BCO-MBR系統(tǒng)處理對(duì)蝦養(yǎng)殖廢水及膜污染研究

張明星，徐 仲，宋偉龍，陳其偉，尤 宏, , 4，李之鵬

(1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系，哈爾濱 150090； 2. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程系，威海 265700；3. 泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司，南京 210019；4. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150090)

BCO-MBR系統(tǒng)處理對(duì)蝦養(yǎng)殖廢水及膜污染研究

張明星1，徐 仲2，宋偉龍1，陳其偉3，尤 宏1, 2, 4，李之鵬2

(1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系，哈爾濱 150090； 2. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程系，威海 265700；3. 泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司，南京 210019；4. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150090)

采用接觸氧化與強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器聯(lián)合處理系統(tǒng)(BCO-MBR)對(duì)模擬海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水中有機(jī)物及氨氮的去除進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并對(duì)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化的可行性進(jìn)行了探索.MBR出水中TOC及氨氮質(zhì)量濃度水平穩(wěn)定、處理效率高.聯(lián)合處理系統(tǒng)對(duì)TOC及氨氮的處理效果均較高，且系統(tǒng)亞硝酸鹽氮的積累不明顯.在聯(lián)合處理系統(tǒng)中，膜污染情況得到有效緩解.MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)的膜污染情況比較嚴(yán)重，在15 d時(shí)出水壓差已經(jīng)達(dá)到30 kPa.將BCO系統(tǒng)和MBR系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合處理時(shí)，膜污染情況得到緩解，在系統(tǒng)進(jìn)行到35 d時(shí)，出水壓差依然在20 kPa以下.

海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水；膜生物反應(yīng)器；接觸氧化法；膜污染

近年來，我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展[1].但由此帶來的問題也同樣突出，海水養(yǎng)殖廢水的高氨氮質(zhì)量濃度不僅阻礙了水體循環(huán)養(yǎng)殖利用，還會(huì)導(dǎo)致海水富營養(yǎng)化進(jìn)而引發(fā)赤潮[2].海水養(yǎng)殖對(duì)蝦產(chǎn)生的廢水具有低碳氮比(2∶1)和高氨氮量(50 mg/L)兩個(gè)特點(diǎn)[3]，再加上海水的鹽度效應(yīng)，使得微生物的生長和新陳代謝受到影響，增加了海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水的處理難度[4].

膜生物反應(yīng)器(簡稱MBR)是將膜分離裝置和活性污泥結(jié)合而成的一種處理系統(tǒng).它把膜的分離工程與生物接觸氧化處理工程結(jié)合起來，用高效膜分離技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生物處理工藝中的二沉池，具有污染物去除效率高、出水水質(zhì)較好、占地面積小、反應(yīng)器內(nèi)微生物質(zhì)量濃度高、剩余污泥產(chǎn)量低和便于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)[5]，而且有更強(qiáng)的鹽耐受能力.

目前對(duì)MBR的研究多以膜材料作為過濾材料，在與顆粒物相關(guān)的污染物去除上有比較好的效果，但對(duì)于處理如氨氮等溶解性污染物的研究則很少，并且理論上膜過濾過程對(duì)溶解性污染物幾乎沒有去除效果，因而僅用膜過濾作用不能夠去除海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水中的氨氮，難以滿足養(yǎng)殖水體的循環(huán)利用要求[6].MBR可以通過膜的截留作用，使硝化菌長期停留在好氧池內(nèi)，在不增加池容的前提下相應(yīng)延長污泥齡，滿足硝化菌的生長，減少硝化菌的流失[7].同時(shí)，在膜生物反應(yīng)器處理系統(tǒng)中還發(fā)現(xiàn)同步硝化反硝化和短程硝化反硝化現(xiàn)象，這對(duì)脫氮過程十分有利[8].在處理海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水時(shí)，使用BCO-MBR處理系統(tǒng)有利于培養(yǎng)出一些對(duì)處理高氨氮、低碳氮比廢水有特殊降解能力的專屬細(xì)菌[9].

