WLX十堰地埋式一體化屠宰污水處理設(shè)備

WLX十堰地埋式一體化屠宰污水處理設(shè)備

                    底物水平

　N、P等營養(yǎng)元素的缺乏將刺激微藻EPS的生產(chǎn)，這與細菌、真菌等微生物*. 基于此，在運行中可采用高密度培養(yǎng)以獲得較低的F/M值，以自然形成底物受限的工藝條件. 而微藻生長的另一重要底物——無機碳(IC)受限則將抑制EPS的生產(chǎn). 如，Cordoba-Castro等發(fā)現(xiàn)斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)的EPS生產(chǎn)隨CO2的供給而增加：在高CO2供給條件下(4%)，微藻的生長和EPS產(chǎn)量都大;而CO2供給下降后EPS的生產(chǎn)也隨之降低.從強化EPS生產(chǎn)的角度來看，在實際運行中無疑應(yīng)加強IC的供給. 然而，如Pragya等所指出，為強化基于高pH的自絮凝則應(yīng)限制IC供給，以達到盡可能高的pH條件.因此，對IC的調(diào)控應(yīng)權(quán)衡其對高pH和EPS兩種自絮凝正反兩方面的綜合效應(yīng).

　　4.4.5 微藻種屬

　　無論是基于高pH的自絮凝還是基于EPS的自絮凝，其絮凝條件和效果都將隨目標(biāo)藻種不同而異(參見4.2節(jié)和4.3節(jié)部分). 這可能是由于藻細胞在表面特性和特性上的不同而導(dǎo)致的. 如，電負性較高的藻細胞需要更多帶正電的沉淀物生成. 又如多細胞和大型絲狀藻種比單細胞藻種更容易絮凝沉降. 在這方面需要綜合考慮微藻種屬的污水凈化能力、藻細胞的利用價值等，選擇性富集易于絮凝沉降的藻種.

　　4.4.6 溶解性有機物

　　與外加混凝劑類似(參見3.1.2部分)，水中溶解性有機物(DOM)對自絮凝也會產(chǎn)生顯著的抑制作用. 這些DOM既可能是原水中帶來的腐殖質(zhì)，也可能是藻類代謝產(chǎn)生的有機物(AOM). Beuckels等(2013)表明，腐殖酸和藻酸鹽將顯著抑制磷酸鈣誘導(dǎo)的自絮凝，而葡萄糖和乙酸等小分子卻沒有影響.同樣，Wu等(2012)發(fā)現(xiàn)AOM對*誘導(dǎo)的自絮凝有強烈的抑制作用，當(dāng)AOM從零增加至70 mg · L-1時，小球藻的自絮凝效率從92%降低至7%.其原因很可能是DOM將優(yōu)先與Ca2+、Mg2+等離子結(jié)合，從而阻止了磷酸鈣和*等沉淀物的產(chǎn)生. 另外，由于DOM本身帶負電，因此會額外增加電性中和所需的絮凝劑用量. 鑒于此，Beuckels等(2013)指出，DOM的抑制作用很可能是很多實際情況下，磷酸鈣/*等沉淀物的相關(guān)生成條件都已超過臨界值，但自絮凝卻沒有發(fā)生的原因所在.在這方面迫切需要更進一步的系統(tǒng)研究.

　　5 各種絮凝分離方法的比較與展望

　　以鐵鹽和鋁鹽為代表的金屬絮凝劑是各種絮凝方法中應(yīng)用成熟的技術(shù).其主要優(yōu)點是藥劑生產(chǎn)簡單，絮凝條件容易控制，絮凝效果有保障. 但無機絮凝劑的用量一般很大(幾百mg · L-1藻液)，從而產(chǎn)生大量污泥. 再者，絮凝效果受pH影響較大，其pH值很可能超出微藻培養(yǎng)系統(tǒng)的正常pH范圍，且無機絮凝劑僅對部分微藻種屬有效. 不利的效果是，金屬鹽類往往對藻細胞具有毒害作用: Chen等在使用氯化鐵絮凝柵藻時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)投加量較高時，藻細胞在24 h后全部死亡;Papazi等也發(fā)現(xiàn)鋁鹽雖然絮凝效果，但會引起藻細胞裂解.此外，金屬鹽類殘留在藻細胞中還將對藻細胞的利用和終處置造成不利影響.因此，從微藻培養(yǎng)的角度來看，金屬鹽類絮凝劑并不是技術(shù)選擇. 有鑒于此，無機金屬絮凝劑似乎不可能成為微藻分離采收的主要發(fā)展方向.

　　與無機絮凝劑相比，有機高分子絮凝劑具有更高的絮凝效率(10～30 mg · L-1藻液)，產(chǎn)生的污泥量小，能適用于更廣泛的微藻種屬.其中，聚丙烯酰胺雖然是水處理中應(yīng)用較成熟的高分子絮凝劑，但其對微藻的絮凝效果卻不如殼聚糖、陽離子淀粉等天然高分子絮凝劑. 且其在使用中可能會釋放出一定量具有強烈毒性的單體丙烯酰胺，因此其應(yīng)用前景有限. 天然高分子絮凝劑無毒，易生物降解，對微藻培養(yǎng)和藻細胞的后續(xù)利用基本無負作用，在微藻的分離采收中具有良好的應(yīng)用潛力. 但天然高聚物中只有殼聚糖等少數(shù)是陽離子型的. 殼聚糖的絮凝效率很高，但其絮凝條件一般為酸性，超出了微藻生長的正常pH范圍. 考慮到對大量藻液進行酸化所需投加的化學(xué)藥劑用量，殼聚糖很可能在經(jīng)濟上不具備選擇性. 陽離子淀粉在原料上可大量獲取，價格低廉，投加量非常小(幾mg · L-1藻液)，絮凝效果優(yōu)異且基本不受pH影響，具有良好的工程化應(yīng)用潛力. 后續(xù)研究的重點應(yīng)在于優(yōu)化其陽離子化過程，以進一步提高其適用性和絮凝效率，并顯著降低加工制造成本.

