基于微藻的光-膜組合式生物反應(yīng)器處理海水養(yǎng)殖業(yè)廢水.pdf

1、近年來，海水養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展給我國近岸海域環(huán)境帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響。由于海水養(yǎng)殖業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)尚未頒布，養(yǎng)殖廢水大多未經(jīng)處理而直接排入海中。海水養(yǎng)殖業(yè)廢水具有排放量大、氮磷營養(yǎng)鹽豐富的特點，直接排放極易造成海域富營養(yǎng)化。目前，尚沒有成熟的處理技術(shù)能高效去除海水養(yǎng)殖業(yè)廢水中氮磷營養(yǎng)鹽。本研究在綜述國內(nèi)外海水養(yǎng)殖業(yè)廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出利用海洋微藻吸收營養(yǎng)鹽以達(dá)到凈化養(yǎng)殖業(yè)廢水的目的。 在溫度為25～28℃時，比較了亞心形扁

2、藻(Platymonassubcordiformis)、青島大扁藻(PlatymonashelgolandicaVar.tsingtaoensisTsengetT.J.Chang)、鹽藻(Dunaliellasp.)、微綠球藻(NannochloropsisOculata)、小球藻(ChlorellaMarine)、三角褐指藻(PhaeodactylumTricornutum)、新月菱形藻(NitzschiaClosterium)、牟氏

3、角毛藻(ChaetocerosMuelleri)、中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、等鞭金藻3011(IsochrysisgalbanaParke)、湛江等鞭藻(Isochrysiszhanjiangnsis)、綠色巴夫藻(Pavlovaviridis)等12種常見微藻在人工配制的海水養(yǎng)殖業(yè)廢水中的生長情況及其對4種營養(yǎng)鹽的吸收能力。研究發(fā)現(xiàn)：除了新月菱形藻和三角褐指藻因?qū)囟炔贿m應(yīng)而大量死亡外，其余10種微藻的細(xì)胞

4、密度在6d培養(yǎng)期間都有不同程度的增長。對廢水中PO43--P去除率最高的5種微藻依次為：亞心形扁藻、小球藻、牟氏角毛藻、綠色巴夫藻、湛江等鞭藻；對廢水中NH4+-N去除率最高的5種微藻依次為：亞心形扁藻、青島大扁藻、牟氏角毛藻、等鞭金藻、小球藻。由于海水養(yǎng)殖業(yè)廢水中的營養(yǎng)鹽以無機磷(PO43--P)和氨氮(NH4+-N)為主，為了能夠同時有效地去除這兩種污染物，設(shè)計基于微藻的廢水處理工藝時，應(yīng)選擇亞心形扁藻、小球藻或牟氏角毛藻作為材料。

5、同時發(fā)現(xiàn)，微藻對三種不同形態(tài)無機氮的吸收具有選擇性，其中NH4+-N的吸收程度最大，這對于以去除氨氮為主要目標(biāo)的養(yǎng)殖業(yè)廢水凈化十分有利。微藻生長過程中吸收CO2會引起水環(huán)境的pH值升高而抑制其自身生長。因此，將微藻實際應(yīng)用于廢水處理時應(yīng)注意補充CO2，控制pH值在最適范圍，以保證廢水凈化效果的穩(wěn)定。 將亞心形扁藻引入生物反應(yīng)器處理工藝中，構(gòu)建了一臺光—膜組合式生物反應(yīng)器，主要由反應(yīng)器主體、循環(huán)系統(tǒng)、光照系統(tǒng)、控溫裝置、CO2供料

6、系統(tǒng)、膜分離系統(tǒng)、pH值監(jiān)測裝置等單元組成。通過研究光在藻液中的衰減規(guī)律以及入射光強與平均光強的關(guān)系，確定反應(yīng)器中適于微藻生長的最適入射光強為267μE·(M2·S)-1。通氣量為80L·h-1時，可以保證反應(yīng)器內(nèi)液體混合均勻。在CO2的混合比為1％的情況下，可獲得并保持高密度的微藻生物量(藻密度達(dá)到2.51×107cells·ml-1，單位體積細(xì)胞干重為5.25g·L-1)。反應(yīng)器中的聚砜中空纖維超濾膜組件具有良好的分離性能。膜分離系

7、統(tǒng)最佳運行參數(shù)：濃水流量50L·h-1，透水率降幅為8％時進(jìn)行清洗。 在上述最佳工藝條件下，以南美白對蝦(PenausVannamei)養(yǎng)殖廢水(無機氮平均濃度1.24mg·L-1，無機磷平均濃度0.558mg·L-1)為處理對象，研究了光—膜組合式生物反應(yīng)器對廢水中氮磷營養(yǎng)鹽的去除效果。對于間歇運行方式，廢水處理2h后，無機氮和無機磷的去除率分別達(dá)到85.0％和96.3％，出水的無機氮濃度為0.16mg·L-1，無機磷濃度為0

8、.0218mg·L-1，分別達(dá)到《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》Ⅰ類(0.15mg·L-1)和Ⅱ類(0.030mg·L-1)水質(zhì)要求。根據(jù)反應(yīng)器間歇式運行的處理效果，確定連續(xù)運行方式的HRT為2h(日處理能力為120L/d)。在反應(yīng)器連續(xù)運行期間，廢水中無機氮和無機磷的去除率分別達(dá)到83.0％和95.8％，出水的無機氮濃度為0.21mg·L-1，無機磷濃度為0.0213mg·L-1，均達(dá)到《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類水質(zhì)要求。兩種運行方式對氮磷營養(yǎng)鹽的去除能力