【摘 要】
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城市污水提标处理和资源化利用已成为国家对城市水环境治理的重点趋势。利用微藻处理城市污水,可有效去除水中氮磷等污染物,同时生成高价值微藻生物质,极具理论和现实意义。而发展以微藻为基础的城市污水处理技术,关键需实现处理过程中微藻持续稳定的脱氮除磷效果,以及高效、低成本的藻水分离过程。本课题针对上述两个环节进行技术研究,首先考察对比了不同微藻在不同处理阶段城市污水中脱氮除磷的效果,选出最适藻种进行脱氮除
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城市污水提标处理和资源化利用已成为国家对城市水环境治理的重点趋势。利用微藻处理城市污水,可有效去除水中氮磷等污染物,同时生成高价值微藻生物质,极具理论和现实意义。而发展以微藻为基础的城市污水处理技术,关键需实现处理过程中微藻持续稳定的脱氮除磷效果,以及高效、低成本的藻水分离过程。本课题针对上述两个环节进行技术研究,首先考察对比了不同微藻在不同处理阶段城市污水中脱氮除磷的效果,选出最适藻种进行脱氮除磷工艺条件优化;在此基础上,研究将高铁酸盐/硫酸锰（Fe（Ⅵ）/MnSO4）体系用于微藻生物质絮凝采收的可行性,并进行藻水分离工艺条件优化;最后,课题开展户外实验对上述工艺路线进行验证,分析其经济技术可行性。课题选取栅藻276（Scenedesmus sp.）为实验藻种,以缺氧池段污水为处理对象,对影响微藻脱氮除磷的关键因素进行了研究,实验结果表明,在光照强度为21000 Lux、初始接种OD680为0.5、曝气强度为1.0 L/min的条件下,处理24 h后总氮、氨氮去除率分别可达94.47%和96.08%,总磷几乎全部去除。出水氮磷达《地表水环境质量标准（GB 3838-2002）》中“准IV类”要求。利用响应曲面方法对Fe（Ⅵ）/MnSO4体系絮凝采收微藻的工艺条件进行了优化,得到最佳藻水分离工艺条件:MnSO4投量346μM、K2Fe O4投量15μM、Na OH投量500μM,此时收获效率可达99.77%。利用扫描电镜、XPS、XRD和FTIR等方法进行综合分析,发现Fe（VI）/MnSO4体系可改变微藻细胞表面的化学结构,使其更易絮凝,且同时存在电中和、吸附两种絮凝机制。基于以上结论,在户外条件下采用序批式光生物反应器（SPBR）对上述工艺处理效果进行了验证。实验显示,装置对总氮、氨氮、总磷的平均去除率分别为（91.60±4.98）%、（93.82±6.40）%和（92.30±2.06）%;出水COD浓度为（26.73±0.67）mg/L。该工艺絮凝采收后的微藻仍具有活性,将其放入缺氧池污水再培养,3 d内干重由0.08 g/L生长至0.47 g/L,微藻中蛋白质及油脂含量较之前分别提升0.68%和4.84%;吨水处理成本约为0.315元,絮凝采收成本约为1.02元/kg干藻粉,具有一定技术经济可行性。
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