摘要
随着我国陆基工厂化养殖业的发展，水产养殖过程中产生的以溶解态或颗粒态存在于废水中的排泄物及多余的饵料，逐渐影响着养殖生物和生态系统的健康，因此亟需寻找一种稳定可靠的工艺处理海水养殖废水，以期达到降低污染、出水回用和循环养殖的效果。在海水养殖废水处理工艺中，缺氧/好氧—移动床生物膜反应器（Anoxic/aerobic-movingbedbiofilmreactor,A/O-MBBR）拥有耐冲击负荷强、无污泥流失等优点，具有很好的应用前景。因此，本研究应用A/O-MBBR系统处理模拟海水养殖废水，探讨盐度、C/N比、相同COD/N不同负荷、磺胺甲噁唑对反应器运行效果的影响，并探究不同条件下微生物群落的响应特征，为该工艺的发展提供数据支持。 反应器在水力停留时间（HRT）8h、盐度30‰、进水COD为150mg·L-1、无机氮为12.5mg·L-1、好氧区溶解氧平均为5mg·L-1时，启动成功，COD、氨氮和硝氮去除率分别为97.3%、93.4%和90.1%。启动成功后，探讨进水盐度0~40‰对反应器运行性能影响。结果表明氨氮、硝氮、亚硝氮及COD在不同盐度条件下均有较好的去除效果，平均去除率分别为81.8%、82.5%、80.2%和94.8%。反应器运行期间，固氮弧菌属（Azoarcus）、海杆菌属（Marinobacter）和发硫菌属（Thiothrix）均维持较高的相对丰度，硝氮和COD的去除效果较高。 通过固定无机氮的浓度，改变C/N比探讨对反应器运行性能影响。结果表明，在C/N为3时处理效果最好，此时COD去除率为97.7%，氨氮平均去除率为89.3%，亚硝氮的出水值稳定于0.1mg·L-1，硝氮出水浓度相对较高，但随着反应器的运行去除率呈上升趋势。C/N比降到0后，反应器缺氧区微生物群落的多样性指数明显下降，污泥膨胀菌发硫菌大量增加，释放出硝氮，造成反应器中硝氮的积累。 通过固定进水COD与无机氮之比为12，逐渐提高进水COD与无机氮浓度。结果表明，反应器在COD:无机氮为150:12.5（mg·L-1）时运行效果最佳，此时COD、硝氮、氨氮和亚硝氮的去除率分别为98.2%、87.5%、93.7%和86.9%。当COD:无机氮提高至450:40（mg·L-1）时，硝氮和COD的去除率维持在95%左右，而氨氮去除率降低到40.7%，亚硝氮在COD:无机氮为350:30（mg·L-1）时去除率降低至22.5%。当COD:无机氮为350:30（mg·L-1）时，与反应器启动成功时相比，反应器缺氧区和好氧区微生物群落多样性明显下降，拟杆菌门的相对丰度下降而变形菌门的相对丰度上升。随着污染负荷的提高，发硫菌属的相对丰度大量增加，污泥膨胀趋势加剧。 在三个反应器进水中添加常用养殖渔药磺胺甲恶唑，浓度分别为10、20、30mg·L-1。结果表明，磺胺甲恶唑浓度为30mg·L-1时，氨氮、亚硝氮和硝氮去除效果下降，对应的出水浓度值均增大，而COD的去除效果基本稳定，平均去除率在96.1%。磺胺甲恶唑的存在会影响微生物群落构成，随着其浓度的增加，缺氧区中微生物数量逐渐增加，而好氧区逐渐减少。 综上所述，应用A/O-MBBR工艺处理海水养殖废水，废水盐度变化对反应器运行效能影响不大；C/N比在3~5时反应器会达到良好的运行效果；反应器适应的污染负荷较低，在COD、无机氮浓度分别为150、12.5mg·L-1时，运行效果较好；抗生素的存在不利于反应器对污染物的去除。因此，实际应用过程中，应设置好盐度、碳氮比和负荷条件，并在养殖过程中避免滥用抗生素。
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