基于动态膜生物反应器处理海水养殖废水的脱氮机制调控研究

针对传统膜生物反应器成本高、易污染和海水养殖废水中氮含量严重超标问题。结合传统膜生物反应器处理废水的方法，采用低成本的滤布作为膜基材制备动态膜生物反应器（DMBR），使DMBR具有成本低、处理效率高、出水水质好、膜污染小等优点。对降解污水的微生物进行富集、驯化、分离和固定化，探索在高含盐水质条件下，研究DMBR对养殖废水中氮的迁移、转化过程和脱氮反应动力学特征，探讨动态膜生物反应器中含氮污染物的降解过程以及污染因子、运行条件、环境特征等对脱氮机制的影响，以及不同脱氮机制之间的转换关系和调控手段，考察不同脱氮机制之间的耐盐型微生物群落特征。研究结果对处理海水养殖和水产废水的脱氮工艺有理论指导，对缓解海水富营养化将具有重要的科学意义，在处理高含盐量的废水领域具有良好的应用价值。

本项目针对传统膜生物反应器成本高、易污染和海水养殖废水中氮含量严重超标问题。结合传统膜生物反应器处理废水工艺，研究开发低成本的滤布作为膜基材制备动态膜生物反应器（DMBR），使DMBR 具有成本低、处理效率高、出水水质好、膜污染小等优点。通过对降解污水的微生物进行富集、驯化、分离和固定化，探索在高含盐水质条件下， DMBR 对养殖废水中氮的迁移、转化过程和脱氮反应动力学特征，探讨含氮污染物的降解过程以及对脱氮机制的影响，初步探索不同脱氮机制之间的转换关系和调控手段，分析不同脱氮机制之间的耐盐型微生物群落特征。.通过滤布选型、工艺设计开发和优化新型动态膜生物反应器。采用连续曝气DMBR和间歇曝气DMBR处理海水养殖废水，随着HRT的延长，反应器内有机物降解和脱氮效果变好。并采用Monod方程和双底物模型模拟连续曝气DMBR处理淡水/海水养殖的有机物降解和脱氮动力学过程。在间歇曝气DMBR中，采用Monod方程模拟CODMn和NO3--N降解过程，CODMn降解速率常数k和NO3--N的降解速率常数KD随盐度提高呈线性下降的趋势。.考察了盐度对MBR和DMBR处理海水养殖废水的脱氮效果。当盐度为21 g/L和28 g/L时，MBR和DMBR内出现了短程硝化反硝化现象，呈现出较高的脱氮效果，对TN去除率分别可达68.8%、65.2%以上，盐度是对微生物脱氮机制调控的重要影响因素，调节废水中的盐度可调控脱氮机制。.在不同的盐度时期内，MBR反应器内的短程硝化反硝化现象可能和细菌Thiothrix eikelboomii，Pedomicrobium australicum，Paracoccus bengalensis相关，DMBR可能和细菌Lutibacter litoralis，Paracoccus zeaxanthinifaciens，Ideonella dechloratans相关。对ASM1模型中的硝化反硝化过程进行优化，提出了两步硝化反硝化脱氮动力学模型(ASM1-2N)，对MBR和DMBR在不同盐度时期的脱氮过程进行了数学模拟，建立了相应的动力学参数体系，模拟值和实测值吻合较好。.制备了掺杂颗粒活性炭的聚合物载体(C-PVFM)，经过表征含碳量为5%的载体(C-PVFM3)生物相容性最好。8%的C-PVFM3投加量可强化这两种膜生物反应器的脱氮效能。