為了使養(yǎng)殖水體能夠達(dá)到回用目的，解決海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水中去除氨氮比較困難的問題，本研究使用傳統(tǒng)接觸氧化法(BCO)與膜生物反應(yīng)器(MBR)聯(lián)合處理系統(tǒng)，能夠克服高鹽環(huán)境下微生物生長緩慢的問題.研究了BCO- MBR系統(tǒng)處理海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水的效果，同時(shí)研究了鹽度及堿度對(duì)處理系統(tǒng)處理效果的影響，并探究了MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)與聯(lián)合處理系統(tǒng)中膜污染的情況.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 研究裝置

研究采用微孔PVDF復(fù)合中空纖維膜，BCO反應(yīng)器與MBR反應(yīng)器有效容積均為11 L，膜組件采用浸沒式PVDF膜組件(中國膜天)，平均孔徑0.02 μm，膜表面有效面積0.2 m2.通過真空壓力表反映膜組件污染情況，當(dāng)膜過濾壓差達(dá)到30 kPa時(shí)，將膜組件取出，先用清水沖洗膜組件表面沉積的活性污泥，再用次氯酸鈉溶液清洗膜組件表面.

本研究通過對(duì)比MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)和BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)對(duì)人工模擬海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水處理效果，評(píng)價(jià)MBR系統(tǒng)及BCO-MBR系統(tǒng)對(duì)海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水中的TOC和氨氮的去除效果.研究了鹽度變化和堿度變化對(duì)有機(jī)物和氨氮去除效果的影響.并對(duì)高鹽下實(shí)現(xiàn)BCO-MBR工藝短程硝化反硝化的可行性及其穩(wěn)定性進(jìn)行了探索.系統(tǒng)裝置如圖1所示.

圖1 MBR(A)與BCO-MBR(B)反應(yīng)器示意圖

MBR反應(yīng)器尺寸為30 cm×25 cm×17 cm，反應(yīng)器由活性污泥、浸沒式膜組件和液位控制器構(gòu)成.反應(yīng)器底部設(shè)兩組微孔曝氣器，在運(yùn)行期間進(jìn)行連續(xù)曝氣.廢水原液在潛水泵的抽吸作用下進(jìn)入膜生物反應(yīng)器中，潛水泵的啟停由液位繼電器進(jìn)行控制.膜生物反應(yīng)器中混合液在蠕動(dòng)泵的抽吸作用下經(jīng)膜過濾出水，蠕動(dòng)泵采用開啟8 min、關(guān)閉2 min的間歇運(yùn)行方式，蠕動(dòng)泵的開啟與關(guān)閉由時(shí)間繼電器控制.裝置運(yùn)行過程中，HRT為8 h，實(shí)驗(yàn)過程中未排泥.

BCO-MBR聯(lián)合系統(tǒng)中BCO反應(yīng)器尺寸為30 cm×25 cm×17 cm，內(nèi)置3組絲狀纖維彈性填料.反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定后活性污泥均附著在填料表面，形成較為密集的生物聚集區(qū)域.反應(yīng)器底部設(shè)兩組微孔曝氣器，在運(yùn)行期間進(jìn)行連續(xù)曝氣.污水原液通過蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底部進(jìn)入接觸氧化池，為連續(xù)進(jìn)水；接觸氧化池中處理水通過出水堰出水，為連續(xù)出水.裝置運(yùn)行過程中，HRT為8 h，實(shí)驗(yàn)過程中未排泥.BCO-MBR聯(lián)合系統(tǒng)中MBR反應(yīng)器與上述MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)反應(yīng)器大小及控制條件均一致，BCO系統(tǒng)出水作為MBR系統(tǒng)進(jìn)水組成BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng).

研究所用活性污泥取自城市污水處理廠二沉池回流污泥，經(jīng)過污泥接種、馴化和培養(yǎng)，使其達(dá)到試驗(yàn)所需的耐鹽要求.

1.2 運(yùn)行條件

本研究采用可溶性淀粉、NH4Cl、KH2PO4、K2HPO4以及NaHCO3配比模擬海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水.廢水中TOC質(zhì)量濃度為90 mg/L，氨氮質(zhì)量濃度為50 mg/L.根據(jù)海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水中TOC及氨氮的質(zhì)量濃度，確立了人工模擬海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水各物質(zhì)投加量.191 mg/L NH4Cl、200 mg/L可溶性淀粉、42 mg/L K2HPO4、11 mg/L KH2PO4、NaHCO3根據(jù)研究需要調(diào)整投加量(0～1 000 mg/L).

