利用小球藻處理餐廚垃圾廢水資源分析

孫國(guó)慶

摘 要：當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境污染日益嚴(yán)重。餐廚垃圾廢水排放卻成為了新的污染源。生活廢水內(nèi)含有大量有機(jī)物和重金屬污染物。使用小球藻處理污水，能夠?qū)崿F(xiàn)滿意成效。為了全面分析小球藻處理餐廚垃圾廢水資源價(jià)值，結(jié)合實(shí)際情況，本文分為5個(gè)方面，對(duì)上述命題加以分析，旨意為相關(guān)學(xué)者的研究工作提供參考資料。

關(guān)鍵詞：小球藻；生活廢水；餐廚垃圾；水資源

中國(guó)為水產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)，多年來，我國(guó)的海產(chǎn)品生產(chǎn)量位居世界之首。但值得注意的是，餐廚垃圾廢水排放卻成為了新的污染源。在這些污水內(nèi)，含有大量的磷、氮以及重金屬污染物。倘若不加以處理直接排放，將會(huì)導(dǎo)致土壤、地下水、生活用水、空氣以及農(nóng)作物等發(fā)生污染。進(jìn)而對(duì)植物以及土壤內(nèi)微生物的生長(zhǎng)造成影響。嚴(yán)重威脅民眾身體健康。甚至導(dǎo)致海洋水動(dòng)植物死亡以及絕跡。由于存在水資源短缺以及污染日趨嚴(yán)重雙重不利因素，使用何種方式正確處理餐廚垃圾廢水，已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。

將藻類用于污水處理的研究，最早從上世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始。在當(dāng)時(shí)主要通過大型藻類與水泥中自然形態(tài)，進(jìn)而去除磷、氮以及重金屬等等污染物。和以往相比，當(dāng)前我國(guó)的科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)出了穩(wěn)步發(fā)展的趨勢(shì)。諸如固定化等先進(jìn)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，在這種情況下，令個(gè)體較小的藻類用于污水處理成為了可能。

結(jié)合實(shí)際情況，本文現(xiàn)就對(duì)利用小球藻處理餐廚垃圾廢水資源情況進(jìn)行全面分析，現(xiàn)將具體結(jié)果匯報(bào)如下。

1.藻類處理餐廚垃圾廢水的原理

水藻是一類以水為電子供體的光能自養(yǎng)生物。在發(fā)生光合作用時(shí)，水藻能夠以光視為能源，經(jīng)過簡(jiǎn)單化無機(jī)物合成有機(jī)物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與繁殖。所以說，海藻細(xì)胞能夠積極吸收與同化磷、氮等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。開展光和自養(yǎng)效應(yīng)，進(jìn)而令餐廚垃圾廢水中的氮、磷含量降低。使用海藻對(duì)污水加以深度處理氮、磷分子的機(jī)制可分為間接作用和直接作用。海藻細(xì)胞可以吸收并利用水內(nèi)的無機(jī)氮以及有機(jī)氮化合物是為氮源。并將碳酸鹽以及二氧化碳作為碳源。實(shí)現(xiàn)光能自養(yǎng)生長(zhǎng)。在氧氣充足時(shí)，海藻還能夠直接吸收磷酸鹽。同時(shí)經(jīng)過多類磷酸化方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榱字癆TP等有機(jī)物質(zhì)，而在無氧條件時(shí)會(huì)形成磷酸鹽沉淀。

另外，亞硝酸鹽、銨鹽以及硝酸鹽也可以被用于合成蛋白質(zhì)和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。值得說明的是，海藻光合作用也能夠提升身體的pH值，而當(dāng)pH值在10-11時(shí)。就會(huì)對(duì)消毒起到促進(jìn)效用。使用海藻去除生活廢水中的氮、磷等物質(zhì)效果會(huì)受到氮磷比、形態(tài)，藻類形態(tài)和金屬離子等因素的影響。

2.不同形態(tài)氮磷比

有文獻(xiàn)證實(shí)，固定化蛋白核小球藻，對(duì)于非同一形態(tài)的氮磷去除有著選擇性。該學(xué)者表明，如果在生活廢水內(nèi)同時(shí)存在亞硝酸、氨氮以及硝酸鹽氮時(shí)，固定化小球藻最早會(huì)去除氨氮。在此之后依次為亞硝酸鹽氮以及硝酸鹽氮。其清除率分別為：100.00%、80.00%以及61.00%。如果在生活廢水內(nèi)同時(shí)還有六偏磷酸鹽以及正磷酸鹽時(shí)，固化和蛋白小球藻就會(huì)優(yōu)先去除正磷酸鹽，在此之后，才去除六偏磷酸鹽。就除率來講，分別為72.00%以及83.00%。

