微藻法污水處理研究與進(jìn)展

研究與開(kāi)發(fā)2009年第5期青海倒技微溟法水她理研究與展史媛媛(重慶科技學(xué)院,重慶401331)摘要:本文綜述了目前我國水資源污染現狀及現有污水處理方法、存在的問(wèn)題。通過(guò)對比指出微藻法是一種很有前途的污水處理方法,并對微藻法處理污水的研究現狀及未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向等方面進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞:水污染;污水處理;微藻法1引言海河等均受到不同程度的污染水是生命的源泉,人離不開(kāi)水。然而隨著(zhù)工業(yè)進(jìn)全國湖泊水質(zhì)不同程度地呈富營(yíng)養化狀態(tài)。且污步和社會(huì )發(fā)展,水污染日趨嚴重,成了世界性的頭號染正由淺層向深層發(fā)展,地下水和近海域海水也正在環(huán)境治理難題?，F代污水處理方法主要分為物理處理受到污染,我們能夠飲用和使用的水正在減少。而我法、化學(xué)處理法、物化處理法和生物處理法。相比較國約有1n2的城市主要以地下水作為城市供水水源,而言,生物法處理污水由于適用范圍廣、投資省和運地下水一旦被污染,恢復就極為困難,需要幾十年甚行費用低,多年來(lái)已被確立為生活污水、城市混合污至百年的努力。水、有機工業(yè)污水處理的主要手段之一,并且在實(shí)踐多年來(lái),我國水資源質(zhì)量不斷下降,水環(huán)境持續中不斷地得到發(fā)展。本文主要對生物法中利用藻類(lèi)處惡化,由于污染所導致的缺水和事故不斷發(fā)生,不僅理污水進(jìn)行了介紹。早在20世紀50年代, Oswald和使工廠(chǎng)停產(chǎn)、農業(yè)減產(chǎn)甚至絕收,而且造成了不良的Goas就提出利用微藻處理污水的想法。近幾年來(lái),社會(huì )影響和較大的經(jīng)濟損失,嚴重威脅杜會(huì )的可持續國內外對進(jìn)一步發(fā)揮藻類(lèi)凈化污水的潛力進(jìn)行了大量發(fā)展,威脅人類(lèi)的生存。據世界衛生組織調查,全球研究,在藻類(lèi)凈化污水的機理研究方面取得了很大進(jìn)有80%的人的疾病是由于水的污染造成的,約有132展"與傳統方法相比,利用藻類(lèi)處理污水可以克服億人口飲用不到清潔的水,平均每天有25萬(wàn)人因飲傳統污水處理方法易引起的二次污染、潛在營(yíng)養物質(zhì)用被污染的水引起疾病或因缺水而死亡;在許多第三丟失、資源不能完全利用等弊端,同時(shí)能夠有效且低世界國家中,死亡的嬰兒中有3/5~4/5是由水污染致成本地去除造成水體富營(yíng)養化的氮、磷等營(yíng)養物質(zhì),病造成的。因此具有廣闊的應用前景。3現有污水處理方法2我國水資源污染現狀物理處理法:通過(guò)物理作用分離、回收廢水中我國是一個(gè)淡水資源極缺乏的國家,人均淡水資不溶解的呈懸浮狀態(tài)的污染物(包括油膜和油珠)的源的占有量?jì)H為世界平均的四分之一。據估算,全國廢水處理法。通常采用沉淀、過(guò)濾、離心分離、氣每日向江河、湖泊排放工業(yè)污水及生活污水近2億浮、蒸發(fā)結晶、反滲透等方法,將廢水中懸浮物、膠噸,其中近70%的污水未達到排放標準,造成水體污體物和油類(lèi)等污染物分離出來(lái),從而使廢水得到初步染嚴重,長(cháng)江、黃河、淮河、珠江、松花江、遼河、凈化。能從根本上改善。建議今后依據氣井產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量辦法,找到真正適合澀北氣田的排水采氣工藝技術(shù)及壓力情況,通過(guò)節點(diǎn)分析和理論計算,選用不同管使之能確保氣井正常生產(chǎn),也為澀北氣田儲備更好的徑的油管進(jìn)行生產(chǎn)管柱優(yōu)化采氣工藝技術(shù)。