出水微藻深度处理种属控制应用研究

发布时间：2017-07-17 13:22

  本文关键词：出水微藻深度处理种属控制应用研究

  更多相关文章： 微藻 自然沉降微藻 深度净化 生物柴油 产甲烷

【摘要】：利用微藻净化污水的方式避免了传统污水处理方式能耗高、易二次污染的弊端,并依其在节约能耗、吸收重金属以及制备生物柴油等方面的突出优点逐渐成为污水处理与能源回收研究的热点。然而,藻水分离困难却成为微藻处理污水与微藻细胞采收在工程实际中应用的技术瓶颈。可自然沉降微藻的存在为解决藻水分离困难这一难题提供了可能,然而自然界中可自然沉降的微藻往往与悬浮微藻共同存在于水体中,因此筛选培养可自然沉降微藻成为微藻净化污水技术的关键。有鉴于此,本课题在模拟二级出水与实际二级出水的情况下,通过施加选择性压力(间歇排水)筛选驯化出两种可自然沉降的微藻藻属,并探究了不同优势藻属的水处理能力、细胞能源利用方式及潜力等特性。在不同进水水质下,通过控制微藻反应器的换水体积比例(VER=0.2,VER=0.5,VER=0.7),培养驯化出不同种类沉降性能优良(沉降率达95%以上)的微藻藻属:(1)以湿地出水作为进水的培养系统优势藻种主要为大型链状颤藻,颤藻系统在培养20周期左右其沉降性可达到98%;(2)人工模拟配水的微藻培养系统优势藻种为直链硅藻,硅藻系统在培养15周期前后沉降率可达100%,上清液SS几乎为0g/L。不同换水比例情况下水质处理情况为:(1)湿地出水作为进水水质的颤藻系统,NO_3~--N的去除比例分别为70%、60%、50%;(2)人工模拟配水系统的硅藻系统,NO_3~--N的去除比例分别为100%、60%、40%;(3)在各个换水比例下,出水PO_4~(3-)-P平均值低于0.2 mg·L~(-1),去除率达95%。综合比较水质处理与微藻沉降性能,50%换水比情况下筛选出的可沉微藻最有利于工程应用。颤藻和硅藻对氮的利用方式主要为生物吸收,对PO_4~(3-)-P的去除,颤藻生物除磷和化学除磷各占50%左右,而硅藻生物除磷作用占据35%,化学除磷途径占据65%。通过提高进水水质中氮磷比(由8:1到3:1)即保证PO_4~(3-)-P处于富足状态,微藻对NO_3~--N的去除率有所上升(12.5%),但并未明显提高。为使系统保持较高的活性,本课题研究了不同排藻比例情况下系统的水质处理情况,当SS保持在3.0±0.2g/L左右时,微藻生物活性达到最大,生物降解率也达到最高。定期排出的微藻可以作为制备生物柴油的原料或污泥共消化的基质。本课题培养出的两种优势藻种——颤藻和硅藻,其油脂、蛋白质、多糖成分分别为:6.5%、47%、3.7%和11.2%、41%、6.7%。在此基础上,将两种微藻分别用于和剩余污泥共消化产甲烷,结果表明共消化后单位质量VSS的颤藻与污泥共消化的产甲烷效率比颤藻、剩余污泥单独厌氧消化时分别提高62.01%、41.44%,单位质量VSS的硅藻与污泥共消化产甲烷效率比硅藻、剩余污泥单独厌氧消化时分别提高28.71%、51.54%。其共消化机理还需进一步研究。
【关键词】：微藻 自然沉降微藻 深度净化 生物柴油 产甲烷
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 微藻净化污水与藻细胞能源化的技术瓶颈—藻水分离9-11
• 1.2 藻水分离新方向——可自然沉降微藻11-12
• 1.3 微藻自然沉降的机理及其影响因素12-17
• 1.3.1 微藻重力沉降机理及影响因素12-14
• 1.3.2 微藻自絮凝及影响因素14-16
• 1.3.3 微生物辅助微藻絮凝的机理及影响因素16-17
• 1.4 自然沉降微藻的筛选与培养17-18
• 1.5 自然沉降微藻的应用前景分析18-19
• 1.6 课题来源19
• 1.7 研究内容及意义19-20
• 1.7.1 主要研究内容19-20
• 1.7.2 研究意义20
• 1.8 论文概述20-21
• 第2章 实验材料与方法21-30
• 2.1 实验概述21
• 2.2 微藻培养系统21-25
• 2.2.1 接种藻液来源21-22
• 2.2.2 污水水质特性22-23
• 2.2.3 实验装置及启动23-25
• 2.3 常规指标分析及检测方法25-30
• 2.3.1 常规分析25
• 2.3.2 微藻种群类别及生物量的确定25-30
• 第3章 污水类型对沉降性微藻种属的影响30-43
• 3.1 实验目的30
• 3.2 实验方案30-31
• 3.2.1 微藻培养系统的启动与运行30-31
• 3.2.2 微藻富集优势藻种系统的监测31
• 3.3 结果与讨论31-40
• 3.3.1 不同水质优势藻种的富集情况31-32
• 3.3.2 不同水质微藻生物量的累积情况32-38
• 3.3.3 不同水质微藻系统沉降性能38-40
• 3.4 不同水质优势藻属差异性影响因素的探究40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 不同水质优势藻种污水深度净化对比分析43-58
• 4.1 实验目的43
• 4.2 微藻系统对水中氮磷营养物质的去除43-46
• 4.3 微藻对氮磷的利用方式概述46-50
• 4.3.1 系统对氮的利用途径及方式47-48
• 4.3.2 系统对磷的利用途径及方式48-50
• 4.4 提高脱氮去除率的因素探讨50-52
• 4.5 SRT对微藻水质去除能力的实验探讨52-57
• 4.5.1 实验方案52-53
• 4.5.2 实验结果分析与讨论53-57
• 4.6 本章小结与讨论57-58
• 第5章 优势微藻能源利用方式探究58-63
• 5.1 实验目的58
• 5.2 微藻油脂含量的测定58
• 5.3 氮饥饿对微藻油脂含量积累的影响58-60
• 5.4 优势微藻产甲烷潜力探究60-63
• 5.4.1 实验方案60
• 5.4.2 实验结果与分析60-63
• 第6章 结论与建议63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 建议64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

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本文编号：553798