包埋固定化铜绿微囊藻—活性炭对厌氧消化液的深度处理

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厌氧消化液废水中含有较高浓度的氮(N)、磷(P)及有机物(Dissolved Organic Matter,DOM),直接排放将污染环境。因此,一种既能处理厌氧消化液废水又能回收废水中营养物质的处理技术近年来成为研究热点。微藻固定化技术在废水处理方面具有很好的去除效果,但固定化微藻技术在处理厌氧消化液时产生藻毒素等问题,而粉末活性炭(powdered activated carbon,PAC)强大的吸附能力可以吸附微囊藻毒素,为藻类提供良好的生长环境。因此,本试验利用包埋法即固定化微藻耦合PAC对厌氧消化液内营养盐及有机污染物进行深度处理。研究主要包括:确定固定化铜绿微囊藻的最佳包埋条件,本试验利用正交软件对包埋剂(PAC-SA)浓度(w/w)、PAC浓度、氯化钙(CaCl2)浓度(w/w)、铜绿微囊藻藻液、藻液与包埋剂的配比进行优化设计,通过对正交结果的分析得出最佳配比;根据最佳包埋条件下的固定化微藻-活性炭(IMA-PAC)、悬浮态(FMA)、含碳对照(IPAC)及空白组(Control)四组试验结果,探讨了不同方案下厌氧消化液内N、P及有机物的深度去除情况。其结果如下:(1)固定化铜绿微囊藻的最佳包埋结果为:包埋剂(PAC-SA)浓度为5%(w/w),藻液量6 mL(5.48×107 cell/mL),藻液与包埋剂最佳配比为1:1。(2)试验结果显示,固定化微藻-活性炭对NH4+-N、TN、PO43--P和TP的去除率分别比悬浮态高出21.26%、16.21%、11.13%和14.69%;对UV254、TOC和COD的去除率分别为87.36±2.35%、78.31±2.57%和82.94±1.77%,去除效果明显优于其它三组。固定化微藻-活性炭对厌氧消化液的处理,前期主要依靠PAC的吸附作用,随着反应的运行,PAC吸附功能逐渐被抑制,此时固定化后的藻细胞与厌氧消化液中的细菌发生积极的互助作用,经过硝化-反硝化作用最终将氨氮转化为N2,而有机磷则被有机磷细菌以最快的速率降解为PO43--P。(3)菌藻共生体系可将高分子物质多糖和类蛋白质水解为单糖和小分子氨基酸,降解率分别为95.2±1.35%和86.67±0.93%,而单糖又为藻细胞光合作用和细菌呼吸运动提供能量输入,加快了有机物的降解速率。此外,三维荧光(three-dimensional excitation emission matrix,EEM)检测结果表明:相较于悬浮态、含碳对照及空白组,固定化微藻-活性炭对蛋白类有机物和腐殖酸类有机物有较高的去除效率。综上所述,本研究考察了包埋固定化微藻技术对厌氧消化液的处理效能,明确了其最佳工艺参数,研究结果有望为厌氧消化液的处理提供理论与技术参考。
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