颤藻生物膜对都市废水脱氮除磷试验研究

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1、颤藻生物膜对都市废水脱氮除磷试验研究1绪论1.1我国水资源现状水是一切生物赖以生存的物质基础，是宝贵的自然资源，是人类生产、生活以及社会可持续发展的一种必不可少的资源。然而随着人类的进步和社会的发展，水资源现状日益严峻。水环境污染和水资源短缺有可能超过能源成为21世纪世界上最为严重的问题[1]，甚至有人认为：21世纪是水的世纪[2]。我国是一个严重缺水的国家，人均水资源仅为世界水平的1/4，世界排名110位，被联合国列为13个贫水国家之一；人均可利用水资源量仅有900m3，且分布极不均衡。国家水利部发布的《2011年全国水利发展统计公报》显示

2、：2011年水资源总量23257亿m3，比常年值偏少16.1%，比上年减少24.8%；年末全国540座大型水库蓄水总量2838亿m3，比年初减少156亿m3，3108座中型水库蓄水量为359亿m3，比年初减少13亿m3；2011年全国总用水量6107亿m3，比上年增加85亿m3，其中，生活用水增加24亿m3，工业用水增加15亿m3，农业用水增加55亿m3，生态环境补水减少8亿m3；全国人均用水量为454m3，增长0.4%。用水量增加的同时水资源量却减少，必然会导致我国严重缺水的现状。据水利部统计，在我国669个城市中，超过400个供水不足，约

3、200个缺水严重；32个100万人口以上的特大城市中，约30个长期被缺水所困扰；46个重点城市中，水质较差的占45.6%，14个沿海城市中有9个严重缺水；北京、天津、青岛、大连等城市缺水尤为严重[3]。全国城市缺水总量达600亿m3。地下水超采区面积达19万km2，还有2亿多城乡居民饮用水不安全。由于地下水的过量抽取，全国已有70多个城市发生了不同程度的地面沉降，沉降面积高达6.4万km2。由于地面沉降，华北一些地区的地下水循环系统遭到破坏，地下水水质恶化。1.2城市污水回用污水回用是解决水资源短缺和减少水体污染的重要途径，而且污水就近可得、

4、易于收集、数量巨大，比海水、雨水的利用更经济、更实际[4]。城市污水中的污染物主要为氮、磷、COD、SS等，重金属等有毒有害物质很少，经过适当的处理后很适合进行回用。城市污水回用在国外已有很长的历史，而且规模较大，并获得了可观的经济效益和社会效益。目前，以色列在污水净化和回用方面处于世界领先地位，其立法规定：废水若未用尽，不可采用海水进行淡化。污水回用于工业企业、农业灌溉、河流复苏、市民冲厕等方面。全国的污水90%经过收集，80%经过处理，最后有60%~65%的处理后水进行回用；这些再生水中的42%用于灌溉，30%回灌地下，回灌地下的部分再抽

5、出至管网系统，输送到南部地区，最南部地区甚至将它作为饮用水水源[5]。美国的污水再生利用范围也相当广，涉及城市回用、工业回用、农业回用、环境回用、娱乐回用、回灌地下水等各个方面[6]。日本也是较早研究污水回用的国家，处理后的污水直接用于城市给水、工业用水以及生活杂用水等方面。2实验材料与研究方法2.1实验材料利用常见的淡水藻种：绿藻（水网藻，小球藻，斜生栅藻，鞘藻），蓝藻（微囊藻，水华鱼腥藻，小颤藻，阿氏颤藻，钝顶螺旋藻）筛选藻株用于藻类生物膜构建。由于小颤藻极易吸附在填料上，形成的藻类膜稳定不易脱落，且小颤藻对污水的耐受能力强，可以处理不同

6、污染程度的废水，故而选用小颤藻作为实验藻种。所用小颤藻（Oscillatoriatenuis）由中国科学院武汉水生生物研究所提供，如图2-1所示。小颤藻是属于蓝藻门（Cyanophyta），蓝藻纲（Cyanpphyceae），颤藻目（Oscillatoriales），颤藻科（Oscillatoriacea），颤藻属（Oscillatoria）的一种丝状蓝细菌，是最原始的绿色植物之一。藻丝胶质薄片状，蓝绿色或橄榄绿色，不分枝，直或扭曲，能颤动；丝体直，横壁略收缢，宽4~11μm。细胞长2.5~5μm，横壁两侧具多数颗粒；末端细胞半球

7、形，壁略增厚。小颤藻含有大量的碳水化合物，蛋白质，脂肪，无机盐以及各种维生素等，营养价值很高。2.2研究方法藻类在实验室中的培养可以采用密闭式或开放式，藻种保存必须采用密闭式培养，一般通过控制藻类培养条件对藻种进行长期保存。为了保证藻种在生理生态等各方面都不发生变化，需要在无菌条件下，将藻种转接到已灭菌的新鲜培养基中，并定期进行转接，以维持藻种的代谢活性。藻种保存方法如下：（1）培养基灭菌：将配制好的培养基分装入150mL或250mL洗净烘干的锥形瓶中，用两层牛皮纸包住瓶口，棉线缠紧。然后放置于高压灭菌锅中，120℃高温下灭菌30min。灭菌

8、结束后放在烘箱中烘干，待冷却至室温后，与灭菌的移液枪枪头一起放入净化操作台中，紫外消毒30min。灭菌在藻种的培养中是一个十分重要的环节，藻种的培养、转接等任何一个