　　利用細菌、真菌等微生物生產(chǎn)的生物絮凝劑具有高效、無毒、可生物降解等優(yōu)點. 但其各種利用方式都存在明顯缺陷：1)直接投加微生物細胞或菌-藻共同培養(yǎng)有對微藻培養(yǎng)系統(tǒng)造成污染的風(fēng)險;2)投加培養(yǎng)液、抽取液、提取物等方式需要一個微藻培養(yǎng)系統(tǒng)以外的單獨培養(yǎng)體系，尤其是后兩者還涉及到復(fù)雜的分離和加工問題，這無疑會增加利用難度和成本. 可見，生物絮凝劑一般所宣稱的低成本優(yōu)勢可能在實踐中難以能成為現(xiàn)實. 生物絮凝劑另一缺點是，某一生物絮凝劑可能只對某些特定藻種絮凝效果較好. 利用自絮凝藻種產(chǎn)生的生物絮凝劑不需要額外的培養(yǎng)體系，且無污染微藻培養(yǎng)之虞. 但自絮凝種屬的生長速度一般低于非自絮凝種屬，其污水凈化能力和產(chǎn)油潛力也可能不如非絮凝藻種.因此，控制自絮凝藻種在系統(tǒng)中的比例至關(guān)重要. 這就提出了在混合培養(yǎng)中進行種群控制的復(fù)雜要求. 與細菌、真菌等微生物產(chǎn)生的生物絮凝劑類似，自絮凝藻株的絮凝效果也將隨目標(biāo)藻種的不同而異. 理解自絮凝(EPS誘導(dǎo))藻種的絮凝機理對促進其應(yīng)用具有關(guān)鍵意義. 目前在這方面的研究還非常不足，基本上還處于對EPS的成分分析上. DCB理論雖然能解釋很多實驗現(xiàn)象，但存在不能解釋為什么只有特定藻種才具有絮凝作用這一根本缺陷. 在此方面，由藻細胞親/疏水性決定的Lewis酸-堿水合作用力是非常有前景的理論，應(yīng)該成為后續(xù)研究的重點.

　　*沉淀雖然能有效誘導(dǎo)出自發(fā)性絮凝，但其形成一般要在pH>10.5以上. 而大部分微藻在pH>9時光合作用就會受到顯著抑制甚至*停止，所以微藻的自然生長很可能達不到*沉淀的生成條件. 事實上，幾乎所有基于*沉淀的自絮凝都是通過外加堿性物質(zhì)達到所需pH值(表 6)，這無疑會帶來額外的成本. 高pH還可能對藻細胞造成嚴重損傷，例如，高產(chǎn)油藻種Skeletoma costatum在pH = 10. 2時絮凝率達 80%，但回收藻體中相當(dāng)一部分細胞發(fā)生解體及胞內(nèi)成分外泄，嚴重影響后續(xù)二十碳五烯酸(EPA)提取工藝;螺旋藻(Spirulina platensis)在pH高于13時，細胞絮凝得又快又*，但此時藻細胞顏色發(fā)黃，表明其細胞已受到較為嚴重的“pH損傷”.此外，高pH值還很可能超出排放標(biāo)準，需要再加酸調(diào)節(jié)到容許的范圍. 因此，基于*沉淀的自絮凝只適用于單純的微藻采收，對微藻污水處理系統(tǒng)來說并不是一個合適的選擇.

　　基于磷酸鈣沉淀的自絮凝無需任何額外投入，在微藻自然生長的pH范圍內(nèi)(8～10)就能形成，能同步實現(xiàn)除磷，對微藻活性和藻細胞的后續(xù)加工利用幾乎沒有不利影響. 因此，無論是從污水深度處理，還是從藻細胞的采收利用等角度來看都是分離采收方法之一. 尤其是隨著磷酸鹽濃度提高，其臨界pH值將顯著下降;而這在實際污水處理中恰恰是一個很容易控制的工藝條件. 鑒于此，可以提出以下幾個強化基于磷酸鈣沉淀自絮凝的思路：①在污水處理的主體工藝中取消強化生物除磷，為后續(xù)微藻處理系統(tǒng)保留高磷濃度;②采用高密度間歇培養(yǎng)方式，并*或在反應(yīng)周期末端取消外部CO2供給，以迅速且自然地形成高pH條件;③通過適當(dāng)延長反應(yīng)周期、強化光合作用(光照、底物濃度)等進一步促進pH的提升. 目前存在的問題是大部分研究都只是考察高pH下瞬時的絮凝效果. 如果微藻培養(yǎng)系統(tǒng)*處于誘導(dǎo)自絮凝所需的高pH環(huán)境，幾個非常值得關(guān)注的問題是：①微藻種群結(jié)構(gòu)是否會發(fā)生顯著變化?② 目標(biāo)藻種能否維持優(yōu)勢?③ 微藻的特性(凈化能力、油脂含量等)是否會發(fā)生改變?這些都需要進一步的系統(tǒng)研究來明確.