固定化微藻的双层光生物反应器模型对城市污水中不同阶段氮磷的有效去除研究

《固定化微藻的双层光生物反应器模型对城市污水中不同阶段氮磷的有效去除研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、定化微藻的双层光生物反应器模型对城市污水中不同阶段氮磷的有效去除研究摘要：面临受限的磷资源及加紧的排放规圧，磷酸盐及硝酸盐的回收引起了人们的极大兴趣。本文将微藻应用到废水处理过程是一个冇前景的方法。本文创建了将绿藻Halochlorella固定在垂直单元表层的双层光生物反应器模型。该过程并未受到悬浮粒子、细菌及藻生物量渗漏损失的影响。微藻的平均面生长为6,3g/m2/d.处理后，废水中的氮、磷浓度能够有效的减少至70-99%,这依赖于元素集不同类型的废水。废水中氮、磷浓度的平均值分别低于l.3mg

2、儿、lmg/L.这满足了欧盟水框架公约的排放限值并展现出满足即将到來的更为严格的法律的潜力。关键词：微滋；废水处理；生物膜；固定化；光生物反应器1前言众所周知，加速的水体富营养化是严重的环境问题，这主要是由人类以农业肥料、废物和废水等形式排放的氮、磷所引起的。尽管20世纪60年代，我们为从废水中去除这些营养元素做出了许多努力，并収得了显著的成果，但大部分营养物质都不能得到回收利用。目前，本世纪全球磷源的枯竭威胁着基于肥料的现代农业以及全球粮食生产,因此回收这些耗散资源的技术是急切需求的。由于约16

3、%的矿物磷几乎全部通过人类消费而存于废水中，因此，废水是氮、磷可持续管理的首选源。微藻的使用是回收废水中营养物质的一项有效的策略，这是由于这些生物体有着非常有效的营养盐吸收机制。除了营养盐的回收之外，源于微藻的生物量及产品有额外的价值优势，这也提高了该技术的经济可行性。随着Oswald基于开放池系统屮微藻及细菌培养的高速率藻池（HRAPs）的设计,微藻用于废水处理己经有50年了。尽管该技术有一些成功的应用，废水处理系统中的高速率池塘有主要的缺点，如将微藻生物体从处理过的废水屮分离出来的成本，低的生

4、物量生产力及营养盐吸收速率以及污染生物体的干扰。为了解决这些问题，大量研究提出将固定化微藻用于废水的净化。早期的用于去除废水中营养盐及各种类型污染物的细胞固定化技术主要是用天然或人工合成的聚合体进行包埋，如de・Bashan等人所报道的胶珠，然而，包埋对细胞生长、营养盐吸收的限制以及技术的复杂性，这使得该项技术不适于大规模的应用。近来在光养生物膜及被动的固定在各种载体的基础上，系统已经进行了模拟，这样避免了附看及基质材料的花费。在废水处理系统中，光养生物膜已经用于净化二次废水或者直接用于处理原始废

5、水。尽管生物膜固定化技术能够预防细胞变为游离，但细胞仍然受到流动液体与生物膜界血水动力因素的影响。因此，在很多研究中，细胞的渗漏或从牛物膜上分离出來在很短时间内发生，基于实验室尺度所取得的可喜的成果，本研究建立了一个以technicalsscale为原型的双图层面积为2m2的光生物反应器（TL-PBR）,它使用从常规废水处理厂进行过几项处理的市政废水以批量模型运行了几周。结果用来鉴定双层光生物反应器（PBR）可能的优缺点，并评价用该系统处理具有不同物理化学特性的废水的技术可行性以及这项技术在去除市

6、政废水中营养盐及回收藻生物量中的营养盐的潜力。2方法2.1微藻种及培养HalochlorellarubescensCCAC0126从徳国科隆大学藻种库获取。游离藻液在含有50mlWaris-H培养基的锥形瓶中生长，温度为23±2°C,白色荧光灯强度为20-40umol光子皿论"，光暗比14:10h。为了双层光生物反应器的接种，大量藻液在20L的充气袋中生长，光照强度为40-100Umol光子mV,其它生长条件同上。2.2市政废水为了使用双层光生物反应器模型处理废水，本研究使用了从常规市政废水处理厂

7、中处理过的废水。该设备是由一个本地的水管理组织操作。从4月到6月在废水处理流程中三个不同的位置采样：（1）生物除磷池（厌氧条件下，进行生物处理将磷释放出來）；（2）脱氮池（NO,转化为N2）;（3）生物处理后的二次沉降池（排放前）。废水收集到20L的塑料容器屮，并在暗处4°C条件下保存（三天内使用）。为了避免废水中固体颗粒对双层PBR的干扰，废水在使用前经过约2小时的沉淀以去除固体颗粒。2.3生活废水中化学参数的测定废水样品中N、P含量的实验室分析通过使用SHIMADZUUV-2450UV-VIS

8、分光光度计，磷酸盐通过鞍钥酸盐方法测定，钱态氮通过使用比色法测定，样品的PH通过使用MultiLabP5酸度计测定。所有化学参数的测定均在室温下进行。2.4双层光生物反应器废水处理2.4.1双层光生物反应器双层光生物反应器是为固定化微藻的培养而研发的。它的主要作用就是通过多孔薄片状材料将固定化微藻与培养基分离开来。这也能在供给带有水和营养盐的固定化藻的同时，而不将藻细胞泄漏到悬浮液中。双层光生物反应器是基于以前描述的模型。图1展示了模型系统的原理。在目前的设置中，双层光生物反应器有