海藻Ulva meridionalis吸收氮磷及其对市政污水的净化作用研究

摘要

利用微藻对污水处理厂的二级生化尾水进行深度处理，可同时达到污水污水净化和生物质资源回收的双重目的。但微藻的高效经济采收微藻是该工艺实际应用中面临的难题。大型海藻相比微藻个体生物量大、易采收，可以有效解决这一问题。为此，本课题选取快速生长的大型海藻-南方浒苔（Ulva meridionalis，简称U.meridionalis），对其生长与氮磷吸收的关系进行了研究，在此基础上对市政二级生化尾水中氮磷的去除及其盐度的影响进行了实验研究。 利用Provasoli's Enriched Natural Seawater（PES）培养基和人工海水的混合培养基，分别设置了4个氮质量浓度梯度和3个磷质量浓度梯度，在25±0.5 ℃，pH 7.85±0.1，光照强度18000 lux下，对南方浒苔比生长速率、生长曲线进行了监测。结果表明：在单独培养体系中，南方浒苔的生物量随氮磷质量浓度的增加而增大，其利用氮磷量与培养基中氮磷浓度成正相关。当氮浓度为4.02 mg/L，有机磷浓度为0.125 mg/L时，南方浒苔生长最快，产量最多，培养6d南方浒苔达到最大生物量0.679 g/L，比生长速率0.7960 d-1。 将南方浒苔用于市政二级生化尾水，评估其对污水中不同氮磷浓度的净化效果。研究发现，南方浒苔能在市政二级生化尾水中生长良好，并能有效吸收和利用污水中的氮磷。污水中氮磷营养盐的去除率高低与藻类的生长成正相关，藻类生长越好，氮磷营养盐的去除量越高。同时，南方浒苔对污水中氮磷的去除效率还与污水中营养盐浓度和氮、磷比例相关。在低浓度实验组（TN：1.08 mg/L，PO43--P：0.21mg/L)，NO3-N最大日去除率为70.3%,PO43--P最大日去除率为64.8%；在高浓度实验组（TN：4.26 mg/L，PO43--P：3.04mg/L)，NO3-N最大日去除率为74.9%，PO43--P最大日去除率为67.7%。 研究中还发现，盐度变化对南方浒苔的生长和吸收利用污水中氮含量影响较小，对南方浒苔吸收利用磷含量影响较大。低盐度条件下，南方浒苔对污水中磷元素的去除效率降低。因此，综合考虑经济成本，选用污水和人工海水混合比例为2:3。南方浒苔在去除污水中氮的过程中，50%~70%的总氮减少量是被藻类吸收用于自身生长，其他部分则通过其他过程转化，其中， 一部分氨氮会由于藻类生长导致培养基中pH的变化而通过挥发作用转化为氨气排放到空气中。 通过研究可以认为，大型海藻-南方浒苔可有效用于市政二级生化尾水的深度处理，是近海市政污水深度处理的一种可选技术。

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摘 要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 引言

1.2 市政生化尾水脱氮除磷深度处理技术

1.3 藻类污水处理技术

1.3.1 藻类污水处理技术概述

1.3.2 微藻脱氮除磷方法研究进展

1.3.3 藻类脱氮除磷原理

1.3.4 影响微藻处理污水的影响因素

1.4 微藻污水处理工艺存在的问题

1.4.1 生物量状况

1.4.2 采收方法

1.4.3 大型藻类的研究进展

1.5 课题的提出

1.5.1 课题背景及意义

1.5.2 大型海藻种类的筛选与确定

1.6 研究内容及创新点

1.6.1 研究内容

1.6.2 创新点

1.7 技术路线

2 实验材料和实验方法

2.1 实验材料与仪器

2.1.1 实验用藻

2.1.2 实验用人工培养基

2.1.3 实验用市政生化二级尾水

2.1.4 实验用人工海水

2.1.5 实验试剂

2.1.6 实验仪器

2.2 实验方法与数据分析

2.2.1 实验方法

2.2.2 采样与测定

2.2.3 数据分析方法

3 不同氮磷水平对藻生长和氮磷去除效果的影响

3.1 引言

3.2 藻种活化的研究

3.3 不同氮水平对藻生长和氮磷去除效果影响

3.3.1 不同氮水平对藻生长的影响

3.3.2 培养基中氮元素的去除效果

3.3.3 藻体中总碳和总氮的变化量

3.3.4 藻去除培养基的总氮变化量

3.4 不同磷水平对藻生长和氮磷去除效果影响

3.4.1 不同磷水平对藻生长的影响

3.4.2 培养基中PO43--P的去除效果

3.5 本章小结

4 不同市政生化二级尾水对藻类去除氮磷的影响

4.1 引言

4.2 实验用市政二级生化尾水的水质分析

4.3 藻去除生化尾水中氮磷可行性实验

4.4 不同生化尾水对藻类生长的影响

4.4.1 低浓度氮磷市政二级生化尾水

4.4.2 高浓度氮磷市政二级生化尾水

4.5 藻对不同二级生化尾水中氮磷的去除效果

4.5.1 培养基中NO3-N的去除效果

4.5.2 培养基中NO2-N的去除效果

4.5.3 培养基中NH4+-N的去除效果

4.5.4 培养基中PO43--P的去除效果

4.6 藻体中总碳和总氮的变化量

4.6.1 藻体内累积的总碳量

4.6.2 藻体内累积的总氮量

4.7 藻-培养基系统中总氮的变化量

4.8 本章小结

5 不同盐度对藻类去除生化尾水中氮磷的影响

5.1 引言

5.2 生化尾水水质特性分析

5.3 不同盐度的人工海水对藻类生长的影响

5.4 不同盐度条件下培养基中NO3-N的去除效果

5.5 不同盐度条件下培养基中NO2-N的去除效果

5.6 不同盐度条件下培养基中NH4+-N的去除效果

5.7 不同盐度条件下培养基中PO43--P的去除效果

5.8 藻体中总碳和总氮的变化量

5.9 藻-培养基系统中总氮的变化量

5.10 本章小结

6.1 结论

6.2 展望

致 谢

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