小球藻处理市政污水的室外研究

第32卷第4期VOI．32No．4湖北工业大学学报JournalofHubeiUniversityofTechnology2Ol7年O8月Aug．ZOl7[文章编号]1003—4684(ZO17)04—0070—05小球藻处理市政污水的室外研究项荩仪，刘一萱，梅洪，万端极。(1湖北工业大学工业发酵湖北省协同创新中心，河湖生态修复与藻类利用湖北省重点实验室，湖北武汉430068；2湖北工业大学膜技术研究所，湖北武汉430068)[摘要]通过在室外大型平板式光生物反应器中培养小球藻，来考察小球藻处理市政污水的能力。实验结果表明，小球藻在各个季节均对污水的脱氮除磷效果显著，总氮去除率达51．76％～97．66，总磷去除率达79．37～97．85，处理后总氮和总磷均能在短时间达到城镇污水一级A排放标准，COD经小球藻培养系统处理虽达到一级A排放标准，但用时略长。每个污水处理周期可收获小球藻干物质o．43～0．47g／L进行资源化利用。研究结果表明本研究所选用的小球藻应用于城市污水处理产业的潜力巨大。[关键词]小球藻；光生物反应器；市政污水处理[中图分类号]Q939．97。X52[文献标识码]A2015年，全国城市污水处理率达到91．97l_1]。同年，湖北省废水排放总量为313784．76万t，其中工业废水排放量80817．33万t，约占总量的25．8；生活污水排放量232729．87万t，约占总量的74．2％；集中式废水排放量237．56万t，约占总量的0．08左右[2]，市政污水包括生活污水和工业污水。针对市政污水中较高的氮磷含量，生物化学处理法是当前主要处理方法。大部分城市污水处理厂中主要采用活性污泥法、AB法、A／O法和MBR等。但是活性污泥法和AB法都面临着剩余污泥处理处置难的问题；A／O法则是污泥回流系统和内回流系统需分别设置，运营成本高，内回流的控制复杂，管理要求高[3；MBR有分置式和一体式，分置式主要问题是动力消耗大，循环泵产生的剪切力有可能使菌体失活，而一体式则涉及膜的清洗更换；现在对于活性污泥法有许多变型工艺，但是对高氮磷废水，活性污泥法及其变型工艺处理效果并不理想，而且存在污泥膨胀问题[5]。其实，无论是活性污泥法的变型工艺还是利用新的装置来处理污水，处理过程中都会产生二次污染及高额投资维护成本，难以达到人们期望的“收支平衡”，所以，面对污水处理如此现状，许多学者积极探索绿色经济的污水处理工艺。早在2O世纪5O年代Oswaldl_6就提出了利用微藻处理污水的技术，并设计出高效藻类塘(HRAP)，而且利用微藻处理污水可以在达到脱氮除磷效果的前提下不会产生二次污染物，成本可控，某些具有经济价值的微藻还可以回收再利用l_7]。藻类的生长周期短，可以在较短时间里达到一定的生物量，藻类可以利用污水中丰富的氮磷合成蛋白、脂肪酸等的同时达到脱氮除磷的效果。有研究表明，绿球藻在人工配比高浓度氮磷污水中氨氮、总氮和总磷的去除率分别达到98．4，46．2和79．3oA]，在水产养殖废水中培养栅藻LX1培养至16d稳定期时，对氨氮、总氮和总磷的去除率分别为95．5、88．09／6和98．89／6]，小球藻在无光异养条件下能利用啤酒厂废水中多种营养成分，并显著地降低废水中的COD、BODLll。j。在污水中培养莱茵衣藻不仅能有效去除氮磷还能产生占干重25．25的可用作生物燃料的油脂[1¨，藻类对于城市污水处理方面体现了处理成本低、碳排放少、主要污染物的处理率高，还能产生高附加值产物来为污水处理创收的生态优势L】引。然而现有大部分微藻处理废水的实验都是在室[收稿日期]2017—05—11[基金项目]国家自然科学基金重大项目(91647207)；淡水生态与生物技术国家重点实验室开放基金(2014FB04)；河湖生态修复与藻类利用湖北省重点实验室项目(HHKF201508)；湖北工业大学高层次人才引进启动项目(BSQD13010)[第一作者]项荩仪(199O一)，女，湖北鄂州人，湖北工业大学硕士研究生，研究方向为污水微藻资源化处理技术[通信作者]梅洪(1979一)，女，湖北武汉人，工学博士，研究方向为能源微藻第32卷第4期项荩仪，等小球藻处理市政污水的室外研究71内进行或者使用人工配比的污水完成的[1。]小体积实验，就处理量和实际污水情况而言，应用于工业具有一定的局限性。本研究通过不同季节在室外大型平板式光生物反应器中，利用小球藻处理市政污水，测定相应的水化学指标，来探究小球藻在室外较大规模进行的污水处理能力及工业应用潜力。1材料与方法1．1实验材料藻种：小球藻(Chlorellazofingiensis)，湖北工业大学土木建筑与环境学院选育。藻种培养采用BG一11培养基，24h光照，25℃±1℃培养。收取对数生长期小球藻，离心浓缩，弃去上