固定化小球藻除磷脱氮数据初步研究分析.doc

固定化小球藻除磷脱氮数据初步研究分析一 研究背景小球藻（俗称为绿藻），是五亿四千年前就已经在地球上繁衍的生物。它是一种单细胞的绿色微藻类，不管是生态环境的巨变，还是自然灾害的侵袭，都没能毁灭它，其稳定的基因始终没有改变。这种生物直到一百多年前人类发明了显微镜以后，生物学家拜尔尼克（M.W.Beyernick）博士才发现了它；把希腊文Chlor(绿色)和拉丁文表示细小物质Ella组合，将其命名为Chlorella。小球藻生息在淡水中，它借助阳光、水和二氧化碳，以每隔20小时分裂出4个细胞的旺盛繁殖能 力，不停地将太阳能量转化生成蕴涵多种营养成分的藻体，并在增值中释放出大量的氧气；而它的光合能力高于其他植物10倍以上。基于这种生命活力及产生的高能营养物质，人们赞美它是“罐装的太阳”。日本九州大学教授、日本绿藻研究所副所长、植物学界权威中村博士实验研究发现小球藻可以作为全营养食品提供给人类，使人体生理机能维持健康和正常运转。基于小球藻如此旺盛的生命力和稳定的基因结构，人们开始注意到它在环境领域当中的作用，最早的有Gonzalez等将小球藻与植物生长促进细菌共固定化在海藻酸盐凝胶当中，发现藻类的产量和生长在藻菌共生系统中都得到了良性的发展。接着又有国内外许多研究者利用的藻菌的互利共生作用，在开发藻菌系统的固定化材质，最佳生长条件以及在除磷脱氮和有机物降解上展开了大量的研究，也取得了一定的成果。为解决城市污水的氮磷超标排放提供新途径和思路。如天津城建学院从主体反应器和光源的设计和应用入手，建立并优化了固定化藻菌共生系统，确定了系统对氮，磷和有机污染物的去除特性研制出大量制备固定化小球的试验装置。从上个世纪80年代以来，很多研究者都对其作出了大量的研究，因此在对如此海量的研究和数据当中，能够对以前的结论当中总结和发现系统对于氮磷的去除特性，生长规律等，为以后的研究提供参考。 二 数据分析 1，固定化载体研究 熊振湖等人分别利用PVA和海藻酸钙做载体固定小球藻和活性污泥放入模拟废水（200mgL的葡萄糖，4lmgL的硝酸盐氮，53mgL的磷酸盐磷，及其它微量元素）当中培养，发现有机合成的聚乙烯醇的效果要比化学配制的海藻酸钙处理效果较好。 其中PVA磷的72h去除率达到了92.21%。但在接下来的研究中发现PVA载体中磷的去除率达到了92.21%。这可能是因为在培养过程中海藻酸钙不稳定，分解，造成小球藻的泄露，从而引起实验的误差。此项研究中，N,P虽然都得到了较高的去除率但仍然没有达到国家污水处理排放标准N不大于0.3mg/L,P不大于0.02mg/L。而且对于两种介质的传质效率并没有做严格和深入的研究，这也为我们的研究提供了一个方向。2.水利条件 水力条件也是影响污水处理效果的一个关键因素，其中主要的标准时水力停留时间和污泥的浮沉状态。针对于此，很多研究者将固定化小球置于特定的反应器内，进行各项研究，比较常用的是气旋式反应器和流化床处理技术。 图4 气升式内循环反应器 图5 流化床气升式内循环反应器（模拟废水：NH4-N 50mgL，P 10 mgL）流化床 （模拟污水NH4-N为15mgL，P为4mgL） 普通静止培养（模拟污水3#NH4-N为306mgL，P为51mgL） 从以上数据图表上，可以看出三种培养模式下，虽然处在不同的营养盐浓度条件。氨氮和磷的去除率有明显的不同，对于氨氮，最大去除分别为 29.8%(-14.9mg/L), 62%(-9.3mg/L), 68%(-20.8mg/L)。 对于磷：19.7%，80%,70%.从这里可以看出静止培养的去除率最高，废水的性质也较稳定。而P的去除率较氨氮也较高。理论上，在气升式反应器内，小球藻充分与污水接触，且受到均匀的光照条件，光合作用更加的充分，强烈，除磷脱氮的效率应该更加有效。