不同pH條件下菌-藻系統(tǒng)處理廢水污染物研究

吳丹丹

(安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 合肥 231603)

近年來隨著我國城鎮(zhèn)化進程加快,污水排放量與日俱增,污水得到有效處理對改善水體環(huán)境至關(guān)重要。目前我國城鎮(zhèn)污水處理主要以生物處理法為主,處理工藝以活性污泥法為主。針對不同的污染物需要結(jié)合較為復(fù)雜的處理構(gòu)筑物(如:SBR,A2/O等),存在占地面積大、處理成本較高和后期產(chǎn)生剩余污泥處置難度較大等問題[1、2]。雖然微藻能高效去除水體中氮、磷物質(zhì),但微藻通常懸浮存在水體中,使得微藻后續(xù)分離成本高,經(jīng)濟上缺乏可行性以及高效分離技術(shù)的缺乏是阻礙微藻應(yīng)用于污水處理的主要挑戰(zhàn)[3],在很大程度上阻礙了對微藻下游高附加產(chǎn)品的利用[4]。研究表明,將微藻同活性污泥相結(jié)合,形成的菌-藻共生系統(tǒng)可提高污染物的去除率和廢水污染物的資源轉(zhuǎn)化率,加快微藻的生長速度,增加微藻的碳水化合物和脂質(zhì)等生物質(zhì)含量,這些生物質(zhì)可作為資源化產(chǎn)品的原料(如:生物柴油,生物燃料以及藻蛋白和色素等)。菌的存在更可以促進微藻類絮凝過程利于進行水體分離[5],因此細(xì)菌和微藻的結(jié)合為污水資源化處理提供了新的方向。

運用活性污泥處理廢水,進水最適pH范圍在6.5～8.5左右。當(dāng)pH值過低時,大幅絲狀真菌易增殖,引起污泥膨脹;pH過高,菌膠團會解體,導(dǎo)致各微生物代謝速率下降[6]。對于微藻而言,外界pH變化會導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性及水體營養(yǎng)物質(zhì)的離子化,進而影響微藻的代謝活動以及對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收[7]。本研究在生物量相同的情況下,探究不同pH條件對菌-藻系統(tǒng)去除污染物及菌藻結(jié)構(gòu)和小球藻生長情況的影響。

1 材料與方法

1.1 小球藻的富集和活性污泥馴化

實驗材料選用上海光宇生物科技有限公司的小球藻,采用BG-11培養(yǎng)基進行富集培養(yǎng),放置在人工培養(yǎng)箱內(nèi),培養(yǎng)條件如下:溫度25 ℃,光照強度2 000 Lux,光暗比14∶10,磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為210 rpm～230 rpm?；钚晕勰嗳∽晕鬯幚韽S二沉池,取回后悶爆處理去除有機質(zhì),用人工配置的廢水馴化處理。

1.2 菌-藻系統(tǒng)構(gòu)建及實驗組設(shè)置

實驗前將富集的小球藻藻液及馴化的活性污泥,通過真空抽濾機過0.45 μm生物濾膜在烘箱105 ℃烘4 h,用重量差法計算小球藻和活性污泥生物量,再根據(jù)實驗組所需的生物量計算得到配比的小球藻和活性污泥的體積,在離心機8 000 rpm下離心10 min,棄去上清液,用配置的人工廢水沖洗離心管后轉(zhuǎn)移至人工配置的廢水內(nèi)。

本實驗設(shè)置6組,每組實驗設(shè)置2個平行樣,初始配置的人工廢水pH值分別為5.5,6.0,6.5,7.0,7.5,8.0。活性污泥與小球藻混合比例為1∶1,總生物量為1 000 mg。實驗光源采用自然光照,溫度:18 ℃～35 ℃,磁力攪拌器轉(zhuǎn)速:380 rpm～400 rpm。實驗周期8 d,每2 d取一次樣,每次取樣20 mL,用于測定氮磷、COD濃度、OD值和葉綠素含量,并用相機記錄實驗不同階段反應(yīng)器外觀變化。

1.3 人工廢水配置

1.4 分析方法

2 結(jié)果與討論

2.1 污染物去除

圖1 去除情況

圖2 去除情況

2.1.3 pH組COD 的去除

如圖3所示,實驗前期不同pH條件下各菌-藻組,對COD的去除情況差別不大。pH=7.0菌-藻組,COD含量由初始428.6 mg/L下降至46.2 mg/L,去除率達到89%,處理效果最好。隨著實驗時間的延長,偏酸性和偏堿性條件下菌-藻組第6天后出現(xiàn)COD值上升,主要原因是酸性和堿性環(huán)境對菌-藻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響,實驗后期小球藻出現(xiàn)死亡現(xiàn)象,死亡的小球藻成為一種有機碳源,導(dǎo)致水體COD值上升。

2.2 pH組菌藻生物量的變化

不同pH菌-藻組小球藻葉綠素a含量和OD值變化如圖4所示。實驗前2天,各組葉綠素a含量均呈快速上升狀態(tài),與前面氮磷、COD物質(zhì)消耗情況相對應(yīng);實驗第2-6天,偏堿性條件下(pH=7.5、pH=8.0)的菌-藻組葉綠素a含量最先出現(xiàn)下降情況,表明堿性環(huán)境對菌-藻組小球藻生長影響較大;實驗第6-8天時,偏堿性(pH=8.0)和偏酸性條件下的(pH=5.5,pH=6.0)菌-藻組葉綠素a含量下降明顯;第8天時,pH=7.0菌-藻組的葉綠素a含量,由初始5.58 mg/L增至9.93 mg/L,增幅最大,達到78%。由OD值變化圖可知,實驗前4天,各實驗組OD值處于上升狀態(tài);第4天后,除pH=7.0菌-藻組OD值未出現(xiàn)下降,其余各組OD值均出現(xiàn)下降。兩圖對比,均可表明在中性條件下菌-藻組小球藻生長最好,偏堿性和酸性條件對后期菌-藻系統(tǒng)中的小球藻生長影響較大。

圖4 葉綠素a和OD值變化情況

3 結(jié) 論