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随着我国海洋养殖产业迅猛的发展,海水养殖废水的污染问题日益突出。本文采用两种膜生物反应器(Dynamic membrane bioreactor, DMBR,Membranebioreactor, MBR)处理海水养殖废水。研究了溶解氧(DO)、盐度等对DMBR、MBR处理效果的影响,同时还考察反应器内的微生物群落结构。开发两步硝化活性污泥数学模型(ASM1-2N)对生物反应器内硝化反硝化过程进行动力学分析。制备了PVFM生物载体,研究其物理化学特性,并用于强化DMBR、MBR工艺处理海水养殖废水。在不同溶解氧条件下,MBR和DMBR对CODMn的去除率可达95%以上。DO为0-1mg/L时,MBR和DMBR的总氮平均去除率分别达到75.8%、71.4%,氨氮平均去除率分别为93.9%、89.8%;在DO为2-3mg/L时,MBR和DMBR的总氮平均去除率分别为44.1%、46.3%,氨氮平均去除率分别可达到97.5%、94.8%。建立了氨氮去除一级反应动力学模型,得到了不同DO条件下的两种膜反应器的硝化速率常数,MBR的硝化速率常数略高于DMBR。两种膜生物反应器均能达到较好的污染物去除效果。DMBR的运行周期高于MBR,当DO为2-3mg/L时,DMBR运行周期约为13天,而MBR约为10天。因DMBR为重力流出水,相同的运行条件下,DMBR在降低工艺造价的同时,可大大降低能耗。考察了盐度对MBR和DMBR处理海水养殖废水的脱氮效果影响。当盐度从0增加到35g/L时,MBR的氨氮的去除率从96.92%降低到91.08%,TN的去除率则由74.4%降低至63.9%;DMBR的氨氮去除率从94.32%降低到87.58%,TN的去除率则由81.4%降低至61.9%。当盐度为21g/L和28g/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。使用PCR-DGGE和16S rRNA分子克隆技术的分析说明了在不同的盐度时期内,微生物的种群呈现动态变化。MBR反应器内的短程硝化反硝化现象可能和细菌Thiothrix eikelboomii, Pedomicrobiumaustralicum,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,总氮去除率分别提高了21.2%、24.0%。在C-PVFM3制备过程中加入一定量的包硅磁粉,制备了具有磁性的载体(CX)。通过生物呼吸试验,表明一定的磁性可刺激生物膜的生长,但过高的磁性会对微生物产生抑制。载体磁性为0.2emu/g时,相应的生物呼吸实验斜率为5.8,生物膜最厚。