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微藻污水处理研究进展

北极星水处理网讯:当前,日益增多的污水排放导致了严重的环境问题。与传统污水处理方法相比,微藻污水处理是一种具有独特优势的方法。微藻生长繁殖快,光合效率高,可以有效去除污水中的氮、磷、金属离子及有毒物质等污染物。分析了微藻污水处理几个关键环节的研究和发展,包括藻种的选择、微藻污水处理的体系、微藻对各种类型污水处理的可行性及微藻回收等。指出微藻污水处理的优点以及现阶段存在的问题,并对微藻污水处理的发展前景进行了展望。

1本文分析了微藻污水处理的关键环节和研究进展,包括微藻藻种的选择、微藻污水处理体系、微藻对各类污水的处理能力及微藻回收等。

2总结了微藻污水处理技术的优缺点,并对微藻污水处理的应用进行了展望。

主要内容

1 藻种的选择

与传统陆地作物相比,微藻有着光合效率高、生长周期短以及对氨氮和金属离子等污染物耐受力强等优点,可用于多种类型污水的处理。微藻种类繁多,不同藻种的污水处理能力差别很大,例如:Shanab等发现,相较于S. quadricauda, Ph. ambiguum对Hg2+、Pb2+、Cd2+ 3种金属离子的耐受性较差;Mata等在最适培养条件下使用微藻Scenedesmus obliquus对已灭菌的合成啤酒厂废水进行处理,发现对COD和TN的最大去除率分别为57.5%和20.8%,处理效果并不理想,还需要与其他方法联用。为此需要根据不同种类微藻的特性有针对性地对污水进行处理(表1)。用于污水处理微藻的选用方法一般有以下几种:

1)从原污水中筛选藻种。从原污水中筛选到的微藻对污水的耐受能力较强,通常不经驯化就对污水有较好的处理效果。程海翔从养猪厂废水中分离得到的栅藻对适当稀释、灭菌后的养猪场沼液中NH3-N、TP、COD的去除率分别可达到98.2%、80.4%和37.1%。Wen等使用从猪场沼液中分离到的一株小球藻(MBFJNU-1)对未稀释的猪场沼液进行为期12 d的处理,发现该藻可去除沼液中90.51%的TN和91.54%的TP。

2)使用小球藻和栅藻等耐受性强、污染物去除效果好的藻种。

3)诱变。韩松芳等对斜生栅藻和蛋白核小球藻进行离子诱变,发现诱变后的斜生栅藻和蛋白核小球藻对经沉淀、过滤联合预处理的城市污水有较好的处理效果,两者对城市污水中COD、NH3-N、TN、TP的去除率分别为86.4%和81.8%、100%和100%、94.3%和94.9%、93.4%和94.2%。

2 微藻污水处理体系

2.1单一藻株进行污水处理

为探究微藻污水处理的可行性,许多研究者使用单一藻株对污水进行处理并得到了较为理想的效果。姜红鹰等使用小球藻处理6个不同浓度的模拟废水,发现小球藻对模拟污水中NH3-N的去除率可达到80%,对的最高去除率接近100%。简恩光使用小球藻处理养猪沼液,发现沼液中COD、NH3-N和TP的去除率分别可达77.61%、94.76%和80.03%。He等使用小球藻对已灭菌的、不同浓度的城市污水进行为期14 d的处理,发现小球藻可以将ρ(NH3-N)<148 mg/L污水中的NH3-N完全去除,也可以完全去除污水中的P。使用单一藻株进行污水处理,虽然可以有效去除污水中的N、P等营养物质,但是对COD等污染物的去除并不理想,甚至会出现COD不降反升的情况。另外,自然条件下的微藻难以保持纯种的培养状态,需要浪费大量时间精力进行微藻的纯化和保存。此外,使用单一藻株进行污水处理需要对污水进行消毒或灭菌,体系稳定性差,微藻极易因外来物种污染而死亡,对培养设备要求较高,不利于实际应用。


2.2多藻体系进行污水处理

相较于使用单一藻株进行污水处理,多藻体系可以通过微藻间的协同作用来弥补使用单一藻株的不足。例如,多藻体系可以提高对营养物质的吸收效率、增强对外界环境的抵抗力等。Matamoros等发现,使用Chlorella sp.和Scenedesmus sp. 2种微藻联合培养可成功去除城市污水和合成污水中20%的卡马西平。Hena等从奶牛场废水中筛选出的微藻共生体可以去除奶牛场废水中98%以上的营养物质。但是多藻体系中微藻间可能也存在拮抗作用。B?r H等研究发现,在由C.vulgaris和P. subcapitata组成的微藻共生体中,C. vulgaris分泌的小球藻素会严重抑制P. subcapitata的生长。虽然多藻体系对污水中污染物去除率更高,对外界环境的抵抗力更强,但是需要进一步探究藻株间的相互关系才能构建出高效的多藻体系。

2.3使用菌藻共生体进行污水处理

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