藻类生物膜优选及脱氮除磷实验研究

摘要

富营养化现象的日趋严重给水环境带来了巨大的压力,寻求一种高效低耗的脱氮除磷技术来削减外源性氮、磷营养负荷量的输入是十分必要和迫切的。藻类生物膜是藻类在固定载体表面附着生长所形成的生物膜,其通过光合作用可有效同化吸收污水中的氮、磷等营养物质,以达到脱氮除磷目的。目前关于藻类生物膜在污水处理方面的研究大多数侧重在处理效果方面,而在藻类生物膜优选方面(尤其是载体的选择),以及对氮、磷去除机理方面的研究较少。
　　本论文首先从水网藻、鞘藻、蛋白核小球藻、斜生栅藻、水华鱼腥藻和阿氏颤藻等6种藻类中筛选出3种对污水净化效果较好的藻株作为“挂膜”藻株,以立体弹性载体、半软性载体与软性载体为“挂膜”载体,在室温、光照强度3500lx条件下分别组合制备出9种藻类生物膜,并根据其脱氮除磷效果以及藻类生物膜脱氢酶活性与胞外多糖含量等指标优选出目标藻类生物膜;然后分别在静态与动态实验条件下研究藻类生物膜反应器对校园生活污水的处理效果,并评价藻类生物膜技术在污水处理中应用的可行性;最后对藻类生物膜的脱氮除磷机理进行初步探索。
　　研究结果表明:1)6种藻中,斜生栅藻、水华鱼腥藻与阿氏颤藻在模拟生活污水中的平均比生长速率较高,对COD、NH4+-N和TP的去除效果也较好,将其优选为“挂膜”藻株;2)9种藻类生物膜中,水华鱼腥藻在立体弹性载体上生长形成的藻类生物膜对模拟生活污水中NH4+-N和TP的去除效果最好,去除率分别可达93.55％、92.21%,同时该藻类生物膜脱氢酶活性、胞外多糖含量也最高,分别为42.18 g/（h·m2)、99.57×10-2 g/(m2);3)水力停留时间为4 d的条件下,藻类生物膜与斜板沉淀组合工艺对校园生活污水的处理效果显著且出水水质稳定,在连续运行10 d过程中,出水中COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为42.67、3.29、6.51和0.43 mg/L;4)藻类生物膜对不同形态氮化合物的利用顺序依次为氨氮>尿素态氮>亚硝态氮≈硝态氮,对不同形态磷化合物的利用顺序依次为正磷酸盐>偏磷酸盐≈焦磷酸盐>有机磷酸盐;5)藻类生物膜对NH4+-N、PO43--P的利用系数分别为YN=0.72(mg/m2 chla)/(mg/L NH4+-N),YP=2.50(mg/m2 chla)/(mg/L PO43--P);6)藻类生物膜脱氮除磷反应过程的动力学系数,即反应速率常数k与半饱和常数Km分别为:kN=1.24(mg/L NH4+-N)/(mg/m2 chla)/d,KmN=17.88 mg/L;kP=0.35(mg/L PO43--P)/(mg/m2 chla)/d,KmP=7.29 mg/L。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

符号说明

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2藻类生物膜脱氮除磷技术

1.3藻类生物膜的结构与功能研究

1.4研究意义与内容

1.5技术路线

第二章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 实验设计

第三章 藻类生物膜的优选实验

3.1 藻株的优选

3.2 藻株与载体组合的优选

3.3 小结

第四章 藻类生物膜污水处理效果实验

4.1 藻类生物膜反应器的设计

4.2 静态实验

4.3 动态实验

4.4 小结

第五章 藻类生物膜脱氮除磷机理的初步研究

5.1 藻类生物膜的电镜结果分析

5.2藻类生物膜对不同形态氮、磷化合物的去除

5.3 藻类生物膜脱氮除磷反应动力学

5.4 小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文