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菌藻共生净化污水水质

下载地址:点此下载    发布时间:2017/7/29 10:15:10   浏览次数:952

菌藻共生净化污水水质

 

     随着经济、社会的不断发展,工业、生活污水大量排入水体,由于其中富含 N P 等营养物质和重金属,最终使水体恶化。近年来,很多研究表明菌藻共生系统在污水处理方面潜力很大,利用藻类修复污染水体,可以有效降低污水中有机物、 N P 的含量,出水可达到景观环境用水的水质标准,同时获得的藻类体粗蛋白含量高,可作为食品或高级饲料的原料,实现藻类生物量的资源化。藻类不仅能吸收污水中的营养物质,而且对重金属也有良好的吸收、富集效应 。菌藻共生污水处理系统(固定化菌藻污水处理系统和着生藻类污水处理系统)不仅符合生态学的原理,而且可实现水资源化,具有环保意义。

 

1 菌藻共生系统净化水质的机理

 

    结合细菌的污染物降解能力与藻类消减污水中 N P 和摄取有机物功效,形成细菌和藻类复杂的共生系统。好氧菌将含碳有机物、含磷有机物分别降解为水和二氧化碳、正磷酸盐,将含氮有机物进行氨化、硝化,为藻类光合作用提供营养物质及碳源。同时,藻类光合作用释放出的氧气又可促进好氧菌的代谢。藻细胞以光能为能源,消耗污水中大量的N P 等营养物质,将无机物合成有机物,使水源得到净化。藻类在进行光合作用的同时,使藻体、藻膜附近的 pH 值升高,从而促进水中磷酸根和钙离子形成羟基磷灰石沉淀,沉淀主要发生在藻体表面或藻生物膜上,从而实现 P 的去除;同时, pH 值升高使 NH 4 + -N 挥发,增加 TN 的去除率。

        


 

2、 菌藻共生系统的构建原理和优势所在

 

   微藻是一类分布广泛、适应性强的自养生物,利用藻类处理废水已引起广泛关注。但是,微藻处理废水面临两大问题:一是废水中部分有机物难以被微藻高效吸收、转化;二是微藻细胞较小(直径一般为3 ~30 μm),处理废水后难以收获。针对这两大问题,有研究者将微藻和其他微生物通过固定化技术构建菌藻共生系统,更有研究者将成球真菌作为生物质载体,使微藻吸附、包埋在菌丝球上,形成菌藻共生系统。这些共生系统在净化废水的过程中,微藻和其他微生物形成复杂的互利共生关系:微生物可将废水中含碳有机物降解为CO 2 和水,降解的 CO 2 可作为微藻的重要碳源,促进微藻的光合作用,而且微生物代谢产物可被吸收、转化为微藻的细胞物质。微藻光合

作用释放出的氧气比曝气充氧更能为其他微生物有效利用,如供给硝化细菌氧化氨氮,提高微生物吸收有机物的能力,实现节能降耗。细菌对氨氮的转化利用可以改善水体环境,使更有利于微藻的生长。此

外,菌藻共生体还可以防止微藻的流失,能够作为持续的藻种供给,也便于处理后微藻的收获。

    


 

3、多菌多藻共生系统

 

    活性污泥法处理废水是一种较为成熟的净水技术。活性污泥是一种人工培养的生物絮凝体,这种絮凝体是由细菌、原生动物体、酵母菌、霉菌、藻类、轮虫和线虫等构成的好氧性菌胶团,可充分发挥微生物的代谢作用,实现高效、快速地分解、转化污水中的污染物,从而使污水得到净化。活性污泥法处理废水效果显著,但大量的剩余活性污泥带来处理难题。基于活性污泥特征而开展的固定化多菌多藻共生系统具有产污泥量少,无污泥膨胀,耐毒性强,固液分离效果好等优点。研究表明,菌藻联合代谢系统(由螺旋藻、小球藻、硝化与反硝化细菌、光合细菌组成)处理以 NH 4 Cl 和蔗糖为主的合成废水,实现 NH+4-N 去除率达 96. 8%;利用由地衣芽孢杆菌、硝化细菌、月芽藻、四尾栅藻组成的菌——藻体系净化水产养殖废水,最优条件下实现 CODNH+4-N、及 DP 的去除率 44. 05%89. 16%、和100%。直接将活性污泥与微藻固定化,构建 统在处理猪场废水过程发现,高 pH 和高氨氮浓度是限制系统净化废水的关键因素。

 


 

 

    基于微藻和其他微生物处理废水的优势和固定化藻类技术的发展,从目前的研究情况看,选择高效的菌藻种类,开发合适的固定化载体材料和固定方法,开发有益于共生微环境形成与维持的设备系统,并优化固定化系统的运转参数是菌藻协同处理废水技术的关键和发展方向。