在自然界中, 藻類與菌群形成的共生關(guān)系構(gòu)成了天然水體的凈化基礎(chǔ)。自20世紀(jì)50年代以來(lái), 藻菌共生系統(tǒng)就被廣泛的應(yīng)用于處理營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富的廢水。近年來(lái)將微藻與菌群共同培養(yǎng)形成藻菌共生體系進(jìn)行工業(yè)污水處理在國(guó)內(nèi)外得到了大量的研究, 研究發(fā)現(xiàn)其在脫氮除磷、資源回收、節(jié)約曝氣等方面具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

微藻是一種光合程度高的自養(yǎng)生物, 其在充足的光照下可以釋放出大量的氧氣, 例如在管狀生物反應(yīng)器中其產(chǎn)O₂速率可以高達(dá)10g/ (m³·min) 。微藻光合提高了水體中溶解氧的含量, 進(jìn)而對(duì)水體中一切與氧氣有關(guān)的生物活動(dòng)產(chǎn)生了影響。在藻菌共生體系中, 微藻可以利用活性污泥中微生物產(chǎn)生的CO₂進(jìn)行光合作用, 并產(chǎn)出O₂可被微生物所利用;同時(shí), 微藻自身也具有一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除能力。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于微藻和菌群的共培養(yǎng)主要集中于懸浮菌藻系統(tǒng)、固定化菌藻系統(tǒng)、菌藻生物膜系統(tǒng)3種形式。在模擬廢水的處理乃至豬場(chǎng)沼液的凈化等方面均有研究開展。但對(duì)于將微藻直接接種入序批式活性污泥反應(yīng)器 (SBR) , 進(jìn)而培養(yǎng)形成藻菌共生體系進(jìn)行污水處理的研究較少。

通過(guò)將小球藻接種入3段A/O設(shè)置的SBR中, 在SBR的好氧階段增加微藻光合供氧, 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)形成藻菌共生體系, 對(duì)不同條件下藻菌共生體系的形成過(guò)程中生物量的變化情況及反應(yīng)器對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除效率進(jìn)行研究, 并考察污泥沉降性能變化、污泥產(chǎn)率及組成成分。以期實(shí)現(xiàn)藻菌共生SBR的節(jié)能高效運(yùn)行及對(duì)污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回收。

將微藻投入活性污泥SBR反應(yīng)器運(yùn)行, 可以形成微藻與活性污泥共同沉降的藻菌共生體系, 運(yùn)行過(guò)程中由于生物量的增大導(dǎo)致的生物間的遮蔽作用會(huì)對(duì)藻菌共生帶來(lái)不利的影響, 但隨著反應(yīng)器的運(yùn)行, 反應(yīng)系統(tǒng)會(huì)趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

藻菌共生系統(tǒng)在低光照強(qiáng)度 (光量子通量密度92.27μmol/ (m²·s) ) , 低曝氣強(qiáng)度 (0.2 L/min) 的條件下運(yùn)行時(shí), 對(duì)污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除均具有顯著的優(yōu)勢(shì), 特別是對(duì)NH⁴⁺-N和TN的去除效果明顯強(qiáng)于單一活性污泥反應(yīng)器, 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后反應(yīng)器對(duì)COD、TP、NH⁴⁺-N、TN的去除效率分別達(dá)到98.23%、98.00%、99.95%、94.47%, 對(duì)曝氣強(qiáng)度需求的降低有助于節(jié)約曝氣能耗;

運(yùn)行穩(wěn)定后, 藻菌共生反應(yīng)器中混合污泥仍能維持良好的沉降性能, 同時(shí)藻菌共生反應(yīng)器排泥中污泥的質(zhì)量均低于活性污泥反應(yīng)器, 可降低污泥產(chǎn)率高達(dá)10.56%, 有效促進(jìn)了污泥減量化。同時(shí)混合污泥氮元素含量的提高, 以及一定質(zhì)量的微藻產(chǎn)出, 均提高了剩余污泥的資源化價(jià)值, 特別是使其在土壤改良劑、肥料中的應(yīng)用價(jià)值得到提高。

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