但从实际去污效率上来看，虽然小球藻核的包裹和污泥比例有所差别，但从整体上来看，去污的效率还是较之于其他两个来说，比较低，原因可能是由于不断运动的小球藻容易从海藻酸钙的介质中脱落，造成的误差 也可能是由于反应的浓度太大，填充率不够而产生的。而对于磷的去除，在藻菌系统中主要是聚磷菌的聚磷作用，而这种作用受硝态氮的极大影响，硝态氮存在时，反硝化反应会优先消耗降解有机物，从而抑制聚磷，从而影响聚磷菌在好氧条件下对磷的吸收。而在此并未进行工程上的厌氧好氧池的处理，这势必会影响到磷的去除，但如果我们增大小球藻的比例，增强藻类对磷和硝态氮的利用。或许可以得到解决。系统对N，P的吸收主要是依靠细菌的硝化和聚磷作用以及小球藻对其的利用。所以我们可以运用系统过程的某些理论，确定一个近似的模型来描述系统的吸收过程，建立相对应的带参方程，再根据实验以及实验的数据来求解参数，并验证模型的正确性。3 污水处理生存条件研究 小球藻和菌类的生长所需要的物质条件和生长环境都有所不同，所以寻找一个适合系统稳定并具有高效处理能力的环境也成为了很多研究者的研究方向。基本上都是从污水中氮磷的含量和比值，藻类和细菌的在水中的存在状态和是否对藻类和细菌进行饥饿处理这三个方面进行探索。并取得了一定研究成果。 营养盐浓度 （ I# NH+4-N为756mg/L，P为146mg/L；2#NH+4-N为552mg/L，P为97mg/L；3#NH4-N为306mg/L，P为51mg/L；共固定化菌藻对市政污水中氮磷去除的研究 潘辉等）图12 不同营养盐浓度对氨氮和磷的去除率的影响 氮磷比对藻菌系统除磷脱氮效率影响上述数据表明，藻菌系统在低浓度下的24h除N,P处理效果较好，能达到60%以上。高负荷的营养盐浓度反倒会抑制活化污泥的活性，不利于氮磷的去除。 氮磷比也是影响系统除氮磷效率的因素，氮磷比维持在5:1的水平，固定化菌藻对氮和磷的需求基本能达到平衡，生长繁殖速率也较大，对氮和磷的去除效果也较好。 藻菌系统在氮磷的比例固定的情况下， 饥饿处理 李 贺等： 固定化小球藻对市政污水中N，P营养盐的深度处理 图13 饥饿处理对小球藻除磷脱氮效果的影响（张静霞） 饥饿处理对小球藻的除磷脱氮效果有明显的影响，经过饥饿处理后的小球藻无论是在脱除速度还是效果上都要明显优于未处理的样品。因为经过饥饿处理后小球藻内某些蛋白质和有机组分被分解了，从而加大了对氮磷的需求，尤其是对磷的吸收更是有极大的处理效果。去除效率提高了10%左右。但也有研究表明经过饥饿处理后的小球藻的生长速率有所变慢。 固定化与悬浮状态 图14 悬浮藻和固定化对污水中氨氮和磷的去除效果（固定化与游离态小球藻脱氮除磷对比研究;严 清,孙连鹏） (藻菌混合固定化及其对污水的净化*王爱丽 宋志慧 王福明) 单固定藻类和细菌以及藻菌系统去污研究 时间t/d 固定化藻和固定化藻菌生长数量比较对固定化与游离态小球藻脱氮、除磷进行对比研究，结果表明固定化藻对N和P的净化效率比悬浮态藻分别平均高20和0。固定化藻技术不仅保留了悬浮态藻的优点，对藻细胞起到了保护作用，延长藻细胞的生长期，有利于细胞更多地吸收氮、磷，而且使得藻对氮、磷的去除率有较大提高。 对于单固定藻和单固定细菌以及共固定化的研究表明，藻菌共固定的方式更好利用了细菌和藻类在生理上的互助作用，藻类的光合作用为细菌的分解提供了丰富的氧气，而细菌也在一定程度上促进了藻类的生长繁殖。在对氮磷的处理上也有明显的提高，分别提高了40%和20%左右，所以共固定化大大的提高了生物对氮磷的去除效率，具有良好的应用前景。四 结论利用菌一藻体系处理城市生活污水是一种高效、快速、经济的处理方法，尤其是对污水中的磷的去除效果最好，这往往是Phoredox,UCT除氮脱磷工艺所不及的。它不仅具有良好的固液分离能力，还节省了污泥曝气和处理的费用。