實(shí)驗(yàn)通過調(diào)節(jié)NaHCO3從0～1 000 mg/L的不同投加量來探究堿度變化對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響，通過調(diào)節(jié)海水與淡水的投加比例來探究鹽度變化對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響.實(shí)驗(yàn)所用海水取自山東省威海市環(huán)翠區(qū)小石島，屬于我國海域分區(qū)中的黃海海域.

研究設(shè)計(jì)了當(dāng)海水投加量為50%時(shí)，考察NaHCO3投加量從0 mg/L依次上升到1 000 mg/L時(shí)MBR系統(tǒng)和BCO-MBR系統(tǒng)中TOC以及氨氮的去除情況.同時(shí)考察了當(dāng)NaHCO3投加量為1 000 mg/L時(shí)，海水投加比例從10%依次遞增至100%情況下MBR系統(tǒng)和BCO-MBR系統(tǒng)中TOC以及氨氮的去除情況.

實(shí)驗(yàn)同時(shí)監(jiān)測了當(dāng)投加100%海水、1 000 mg/LNaHCO3時(shí)的膜污染狀況.實(shí)驗(yàn)通過真空壓力表記錄的膜過濾壓差表征膜污染狀況，對(duì)比研究了MBR系統(tǒng)和BCO-MBR系統(tǒng)中膜污染程度，以期表征聯(lián)合處理系統(tǒng)能否有效降低膜污染的發(fā)生.

1.3 水質(zhì)檢測及分析方法

在溫度為18～25 ℃的條件下，每兩天測定一次反應(yīng)器進(jìn)出水TOC和氨氮質(zhì)量濃度，計(jì)算去除率，以此作為廢水處理效果的指標(biāo).

水樣經(jīng)濾紙過濾后測定TOC、氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度.各檢測方法均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定[10].TOC的測定使用TOC-L CPH CN200V型總有機(jī)碳測定儀(日本島津儀器)；氨氮的測定使用納氏試劑分光光度法；硝酸鹽氮的測定使用麝香草粉分光光度法；亞硝酸鹽氮的測定使用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法.分光光度計(jì)使用TU-180紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司).pH值的測定使用FiveEasy Plus型pH計(jì)(梅特勒-托利多國際股份有限公司).

使用紫外可見分光光度計(jì)測得水樣在特定波長下的吸光度，通過繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線可得出水樣中氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的質(zhì)量濃度.通過對(duì)比各實(shí)驗(yàn)過程不同反應(yīng)器中氨氮、硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮的質(zhì)量濃度對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行評(píng)估.

通過使用TOC測定儀測得的TOC值即為水樣的總有機(jī)碳質(zhì)量濃度，可直接用來表征水樣中的有機(jī)物量，通過計(jì)算得到處理系統(tǒng)中TOC的去除率，TOC的去除率即表征水體中有機(jī)物的去除率.此外上清液TOC的質(zhì)量濃度還可以表征溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)的質(zhì)量濃度[11]，而SMP也是影響膜污染狀況的一個(gè)重要因素.

SMP為微生物新陳代謝過程中釋放到水溶液中的一些有機(jī)化合物[12](如蛋白質(zhì)、多糖、類腐植酸類物質(zhì)).根據(jù)產(chǎn)生來源，SMP被分為兩類[13]：微生物生長利用基質(zhì)所釋放的產(chǎn)物(UAP)以及由于微生物內(nèi)源衰敗所釋放的產(chǎn)物(BAP).由于膜孔的截留作用，SMP更容易在孔內(nèi)累積，從而降低膜的透水性.

膜的高效截留作用使生物反應(yīng)器成為一個(gè)對(duì)微生物來說相對(duì)封閉的系統(tǒng).伴隨著污水生物處理過程而產(chǎn)生的部分溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)有可能被膜所截留，在生物反應(yīng)器中積累，從而對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行特性和微生物代謝特性產(chǎn)生影響.SMP是生物處理出水中溶解性TOC的主要組成部分[14-17].SMP可用上清液TOC進(jìn)行表征，上清液TOC可用TOC測定儀測得.