3.差異化氮磷比

使用固定化培養(yǎng)以及懸浮培養(yǎng)法，對(duì)比差異化氮磷比對(duì)于小球藻清潔生活污水內(nèi)氮磷水平影響情況，結(jié)果證實(shí)：和固定化培養(yǎng)組相比，懸浮培養(yǎng)小球藻去除氮磷率明顯較低。

經(jīng)24h的饑餓處理以后，固定化培養(yǎng)組的處理效果依舊更好，而到了72h，上述兩種方式在去除氮磷率分別可達(dá)到99.00%以及97.00%。而減少氮磷比對(duì)于懸浮式培養(yǎng)小球藻的氮磷去除水平影響并不高。但此法卻能提升固定化培養(yǎng)的氮磷去除概率，值得推廣。

4.差異化形態(tài)藻類

在固定化早期，藻類細(xì)胞的生長(zhǎng)會(huì)受到干擾，在這種情況下，令固定化藻類增長(zhǎng)比懸浮形態(tài)慢。但在24h之內(nèi)，藻類細(xì)胞的活性水平就會(huì)恢復(fù)到之前狀態(tài)，同時(shí)保持該勢(shì)態(tài)繼續(xù)生長(zhǎng)。這也在一定程度上證實(shí)，固定化并未對(duì)藻細(xì)胞造成非可逆性損傷。此類技術(shù)除卻保留懸浮法優(yōu)勢(shì)之外，并且也能令海藻對(duì)于氮、磷等物質(zhì)去除率明顯提升，進(jìn)而保護(hù)海藻。功能，加長(zhǎng)生長(zhǎng)期，方便細(xì)胞吸收大量的氮、磷。

和懸浮藻相比，固定化藻清除PO34-P和雜NH4+-N效率明顯更高。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要因?yàn)楹Ｔ逅徕}凝膠離子能全面吸附固定化系統(tǒng)之中PH值上升導(dǎo)致氨氣和鈣離子以及磷酸鹽沉淀效用引致。

研究指出，差異化的固定載體清除氮磷效果也不同。對(duì)比殼聚糖以及海藻酸鈉兩類載體在深度處理污水的影響。結(jié)果指出，在既定細(xì)胞負(fù)載范圍之中，其對(duì)于氮磷清除率和細(xì)胞負(fù)載量呈反比。因葉綠素a水平可見，上述兩類載體均不會(huì)對(duì)細(xì)胞增長(zhǎng)造成影響。上述載體均不會(huì)對(duì)細(xì)胞的成長(zhǎng)造成顯著不利影響。在一致的細(xì)胞負(fù)載情況下，以殼聚糖為材料固定化載體的藻類細(xì)胞在去除氮物質(zhì)的概率和葉綠素a增加率明顯比海藻酸鈉高，但上述兩者在去除磷概率方面差別不顯著。

使用聚乙烯醇PVA、海藻酸鈉以及上述兩者復(fù)合體為載體，把藻類和污泥固定成為菌藻共生體系，和單獨(dú)藻類、單獨(dú)菌類凝膠制品來處理在人工污水，結(jié)果指出：復(fù)合載體固定共生系統(tǒng)處理磷污染效率最好，而PVA載體的除磷脫氮成效不如復(fù)合載體，但比海藻酸鈉好。在固定化菌藻共生系統(tǒng)中，其脫磷除氮的效果比單獨(dú)固定海藻以及單獨(dú)固定菌好。其中固定菌的效果最差。

菌藻固定化技術(shù)最早起興于上世紀(jì)90年代，其有著方便固液分離、微生物濃度高以及不輕易受到毒物影響的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而在處理餐廚垃圾廢水方面取得了顯著成效。

使用海藻酸鈉制成的小球藻以及活性污泥，對(duì)于模擬化沖廁海水污水開展實(shí)驗(yàn)調(diào)查。結(jié)果指出：當(dāng)細(xì)菌和海藻的比例達(dá)到1：2時(shí)，固定化海藻菌在去除氮、磷的清除率分別可以達(dá)到96.0%以及92.0%。并當(dāng)?shù)?磷的比例為10時(shí)，證實(shí)使用固定化海藻菌對(duì)于污水內(nèi)氮磷的去除率效果較好，當(dāng)溫度設(shè)定在25℃以上，30℃以下時(shí)，固定化海藻菌與細(xì)菌的活性就會(huì)下降。因此，使用固定化海藻菌體系處理污水時(shí)，ph值應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定在6.5-8.5之間。