同时，因为藻菌系统的应用研究还处在实验室模拟的阶段，而且只是对于低浓度的废水有较高的处理能力，所以要想利用营养操纵来实现藻类除氮脱磷池生物量的合理性， 必须控制其中有机物的含量；而且，在之前的研究当中，并未对系统的破坏因素和耐受条件（如重金属，pH）进行评价和实验，必须加强前置处理工艺的思考和实验探索。否则将会导致藻类种群的受损或不可逆性破坏，使该处理系统失败。再次，对实际生活污水中成分远比模拟的废水复杂，且具有较高的浊度和色度，所以要解决好该系统藻类 SS的形式的流失及其综合利用问题；藻类代谢过程是否会产生对人体有害的毒素。 从工程的角度来说藻菌系统还存在以下问题：第一针对包埋载体和简约，稳定的固定化方法的开发还存在困难。第二，反应器适用于固定化藻菌共生的反应器设计研究还有待总结提高，固定化系统中共生微环境的形成与维持、共生传质、藻与菌的增殖衰减和平衡以及代谢机理、环境因子和操作参数对藻菌混合固定化共生系统影响的静态和动态研究需要系统化和建立相应模型；第三，还没有进行过藻菌系统大规模应用的工艺的探索，缺乏相关实际的经验。这些都构成了藻菌系统工程化应用的障碍。 总之，藻菌系统的研究还处在基础的应用探索阶段，为城市污水处理提供了一条新的途径。但距离藻菌系统的真正应用还任重而道远。参考文献【1】 陈耀璋，张丽明固定藻去除氨氮的研究J环境科学，1984，5(4)：4-8【2】 CHEVALIER P，DE LA NOUE JWastwater nutrient removal with micronlgae immobilized in c m JEnzyme Mimdb Tedmol。1985，7：621624【3】 DE LA-NOUE JPROULX DBiological mrtiary treatment of urban wastewaters with chitom-immobilized PhormdumJAppl MierdbidBiotechnol，1988。29：292297【4】Gonzalez，Bashan L，Lebsky V，et a1Changes in theMetabolism of the Mieroalga Chlorella Vulgaris When Coimmobilized in Alginate with the Nitrogen-fixing Phyl lobae-terium MyrsinacearumJ Can J Mierobiol，2000，46(7)：653659【5】熊振湖， 孙翠珍， 刘青春 .不同载体固定化藻菌共生系统的脱氮除磷效果 环境科学与技术 2005.01 【6】*王爱丽 宋志慧 王福明 .藻菌混合固定化及其对污水的净化 环境污染与防治 2005.12【7】严清 ，孙连鹏 固定化菌藻系统及对污水中氮磷营养盐的净化效果 生态环境学报2009，1 8(6)：20862090【8】邢丽贞 张向阳 ，张波 ，张彦浩 藻菌固定化去除污水中氮磷营养物质的初步研究 环境科学与技术 2006.1【9】穆寄林、马华继、熊振湖 藻菌共生系统在域市污水处理中的研究与应用【10】王建龙，施汉昌聚乙烯醇包埋固定化微生物研究及进展J工业微生物，1998，28(2)：3539【11】周春影，王起华固定化藻类污水深度处理中氮磷含量和氮磷比例对氮磷去除率的影响【J】大连轻工业学院学报，2002，21，3【12】张自杰排水工程(下册，第四版)【M】北京：中国建筑工业出版社，2000【13】黄晟，吴慧英，陈建红城市污水除磷中的有关问题【J】重庆 环境科学，2001，23(5)【14】刘德启 ，牛明改 ，丁梅香 ，顾均 利用菌一藻体系高效快速脱除生活污水中氮、磷的技术研究下面是赠送的经典语录和搞笑语录，不需要的朋友可以下载后不急删除！