基本信息
- 项目名称：
- 固定化藻平行板式生物反应器深度脱氮和除磷研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 固定化藻类深度处理生活污水是一项污水资源化生物技术，即解决受纳水体富营养化问题，同时可收获藻类生物量用于饲料等。本项目使用污水原位分离的小球藻进行包埋固定，在平行板式生物反应器中对人工污水进行深度净化，采用饥饿-污水处理的循环方式，探讨氮磷比及反应器细胞密度对氨氮和正磷酸盐去除效率的影响以及此过程中藻细胞生理变化。研究出一套高效、低耗、去除效率高的污水深度处理藻类系统。
- 详细介绍：
- 饥饿循环处理模式为：饥饿→黑暗去污8 h(1循环)→再饥饿→再黑暗去污8h (2循环)。污水处理前将含藻筛网在100%相对湿度空气中进行饥饿处理。光强100mol•m-2•s-1，光周期为光13 h，暗11 h，温度为(20±2)℃。黑暗去污的平行板式污水处理反应器用梯形硬塑制成，规格为6.8 cm×5.7 cm×4.5 cm。配有气泡产生系统和10 组平行筛网插槽。污水处理时，在黑暗的平行板式反应器中进行NH4+-N和PO43--P的营养吸收。项目研究和探讨了氮磷比及反应器细胞密度对氮、磷去除效率的影响和处理过程中藻细胞生理变化。结果表明，第二次饥饿循环处理后，氮磷比10:1， 8h对NH4+-N去除率90%，对PO43--P去除率达到100%。氮磷比20：1，氮、磷去除率分别为60%和80%；10个藻胶板1h NH4+-N去除率达到95%，PO43--P去除率达到100%。处理后藻细胞密度增大，叶绿素含量增加。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目前全球有限的淡水资源已受到严重污染和破坏，采用传统的物理化学方法处理污水尽管取得了巨大进展，但仍存在投资大、运行成本高、容易产生二次污染等问题。利用固定化藻类处理污水是一种高效、低耗、可再生利用的污水生物处理技术。我国对污水的处理采用二级处理，但污水中仍含有高水平的氮、磷等高营养盐问题，为解决污水的深度处理和收纳水体富营养化问题，藻类污水深度处理意义深远。
科学性、先进性及独特之处
- 目前，国内采用藻类进行的污水处理多采用悬浮细胞法。国外有使用气升式生物反应器进行固定化藻细胞处理污水的。然而固定化藻类用于污水处理，目前尚处于实验研究阶段。要在生产中大规模应用仍存在一些问题。 如载体性能的改进，可规模化生物反应器的研发等。项目提出了平行板式生物反应器饥饿处理，黑暗去污的循环模式。开发了适合于固定化藻类净化污水的高效、可规模化运转的生物反应器，从而为大规模生产奠定了基础。
应用价值和现实意义
- 采用藻细胞固定化技术处理污水具有反应速度快、去除效率高、藻细胞密度高、可实现废水再生利用等特点，不仅可以廉价高效地去除污水中的氮、磷等污染物质，还可以产生大量可以做饲料、肥料或燃料等被加以利用的藻类生物量。在白天藻类可以促使水中的pH值上升，对生活污水杀菌效果显著。经过处理的污水可作为工业或农业用水重新利用，因此用固定化藻类细胞处理含氮、磷污水技术在污水处理中有广阔的应用前景。
学术论文摘要
- 本文通过研究了将从排污口分离出的小球藻包埋固定在筛网上，以100%相对湿度空气经饥饿处理，在平行板式生物反应器中对人工污水进行深度净化，探讨不同氮磷比人工污水以及不同反应器细胞密度对氨氮和正磷酸盐去除效率的影响以及藻细胞变化。结果表明：第二次饥饿循环处理后，氮磷比为10:1时， 8h对NH4+-N的去除率达到90%，对PO43--P的去除率达到100%。氮磷比20：1，氮、磷去除率分别为60%和80%；10个藻胶板1h NH4+-N去除率达到95%，PO43--P去除率达到100%。处理过程中藻细胞密度增大，叶绿素含量增加。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]de-Bashan, LE, Bashan, Y. Bioresource Technology, 2010, 101: 1611-1627. [2]Tam, NFY., Wong, YS. Environ. Pollut.,2000, 107,145–151. [3]Mallick N. Biometals, 2002, 15(5): 377-390.
同类课题研究水平概述
- 早在1957年，William就提出了利用藻类去除污水中的氮、磷等营养物质的方法。而将固定化藻类应用在处理污水是由Chevalier和De la Noüe在1985年首先提出的。Mallick 等研究表明利用污水培养藻类既可以廉价高效地去除污水中的污染物质还可以产生大量可以做为饲料、肥料或燃料的藻类生物量。Kaya和Picard等研究表明：小球藻固定在褐藻胶筛网胶板比固定在胶球中表现出对营养物氮、磷更高的吸收率。Megharaj等的研究表明藻类生物量亦可用作潜在的动物饲料，从而可能有望成为一项有良好应用前景的污水资源化生物工程技术。 目前在我国利用固定化藻细胞处理污水的生物工程技术也受到了广泛关注。严国安，安晓雯，吕福荣等研究了固定化栅藻对污水的深度净化及其生理特征的变化。对影响固定化藻类去污效率的某些因素做了初步探讨。李婷婷等探讨了藻细胞年龄对氮、磷去除率的影响。邢丽贞等研究了链丝藻的生长规律及其对污水中氮磷去除能力。 本文通过研究将从排污口分离出的小球藻包埋固定在筛网上，以100%相对湿度空气经饥饿处理，在平行板式生物反应器中对人工污水进行深度净化，探讨其处理污水的可行性，不同氮磷比人工污水以及不同反应器细胞密度对氨氮和正磷酸盐去除效率的影响以及藻细胞变化。为该技术在实际生产中应用提供实验。
