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，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]。基于此，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，進而為畜禽廢水處理提供新的方法。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

（1）實驗藻種。實驗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）實驗廢水。試驗污水采用人工模擬，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 實驗方法

藻種的包埋固定化：將進入對數(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，實驗按不同包埋比例進行固定化處理。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驗狀態(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行包埋固定后水中總氮的去除率均達到80%以上，相比其他藻土比為1：1、1：2、1：3、1：5的實驗組，m藻：m土=1：4時去除率最高，為91.18%，比未經(jīng)包埋的純藻去除率高出13.25%。同時可以看出只包埋了藻（1：0）的實驗組，對總氮去除率為80.57%，比加了硅藻土的實驗組低了約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，在實驗5天左右去除率最大，可能是由于在實驗5天中，包埋粒對總氮的吸收已達飽和，隨著時間的延長，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的實驗組對總氮的去除率相對于同時包埋水華束絲藻和硅藻土的實驗組降低了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驗在與總氮去除相同的實驗條件下，去除人工合成污水中總磷的情況。如圖3a，實驗進行的前5天，實驗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驗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，實驗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實驗組分別高出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，同時加入吸附劑對其有協(xié)同去除作用。圖3b，不加入藻，單獨包埋硅藻土，包埋粒對污水中總磷的去除效果。從10天的去除試驗中可以看出，實驗組0：3、0：4、0：5對磷的去除率為28%左右，高于0：1和0：2實驗組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91.18%和96.72%，具有良好的效果和應(yīng)用前景。

參考文獻

[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)狀及進展[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2009，34（5）：104-106.