2 結(jié)果以及討論

2.1 鹽度變化對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響

有機(jī)物及氨氮的去除與活性污泥中的微生物密切相關(guān)，微生物活性越強(qiáng)，有機(jī)物及氨氮的去除效果越好.鹽度通過影響處理系統(tǒng)中微生物的生物活性來影響系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物及氨氮的去除.

研究了當(dāng)NaHCO3投加量為1 000 mg/L時(shí)，海水鹽度變化對(duì)處理系統(tǒng)中有機(jī)物及氨氮去除率的影響.由圖2可知，隨著進(jìn)水鹽度的增加，TOC和氨氮的去除率均呈下降趨勢.可知鹽度的增加會(huì)抑制系統(tǒng)中有機(jī)物及氨氮的去除，高鹽度會(huì)對(duì)系統(tǒng)污泥中微生物的活性有抑制作用，且鹽度對(duì)去除有機(jī)物和氨氮的微生物的抑制效果并無明顯差別.另外比較兩圖可知，在初始條件相同的情況下，BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)比MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物及氨氮的去除效果好.

圖2 對(duì)照MBR(A)和BCO-MBR(B)中TOC及氨氮去除率受鹽度的影響

2.2 堿度變化對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響

海水堿度會(huì)改變系統(tǒng)的酸性，進(jìn)而影響活性污泥中微生物的活性來影響微生物對(duì)污染物的去除效果. 當(dāng)海水投加比例為50%，NaHCO3投加量從0 mg/L逐漸增加到1 000 mg/L時(shí)，由圖3可知，TOC及氨氮的去除率上升趨勢明顯，可知堿度的增加會(huì)提升系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的降解，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除.且堿度的增加對(duì)氨氮去除率的提高效果比對(duì)TOC去除率的提高效果明顯，這是因?yàn)閴A度的存在是發(fā)生氨氮硝化的首要條件，因此當(dāng)NaHCO3投加量增加時(shí)，氨氮的去除率提高了30%左右，有了明顯的提高，相比之下，TOC去除率的提高則顯得并不那么明顯，只有10%左右.而并未投加NaHCO3時(shí)氨氮的去除也有一定效果，這是因?yàn)橛袡C(jī)物的分解和反硝化過程會(huì)產(chǎn)生一定的堿度，從而使得未外界投加NaHCO3時(shí)氨氮硝化得以進(jìn)行.

圖3 對(duì)照MBR(A)和BCO-MBR(B)中TOC及氨氮去除率受堿度的影響

2.3 MBR與BCO-MBR處理出水水質(zhì)比較

圖4表示MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)和BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)分別對(duì)TOC及氨氮的去除率.由圖4可知：在兩個(gè)處理系統(tǒng)的比較中，BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)對(duì)TOC及氨氮的去除率都達(dá)到最優(yōu)，TOC去除率可達(dá)到85%以上，氨氮去除率可達(dá)90%以上，是較為理想的處理方案；MBR處理系統(tǒng)TOC去除率可達(dá)到80%以上，氨氮去除率可達(dá)85%以上.BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)綜合了BCO系統(tǒng)和MBR系統(tǒng)，對(duì)有機(jī)物及氨氮的去除更加徹底.聯(lián)合處理系統(tǒng)在出水水質(zhì)、去除效果方面均比較理想，這是因?yàn)槟そM件的高效的截留作用維持了系統(tǒng)內(nèi)硝化細(xì)菌的質(zhì)量濃度，使得氨氮的硝化得以更加徹底的進(jìn)行.

圖4 對(duì)照不同處理系統(tǒng)中TOC(A)和氨氮(B)的去除率

2.4 處理效果

圖5所示為海水投加比例為100%，NaHCO3投加量為1 000 mg/L情況下，聯(lián)合處理系統(tǒng)中氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮質(zhì)量濃度的改變.由圖5所示數(shù)據(jù)可知，在BCO處理階段，氨氮的去除主要轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}氮，而硝酸鹽氮較少，亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮質(zhì)量濃度的比例高達(dá)20∶1.在MBR處理過程中，系統(tǒng)中氨氮及亞硝酸鹽氮的質(zhì)量濃度都較低，氨氮得到了較大程度的去除，去除率高達(dá)95%. 聯(lián)合處理系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除較為理想.

