生物過(guò)濾處理模擬海水養(yǎng)殖廢水試驗(yàn)研究.pdf

1、海水養(yǎng)殖已成為最重要的蛋白質(zhì)來(lái)源之一，隨著養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖強(qiáng)度的增加，海水養(yǎng)殖日趨規(guī)?；凸I(yè)化，導(dǎo)致廢水排放量迅速增加，并具有水量大、強(qiáng)度高和治理難等特點(diǎn)。大量的海水養(yǎng)殖廢水進(jìn)入海洋水體后，會(huì)導(dǎo)致海水中營(yíng)養(yǎng)鹽含量急劇升高，藻類等異常繁殖，赤潮頻發(fā)，并對(duì)海洋物種多樣性造成破壞，帶來(lái)嚴(yán)重的海洋環(huán)境污染問(wèn)題。
　　基于此，本課題針對(duì)海水養(yǎng)殖廢水的排放特點(diǎn)，通過(guò)小試試驗(yàn)考察天然濾料（沸石、火山巖、陶粒）在不同鹽度條件下的氨氮吸附性能；結(jié)合

2、經(jīng)濟(jì)成本分析，選擇了沸石濾料生物濾池作為主要研究對(duì)象，通過(guò)接種不同的污泥種泥，對(duì)比考察了不同的進(jìn)水鹽度條件下，沸石生物濾池的掛膜啟動(dòng)及污染物去除情況；在穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)行條件，探究了不同工況下生物濾池的工藝特性；最后，采用PCR-DGGE等分子生物學(xué)技術(shù)，考察在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，系統(tǒng)內(nèi)微生物種群結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究。
　　研究結(jié)果表明，隨著鹽度的增加，火山巖、沸石和陶粒濾料的氨氮吸附性能普遍有所降低，且達(dá)到吸附平衡的時(shí)間延

3、長(zhǎng)。沸石濾料從50min延長(zhǎng)到90min，火山巖濾料從30min延長(zhǎng)到80min，陶粒濾料從20min延長(zhǎng)到90min。鹽度為0g/L下，以上三種濾料對(duì)氨氮的吸附等溫線都更符合Freundlich方程，表明三種濾料既有單層吸附還有多層吸附。隨著鹽度增加到30g/L，沸石、火山巖對(duì)氨氮的吸附既有單層吸附還有多層吸附，陶粒濾料對(duì)氨氮的吸附以單層吸附為主。三種濾料在鹽度為0g/L下及達(dá)到30g/L后，對(duì)氨氮的吸附動(dòng)力學(xué)均可以采用準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力

4、學(xué)模型加以描述。鹽度條件下沸石對(duì)氨氮吸附效果依然優(yōu)于火山巖和陶粒，因此，在后續(xù)研究中選擇沸石作為主要的考察對(duì)象。
　　在鹽度為30g/L的穩(wěn)定進(jìn)水條件下，利用海底底泥和普通活性污泥為種泥，啟動(dòng)1＃（接種海底底泥）和2#（接種普通活性污泥）生物濾池反應(yīng)器，兩個(gè)模型反應(yīng)器分別于39天和35天掛膜成功，且2#出水效果好于1#；在進(jìn)水鹽度逐漸升高（從0逐漸增加至30g/L）的啟動(dòng)條件下，3#（接種海底底泥）、4#（接種活性污泥）反應(yīng)器完成

5、掛膜的啟動(dòng)時(shí)間為60和65天，且3#出水效果好于4#。對(duì)比1#和3#，2#和4#說(shuō)明，不論接種普通活性污泥還是海底底泥，對(duì)生物濾池的啟動(dòng)時(shí)間影響不大，但是直接在高鹽度進(jìn)水條件下啟動(dòng)，有利于耐鹽嗜鹽微生物的馴化富集，可以有效縮短反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間。
　　在HRT為30min，氣水比為3:1，水溫20℃左右時(shí)，考察了穩(wěn)定運(yùn)行階段生物濾池對(duì)污染物的去除效果。結(jié)果表明，1#、2#、3#、4#反應(yīng)器氨氮平均去除率分別為91％、95.7%、96.

6、5%、88.1%；亞硝態(tài)氮平均去除率分別為89.2%、94.8%、97.2%、84.9%；對(duì)高錳酸鹽指數(shù)的平均去除率分別為49.86%、53.9%、54.5%、48.1%。
　　本試驗(yàn)考察范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，生物濾池對(duì)氨氮和高錳酸鹽指數(shù)的去除效果表現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)。通過(guò)調(diào)整氣水比與水力停留時(shí)間，考察了模型反應(yīng)器對(duì)氨氮和高錳酸鹽指數(shù)的去除效果。綜合考慮實(shí)際工程中的經(jīng)濟(jì)成本和處理要求，選擇最佳氣水比為3:1，最佳水力停留時(shí)間為3

7、0min，此時(shí)出水的氨氮濃度滿足海水養(yǎng)殖廢水的排放要求。在氨氮沖擊負(fù)荷條件下，生物濾池對(duì)氨氮和高錳酸鹽指數(shù)的去除穩(wěn)定，說(shuō)明生物濾池具有抗氨氮沖擊負(fù)荷的能力；隨著有機(jī)物沖擊負(fù)荷的不斷升高，模型反應(yīng)器對(duì)高錳酸鹽指數(shù)的去除率逐漸升高，而氨氮去除率卻出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，這是由于硝化細(xì)菌與異養(yǎng)菌之間存在對(duì)溶解氧、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)，從而影響硝化作用的速率。
　　分子生物學(xué)分析結(jié)果表明，不同的進(jìn)水方式下接種不同污泥，模型反應(yīng)器在完成啟動(dòng)30天后，濾

8、池中微生物群落具有良好的豐度，1#、2#、3#、4#樣品的香農(nóng)多樣性指數(shù)分別為2.65、2.88、2.84、2.85。生物種群相似性分析表明，接種污泥對(duì)生物菌群的影響小于啟動(dòng)方式。進(jìn)水鹽度30g/L下生物濾池完成啟動(dòng)30天后，系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)種群主要有變形菌門（ Proteobacteria）中的Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria菌綱、擬桿菌門（Bacteroidetes）中的黃桿菌綱（Flavoba