下向流曝气生物滤池工艺处理藻浆压滤液特性和微生物种属研究

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1、下向流曝气生物滤池工艺处理藻浆压滤液特性和微生物种属研究　　摘要：对从太湖打捞的蓝藻进行离心脱水后获得藻浆压滤液，其中含有大量藻类细胞液，N、P以及微囊藻毒素（MCLR）含量较高，如不经处理直接排放，必将引起二次污染。采用下向流曝气生物滤池（BAF）工艺处理藻浆压滤液，考察了对COD、氨氮、TN、TP、MCLR等污染物的去除效果。结果表明，当水力负荷为0.40m3/（m2·h）时，出水COD、氨氮、TN、TP、MCLR平均去除率分别为73.4%、91.6%、39.6%、13.2%和88.3%。出水COD、氨氮达到《城镇污水处

2、理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》中的一级A标准，MCLR低于《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》的限值。对BAF系统中微生物种属进行分析，通过构建系统发育树确定其优势菌种分别为赖氨酸杆菌、气单胞菌、芽孢杆菌、不动杆菌、无色菌、梭状杆菌和假单胞菌，启动期投加的藻毒素降解菌T1在BAF系统中生长良好并形成优势菌种。关键词：藻浆压滤液；曝气生物滤池；生物降解；DNA提取；菌种鉴定；系统发育16近20年来，由于水体富营养化导致湖泊和水库水华频发现象引起了公众的关注。“三湖”之一的太湖水体富营养化严重，几乎

3、每年夏季爆发蓝藻水华。2007年太湖蓝藻事件以来，环太湖沿岸地区已相继建设了数十个蓝藻集中打捞点和藻水分离站，在每年的4月初至10月底这段蓝藻爆发期间运行，处理方法主要是先用吸藻船打捞出蓝藻藻液并输送至分离站，再经气浮后形成藻浓度更高的藻浆，藻浆经加药絮凝后离心脱水，脱水后的固体物为泥渣，液体称之为压滤液。这种蓝藻打捞及藻浆压滤处理的方法为中国太湖等少数蓝藻爆发地区特有的应急处理方法，国外未见报道，中国也未见藻浆压滤液处理的报道。张文艺，等：下向流曝气生物滤池工艺处理藻浆压滤液特性及微生物种属分析由于离心压滤过程中大量藻细胞

4、破损或死亡，使得藻细胞内物质释放到水体中，造成藻浆压滤液含有高浓度的N、P以及微囊藻毒素（microcystins，MCs）[1]。N、P是引起水体富营养化的主要因素之一，微囊藻毒素具有强肝毒性[24]和“三致”效应，这些污染物质若不经处理直接排放，会对周边水体造成二次污染，藻水分离站对蓝藻的分离处理也变成“去藻不去污”。16目前，对于藻浆压滤液的研究还处于起步阶段，未见相关研究报道。藻水分离站也仅进行回流处理，污染物质仍被间接排入水体，不能从根本上去除。因此，急需一种有效、快速的藻浆压滤液的处理方法。下向流曝气生物滤池（B

5、AF）兼具物理过滤和生物降解作用，近年来在污水处理领域应用较多。本试验采用该工艺处理藻浆压滤液，考察COD、氨氮、TN、TP以及MC的去除效果，对BAF系统内生物膜进行分离纯化，分析其中的优势菌种，以期为藻浆压滤液的有效处理提供技术参考。1材料和方法1.1试验工艺流程试验工艺流程如图1所示，下向流BAF试验装置有效体积1.68L，有效高度1.0m，内径46.79mm。填料为经NaCl改性的斜发沸石，沸石粒径4～6mm，孔隙率为52.47%。图1下向流BAF工艺流程示意图1.2试验水质试验用水为常州市武进区蓝藻污水处理站的藻浆

6、压滤液。为了保证良好的脱水效果，藻浆压滤前加入了适量聚丙烯酰胺（PAM），故压滤液中仍会残留部分PAM，使压滤液中藻类逐渐沉降，水质变清。试验水质指标如表1所示。1.3BAF的启动与运行启动：反应器以0.15m3/（m2·h）的滤速进行自然挂膜。初期采用生活污水，7d后改进试验用水。14d后出水COD和氨氮去除率均大于70%且趋于稳定，表明挂膜成功。16为了提高下向流BAF对压滤液中藻毒素的生物降解能力，在挂膜进水中加入1%的藻毒素降解菌菌液。菌液制备方法：将藻毒素降解菌接种于液体牛肉膏蛋白胨培养基，于30℃、100～120

7、r/min的条件下在恒温摇床中培养24～48h。藻毒素降解菌（被命名为T1）是由张文艺等[5]从太湖底泥中筛选所得，保存在中国微生物菌种保藏管理委员会（登记入册编号为：CGMCC4498）。运行：运行期按水力负荷的递增分为0.15、040、0.65、0.90m3/（m2·h）4个阶段，每运行5d反冲洗1次。采用气水联合反冲洗，方法是：先曝气10min，曝气强度为40～50m3/（m2·h）；再气水联合反冲洗10min，进水流速为15～20m3/（m2·h）；然后停止曝气，用水反冲洗10min；在一定的水力负荷条件下稳定24h

8、后进行取样测定。1.4水质分析方法按中国国家标准法[6]：其中CODCr采用密闭消解法，氨氮采用蒸馏法，TN采用碱性过硫酸钾消解分光光度法，TP采用钼酸铵分光光度法。藻毒素（MCLR）的测定采用比克（Beacon，America）公司的微囊藻毒素检测试剂盒（酶联免疫法）。1.5微生物的分离