根據(jù)《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB11607-89，以下簡稱標(biāo)準(zhǔn))中規(guī)定，漁業(yè)水域的水質(zhì)要求非離子氨的質(zhì)量濃度應(yīng)低于0.02 mg/L.實(shí)驗(yàn)測得BCO-MBR聯(lián)合系統(tǒng)出水氨氮質(zhì)量濃度為2.31 mg/L，出水pH值約為7，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)知pH=7、溫度25 ℃時(shí)氨的水溶液中非離子氨的百分比為0.57%，計(jì)算可知出水中非離子氨的量為0.013 mg/L.達(dá)到漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定.

圖5 BCO-MBR中不同氮量的變化

由圖5中可知，BCO-MBR處理系統(tǒng)中氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮質(zhì)量濃度總和去除明顯，但系統(tǒng)中硝酸鹽氮的質(zhì)量濃度一直保持較低，可知在處理系統(tǒng)中氨氮的去除發(fā)生了短程硝化反硝化過程，可能由于系統(tǒng)高鹽度影響了硝化細(xì)菌的硝化作用，使得亞硝酸鹽積累，硝酸鹽極少.

2.5 膜污染情況

如圖6所示為MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)與BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)中膜污染狀況隨時(shí)間的變化.膜出水壓力差越大表示膜污染狀況越嚴(yán)重.當(dāng)膜過濾壓差達(dá)到30 kPa時(shí)，將膜組件取出，先用清水沖洗膜組件表面沉積的活性污泥，再用次氯酸鈉溶液清洗膜組件表面.

由圖6所示膜污染情況可知，在MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)中膜污染情況嚴(yán)重于聯(lián)合處理系統(tǒng)中的膜污染狀況.表明在MBR處理系統(tǒng)前加一BCO處理系統(tǒng)可以有效降低MBR系統(tǒng)中膜組件的污染狀況，這可能是因?yàn)锽CO處理系統(tǒng)會(huì)在其系統(tǒng)中處理一部分的大分子有機(jī)物，有效降低MBR系統(tǒng)的負(fù)荷，一方面使得進(jìn)入MBR系統(tǒng)中的大分子有機(jī)物減少，另一方面使得MBR系統(tǒng)中的微生物不至過多，從而降低了膜污染.

圖6 MBR與BCO-MBR中膜污染狀況

2.6 溶解性微生物產(chǎn)物SMP

實(shí)驗(yàn)考察了MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)及聯(lián)合處理系統(tǒng)膜生物反應(yīng)器中的上清液TOC質(zhì)量濃度，并將上清液TOC與兩個(gè)反應(yīng)器中膜污染情況進(jìn)行對(duì)比.結(jié)果如圖7所示. 由圖7可知MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)中上清液TOC大于聯(lián)合處理系統(tǒng)中上清液TOC，而MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)中的膜污染情況比聯(lián)合處理系統(tǒng)中的膜污染情況嚴(yán)重的多，由此可見膜污染與處理系統(tǒng)中的上清液TOC質(zhì)量濃度有關(guān)，亦即與SMP有關(guān).SMP越大，膜污染越嚴(yán)重.

圖7 MBR和BCO-MBR上清液TOC

反應(yīng)器內(nèi)溶解性微生物產(chǎn)物SMP越高，膜污染越快.微生物代謝產(chǎn)生的溶解性有機(jī)物SMP主要由高分子質(zhì)量的有機(jī)物組成，不易降解，容易造成膜孔堵塞，并在膜表面沉積形成濾餅層，從而加重膜污染.

