固定化水華束絲藻和硅藻土對畜禽廢水中N、P凈化效果的研究

摘 要：利用海藻酸鈉-聚乙烯醇凝膠固定化水華束絲藻和硅藻土，研究其在不同包埋比例下，包埋粒對模擬高濃度畜禽廢水中TN、TP的凈化效果，以確定其對N、P凈化所需的最佳包埋條件，當(dāng)包埋比為1：4時(shí)，凈化效果最好，對TN、TP去除率分別為91.18%和96.72%。

關(guān)鍵詞：水華束絲藻；硅藻土；包埋比；畜禽廢水

引言

未經(jīng)處理的畜禽廢水含有大量的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，是引起水體污染和富營養(yǎng)化的主要原因之一。早在1957年，研究人員[1]提出利用藻類去除污水中氮、磷的方法，而將固定化藻類用于水處理是由Chevalier[2]首先提出來的。硅藻土具有多孔結(jié)構(gòu)、比表面積大、吸附性好等特性，作為一種新型吸附材料已被廣泛應(yīng)用于許多部門[3]?；诖?，文章研究了固定化水華束絲藻和硅藻土對畜禽廢水中氮、磷的凈化效果，進(jìn)而為畜禽廢水處理提供新的方法。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）實(shí)驗(yàn)藻種。實(shí)驗(yàn)前兩周將藻種在無菌條件下接種在含300mL BG11培養(yǎng)基的錐形瓶中，置于光照培養(yǎng)室培養(yǎng)。培養(yǎng)條件：溫度25±1℃，光照強(qiáng)度2000～2500lux，光暗比12h：12h，培養(yǎng)基pH值為8.0。在665nm下測其生長曲線，得結(jié)果如圖1。（2）實(shí)驗(yàn)廢水。試驗(yàn)污水采用人工模擬，含氮磷的畜禽廢水配方為：NH4Cl 0.4g/L；葡萄糖0.7g/L；Na2CO3 2.5g/L；KH2PO4 0.1g/L；NaCl 0.5g/L；FeCl3·6H2O 0.02g/L。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

藻種的包埋固定化：將進(jìn)入對數(shù)生長期的水華束絲藻離心濃縮，無菌水洗滌，離心棄去上清液后，稱濕重，實(shí)驗(yàn)按不同包埋比例進(jìn)行固定化處理。包埋組：包埋劑10%PVA，包埋比m（濕藻0.2g）：m（硅藻土）分別為1：0，1：1，1：2，1：3，1：4，1：5。對照組：包埋劑2%SA，質(zhì)量比分別為0：0，0：1，0：2，0：3，0：4，0：5。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同包埋比對總氮的去除效果

圖2a和b是人工污水在不同實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下經(jīng)過10天凈化后水中總氮去除率的變化情況。通過對水華束絲藻和硅藻土進(jìn)行包埋固定后水中總氮的去除率均達(dá)到80%以上，相比其他藻土比為1：1、1：2、1：3、1：5的實(shí)驗(yàn)組，m藻：m土=1：4時(shí)去除率最高，為91.18%，比未經(jīng)包埋的純藻去除率高出13.25%。同時(shí)可以看出只包埋了藻（1：0）的實(shí)驗(yàn)組，對總氮去除率為80.57%，比加了硅藻土的實(shí)驗(yàn)組低了約10%，說明硅藻土的加入對總氮的去除有很大提升。

圖2b是沒有包埋藻而只包埋不同含量的硅藻土，對照組對污水中總氮去除率的變化。去除率先上升再下降，在實(shí)驗(yàn)5天左右去除率最大，可能是由于在實(shí)驗(yàn)5天中，包埋粒對總氮的吸收已達(dá)飽和，隨著時(shí)間的延長，包埋粒反而會將吸附的氮緩慢釋放。藻土比0：1、0：2、0：3、0：4、0：5的實(shí)驗(yàn)組對總氮的去除率相對于同時(shí)包埋水華束絲藻和硅藻土的實(shí)驗(yàn)組降低了69.81%、73.17%、73.34%、73.34%、68.92%、60.97%，再次說明在包埋水華束絲藻的同時(shí)加入一定的吸附劑硅藻土可以提高對污水中總氮的去除能力。

2.2 不同包埋比對總磷的去除效果

圖3a和b為包埋組和空白組實(shí)驗(yàn)在與總氮去除相同的實(shí)驗(yàn)條件下，去除人工合成污水中總磷的情況。如圖3a，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的前5天，實(shí)驗(yàn)組對總磷的去除成直線上升趨勢；通過10天的降解吸附，去除率達(dá)90%左右，比總氮的去除率高出約10%。當(dāng)藻土比為1：1、1：2、1：3、1：4、1：5對總磷的去除率分別為87.68%、90.85%、93.55%、96.72%、91.75%，懸浮組和未加吸附劑硅藻土的實(shí)驗(yàn)組對總磷去除率分別為78.20%和81.36%，說明在同樣包埋比為1：4的條件下，實(shí)驗(yàn)組對總磷有最佳去除能力。在最佳包埋比下，總磷去除率比1：1和1：0實(shí)驗(yàn)組分別高出9.03%和15.35%，比懸浮組高出18.52%，再次說明包埋固定水華束絲藻能極大提升對污水中氮磷的去除能力，同時(shí)加入吸附劑對其有協(xié)同去除作用。圖3b，不加入藻，單獨(dú)包埋硅藻土，包埋粒對污水中總磷的去除效果。從10天的去除試驗(yàn)中可以看出，實(shí)驗(yàn)組0：3、0：4、0：5對磷的去除率為28%左右，高于0：1和0：2實(shí)驗(yàn)組5%到15%，說明硅藻土對磷有很好的吸附效果。

3 結(jié)束語

固定化水華束絲藻和硅藻土能提升對人工模擬廢水中TN、TP的去除，在最佳包埋條件下，以10%PVA和2%SA為包埋劑，藻土比1：4（藻、硅藻土含量為0.2%、0.8%），包埋粒對TN、TP去除效果最好，分別高達(dá)91.18%和96.72%，具有良好的效果和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]Yakup Nurdogan， William J. Oswald. Enhanced nutrient removal in high-rate ponds[J]. Water Sci. Tech.，1995，12（31）：33-43.

[2]Chevalier P.， De la Noüe J. Wasterwater nutrient removal with microalgae immobilized in carrageenan[J]. Enzyme Microb. Technol.，1985，7：621-624.

[3]劉潔，趙東風(fēng).硅藻土的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2009，34（5）：104-106.