論文開題：堿度對膜生物反應器處理海水養(yǎng)殖廢水的脫氮效果研究

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：化工學院 專業(yè)班級：　09環(huán)境工程　

課題名稱 堿度對膜生物反應器處理海水養(yǎng)殖廢水的脫氮效果研究

1、本課題的研究目的和意義：
近年來，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛發(fā)展[1]。水產(chǎn)養(yǎng)殖中，投放的餌料大部分通過鰓的擴散、離子交換及代謝產(chǎn)物或殘餌的形式排入水中，這些大量存在的含氮廢物會導致水中氮污染物的過度積累[2]。水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水具有潛在污染物的含量低和水量大的特點[3]，主要的污染物為氮、磷、懸浮顆粒、有機物等[4]。這些污染物會使自然水體的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生紊亂，自凈能力降低，水域環(huán)境惡化，反過來又制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[5-7]。同陸源污水相比, 目前海水養(yǎng)殖廢水有以下特點:
(1) 污染源復雜
在海水養(yǎng)殖的過程中, 為滿足高密度飼養(yǎng)的生長需要, 因此添加大量人工餌料, 但此過程中投放的餌料不能全部被有效利用, 輸人水體的總N、總P 和顆粒物分別有24 %、84 % 和93 % 沉積在底泥里[8,9] 在一定條件下沉積在底泥中的物質又會釋放出來。此外, 養(yǎng)殖生物自身代謝產(chǎn)物, 過量使用殘留的藥物以及底泥和病原菌污染使得水體污染狀況雜，呈現(xiàn)外源與內(nèi)源結合的特殊污染情況。
(2) 氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮的毒理性明顯
水中氨態(tài)氮(NH3 、NH4
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人工濕地系統(tǒng)、魚塘水生生態(tài)系統(tǒng) 利用自然生態(tài)系統(tǒng), 通過過濾、離子交換、微生物分解等來實現(xiàn)對污水的高效凈化 成本低、維護少、用途廣 硝化作用條件較差, 填料易堵塞, 濕地占地面積大、基質的吸附易飽和

目前采用任意一種單一的方法處理海水養(yǎng)殖廢水, 都難以忽略其固有的缺點, 如污泥產(chǎn)量大, 污泥處置比較困難, 反應系統(tǒng)啟動緩慢, 且出水水質易波動等, 但幾種方法的簡單結合未必能達到好的處理效果, 需要的是對廢水處理系統(tǒng)的運行參數(shù)的進一步的研究與優(yōu)化, 對多種廢水處理技術的綜合應用開展相關的研究。
2.2 M B R 處理廢水的優(yōu)點
膜生物反應器(Membrane Bioreactor)將膜分離技術與傳統(tǒng)活性污泥法相結合，利用膜組件代替二次沉淀池，兼有生物法和膜法的特點。膜生物反應器的優(yōu)點主要有：(1)對污染物的去除率高，抵抗污泥膨脹能力強，出水水質穩(wěn)定；(2)膜生物反應器實現(xiàn)了反應器污泥齡(Sludge Retention Time, SRT)和水力停留時間(Hydraulic Retention Time, HRT)的徹底分離，有利于生物硝化過程；(3)膜的高效截留作用使得生物反應器內(nèi)可保持較高的污泥濃度，從而能提高體積負荷，降低污泥負荷，減少反應器體積和占地面積；(4)由于膜的截留作用可以延長SRT，使得污泥產(chǎn)量顯著減少，剩余污泥產(chǎn)量低，污泥處置費用低，同時可以營造有利于增殖緩慢的微生物的生長環(huán)境，從而提高系統(tǒng)對難降解污染物質的處理效率；(5)膜生物反應器內(nèi)污泥絮體平均尺寸較小，可以提高污泥的傳質效率；(6)膜生物反應器易于一體化和實現(xiàn)自動控制，操作管理方便。膜生物反應器的以上特點對于成分日趨復雜的工業(yè)廢水，如高鹽廢水、海水養(yǎng)殖廢水等有較好的適應性。
2.3 MBR處理海水養(yǎng)殖廢水現(xiàn)狀
Sharrer[10]等使用MBR 對不同鹽度下的循環(huán)養(yǎng)殖廢水系統(tǒng)產(chǎn)生的污水(RAS)進行處理，發(fā)現(xiàn)MBR 能夠取得較好的污染物去除效果，氮的去除可達91.8%-95.5 %，對總磷的去除可達65.2 %以上。李津等人[11]采用MBR 工藝對含50 %海水的污水進行了去除試驗研究。研究結果發(fā)現(xiàn)COD 的去除率和氨氮的去除率可同時達到90%以上。在高鹽環(huán)境條件下，細菌產(chǎn)生的大量胞外聚合物(E*tracellular polymeric substances EPS)是造成該條件下MBR 反應器膜污染的主要原因。于德爽等[12]亦采用MBR 工藝處理含有不同海水比例的污水，當海水在污水中比例為30 %、50 %和70 %時，MBR 對COD 的去除率分別可達到93 %、87 %和85 %；而當海水所占比例為40 %、60 %和70 %時，MBR 對氨態(tài)氮的去除率可達到95 %、91 %和85 %，研究還發(fā)現(xiàn)隨著鹽度的升高，污泥沉降性能變好。Visvanathan 等[13]分別使用反硝化-硝化(denitrification-aeration system DAS)和硝化-反硝化(aeration-denitrification system ADS)MBR 對模擬海水養(yǎng)殖廢水進行處理，發(fā)現(xiàn)DAS 可以達到91.4 %的總氮去除效率，反硝化速率363.7 mg/(L•d)，優(yōu)于ADS，同時DAS 的膜污染程度相對ADS 緩和的多，研究為DAS 處理海水養(yǎng)殖廢水的研究提供了參考。Pulefou 等[14]使用浸沒式膜生物反應器(SMBR)處理含NO3--N 為74 mg/L 的海水養(yǎng)殖廢水，投加糖類調節(jié)廢水的C:N分別為2:1和4:1，結果表明增加C:N，生物膜厚度增大，同時提高NO3-_N 的去除率，從64%增至78%。
2.4堿度對MBR脫氮效果影響的研究
氨氮是生活污水中主要的污染物之一，在各種降解方法中生物除氮是最為經(jīng)濟和有效的方法，它包括了好氧的硝化反應及厭氧的反硝化反應。膜生物反應器(MBR)同步硝化反硝化是近年來興起的一種脫氮方法，利用MBR的截留作用使世代周期長的硝化細菌被有效富集在反應器內(nèi)，大大提高硝化速率，保證對NH4+-N良好的去除效果。C／N、曝氣量、pH和堿度都會影響SND的除氮效果[15-20] ，其中堿度(以CaCO 記)與硝化／反硝化存在一種線性關系 (在硝化過程中每生成1 mg／L NO3--N要消耗7．14 mg／L堿度，而在反硝化過程中反應1 mg／L NO3-_N要生成3．57 mg／L堿度)，可以作為SND脫氮效果的指示因子加以運用。
蔡靖等[21]采用UASB反應器研究了pH和堿度對同步厭氧生物脫氮除硫工藝 ……（未完，全文共9064字，當前僅顯示2475字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：堿度對膜生物反應器處理海水養(yǎng)殖廢水的脫氮效果研究》）