电絮凝-好氧缺氧重力驱动陶瓷膜(EC-OA-GDCM)强化海水养殖废水脱氮机制研究

为解决高盐度海水养殖废水脱氮效率低、系统稳定性差等问题，研究人员开发了电絮凝-好氧缺氧重力驱动陶瓷膜(EC-OA-GDCM)集成工艺。该研究通过铁离子(Fe3+)激活厌氧氨氧化(Anammox)与铁氨氧化(Feammox)通路，协同异养反硝化实现总氮(TN)<5 mg/L的高效去除，同时利用电絮凝实现磷吸附沉淀(TP<0.05 mg/L)，140天运行中保持10-11 LMH稳定通量。该技术为高盐废水处理提供了创新解决方案。

　　

随着中国贡献全球70%海水养殖产量，高密度养殖产生的含氮废水(年排放超280万吨)正加剧沿海富营养化。传统处理技术面临高盐抑制微生物活性、膜污染严重等瓶颈，尤其氨氮(NH₃/NH₄⁺)和亚硝酸盐(NO₂^-)的毒性问题亟待解决。

南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)等机构的研究人员创新性地将电絮凝(EC)、好氧-缺氧(OA)生物反应器与重力驱动陶瓷膜(GDCM)耦合，开发出EC-OA-GDCM系统。研究发现该系统通过铁离子(Fe³⁺)激活厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia/Kuenenia)和铁氨氧化菌(Geobacter)，形成"吸附-生物膜-膜过滤"协同机制，在4-5 g/L盐度下实现出水总氮(TN)<5 mg/L、氨氮<0.1 mg/L，相关成果发表于《Desalination》。

关键技术包括：1)梯度电絮凝强度实验；2)宏基因组分析微生物代谢通路；3)显微形貌观察1433.71 μm生物膜结构；4)长期(140天)监测膜通量(10-11 LMH)与污染物去除效能。

【增强处理性能】
通过电絮凝产生的铁絮体实现磷吸附(TP<0.05 mg/L)，大孔载体促进生物膜形成，使COD_Cr稳定在15±2 mg/L。

【过滤性能分析】
系统经历快速(12小时通量下降70.7%)和缓慢(5天降至12 LMH)两阶段污染，最终稳定在10-11 LMH，归因于载体优化减轻滤饼层形成。

【微生物机制】
Fe³⁺作为电子穿梭体激活Anammox(贡献率38.2%)和Feammox通路，与异养反硝化协同实现高效脱氮。

该研究突破性地解决了高盐废水处理中碳源不足、膜污染严重等难题，为重力驱动膜系统在分散式养殖废水处理中的应用提供理论支撑。特别是铁介导的自养脱氮路径显著降低有机碳需求，这对实现"双碳"目标下的可持续水处理具有重要启示。