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膜生物反应器应用于海水养殖废水处理的基础研究

沈加正  
【摘要】:曝气生物滤器(BAF)在循环水养殖生产中具有广泛的应用,但存在处理效率低且不稳定、颗粒去除能力差、微生物水平不可控等问题,而膜生物反应器(MBR)恰好可以弥补曝气生物滤器的部分缺陷;本研究以MBR应用于海水养殖废水处理的可行性,以及最优化的生产应用方式为主要内容,展开了MBR与BAF对比试验、MBR与BAF结合试验及膜过滤(MF)与BAF结合试验,研究对比了三个试验间污染物去除规律的异同点,研究结论如下: (1)在BAF和MBR处理养殖废水的对比试验中,维持BAF和MBR的温度为14℃-22℃、水体pH在7.5-8.0、盐度在30‰-31. 5‰,MBR的DO在7. 2mg/L以上,BAF的DO为6.0 mg/L -7mg/L。研究结果表明,BAF和MBR对总氨氮去除率均在0-85%之间波动,但BAF抗TAN冲击能力强、亚硝酸盐积累较MBR轻;MBR对COD的去除率能够达到40%-60%,而BAF对COD几乎无去除去除作用,因此通过对比试验可知BAF和MBR对TAN去除效果相近,均有较好的去除作用,但前者对COD几乎没有去除作用,后者对COD有高效的且稳定的去除作用,去除率为40%-60%。 (2)BAF+MBR及BAF+膜过滤(MF)处理养殖废水的结合试验中发现,BAF可以去除大部分TAN,去除率为47%-83%,但对COD、SS去除效果不稳定,并且有严重的亚硝酸盐积累现象(峰值高达0.6mg/L-0.7mg/L);而MBR则可以进一步降低BAF出水中污染物的浓度并能稳定出水水质,MF也有类似的效果但对TAN没有去除作用,5种分配比(即BAF出水分配至MBR的比例,有20%、40%、60%、80%及100%五组)条件下,出水水质介于BAF出水和MBR出水水质之间;同时发现结合试验装置中BAF一般可以将废水中的微生物水平降低1-2个数量级,而膜(MBR与MF)出水中微生物数量一般在102 CFU/mL以内、去除率可达99. 99%。对BAF+MBR中TAN、COD及SS去除率的显著性差异分析发现,100%分配比下的去除率与其他分配比之间均存在显著性差异(P0.05),而其他分配比间去除率没有显著性差异(COD部分例外),同时非100%结合出水与相应的BAF出水水质差别较小(均满足渔业水质标准),即非100%结合应用对水质无大幅提升的作用,而100%结合应用目前还存在成本过高的问题。因此目前将膜生物反应器应用于海水养殖废水处理的生产应用还尚需时日,可以考虑转向膜过滤材料对微生物水平控制及颗粒物去除研究。 (3)生物滤器在处理养殖废水过程中出现了亚硝酸盐积累现象,通过影响因素分析认为循环水养殖系统中亚硝酸盐积累主要与废水中总氮含量和各态氮分布及硝化动力学有关,通过一系列BAF试验、batch试验以及已有研究结果,表明有机氮的存在是亚硝酸盐积累的主要原因,而HRT是其主要影响因素。 (4)COD烘箱加热法接近海洋监测规范的测定水平,并且测定大批量样品时具


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