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榨菜生产作为三峡库区的支柱产业在近百年之内得以迅速发展壮大。三峡库区榨菜生产产业在带来巨大经济效益的同时也造成了不可忽视的水污染问题。其中,榨菜废水尾水具有高氮磷、高盐度、低有机质等特征。榨菜废水尾水的高盐性质增加了生物处理的难度,使得废水中氮、磷的去除成为难点。目前,榨菜废水尾水一般经化学法加药除磷后直接排放自然水体,化学法除磷不仅成本高,还会造成二次污染,且尾水中氮含量依旧很高,因此,有必要寻求经济、高效、环境友好型新方法处理榨菜废水尾水。
近年来,固定化藻菌共生技术已经成为了研究热点。藻菌共生体系是一种很有前景的城市和工业废水处理技术。固定化藻菌共生体系不仅能高效去除废水中的氮、磷及有机质,还能通过回收微藻生物量以实现资源回收利用。本文以榨菜废水处理厂厌氧池和好氧池污泥为接种菌群,耦合普通小球藻(Chlorella vulgaris)或钝顶藻(Spirulina platensis),构建藻菌共生体系。首先,对比了预实验中普通小球藻和钝顶螺旋藻分别耦合接种菌群处理高盐配水的效果,其次,对比了固定化小球藻和接种菌群形成的生物膜分别处理榨菜废水尾水的效果,固定化小球藻组还探讨了光暗比对废水处理效果的影响,最后,将固定化小球藻和生物膜耦合起来处理榨菜废水尾水,着重探讨该体系不同因素(光照强度、盐度和小球藻投加量)对榨菜废水尾水中氮、磷及有机质去除的影响。此外,本文还通过16S rRNA基因测序技术对藻菌共生体系生物膜及原接种菌群的结构与优势菌属进行了分析。主要结论如下:
①在预实验结束后,小球藻组NH4+、TN和PO43-的去除率分别高达100%、93.71%和98.2%,钝顶藻组NH4+、TN和PO43-的去除率分为79.73%、72.03%和47.60%。由此可知,小球藻相较于钝顶藻在处理高盐废水方面更具优势。
②在单独使用固定化小球藻处理榨菜废水尾水时发现,光暗比为24∶0时,榨菜废水尾水中氮、磷的去除效果最好,此时,尾水中NH4+、TN和PO43-的去除率分别为100%、99.95%和96.70%,然而,尾水中的COD却增加了78.44%。生物膜组中NH4+、TN、PO43-和COD的去除率分别为48.06%、62.80%、10.69%和92.18%。由此可知,小球藻和生物膜法在处理榨菜废水尾水时,各有优劣,因此,有必要将两者结合起来处理榨菜废水尾水。
③在固定化小球藻耦合生物膜法体系中,分别探讨了探究了光照强度、盐度和小球藻投加量对榨菜废水尾水处理效果的影响。光强组实验中,三组实验中N和P的去除率均为100%,光照强度为10000Lux时,N和P去除速率最快,三组实验中COD的去除率相差较大,光照强度为5000Lux,COD的去除率最高,达到了83.10%。由此可知,本研究中最适的光照强度为5000Lux。在盐度组实验中,盐度为15、20和25g/L的三个体系中NH4+的去除率分别为100%、100%和81.92%,TN的去除率分别为100%、100%和93.22%,PO43-的去除率分别为94.76%、97.30%和59.29%,COD去除率分别为83.33%、74.20%和51.37%。由此可知小球藻对盐度很敏感,盐度过高,会显著抑制小球藻的活性。在小球藻接种量组实验中,小球藻投加量为0.1、0.2和0.3g/L的三组实验中NH4+的去除率均为100%,TN的去除率分别为100%、95.58%和90.37%,PO43-的去除率分别为95.85%、97.41%和79.07%,COD的去除率分别为92.5%、69.77%和60.68%。由此可知,小球藻投加量为0.1g/L时,废水处理效果较好,小球藻投加量过高时,光和作用会受到抑制,导致废水的处理效果变差。
④在实验结束后,分别对接种好养污泥、接种厌氧污泥和藻菌共生体系生膜的优势菌属进行了分析与鉴别,结果发现,藻菌共生体系生物膜的微生物群落多样性和丰富度均降低了,藻菌共生体系生物膜的门水平中出现了Cyanobacteria,属水平中出现了接种菌群中所未检测到的Cyanobacteria、Hydrogenophaga和Zoogloea。这表明光照、pH和DO等环境因素的改变对体系中的细菌产生了很大的影响。
