【摘 要】
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生猪养殖业的快速发展,产生的大量高浓度废水,引发了一系列的环境风险问题,已成为制约生猪养猪业发展的瓶颈。另一方面,由于能源危机的加剧,微藻生产生物柴油技术日益受到关注,但微藻培养成本过高限制了该技术的发展。将养猪废水用于能源微藻的培养,不仅能够降低废水中污染物的浓度,且有利于废水资源化利用,降低微藻的培养成本,具有良好的经济效益与环境效益。养猪废水中的污染物浓度比较高,微藻处理效果并不理想,藻菌共
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生猪养殖业的快速发展,产生的大量高浓度废水,引发了一系列的环境风险问题,已成为制约生猪养猪业发展的瓶颈。另一方面,由于能源危机的加剧,微藻生产生物柴油技术日益受到关注,但微藻培养成本过高限制了该技术的发展。将养猪废水用于能源微藻的培养,不仅能够降低废水中污染物的浓度,且有利于废水资源化利用,降低微藻的培养成本,具有良好的经济效益与环境效益。养猪废水中的污染物浓度比较高,微藻处理效果并不理想,藻菌共生系统可有效改善碳氮磷等污染物的去除效果,提高对养猪废水的利用率,其研究具有重要的现实意义。论文针对不同水质的养猪废水,开展了藻菌共生系统对污染物净化规律和微藻培养效果的研究。以多孔淀粉(PS)为吸附剂改进了藻菌固定化方法,优化了固定化条件,并考察了悬浮态藻菌和固定化藻菌共生系统在实际养猪废水中的应用效果。本文具体研究内容如下:(1)在养猪废水不同的C/N、N/P及p H的条件下,考察了藻菌共生系统中藻的生长、产油特性和水质净化效果。结果表明当C/N在3:1~17:1之间时,适当提高C/N可促进微藻的生长和油脂的积累;C/N为9:1时,藻的生物量(0.65g·L-1)、总脂(0.235g·L-1)和中性脂产量(0.149g·L-1)都达到最大值;NH4+-N和TP的去除率随C/N的增大而增大,其最大去除率分别为54.68%和84.12%;各C/N下的COD去除率较高,平均去除率为88.52%。当N/P在5:1~36:1之间时,N/P在17:1左右对藻的生长和脂质的累积最有利;随N/P增大,TP的去除效果明显好转,最高去除率为89.98%;NH4+-N去除率随N/P增大呈现先增大后减小的规律,N/P为10:1时NH4+-N去除率最高,为51.14%;在不同的N/P下,COD降解效果良好,COD去除率均在80%以上。将废水的初始p H控制在5~10内,p H在6~9之间时,藻菌共生系统能够正常代谢,中性和弱碱性的环境有利于藻的生长、脂质的积累和污染物的去除。由此可见,养猪废水的水质特性保持在一定范围内,可同时实现废水处理与微藻的培养目标。(2)采用多孔淀粉(PS)作为吸附剂改进藻菌固定化方法,考察海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)、多孔淀粉(PS)和Ca Cl2的含量对固定化胶球的传质性、稳定性、包埋率和藻的比生长速率的影响规律,并在此基础上,对固定化条件进一步优化。单因素试验结果表明,SA、PVA、PS和Ca Cl2含量都会显著影响胶球的性能。采用L18(21×34)混合型正交表进行试验,优化固定化条件,结果表明:SA含量为1.4%、PVA含量为9%、PS含量为0.4%、Ca Cl2含量为3%时,胶球综合性能最佳。(3)探索了悬浮态和固定化藻菌共生系统在实际养猪沼液中的应用效果。两种系统在不同稀释比(R)的沼液中都可正常代谢,适当提高沼液比例可促进小球藻生长、提高脂质产量。悬浮态藻菌和固定化藻菌所得藻生物量差别较小,分别在R=75%和R=50%时,获得最大的藻生物量,其值分别为0.80g·L-1和0.86g·L-1;悬浮态藻菌在R=100%时,总脂与中性脂产量均达到最大值,固定化藻菌分别在R=75%和R=100%时,获得最高的总脂产量和中性脂产量;且与悬浮态藻菌相比,固定化藻菌更有利于脂质的累积,总脂产量和中性脂产量分别提高了8.20%和8.73%。NH4+-N和TN在两种系统中的去除效果相近,沼液比例增大不利于NH4+-N和TN的降解,R=25%时NH4+-N和TN去除率最大,分别为55.92%和54.17%;沼液比例增加可促进TP的去除,且采用固定化藻菌可显著增大TP的去除率,当R=100%时TP的去除率最高为89.63%;悬浮态藻菌对COD的去除效果较好,COD去除率均在80%以上,但固定化藻菌不利于COD的降解。
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