MAP-MBR组合工艺对海水养殖废水处理及膜污染机制研究

Discharge of marine aquaculture wastewater induced significant damage and loss for environment. Research on effective, stable and economic technology for marine aquaculture wastewater treatment had significant effect on protection of ocean environment and development of marine aquaculture. The combination of MAP and MBR not only recycled the nitrogen from marine aquaculture wastewater and improved the sludge characteristics. In this study, the MAP-MBR combined system for marine aquaculture wastewater treatment had the advantages of the MAP for removal of nitrogen and phosphorus and the MBR for effective wastewater treatment. The magnesium origined from the sea water, and this could reduce the cost for MAP. The membrane separated the crystal from the wasterwater, which could be effectively utilized for manure and have economic and social value. The MAP could effectively decrease the concentration of ammonia, and weaken the contaminate of ammonia for MBR. The microorganism enriching in MBR due to the holding up of membrane could treat the soulble organic foulants, meanwhile, MBR could hold up the particle in effluent and keep the salble water quality. The crystal formed through MAP could aggregate with the sludge in MBR, and improve the characteristic of sludge, which could mitigate the membrane fouling.

海水养殖废水大量排放对环境造成了巨大的破坏与难以估量的损失。研发高效、稳定、经济的养殖废水处理新技术，对于保护海洋环境以及海水养殖业的可持续发展有着十分重要的意义。本课题将MAP法脱氮除磷能力与MBR高效污水处理能力相结合构建MAP-MBR组合工艺处理海水养殖废水，在回收海水养殖废水中氮磷的同时改善MBR中的污泥性质。用海水作为MAP法中价格较高的镁源，有效降低处理成本，MAP法形成的晶体利用MBR的分离作用，实现高效率回收利用，有很高的经济和社会价值；MAP法能够有效降低海水养殖废水中的氨氮浓度，减轻氨氮对MBR生物处理的毒害作用；MBR中由于膜的拦截作用积累的微生物可以去除海水养殖废水中的溶解性污染物，同时MBR能够拦截出水中颗粒物，保障出水水质稳定；MAP法形成的结晶体与MBR中活性污泥聚集，可改良MBR中污泥性质，降低MBR中活性污泥的膜污染潜力。

海水养殖废水大量排放对环境造成了巨大的破坏与难以估量的损失。本课题针对海水养殖废水中污染物含量变化大的关键问题，建立MAP-MBR海水养殖废水处理组合技术体系：.（1）解析了海水环境中MAP结晶沉淀去除氨氮的内在机理，充分利用海水中Mg元素，在不添加Mg源的情况下，以MAP结晶的形式高效脱除海水中氨氮；通过晶种强化技术强化诱导MAP结晶，有效提高了MAP在海水条件下的结晶效率，采用响应曲面法建模优化MAP法在海水环境中的反应条件参数，明确了海水条件对MAP结晶过程的影响机制，分析了MAP工艺处理实际海水养殖废水的经济可行性，为MAP法更广泛的应用奠定基础。.（2）以强化总氮脱除和控制膜污染为目标，分四个阶段对MBR系统进行优化改进，设计开发了MBR组合工艺，考察各工艺对有机物、氨氮、总氮及磷酸盐的去除效果及抗负荷冲击能力，明确了组合工艺各组成部分在海水环境中的污染物去除机制；系统考察了MBR组合工艺的膜污染状况及关键膜污染物特性，探究了MBR组合工艺膜污染形成机制，明确系统的膜污染缓解机制，为MBR组合工艺在实际海水养殖废水处理中的应用积累了基础理论依据。.（3）设计了适用于MBR系统的膜改性材料和表面改性方法，合成新型无机-有机杂化材料涂覆于膜材料表面，并将无机有机杂化涂层改性为带正电荷和带有双电层结构的功能化涂层，分析改性膜表面的化学特性及形貌特点，系统考察改性膜对膜污染物质（EPS和SMP的不同成分）的吸附特性和过滤特性，解析膜污染层的形貌结构及成分组成，揭示改性膜的抗污染机制，考察了改性膜连续使用过程中的抗污染效果及稳定性，为减轻MBR膜污染提供新的方向。.本课题在深入研究MAP法回收海水养殖废水中氨氮技术，MBR高效净化海水养殖废水技术及膜涂层抗污改性技术在海水养殖废水处理中的应用基础上，研发高效、稳定、经济的养殖废水处理新技术，以期实现海水养殖废水的科学治理，对于保护海洋环境以及海水养殖业的可持续发展有着十分重要的意义。