固定化藻菌共生体系处理榨菜废水尾水的研究成果,将为榨菜废水尾水的处理提供一个新思路,为未来榨菜废水尾水的进一步处理提供科学依据和技术支撑,具有重要的现实意义。
近年来,固定化藻菌共生技术已经成为了研究热点。藻菌共生体系是一种很有前景的城市和工业废水处理技术。固定化藻菌共生体系不仅能高效去除废水中的氮、磷及有机质,还能通过回收微藻生物量以实现资源回收利用。本文以榨菜废水处理厂厌氧池和好氧池污泥为接种菌群,耦合普通小球藻(Chlorella vulgaris)或钝顶藻(Spirulina platensis),构建藻菌共生体系。首先,对比了预实验中普通小球藻和钝顶螺旋藻分别耦合接种菌群处理高盐配水的效果,其次,对比了固定化小球藻和接种菌群形成的生物膜分别处理榨菜废水尾水的效果,固定化小球藻组还探讨了光暗比对废水处理效果的影响,最后,将固定化小球藻和生物膜耦合起来处理榨菜废水尾水,着重探讨该体系不同因素(光照强度、盐度和小球藻投加量)对榨菜废水尾水中氮、磷及有机质去除的影响。此外,本文还通过16S rRNA基因测序技术对藻菌共生体系生物膜及原接种菌群的结构与优势菌属进行了分析。主要结论如下:
①在预实验结束后,小球藻组NH4+、TN和PO43-的去除率分别高达100%、93.71%和98.2%,钝顶藻组NH4+、TN和PO43-的去除率分为79.73%、72.03%和47.60%。由此可知,小球藻相较于钝顶藻在处理高盐废水方面更具优势。
②在单独使用固定化小球藻处理榨菜废水尾水时发现,光暗比为24∶0时,榨菜废水尾水中氮、磷的去除效果最好,此时,尾水中NH4+、TN和PO43-的去除率分别为100%、99.95%和96.70%,然而,尾水中的COD却增加了78.44%。生物膜组中NH4+、TN、PO43-和COD的去除率分别为48.06%、62.80%、10.69%和92.18%。由此可知,小球藻和生物膜法在处理榨菜废水尾水时,各有优劣,因此,有必要将两者结合起来处理榨菜废水尾水。
③在固定化小球藻耦合生物膜法体系中,分别探讨了探究了光照强度、盐度和小球藻投加量对榨菜废水尾水处理效果的影响。光强组实验中,三组实验中N和P的去除率均为100%,光照强度为10000Lux时,N和P去除速率最快,三组实验中COD的去除率相差较大,光照强度为5000Lux,COD的去除率最高,达到了83.10%。由此可知,本研究中最适的光照强度为5000Lux。在盐度组实验中,盐度为15、20和25g/L的三个体系中NH4+的去除率分别为100%、100%和81.92%,TN的去除率分别为100%、100%和93.22%,PO43-的去除率分别为94.76%、97.30%和59.29%,COD去除率分别为83.33%、74.20%和51.37%。由此可知小球藻对盐度很敏感,盐度过高,会显著抑制小球藻的活性。在小球藻接种量组实验中,小球藻投加量为0.1、0.2和0.3g/L的三组实验中NH4+的去除率均为100%,TN的去除率分别为100%、95.58%和90.37%,PO43-的去除率分别为95.85%、97.41%和79.07%,COD的去除率分别为92.5%、69.77%和60.68%。由此可知,小球藻投加量为0.1g/L时,废水处理效果较好,小球藻投加量过高时,光和作用会受到抑制,导致废水的处理效果变差。
④在实验结束后,分别对接种好养污泥、接种厌氧污泥和藻菌共生体系生膜的优势菌属进行了分析与鉴别,结果发现,藻菌共生体系生物膜的微生物群落多样性和丰富度均降低了,藻菌共生体系生物膜的门水平中出现了Cyanobacteria,属水平中出现了接种菌群中所未检测到的Cyanobacteria、Hydrogenophaga和Zoogloea。这表明光照、pH和DO等环境因素的改变对体系中的细菌产生了很大的影响。
固定化藻菌共生体系处理榨菜废水尾水的研究成果,将为榨菜废水尾水的处理提供一个新思路,为未来榨菜废水尾水的进一步处理提供科学依据和技术支撑,具有重要的现实意义。