谢谢！4 【感人的话】要学会感恩、同情、宽容、忍耐、积极与真诚。希望是心灵的一种支持力量.逆境的回馈，使生命将更加精彩而富足.5 【感人的话】每个人的好运跟坏运都是分配好的，虽然我的好运没有别人多，所以只要是一点点好事，我就非常感恩了。6 【祝福的话】这里有一本你当年用过的笔记，它有点儿泛黄了，书页里夹着的话也早已没了香气，却还是谢谢你把它借给了我。今天的我们已经分开，却依然是朋友。还是要跟以前一样，我听着你的述说，看着你笑，看着你难过委屈去安慰你。我会把祝福写在这本笔记里，在那多枯黄的花的旁边，我会写下我的祝福：祝福你过得好！祝福你过得比我好！然后，将它寄给你。不要哭泣，你。7 【表白的话】爱你是一个念头，爱你是一种冲动，爱你是一种宿命，只属于我的宿命。爱你是一段旅程，爱你是一场幸福的长跑，爱你是一路沐浴阳光，爱你是一径的花香。爱你，是睡觉呼吸一般的自然！请，给我你的爱。8 【有哲理的话】世上有三种人：一是良心被狗吃了的人，二是良心没被狗吃的人，三是良心连狗都不吃的人.9 【激励人的话】如果你看到面前的阴影，别怕，那是因为你的背后有阳光。 10 【感人的话】 一身白衣为你洗尽铅华，白衣白发白胜雪，捧一卷古墨，盈袭暗香，我踏着平平仄仄的长长短短，款款步入风情万种的宋词里。溪边桃红青染，流水潺潺，柳丝随风絮，我在桃花下写着红笺小字，一抹嫣然回眸，惊落了桃花，也惊落了你的心。佛说千年一轮回，今生，你在哪里？ 11 【有哲理的话】母爱是一滴甘露，亲吻干涸的泥土，它用细雨的温情，用钻石的坚毅，期待着闪着碎光的泥土的肥沃；母爱不是人生中的一个凝固点，而是一条流动的河，这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。12 【表白的话】我深深地恳求你；不要把我逐出你的爱门之外，我一分一秒也不能缺少你的爱。只有赢得你的爱，我的生命才有光彩。13 【表白的话】爱你，却要无欲无求，好难！爱你，却要偷偷摸摸，好累！爱你，却让自己心碎，好惨！但竟然心甘情愿，好傻！但是我能肯定的是：我是真的很爱你！14 【表白的话】我扬一把散沙粒粒想念漫天纷飞带给我对你的祝福，我洒下一瓢涟水滴滴飘洋流到你的心海，爱你，今生无悔，牵了你的情，爱了你的人，我会努力呵护你，一生一世！15 【表白的话】你的热情，温暖了我冰冻的心；你的大胆，鼓起了我爱的热忱；你的关怀，激起了我感激之情。新年伊始，愿我们透过那爱湖的波光水雾，一起憧憬美好的未来。情人节快乐！16 【表白的话】也许我的笑容不够灿烂，但足够为你扫清冬日里的阴霾；也许我的双手不够温柔，但还能为你拂去俗世尘埃！如果命运安排我们在一起，我会好好珍惜你！情人节快乐！17 【甜言蜜语的话】我们结婚吧，好不好？那样我们就可以不再对着电话诉说想念，就可以每天清晨起来看见你的睡脸，然后一起吃一顿不太丰盛却很温暖的早餐。我们结婚吧，好不好？那样我们就可以拿着民政局发的红色小本子四处炫耀，我们可以在房间里挂满结婚照，看着看着就会不自觉的微笑。我们结婚吧。18 【表白的话】我需要你，就像冬天里的棉袄，夏天里的雪糕，黑暗中的灯泡，饥饿中的面包我不能没有你！19 【有哲理的话】用真理检验真理永远是真理，用错误掩饰错误将会一错再错。我们不能拥有真理，但是我们可以防止错误。20 【离别的话】愿你作一滴晶亮的水，投射到浩瀚的大海；作一朵鲜美的花，组成百花满园；作一丝闪光的纤维，绣织出鲜红的战旗；作一颗小小的螺丝钉，一辈子坚守自己的岗位21 【离别的话】我们曾经在一起欣赏过美丽的花；我们曾经在一起幻想过美丽的季节。同学啊，同学，分别后不要忘了我们曾经一起走过的日子。22 【离别的话】红叶纷飞的枫林里，我们曾拥有多少回忆。那飘舞着的枫叶，将我们带进一个无比美妙的境界。23 【离别的话】别离，是有点难舍，但不怅然；是有点遗憾，但不悲观。