基于微藻共培养体系的海产养殖废水营养物质去除研究

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微藻共培养体系处理海产养殖废水既有助于废水中氮磷物质的去除,又缓解了近岸海洋环境的污染,而且相对于单培养系统的稳定性更好。但在实际应用过程中,微藻共培养体系的有效构建是限制其应用的关键环节。目前共培养体系的构建及其在海产养殖废水处理的应用仍需深入探究。课题围绕这两个关键问题的解决,通过对微藻生长、营养和去污特性的比较,筛选出合适的海洋微藻进行共培养条件优化,并探索共培养体系高效利用废水中氮磷的原因,在优化条件下开展户外验证实验和技术经济可行性分析,初步揭示共培养微藻应用于海产养殖废水的可行性及资源化潜力。筛选获得综合性能突出的小球藻和三角褐指藻,其中小球藻对模拟废水中不同总无机氮浓度(68.57 mg/L、17.10 mg/L和3.72 mg/L)的去除率分别为44.32%、62.70%、94.74%。三角褐指藻对模拟废水中不同磷酸盐浓度(9.02mg/L、1.96 mg/L、0.38 mg/L)的去除率均为最高,分别为70.48%、96.64%和100%。共培养微藻单因子优化结果显示,当初始接种比例为小球藻:三角褐指藻=1:8(以细胞个数计)、氮磷比为12、曝气量为0.2 L/min时,NH4+-N、TN、TP去除率分别为100%、91.69%、96.32%,微藻蛋白质、多糖、总类胡萝卜素含量分别为32.02%、18.38%、2.190 mg/L。废水处理过程中氮和磷主要由共培养微藻生物同化去除。共培养过程不但提高了小球藻、三角褐指藻的光合作用活性和暗异养环境下的生长速率,而且增强其Rubisco酶活性,促进了光合作用中碳的代谢,并提高了GS酶活性,降低GDH酶活性,使Ni R、NR酶活性提前达峰,从而提高了共培养微藻对氮的去除速率。在户外条件下,使用实际海产养殖废水进行小试实验验证。结果表明,废水经过处理后均满足《海水养殖尾水排放要求(征求意见稿)》二级标准中对氮、磷、COD的要求。相比实验室环境,户外条件下共培养微藻处理石斑养殖废水和鱼虾混养废水后其蛋白质、多糖、油脂含量分别提高了4.68%、36.89%、291.31%和27.73%、56.53%、336.64%。技术经济可行性分析表明,共培养微藻处理海产养殖废水技术运行成本为3.221元/吨,处理每吨废水后收获的微藻可额外获得2.711元的经济效益。
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