藻菌共生体系在畜禽养殖废水处理中的参数优化及微生物相互作用关系探究

作     者：张哲 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李昆;魏源送

授予年度：2022年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：畜禽养殖废水 藻菌共生体系 参数优化 相互作用 

摘      要：畜禽养殖废水具有有机物浓度高、悬浮物多、氮磷含量高、臭味大等特点,未经妥善处理即排放会对水体、土壤和大气等造成严重的环境污染。畜禽养殖废水的传统处理方式存在脱氮除磷效果不佳、处理工艺过程过长、无法有效回收废水中有价值资源等问题。而藻菌共生体系利用微藻和活性污泥协同处理废水,提高了废水中污染物的去除率,增强了系统的稳定性,同时通过采收生物质实现了废水的资源回收。本文设计正交实验对藻菌共生体系进行参数优化,将优化后的藻菌共生体系与微藻、活性污泥体系进行对比,研究藻菌在废水处理过程中的相互影响,其主要结论如下:选取光照强度、曝气量、藻菌接种比例三个参数进行正交实验,运用多指标综合加权评分法进行综合评价,对各污染物去除率加权处理,得出影响污染物去除率的三个因素的顺序排行为:曝气量光照强度藻菌接种比例,其最优参数组合:光照强度为550μmol·m·s,曝气量为0.2 L·min,藻菌接种比例为1。设置微藻、活性污泥体系与优化的藻菌共生体系对比,对比三个体系污染物去除效率、微生物生长情况、微生物絮体形态的差异。相比于其余两个体系,藻菌共生体系对氮、磷和有机物均有更高的去除率,同时对磷和有机物去除还表现了较强的稳定性。通过对藻菌色素及生物量的测定,发现藻菌共生体系始终保持藻菌数量的相对恒定,表现了良好的系统稳定性。从藻菌粒径的变化、絮体形态的角度,对比三个体系前、中、后三个时期混合液中微生物的生长状况。通过对微生物分泌的EPS进行拆分,结合膜污染实验研究其膜污染特征。对比同一体系膜污染情况随时间的变化,以及同一时间各体系膜污染情况的差异,探究微藻和活性污泥在膜污染特征上的演变过程。通过藻菌粒径测定和显微镜观察,发现藻菌间的共生关系有助于形成更大的絮体结构。实验结果证实,藻菌共生体在废水处理中可以成稳定的微生物絮体形态结构特征,其二者之间的相互作用有利于膜污染状况的减轻。