斜生栅藻藻类膜脱氮除磷影响因素及其机理研究

作     者：李晓伟 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏群

授予年度：2016年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：藻类膜 氮 磷 影响因素 机理研究 

摘      要：城市污水中含有大量的氮、磷等营养物质,造成严重的水体富营养化,而城市污水处理厂所采用的传统脱氮除磷工艺使二级出水氮、磷浓度仍然很高,难以高效、同步的去除氮磷营养物质。藻类膜污水处理技术具有生态环保、高效低能、接近自然处理工艺等特点,用于城市污水深度处理具有极大的发展潜力。本文选用斜生栅藻为实验藻种,将其附着于立体弹性载体表面,置于人工污水中形成藻类膜,考察氮源形态、藻类接种、浓度磷浓度、光照周期、饥饿处理、搅拌间隔等因素对其脱氮除磷能力的影响,通过正交实验确定最佳实验条件,以研究藻类膜脱氮除磷过程中生物吸收所占的比例,并分析藻细胞主要元素及官能团的变化。主要研究成果如下：(1)①以硝态氮为氮源更利于藻类膜生物量增长。以硝酸钠为氮源时,藻类膜生物量增量为7.76 mg/L,对氮、磷的去除率分别为94.61%、95.63%;以氯化铵为氮源时,藻类膜生物量增量为1.05 mg/L,对氮、磷的去除率分别为50.20%、95.50%。②随着接种浓度的增加,氮、磷去除率增大,初始藻液接种浓度为7.31 mg/L时,去除率最大,分别为96.22、97.52%。③固定氮浓度为20 mg/L,当磷浓度为20 mg/L时藻类膜生物量增量最大,为10.77 mg/L;磷浓度为10 mg/L时,藻类膜对污水中氮、磷的去除率最高,分别为92.7%、99.46%。④藻类膜脱氮除磷最佳光照周期(L：D)为16：8,藻类膜生物量增量、挂膜量均最大,分别为13.27 mg/L、2.85 mg/L;此时氮、磷去除率最高,分别为97.49%、97.65%;连续光照或无光照均不利于藻类的生长及氮、磷的去除。⑤适当的饥饿处理有利于藻类膜生物量的增长,饥饿1d的藻类膜生物量增量最大,为9.28 mg/L;饥饿2d藻类膜对氮、磷的去除率最高,分别为96.23%、97.27%。过度的饥饿处理不利于藻细胞的生长。⑥搅拌间隔为8h时,藻类膜生物量增量最大,为9.02 mg/L,氮、磷去除率最高,分别为96.15%、94.07%。⑦正交实验表明,适当的饥饿处理、搅拌及光照周期有助于藻类膜对污水中营养物质氮磷的去除,最佳的脱氮除磷工艺条件为：光照周期(L：D)(16：8)、饥饿处理(2 d)、磷浓度(10 mg/L)及搅拌间隔(8 h)。(2)生物去除是斜生栅藻藻类膜脱氮除磷的主要作用方式。以硝态氮为氮源时,藻类膜对氮的化学去除比例仅占4.9%,可忽略不计;藻类膜对磷的化学去除占其对磷去除总量的26.9%,生物吸收在藻类膜去除氮磷的过程中占较高比重;藻细胞内主要元素有C、N、H、O、P、S等,主要元素所占比例随藻类膜系统作用时间的不同而有所变化,实验至第三天,所得藻类分子式与理论分子式最为接近,为C106.03H191.06O71.52N13.73PS0.35。实验过程中,藻细胞多糖、脂肪酸、蛋白质及磷脂等聚合物参与对氮磷的吸附、吸收过程。