在光合自養(yǎng)條件以及異養(yǎng)的條件之下，類球紅細(xì)菌以及小球藻均可依靠在廢水內(nèi)有機(jī)物實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)，這一點(diǎn)重點(diǎn)體現(xiàn)在異養(yǎng)條件之中。使用小球藻以及類球紅細(xì)菌均可實(shí)現(xiàn)處理廢水的最終目的。而它們兩者中的任何一株在處理廢水過程中，并不能完全的去除丙酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽以及銨鹽。但綜合兩者之后處理廢水，可去除上述所有物質(zhì)。兩者各有所長(zhǎng)，因此，可以依照具體廢水成分，進(jìn)而決定在類球紅細(xì)菌以及小球藻類的比例，以達(dá)到預(yù)期效果。

5.金屬離子和PH影響

對(duì)差異化光照以及PH值條件下小球藻分別在固定化以及懸浮狀態(tài)鎘對(duì)于污水內(nèi)正磷酸鹽吸收速率影響情況，結(jié)果指出：當(dāng)光照強(qiáng)度不同時(shí)，鎘能夠減少藻類對(duì)于磷吸收速度。而在不同的PH值環(huán)境下，不管是固定化還是懸浮態(tài)，鎘均能降低海藻對(duì)于磷吸收率，具體為20.00%-30.00%。可見，開展固定化處理，并不會(huì)減低對(duì)于鎘的影響度。就海藻對(duì)于污水內(nèi)重金屬超負(fù)荷吸附水平來看，其依賴于諸多因素。比如說重金屬的濃度水平、溫度情況、培養(yǎng)基成分組成、ph值等等。

國(guó)外學(xué)者，分析了小球藻吸附隔離子的原理，結(jié)果證實(shí)：在污水內(nèi)氫離子水平和堿金屬陽(yáng)離子之間的競(jìng)爭(zhēng)，會(huì)在一定程度上影響海藻吸附隔離子功能。另有一項(xiàng)研究證實(shí)，利用誘導(dǎo)海藻株的方法，能夠全面改變小球藻耐受鋅的水平。在通常情況下，小球藻可以耐受劑量為65μg/L的鋅元素，且經(jīng)過為期3.5個(gè)月的誘導(dǎo)期之后，可以在一定程度上提升小球藻對(duì)于鋅的忍受度

另有學(xué)者分析了普通小球藻以及四尾柵藻等十余類藻類處理綜合廢水中鋅元素與鎳的規(guī)律性。上述類別的海藻能夠在內(nèi)含濃度為30mg/L的鎳和鋅廢水內(nèi)生存。在此其中，四尾柵藻具有較大的藻生物量，體現(xiàn)出較強(qiáng)處理鎳的水平。將其放置到廢水中5min后，鎳清除率可高達(dá)97%；在放置90min之后，廢水內(nèi)的鎳含量進(jìn)一步降低到，0.4mg/L，去除率可達(dá)到99%。

使用四尾柵藻處理內(nèi)含濃度為30mg/L以及30mg/L鋅廢水5min之后，接近98%的鋅和鎳被去除。這也在一定程程度上證實(shí)，廢水中存在鋅并不會(huì)對(duì)四尾柵藻去除鎳的能力造成影響。和四尾柵藻相比，小球藻處理鎳的水平較弱，使用小球藻處理90min之后，鎳的水平降低到10mg/L。由此可見，即便存在鋅元素，其處理鎳的水平幾乎不會(huì)受到影響。進(jìn)一步分析單位生物量處理金屬的水平，證明小球藻有著較強(qiáng)的吸收鋅和鎳的能力。

6.結(jié)束語

使用藻類處理生活廚余廢水，能全面去除水內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)以及重金屬。處理后的水能用于工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)田灌溉。除此之外，因?yàn)樵孱悆?nèi)含有高水平胡蘿卜素、葉綠素、葉黃素、蛋白物質(zhì)、各類維生素以及碳水化合物。在此其中，藻類中的維生素B12水平比人類肝臟還高。因此所取得的藻體倘若不含有有毒物質(zhì)或者經(jīng)處理后有毒物未超標(biāo)，就可以被用于制作餌料、動(dòng)物飼料等產(chǎn)品。使用小球藻處理后的廢水除卻能起到凈化環(huán)境的作用外，也能減少藻類生產(chǎn)成本。其為廢水貨源化處理提供了新的經(jīng)濟(jì)途徑，值得進(jìn)一步推廣。

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