3 結(jié) 論

本研究主要對(duì)比了MBR處理系統(tǒng)及BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)對(duì)海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水的處理效果，考察了鹽度和堿度對(duì)有機(jī)物和氨氮去除效果的影響，并對(duì)膜污染情況進(jìn)行了探索.通過試驗(yàn)得出以下結(jié)論：

1)MBR系統(tǒng)能有效去除海水養(yǎng)殖對(duì)蝦廢水中的有機(jī)物及氨氮，且在高堿度情況下處理效果能夠更加徹底.在MBR系統(tǒng)及BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)中，鹽度的增大會(huì)抑制系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除，使有機(jī)物和氨氮的去除率在一定程度上有所減少.堿度的增大能夠促進(jìn)有機(jī)物及氨氮的去除，在NaHCO3投加量遞增時(shí)，氨氮及有機(jī)物的去除率明顯呈升高趨勢.

2)由MBR系統(tǒng)及BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)的處理效果對(duì)比可知：MBR處理系統(tǒng)與聯(lián)合處理系統(tǒng)效果均較高，TOC的去除率均在80%以上，聯(lián)合處理系統(tǒng)要比MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)高5%～8%，MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)氨氮去除率均在85%以上，而聯(lián)合處理系統(tǒng)氨氮的去除率均在90%以上.聯(lián)合處理系統(tǒng)對(duì)TOC及氨氮的處理效果均較高，出水氨氮質(zhì)量濃度達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)亞硝酸鹽氮的積累不明顯.系統(tǒng)中氨氮的去除主要依靠短程硝化反硝化機(jī)理，這也與系統(tǒng)低碳氮比的特征相關(guān).

3)MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)的膜污染狀況比較嚴(yán)重，在15 d時(shí)出水壓差已經(jīng)達(dá)到30 kPa；而聯(lián)合處理系統(tǒng)，膜污染情況得到緩解，在系統(tǒng)進(jìn)行到35 d時(shí)，出水壓差依然在20 kPa以下，直到39 d時(shí)才達(dá)到30 kPa.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，15 d時(shí)MBR處理系統(tǒng)中膜污染已經(jīng)進(jìn)入TMP躍升階段[18]，而此時(shí)聯(lián)合處理系統(tǒng)中膜污染剛進(jìn)入緩慢污染階段.MBR單獨(dú)處理系統(tǒng)出水上清液TOC高于BCO-MBR聯(lián)合處理系統(tǒng)出水上清液TOC.可知反應(yīng)器內(nèi)溶解性微生物產(chǎn)物SMP越高，膜污染越快.微生物代謝產(chǎn)生的溶解性有機(jī)物SMP主要由高分子量的有機(jī)物組成，不易降解，容易造成膜孔堵塞，并在膜表面沉積形成濾餅層，從而加重膜污染.

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Research on BCO-MBR system used for remove TOC and ammonia nitrogen in shrimp mariculture wastewater treatment

ZHANG Ming-xing1, XU Zhong2, SONG Wei-long1, CHEN Qi-wei3, YOU Hong1, 2, 4, LI Zhi-peng2

(1. School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China; 2. School of Marine Science and Technology, Harbin Institute of Technology, Weihai 265700, China; 3. PAN-CHINA Construction Group CO .LTD, Nanjing 210019, China; 4. State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, china)

In this paper, biological contact oxidation process and membrane bioreactor combined treatment system (BCO-MBR) was used for the research to remove organic and ammonia nitrogen in simulate mariculture shrimp wastewater. The feasibility to achieve shortcut nitrification and denitrification in the BCO-MBR system was also explored. In MBR effluent, ammonia concentration and TOC level were stable, and the disposal was highly efficient. In combined treatment system, the disposal effect of TOC and ammonia nitrogen were higher, and the accumulation of nitrite nitrogen system was not obvious. In the combined treatment systems, membrane contamination has been effectively mitigated. But in MBR system, membrane fouling was serious. Water pressure has reached 30 kPa after 15 days. When the BCO system and MBR system were combined, membrane fouling situation was eased. After 35 days, the water pressure was still lower than 20 kPa.

shrimp mariculture wastewater; membrane bioreactor; biological contact oxidation process; membrane fouling

2016-04-23.

國家自然科學(xué)基金(51408158)

張明星(1990-)，男，碩士，研究方向：水污染處理

X703

A

1672-0946(2017)02-0153-06

通信郵箱：xuzhong2003@263.net手機(jī)：18625768092