別是O3和H2O2具有協同效應可產生大量·OH，提升殺滅細菌、藻類及劍水蚤等浮遊動物的效果。

該設備對水體處理一次，可產生1mg/L O3和4mg/L H2O2，可保證單次處理後殺滅大部分細菌、藻類和劍水蚤等。

實施例11

實驗1：超聲協同電催化設備的滅菌效能研究

取1個大容積塑料桶加入320L左右的池塘水，連接超聲協同電催化設備，設備進水管9沒入盛水容器水面以下，出水管放入空置容器。設備流量為2T/h，輸入電壓220V，可調參數為電解電流和超聲波頻率。設置6個處理組，電解電流分別為30、50、70A，超聲波頻率分別為28、40kHz，在處理前和處理開始後2min取樣測菌落總數。

本次試驗以3批其檢測結果見下表。數據顯示，4、5、6處理組的殺菌效果優於1、2、3處理組，綜合考慮能耗，可知4處理組的殺菌效果性價比最高。因此，超聲協同電催化設備滅菌的最佳工作參數為電解電流30A、超聲波頻率28kHz，此參數下單次處理的平均殺菌率為97.43%。

實施例12

實驗2：超聲協同電催化設備的滅藻效能研究

超聲協同電催化設備流量為2T/h，輸入電壓220V，可調參數為：電解電流（30、50、70A）、超聲波頻率（28、40kHz），採用正交法設置6個處理組。往塑料容器內泵入320L孵化車間源水，水體中含有少量藻類，取樣。設備進水管9置入水面下，調整參數完畢後，開啟設備，2min後在設備出水口處取樣。取樣完畢後，排除設備內部水體，重新調整參數，再繼續從塑料容器抽水，2min後再次取樣。所有樣品檢測藻類指標，結果如下：

數據表明：1、2、3處理組的藻類數量去除效率接近，遠高於4、5、6處理組，但總生物量去除效果上看是1處理組最佳。因此，超聲協同電催化設備滅藻的最佳工作參數為電解電流30A、超聲波頻率40kHz，此參數下單次處理的平均除藻率為96.88%，對總生物量的去除率為96.1%。

實施例13

實驗3：超聲協同電催化設備的殺滅劍水蚤效能研究

超聲協同電催化設備流量為2T/h，輸入電壓220V，可調參數為：電解電流、超聲波頻率。根據實驗1、實驗2的結果，電解電流選擇30A，超聲波頻率選擇28、40kHz，設置2個處理組。在7月份，取池塘水100L，以超聲協同電催化設備處理池塘水，取處理前和處理2min後的水樣測定劍水蚤數量，以顯微計數法測定，結果如下。數據顯示：30A+40kHz的參數組合對劍水蚤的殺滅效果最佳，平均殺滅率達97.26%。

實施例14

實驗4：超聲協同電催化設備用於黃顙魚魚卵孵化的研究

設置2個處理組和1個對照組，處理組採用超聲協同電催化設備對源水處理後用於魚卵孵化，參數分別為30A+28kHz、30A+40kHz（根據實驗1-3結果）；對照組採用二氧化氯對源水消毒後（加入後源水有效氯濃度0.2ppm）靜置3天再用於魚卵孵化。每組孵化用水流量和黃顙魚卵數量保持一致，孵化水溫控制在24-26℃，孵化時間5-6天，分別對每組孵出魚苗數目進行統計，如下所示：

結果表明：採用超聲協同電催化設備對孵化源水進行處理，黃顙魚卵孵化率顯著優於二氧化氯對照組，且30A+40kHz為最佳工作參數，此參數下孵化率可達34.98%，優於二氧化氯8.43個百分點。

實施例15

實驗5：超聲協同電催化設備用於泥鰍卵孵化的研究

設置2個處理組和1個對照組，處理組採用超聲協同電催化設備對源水處理後用於孵化，參數分別為30A+28kHz、30A+40kHz（根據實驗1-3結果）；對照組採用二氧化氯對源水消毒後（加入後源水有效氯濃度0.2ppm）靜置3天再用於孵化。每組孵化用水流量和泥鰍卵數量保持一致，孵化水溫控制在22℃-28℃，孵化時間1天，分別對每組孵出泥鰍苗數目進行統計，如下所示：

結果表明：採用超聲協同電催化設備對孵化源水進行處理，泥鰍卵孵化率顯著優於二氧化氯對照組，且30A+40kHz為最佳工作參數，此參數下孵化率可達71.93%，優於二氧化氯9.2個百分點。