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膜技术在养殖废水处理中的应用进展

北极星环保网来源:海洋科学 范军2018/5/28 10:51:07我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:废水处理 养殖废水 膜技术

北极星环保网讯:随着我国经济的快速发展,目前,我国的各行各业都在迅猛的发展。水产养殖业的发展也是飞速的。尤其是养殖规模在不断的扩大。目前,我国水产养殖行业面临的问题之一就是如何实现养殖废水的有效循环使用。避免由于养殖废水导致的水生环境的污染。

由于在养殖的过程中,势必会向水中投入饲料和其他化学物质作为养殖生物的营养物质和消毒剂。因此,致使养殖废水中不仅仅含有饲料,还含有其他的化学物质和丰富氮、磷、钾等,以及养殖生物排放的有害物质等。如果不能将这些物质进行适当的处理而直接排放,极容易造成其他水体的污染。基于这一点,寻找合适的、科学的处理技术和手段,将工厂化养殖的废水进行处理后循环利用是有必要的。

目前,我国处理养殖废水的方式主要有物理法、化学法和生物法等。其主要是去除废水中的悬浮物等,将废水处理达标后在排放。随着生物科技的发展,通过国内外众多研究学者的研究,很多水产养殖开始利用膜集成工艺来进行废水处理,而且取得了很好的效果。膜技术应用于水产养殖起始于二十世纪八十年代,在经过多年的技术改造和升级后,和传统的废水处理工艺相比,膜技术可以在无化学试剂添加等环境下对养殖废水进行处理。同时,膜技术处理废水还具有出水水质好,回收效率高等特点,具有良好的应用前景。

1膜分离技术在养殖废水处理中应用探讨

目前,在我国常用的膜分离技术主要包括:膜集成工艺;动态膜生物反应器;纳滤膜;超滤膜和膜生物反应器。下面就这五种膜分离技术在养殖废水处理中的应用进行简要的论述。

1.1膜生物反应器(MBR)

将过滤性能与传统的生物法相结合,极大的提高了膜生物反应器的污染物除去效率。可以实现水力停留时间和污泥停留时间的彻底分离。同时,通过膜生物反应器还可以将养殖废水中的细菌和病毒一并除去,经过处理的废水可以直接被循环使用。

相对于传统的污泥去除方式,膜生物反应器尤其对总氮和COD的除去效率很高。而且,有研究证明,即便是在高盐的条件下,膜生物反应器对COD的除去效率仍然很高。然而,在高盐条件下,对总氮的除去效率还需要进行不断的研究,以提高效率。综合国内很多研究来看,虽然MBR在一些方面还需要不断的改进,但是,总的来讲,MBR在用于海水养殖废水的处理中具有良好的应用前景。

1.2膜集成工艺

结合笔者多年的经验以及很多文章的研究报道,笔者总结出膜集成工艺对养殖废水中COD,TN,TP和细菌的去除效率依次为67%,70%,12%和99%。其总体除去污染物的效果还是较令人满意。

而且,在经过检测后发现,仅有处理过后水中的磷含量不符合《海水水质标准》(GB3097-1997)中养殖用水标准外,其余指标均符合要求。

1.3动态膜生物反应器

该项技术是在传统生物膜反应器的基础上,在结合使用动态膜技术。动态膜生物反应器是利用某种固体微粒,并通过循环作用,使沉淀可以在具有多孔的支撑面的表层形成一层新的膜,进而可以提高膜的滤过性能。有研究表明,动态膜生物反应器对养殖废水中的COD-Mn等的除去效率在90%左右,而且除去效率一直保持相对稳定。

而且,在盐度<3000mg/L的条件下,经过动态膜生物反应器处理的养殖废水,其出水的水质标准符合《淡水池塘水排放要求》(CS/T9101-2007)的一级排放标准。然而,相对于MBR,动态生物膜反应器对COD的除去效率相对较低,硝化效率也较低。其原因可能和动态膜的组成有关。需要在今后的研究中不断的进行改进,提高在处理这些废物的效率。总的来看,动态生物膜反应器在处理海水或是淡水养殖废水中,有着较好的应用前景。

1.4纳滤膜

纳滤膜的平均孔径在2nm左右,在使用的过程中,作用压力一般不能高于1.5MPa,通常使用纳滤膜来分离小分子有机物质等。实际中,较为常用的纳滤膜为陶瓷纳滤膜,虽然该滤膜对蛋白质的截留率可以维持在80%左右,但是其过水量相对较低。而且,在不同操作条件下,纳滤膜对蛋白质的截留效率也只能维持在60%左右。在今后的使用中,需要进一步改进截留率和通水量。

1.5超滤膜

超滤膜的孔径大于纳滤膜,其直径在0.001至0.02微米之间。在废水处理中,主要是去除大分子物质,如微粒,胶体等。相对于纳滤膜而言,超滤膜对蛋白质的截留效率仅有25%左右。但是,随着科技的进步,现在生产出来的两种陶瓷超滤膜和聚砜超滤膜,对于废水处理中蛋白质的截留率可以维持在70%至80%。因此,在处理养殖废水中,如何选择膜材料以及提高蛋白质等分子的截留效率是需要进一步研究的。

2膜技术在养殖废水处理过程中存在的问题及解决措施

2.1膜污染

膜污染是养殖废水处理过程中,最为常见的问题之一。被污染的膜可以直接导致膜通量的降低,缩短膜的使用寿命。然而,在实际中想要完全避免膜污染是不可能的。为了能够尽可能的降低对膜的污染,通常采用预先处理废水,例如可以采用过滤等技术。同时,也有研究者通过改变膜的化学组成成分来降低在废水处理过程中对膜的损伤。而且,也有研究者发现通过不同清洗方式也降低对膜的污染,例如使用超声波清洗或是周期性的向前冲洗方式。但是,需要注意的是,在选择清洗方式的过程中需要特别注意使用膜的材料。

2.2膜设备投资和运行费用较高

通常情况下,在养殖废水处理过程中,使用废水处理设备以及膜等材料,其相对成本都较高。尤其是针对那些小型的养殖户而言,在使用这些费用较高的废水处理设备后,严重提高了成本,甚至是造成经济效益亏损。针对这一问题,笔者认为,对于那些养殖户密集的地区,可以采用集中处理的方式,将收集的养殖废水集中起来,交给专门的污水处理部门进行集中处理。这样,既可以降低养殖户的经济成本,又不会导致养殖废水的直接排出给水体环境造成的污染。

2.3废水处理效率不高

废水处理效率不高主要体现在对一些离子和大分子物质的截留效率上。虽然,在某种程度上,经过处理的废水检验合格,达到了排放的标准,但是,随着废水处理设备的使用,处理的效率呈现逐渐降低的趋势。因此,需要定期的对设备进行维护和关键部位的更新。针对不同的养殖环境,选择合适的废水处理方式是极为必要的。同时,还需要科研人员不断的研发新的废水处理设备,或是不断改进废水处理方式,尽可能提高废水处理效率。

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