【摘 要】
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藻菌聚集体（Microalgae-bacteriaaggregates,MABAs）是微藻和细菌形成的一种新型生物膜,是一种新兴的废水处理技术,满足了当今循环生物经济和可持续发展的需求,与传统活性污泥工艺相比,具有更低的能耗、更高的污染物去除效率和更好的资源回收前景。MABAs根据培养方式不同,又可以分为静态MABAs和水力MABAs。其中静态MABAs的研究尚处于起步阶段,接种污泥特性和有机碳源
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藻菌聚集体（Microalgae-bacteriaaggregates,MABAs）是微藻和细菌形成的一种新型生物膜,是一种新兴的废水处理技术,满足了当今循环生物经济和可持续发展的需求,与传统活性污泥工艺相比,具有更低的能耗、更高的污染物去除效率和更好的资源回收前景。MABAs根据培养方式不同,又可以分为静态MABAs和水力MABAs。其中静态MABAs的研究尚处于起步阶段,接种污泥特性和有机碳源等培养条件对静态MABAs形成的影响尚不明确。而目前水力MABAs的培养通常是在曝气条件下进行的,削弱了MABAs系统的节能收益。另外,不同培养条件和培养方式将导致不同的聚集体结构和藻菌共生关系,在污水处理时表现出不同的藻菌共生机制。因此有必要对两种MABAs的培养及其藻菌共生机制展开研究,这将有助于加速MABAs工艺的实际应用进程。基于此,本论文探索了无曝气条件下静态MABAs和水力MABAs的培养及其处理污染物时的藻菌共生机制,旨在充分发挥MABAs的节能优势和减排潜力,为其实际应用提供一定的理论基础。主要研究内容和结论包括:（1）静态MABAs的培养及其藻菌共生机制研究。无曝气静态条件下考察了有机碳源和接种污泥沉降性对MABAs形成的影响,并对其藻菌共生关系及产氧能力进行了研究。结果显示:接种污泥沉降性较差的实验组均能在静态条件下形成MABAs,是否添加有机碳源导致了不同的成粒机制,无外加有机碳源营造的饥饿环境使得MABAs培养成功率高、形成时间短。培养过程中成功组的总磷（TP）和紧密结合型胞外聚合物（TB-EPS）浓度显著高于失败组。微生物群落分析表明接种污泥中的丝状聚磷菌（如Run-SP154）和自发生长的蓝细菌（Cyanothece）为静态MABAs的成功培养创造了条件。培养的MABAs无曝气条件下具有稳定、优良的污染物去除效率和净产氧能力,理论计算与污染物浓度变化显示培养的静态MABAs通过硝化、反硝化和藻菌的同化作用去除污染物。本研究首次发现了释磷过程以及饥饿条件有利于静态MABAs的培养,为其快速培养提供了新的思路。（2）水力MABAs的培养及其藻菌共生机制研究。无曝气水力条件下构建不同C/N废水的MABAs系统,对MABAs的形成过程进行研究,并解析了污染物去除能力和藻菌共生机制。结果显示:在废水C/N分别为8和2的系统中均可由自发产生的小球藻形成致密、稳定、沉降性良好的MABAs,TB-EPS可能对聚集体的形成发挥了重要作用。不同C/N导致形成了不同的藻菌共生关系,C/N=8条件下系统稳定时形成氨氧化菌（AOB）、亚硝酸盐氧化菌（NOB）、异养菌（HB）和藻类的共生系统,而C/N=2时由于高游离氨（FA）和低溶解氧（DO）对NOB的双重抑制,导致系统内形成AOB、HB和藻类的共生体系,可以实现稳定的短程硝化。对藻菌共生机制进行分析表明,高C/N时细菌同化去除46.67%C、30.60%N,硝化去除38.45%N,藻类同化去除53.34%C、32.87%N;低C/N时细菌同化去除62.17%C、9.86%N,硝化去除12.73%N,藻类同化去除37.83%C、21.58%N。研究证实了水力条件下MABAs无曝气培养时对不同C/N废水的适应性及表现出的污染物去除潜力,为MABAs工艺的应用提供了一定的理论基础。
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