因为我们有相逢的希望在安慰。24 【有哲理的话】人活着，第一要紧的事情就是要有眼光。有了眼光，并相应确定应该为之努力的目的和目标，工作就会出现乐趣，这样才有希望最终成为一个事业和生活的成功者，生命就会丰富多彩。25 【有哲理的话】在真相肯定永无人知的情况下，一个人的所作所为能显示他的品格。有些事情的确没有人知道，除你之外，没有人知道，但是你必须对得住自己，最好能问心无愧。因为问心无愧可生自信，而自信会让你生活得更从容。26 【有哲理的话】没有任何的动物是比蚂蚁更勤奋，然而它却是最沉默寡言的。与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有；不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。27 【有哲理的话】有些人成就不大，不在于智力或能力不够，而在于没有克服自己心理上的弱点和谬见，没有充分发挥自己既有的潜力和才能。只有不断向自己挑战，向生活挑战，才能取得更大成功。28 【有哲理的话】面对别人的反对意见，如果你针锋相对地进行争执和批驳，对方很难从内心真正接受，在表达方式上委婉一些，效果就好多了。29 【有哲理的话】当我们放眼这个世界的时候，如果以自我为中心，很可能会以为自己了不起，可一旦我们把心歇下来，用赤子之心来观察，就会发现我们是多么渺小。我们什么时候都能看清自己不如人的地方，那就是对生命有真正信心的时候。30 【有哲理的话】胸有平常心，幸福自然来。人的心态如同琴上的弦，太紧则易断，太松则无音，只有松紧适度，才能弹出美妙之音。保持一颗平常心，才是人生的真谛。怀一颗平常心，看淡得失，超越成败，不为物欲所迷，不被烦恼所扰，明心见性，随缘自适。平常心，是一种人生态度，也是一种生活智慧。31 【有哲理的话】绝大多数人都喜欢嘲笑别人，而不愿意被别人嘲笑。在别人处于尴尬境遇时，你如果能通过自己出丑来减少他的难堪，他一定对你非常感激。32 【有哲理的话】对于胸怀大志的有志之士和勤奋努力的人来说，障碍是不会起什么作用的。他们会说：不会再有什么困难能拦得住我了。只要有百折不挠的信念，就会战胜许多强大的阻力。33 【有哲理的话】成功地推销自己是迈向成功的第一步。在推销自己的过程中，多动脑筋，设计一些小花样，就容易引起别人的兴趣和关注。搞笑语录一次，同事几个去美国，到超市买东西，用济南话讨论，有个美国人过来用标准的济南话说：“你们是济南的？！”暴汗，原来这老外是以前战争时期留在中国的美国人后代，同事问他：“那你英文怎么样啊？”老外一拍大腿道：“英语太他妈难学了！”哈哈，有木有笑趴啊。公司加班到半夜，所有人都眼皮打架，一姑娘哀叹：“我现在真想变成一个因字。”众问其故，姑娘说：“就是一个人四肢平摊躺在大床上。”话音刚落，旁边一男同事嘟囔：“困。”一先生感冒去医院挂吊针，护士小姐很麻利的给这位先生插上针挂好盐水，一个多小时过去了，盐水瓶的水打完了，护士过来马上又换上一瓶。这先生不解，问护士小姐说：“小姐，处方单上不是只开了一瓶吗？”护士小姐指着打完盐水的空瓶盖说，“先生，您运气真好，这瓶中奖了，再来一瓶！”一退休老头，闲来无事就教鹦鹉说话，每天早上必教：“早上好！”可惜！几个月后，鹦鹉仍不开口。一日，老头心情不佳，未教。只听鹦鹉大叫：“老头，今天牛了！连好也不问了啊！”白雪公主逃出王宫，来到森林，看到一间小木屋，里面排列着七张小小的床。白雪公主就躺下睡着了。傍晚七个小人回来了，白雪公主说：“你们就是我命中的七个小矮人吧。” 七个人面面相觑，然后说：“你走错地方了，我们是金刚葫芦娃。”爷孙三人去钓鱼，爷爷拿着鱼杆发呆，孙子看到后对爸爸说：“瞧瞧，你爹在那发呆，跟傻B 似的。”爸爸打了儿子一耳光生气的喊道：“你爹才傻B 呢！”作业做了很久，顺手打开收音机，一个温