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(lái)，海水養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展給我國(guó)近岸海域環(huán)境帶來(lái)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(yíng)養(yǎng)鹽豐富的特點(diǎn)，直接排放極易造成海域富營(yíng)養(yǎng)化。目前，尚沒(méi)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(yíng)養(yǎng)鹽。本研究在綜述國(guó)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(yíng)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(shí)，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(jiàn)微藻在人工配制的海水養(yǎng)殖業(yè)廢水中的生長(zhǎng)情況及其對(duì)4種營(yíng)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(zhǎng)。對(duì)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(duì)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(yíng)養(yǎng)鹽以無(wú)機(jī)磷(PO43--P)和氨氮(NH4+-N)為主，為了能夠同時(shí)有效地去除這兩種污染物，設(shè)計(jì)基于微藻的廢水處理工藝時(shí)，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(shí)發(fā)現(xiàn)，微藻對(duì)三種不同形態(tài)無(wú)機(jī)氮的吸收具有選擇性，其中NH4+-N的吸收程度最大，這對(duì)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(zhǎng)過(guò)程中吸收CO2會(huì)引起水環(huán)境的pH值升高而抑制其自身生長(zhǎng)。因此，將微藻實(shí)際應(yīng)用于廢水處理時(shí)應(yīng)注意補(bǔ)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(tái)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(cè)裝置等單元組成。通過(guò)研究光在藻液中的衰減規(guī)律以及入射光強(qiáng)與平均光強(qiáng)的關(guān)系，確定反應(yīng)器中適于微藻生長(zhǎng)的最適入射光強(qiáng)為267μE·(M2·S)-1。通氣量為80L·h-1時(shí)，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(yùn)行參數(shù)：濃水流量50L·h-1，透水率降幅為8％時(shí)進(jìn)行清洗。 在上述最佳工藝條件下，以南美白對(duì)蝦(PenausVannamei)養(yǎng)殖廢水(無(wú)機(jī)氮平均濃度1.24mg·L-1，無(wú)機(jī)磷平均濃度0.558mg·L-1)為處理對(duì)象，研究了光—膜組合式生物反應(yīng)器對(duì)廢水中氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的去除效果。對(duì)于間歇運(yùn)行方式，廢水處理2h后，無(wú)機(jī)氮和無(wú)機(jī)磷的去除率分別達(dá)到85.0％和96.3％，出水的無(wú)機(jī)氮濃度為0.16mg·L-1，無(wú)機(jī)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(lèi)(0.15mg·L-1)和Ⅱ類(lèi)(0.030mg·L-1)水質(zhì)要求。根據(jù)反應(yīng)器間歇式運(yùn)行的處理效果，確定連續(xù)運(yùn)行方式的HRT為2h(日處理能力為120L/d)。在反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行期間，廢水中無(wú)機(jī)氮和無(wú)機(jī)磷的去除率分別達(dá)到83.0％和95.8％，出水的無(wú)機(jī)氮濃度為0.21mg·L-1，無(wú)機(jī)磷濃度為0.0213mg·L-1，均達(dá)到《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類(lèi)水質(zhì)要求。兩種運(yùn)行方式對(duì)氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的去除能力