东台农村污水处理一体化设备废水净化装置

东台农村污水处理一体化设备废水净化装置

随着化石能源的耗竭以及温室效应的日益显著，寻找更为节能和环境友好的污水处理工艺变得更为迫切。废水中氮磷过剩是引发水体富营养化的主要原因之一。这些氮磷是细菌、真菌和微藻可以利用的营养物质。微藻废水处理是环境可持续的绿色工艺，探索藻菌共培养降解废水污染物的协同代谢调控机制具有科学意义。传统的废水处理通过硝化和反硝化作用，把废水中的污染物转化成无害的化合物。虽然处理废水中的碳、氮和磷效率很高，但是需要补充能量，营养物质也会损失。传统的废水处理过程非常复杂，过程控制难度大，还会造成温室气体排放。利用微藻进行废水处理，既能降低能耗，又能促进氮磷等营养物质的循环利用。微藻废水处理包括藻类塘、活性藻和固定化藻等形式。藻菌共生污水处理技术在20世纪50年代由Oswald等提出，逐步发展为高效藻类塘技术，该技术通过增加搅拌等使得塘中藻类的生长得以强化，在藻类和细菌的协同作用下，有机物、氮、磷和其他污染物的去除效率得到大幅提高。相比于传统污水处理中以细菌和原生动物为主体的活性污泥来说，藻类的蛋白质含量高，收获后可用作动物饲料或饵料。

　　近年来，微藻废水处理在农业、工业和城市废水的处理中有了新的探索。本文中，笔者综述微藻废水处理中的藻种选育、藻菌共培养、藻菌絮体、过程集成、可持续开发和技术经济评估等问题。

为满足对蛋白和水产品的需要，全球范围内的水产养殖业规模逐步扩大，产生的农业废水也在逐年增加。室外开放培养微藻保持严格无菌是困难的。Halfhide等研究发现，微藻无菌和有菌处理水产废水的生物量都可达0.35g/L，硝基氮(NO3-)去除率也都大于95%，但是无菌条件下COD去除率只有25%～30%，而有菌处理条件下可以达到75%以上。鱼菜共生是生态化的农业生产系统。在鱼菜共生系统中鱼会产生粪便等进入水体，Addy等加入小球藻和鱼形成一个动态平衡，稳定pH在7，氨氮(NH4+)和亚硝酸盐都可以有效去除，结果也证明，微藻比蔬菜对氮去除效果好。Xu等在养鱼废水中加入微藻，COD、TN和TP去除率达50%以上。养猪废水中的TN1356mg/L，TP63.5mg/L，Ganeshkumar等用微藻直接处理养猪废水，TN去除率仅有40.88%，TP去除率3.1%。将养猪废水和酿酒厂废水按体积比20∶80混合后，6～10d后TN去除率89.36%，TP去除率56.56%，微藻含油50%。微藻处理农业废水潜力巨大，需要结合各地实际情况，从生态农业和循环经济角度出发，做好藻种选育、工艺优化和产品开发工作。

　　采用成熟的液体培养基可以保障微藻快速生长，但是工业废水中的成分与传统培养基还有很大差别。Hyu等发现，如果不添加其他成分，混合微藻处理能清除动物粪便废液、沼渣废液和纺织废水中的磷，但是氮的去除率分别仅有72.3%、16.7%和70.1%。其中，混合微藻在纺织废水中的生长最好，但是生物量仅有0.4g/L，这限制了微藻对氮的进一步利用。Gao等研究发现，海鲜加工废水中的TN为120mg/L，经微藻处理45d后可以较好去除，如果经过曝气或稀释，处理时间能缩短至19d。Memon等发现制糖废水中的COD可达16g/L，小球藻和恶臭假单胞菌能去除其中的55%。如果再加入0.08g/L的聚丙烯酸酯多元醇，COD去除率能达到80%。Solovchenko等发现酒精蒸馏废水的COD高达20g/L，经过预处理，将pH调控至6～7，对之后的废水处理至关重要。传统的厌氧硝化废水处理后产生大量活性污泥，需要处理。Ge等在微藻培养体系中加入4种浓度的活性污泥浓缩液，处理50d后TN、TP和COD的去除率都大于90%。需要注意的是，Ren等发现，随着活性污泥浓缩液浓度的提高，微藻油脂含量下降到10.2%。如果在实际活性污泥浓缩液中再加入1g/L的废甘油，生物质产率能达到0.46g/(L·d)，油脂含量能达到27%，污染物的去除率均大于86%。但是加入甘油质量浓度大于1g/L，微藻生物量和污染物去除率均大幅下降。如果不加甘油，COD和TP的去除没有显著差异，但是TN去除率降低到77.2%。Daneshvar等发现藻种选择在废水处理中也很关键，同样处理乳业废水，栅藻能去除86.21%以上的TN和TP，海洋扁藻仅能去除44.92%的TN和42.18%的TP。除了COD、TN和TP等指标外，工业废水还包括重金属离子和有毒有害化学品等成分，需要多个步骤进行净化。微藻可以作为整体工艺的一个环节，可以提高工业废水效率。

东台农村污水处理一体化设备废水净化装置　　

城市废水的组成与工农业废水有差异。一般来说，城市废水经过一级处理后，可以通过微藻进行深入处理。比如，Wang等进行城市废水一级处理后，TN和TP质量浓度分别从20～80mg/L和3～7mg/L降低到5～30mg/L和0.2～3mg/L，再用传统方法处理需要耗费能量，也难以继续去除废弃物，而利用微藻就可以达到净化目的。食品废弃物厌氧消化废水中COD和NH4+均较高，Cheng等发现通入15%CO2可以促进小球藻生长和污染物的去除，同时，用臭氧进行前处理比用曝气进行前处理对COD、TN和TP的去除更有效。Katam等直接从湖中采集的混藻也对餐厨废水中的TN、TP和总有机碳(TOC)有大于85%的去除效果。

　　工农业废水以及城市废水中可能均含一些有害物质。这些物质含量不高，但是持续累积会对环境和人类健康造成危害，比如农药、抗生素等。微藻去除废水中有害化合物的机制包括降解或吸附。水培番茄废水中含有多种杀虫剂，包括甲霜灵、嘧霉胺分解。抗生素一般对藻类具有细胞毒性。在废水中抗生素也会发生光解和水解。比如，Guo等用小球藻、衣藻和麦可藻(Mychonastes)能在150h后去除废水中的头孢类抗生素7氨基，除了光解和水解外，3种微藻的吸附发挥了重要作用。如果仅凭光解和水解，去除7氨需要300h。结合光降解和吸附，Norvill等用高速藻类塘处理含100μg/L四环素的城市废水，其中四环素的去除率可达93%～99%。Hom-Diaz等用室外1200L的光生物反应器处理包含大量药物化合物的废水，对抗炎药