利用微藻在養殖污水中脫氮除磷的方法研究

摘 要：本文針對現有傳統脫氮除磷工藝的缺陷，介紹一種利用微藻在養殖污水中脫氮除磷的方法。該方法過程簡單，成本低，脫氮除磷效果高。在實驗條件下，使用含有微藻的生物濾池處理養殖污水可達到國家《畜禽養殖業污染物排放標準》（GB18596-2001）中對氮、磷的排放要求。

關鍵詞：脫氮除磷； 微藻； 養殖污水

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.0461 引言

水體富營養化一直以來是水污染處理中最為復雜和困難的問題。氮、磷是引起水體富營養化的主要因素。水體中過量的氮和磷會導致植物的過度生長。然而，現有的污水處理工藝還沒有任何單一的生物、化學和物理措施能夠徹底去除廢水中的氮、磷等營養物質。常規的二級生化處理工藝能有效地降低污水中的BOD5和SS，但對氮、磷等營養物只能去除30%～50%，其去除效果不太明顯。

近年來，隨著新農村建設，規模化畜禽養殖業得到快速發展，畜禽排泄物產生量隨之快速增加。畜禽排泄物含有大量的氮、磷及重金屬元素，養殖污水若直接排放，將攜帶大量的氨氮和磷酸鹽進入周邊水體和土壤，造成區域水體和土壤污染。畜禽養殖業發展與環境污染之間的矛盾日益凸顯，養殖污水對環境的危害將成為影響畜禽養殖業可持續發展的制約因素。

由于常規工藝中存在碳源、泥齡、硝酸鹽等問題的存在，現行的生物脫氮除磷工藝如A2/O、SBR、氧化溝等工藝對氮、磷同時去除效果不佳，越來越不能滿足逐漸提高的水質排放標準。同時，傳統工藝存在基建投資大，運行費用高、能量消耗高等一系列問題，也很難在養殖基地推廣。此外，化學脫氮除磷工藝所產生的廢渣將對環境產生二次污染。因此，研究開發經濟高效的脫氮除磷方法對養殖污水治理具有重要意義。

微藻是一類非常原始，在陸地和海洋分布廣泛，光合利用度高的水生生物資源。具有生長快、產量高、可定向培養、適應能力強、易調控等特點。微藻可吸收利用氮、磷元素進行代謝活動來去除水體氮、磷等營養物質。與傳統方法相比，利用微藻處理污水可以克服傳統污水處理方法易引起的二次污染、處理效率低、資源不能完全利用等弊端。同時，微藻生長速度快，能夠有效去除造成水體富營養化的氮、磷等營養物質，具有廣闊的應用前景[1-3]。

2 方法介紹

利用微藻在養殖污水中脫氮除磷的方法，包括以下步驟：

（1）生物濾池的建立：濾層載體填料采用透明無機材料（透明無機材料為玻璃薄片或塑料薄膜）；

（2）原水預處理：養殖污水經沉淀固液分離，清液經調節池調整水質范圍，pH為6～8，溫度20～30℃；

（3）微藻的接種、培養：將微藻（微藻為柵藻、小球藻和螺旋藻中的任一種）和步驟（1）中濾層載體填料一起制成生物活性填料，微藻和濾層載體填料混合的體積比為1：2，將該生物活性填料置于裝有NB11培養基的生物濾池中作為濾層，培養5天，培養條件為：溫度25℃，光照強度5000lux，pH為7.0，光暗比為12h：12h；

（4）微藻的馴化：連續通入步驟（2）中經過預處理的中水，起始流量為設計流量的25%，按照微生物馴化的方法馴化步驟（3）中生物活性填料中的微藻，微藻馴化條件為：溫度為20～30℃，pH為6～8，光照強度為4000～6000lux，光暗比為12h：12h；隨著藻株快速生長，不斷提高原水的進水水量直至達到設計流量；通過取樣來檢測出水中氮、磷的含量，當連續2天內出水中氨氮去除率為95%以上，磷的去除率為90%以上時，微藻馴化完成，即得到微藻活性填料；

（5）養殖污水氮、磷的去除：養殖污水出水流經生物濾池時，通過微藻對養殖污水進行處理，通過微藻迅速生長繁殖，直接吸收、轉化去除水體中的氮、磷等營養元素，同時對重金屬元素也有一定的降解效果；微藻處理污水的條件為：溫度為20～30℃，pH為6～8，光照強度為4000～6000lux，光暗比為12h：12h，水力停留時間為15～18天；

（6）微藻的采收：當微藻生物量達到飽和時，對生物濾池進行反沖洗；利用濾池的反沖洗過程實現過量微藻及沉淀物的清除，維持生物濾池微藻最佳活性及系統的正常運行，沖洗出來的微藻可通過投加明礬絮凝沉淀，獲得藻漿。

步驟（3）NB-11培養基組成成分如下：1.5g/L硝酸鈉，0.04g/L三水磷酸氫二鉀，0.075g/L七水硫酸鎂，0.036g/L二水氯化鈣，0.006g/L檸檬酸，0.006g/L檸檬酸鐵銨，0.001g/LEDTA，0.02g/L碳酸鈉，0.00286g/L硼酸，0.00181g/L一水氯化錳，0.000222g/L七水硫酸鋅，0.000079g/L五水硫酸銅，0.00039g/L二水鉬酸鈉，0.000049g/L六水硝酸鈷，pH值7.0～7.2，NB11培養基在溫度121℃下滅菌15min，冷卻后待用。

本文中介紹的原水COD濃度為300～800mg/L，氨氮濃度為200～400mg/L，總磷濃度為20～50mg/L，pH為7.2～8.5。

3 小結

（1）利用生物濾池固定微藻去除污水中氮、磷等營養物質，對污水中的氨氮、磷的去除率達95%以上，可以有效治理養殖污水氮磷污染問題，對農村水環境治理和改善具有重要的實際意義；

（2）生物濾池以生物處理為主，不需添加其它化學藥劑，系統運行穩定，無二次污染，并且工藝過程簡單，處理成本低，經濟高效；

（3）本發明處理后的微藻可作為飼料等能源物質，回收利用率高，社會效益好。

參考文獻：

[1]田朝玉，葉曉，華威，王晚晴，劉文慧，許穎穎，程艷玲.基于污水處理的微藻培養研究進展[J].環境工程，2016（03）：1-5.

[2]王淑慧.微藻污水處理技術及其應用[A].中國環境科學學會.2013中國環境科學學會學術年會論文集（第五卷）[C].中國環境科學學會，2013：6.

[3]蔡卓平，段舜山，朱紅惠.“污水-微藻-能源”串聯技術新進展[J].生態環境學報，2012（07）：1380-1386.

作者簡介：和津（1988-），安徽宿州人，本科，助理工程師，主要從事環境影響評價工作。