2012年国内水产品总量达到5906万吨，其中养殖产量为4305万吨，已连续24年位居世界第一。工厂化循环水养殖模式作为工业化水平最高的养殖模式越来越受到人们重视和发展，其特点是养殖密度比较大、对环境无危害、节约资源，是今后水产养殖业发展的趋势。该养殖模式是以水产养殖用水处理后再循环利用为核心，主要由微滤机、弧形筛、泡沫分离器、生物滤池、纯氧增氧、水体杀菌消毒等组成水处理系统。其中，水体的杀菌消毒是水处理的重点，它要求能够杀灭养殖水体中的有害细菌，保证养殖水体的清洁，使循环水养殖系统在补充少量水时得以正常运行。当前我国工厂化循环水养殖系统中，养殖用水的杀菌消毒主要都使用高锰酸钾和二氧化氯等药物，虽然能够杀灭水体中的有害细菌和病毒，但是这些药物本身也具有毒性，如果使用过量或操作不当，残留的药物会对养殖生物具有危害。由于臭氧具有极强的氧化性，其杀菌消毒的能力是氯气的600-3000倍，分解产物是一些分子态氧，副产物无毒，有着许多别的水质净化剂无法比拟的优点，臭氧在工厂化循环水养殖水处理系统中逐渐被较为广泛地应用。由于臭氧的不稳定性，将臭氧与水混合时需要用专用设备，而混合设备对臭氧混合效果的好坏，直接涉及到臭氧杀菌消毒和使用成本。本课题主要通过按气液混合理论设计的一种多层式填料塔开展对臭氧进行混合溶解的研究，根据在不同填料的种类及填料高度的条件下，调节气液比进行试验，得出臭氧在水中溶解效率较高的条件，提高臭氧的溶解效率，研究探索一种水产养殖用的新型臭氧混合方法，以促进臭氧能够更有效和经济的应用于工业化水产养殖产业。在多层填料塔的试验设计过程中，利用计算机流体动力学仿真，将试验中的气液比进行仿真模拟，利用仿真的结果验证和改进实验中的气液比。使试验设计达到最优，节省时间和成本。本试验中所设计新型多层臭氧混合装置，在一定范围内增加填料高度，降低气液比，有利于提高臭氧的溶解效率，使用该新型填料塔选用鲍尔环作为填料，臭氧的混合效果最佳。本实验采用直径25mm的鲍尔环作为填料，填料高度为700mm，水流量为6m3/h，臭氧化气体流量为0.1m3/h时，即气液比为1/60，水处理量为190m3/h·m2，水溶液中臭氧的质量浓度为0.84mg/L，臭氧的溶解效率最高可以达到78%左右。将填料通过支撑板进行分层，减弱了填料塔中普遍存在的“壁流效应”和“放大效应”。与鼓泡塔式接触反应器、气液混合泵及射流器等臭氧混合与溶解设备相比，该装置结构简单、体积小、易于安装与维护、混合效率高和不易堵塞等特点，可为优化循环水养殖水处理工艺与系统，提高臭氧混合效率和经济性提出了一种确实可行的良好方式。设计形成了一套基于PLC和组态监控软件的自动化在线监控系统，通过臭氧浓度传感器自动采集水中臭氧的浓度，将采集的数据形成报表，然后导入EXCEL进行分析处理。自动化的数据采集系统避免了人工采样产生的误差，提高了此类试验的自动化水平。