在自然界中, 藻类与菌群形成的共生关系构成了天然水体的净化基础。自20世纪50年代以来, 藻菌共生系统就被广泛的应用于处理营养物质丰富的废水。近年来将微藻与菌群共同培养形成藻菌共生体系进行工业污水处理在国内外得到了大量的研究, 研究发现其在脱氮除磷、资源回收、节约曝气等方面具备独特的优势。
微藻是一种光合程度高的自养生物, 其在充足的光照下可以释放出大量的氧气, 例如在管状生物反应器中其产O2速率可以高达10g/ (m3·min) 。微藻光合提高了水体中溶解氧的含量, 进而对水体中一切与氧气有关的生物活动产生了影响。在藻菌共生体系中, 微藻可以利用活性污泥中微生物产生的CO2进行光合作用, 并产出O2可被微生物所利用;同时, 微藻自身也具有一定的营养物质去除能力。目前国内对于微藻和菌群的共培养主要集中于悬浮菌藻系统、固定化菌藻系统、菌藻生物膜系统3种形式。在模拟废水的处理乃至猪场沼液的净化等方面均有研究开展。但对于将微藻直接接种入序批式活性污泥反应器 (SBR) , 进而培养形成藻菌共生体系进行污水处理的研究较少。
通过将小球藻接种入3段A/O设置的SBR中, 在SBR的好氧阶段增加微藻光合供氧, 经过一段时间的培养形成藻菌共生体系, 对不同条件下藻菌共生体系的形成过程中生物量的变化情况及反应器对营养物质的去除效率进行研究, 并考察污泥沉降性能变化、污泥产率及组成成分。以期实现藻菌共生SBR的节能高效运行及对污水中营养物质的回收。
将微藻投入活性污泥SBR反应器运行, 可以形成微藻与活性污泥共同沉降的藻菌共生体系, 运行过程中由于生物量的增大导致的生物间的遮蔽作用会对藻菌共生带来不利的影响, 但随着反应器的运行, 反应系统会趋于稳定状态。
藻菌共生系统在低光照强度 (光量子通量密度92.27μmol/ (m2·s) ) , 低曝气强度 (0.2 L/min) 的条件下运行时, 对污水中营养物质的去除均具有显著的优势, 特别是对NH4+-N和TN的去除效果明显强于单一活性污泥反应器, 达到稳定状态后反应器对COD、TP、NH4+-N、TN的去除效率分别达到98.23%、98.00%、99.95%、94.47%, 对曝气强度需求的降低有助于节约曝气能耗;
运行稳定后, 藻菌共生反应器中混合污泥仍能维持良好的沉降性能, 同时藻菌共生反应器排泥中污泥的质量均低于活性污泥反应器, 可降低污泥产率高达10.56%, 有效促进了污泥减量化。同时混合污泥氮元素含量的提高, 以及一定质量的微藻产出, 均提高了剩余污泥的资源化价值, 特别是使其在土壤改良剂、肥料中的应用价值得到提高。
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