(3)澀北氣田5口泡沫排水采氣工藝井的先導性試驗的結果表明,該工藝有一定效果,建議開(kāi)展進(jìn)一步參考文獻試驗,使該工藝進(jìn)一步完善和改進(jìn),真正起到增加氣田張書(shū),白曉,等低壓低產(chǎn)氣井排水果氣工藝技術(shù)天井的攜液能力的目的。[2]楊川東.采氣工程M]北京:石油工業(yè)出版社,1997(4)結合澀北氣田目前出水現狀和地質(zhì)特征,應進(jìn)③3楊繼盛采氣實(shí)用計算M北京:石油工業(yè)出版社,19行不斷分析研究和創(chuàng )新,采用自主研發(fā)和積極引進(jìn)的楊繼盛采氣工藝基礎M北京:石油工業(yè)出版社,199青海倒技009年第5期研究與開(kāi)發(fā)化學(xué)處理法啁:通過(guò)向污水中投加化學(xué)試劑,使發(fā)展。其與污水中污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應,去除污染物,或20世紀60年代,出現了高速率藻塘,它通過(guò)形使污水達到排放水水質(zhì)要求的方法。通常采用的方法成藻菌共生系統來(lái)凈化污水。廖敏等通過(guò)實(shí)驗發(fā)現有:中和、混凝、氧化還原、萃取、汽提、吹脫、吸藻菌共生體對砷有良好的去除作用。此工藝既有傳統附、離子交換以及電滲透等。氧化塘工藝投資省、運行費用低、易管理等特點(diǎn),較以上兩種方法雖然效果顯著(zhù),但由于廢水處理設普通氧化塘,它又能承受更高負荷的污水,塘更淺。施的運行管理專(zhuān)業(yè)性強,技術(shù)要求高,因而管理難度但由于其主要依靠自然生長(cháng)的藻類(lèi)和半人工控制手大。而且受重經(jīng)濟、輕環(huán)境的舊觀(guān)念影響,壓低環(huán)保段,藻類(lèi)的生長(cháng)受到許多因素的控制,處理效果的穩設施前期投入成本,缺乏環(huán)境治理的內動(dòng)力,廢水處定性受到影響。同時(shí),出水中藻類(lèi)難以收獲或收獲費理工程設計參數不夠科學(xué)、準確,工程施工不到位,用太高,這些都嚴重阻礙其進(jìn)一步的應用發(fā)展。質(zhì)量不過(guò)關(guān),出現相當數量類(lèi)似于“豆腐渣”的工1971年, Mcgriff等提出“活性藻”方法,把藻程。另外,污水處理設施長(cháng)期超負荷運行,使得污水類(lèi)和活性污泥結合起來(lái),使藻類(lèi)具有與活性污泥一樣處理效率和效果大大降低。良好的絮凝沉降性能,再采用與活性污泥相似的流程生物處理法網(wǎng):主要是在利用微生物自身新陳代來(lái)處理污水,污水中氮的去除率達92%,磷的去除率謝的生理功能的基礎上,采取一定的人工措施,創(chuàng )造達94%。但由于活性污泥的遮光作用,使得光因子成有利于微生物生長(cháng)繁殖的良好環(huán)境,加速微生物的增為對“活性藻”工藝影響較大的因素,進(jìn)而阻礙了殖及其新陳代謝生理功能,從而使污染物得到降解和“活性藻”在工程中的推廣應用。去除的一種污水處理方法。生物處理法主要是去除污20世紀80年代,微藻的固定化技術(shù)啊逐漸發(fā)展起水中溶解的和膠體狀態(tài)的有機污染物。來(lái)。該技術(shù)利用物理和化學(xué)手段將游離細胞定位于限4微藻在污水處理方面的應用定的空間區域,使其保持生物活性并可反復利用。國生物處理法中,藻類(lèi)污水處理方法由于其獨特的內外學(xué)者對此做了大量的實(shí)驗,指出固定化藻類(lèi)對優(yōu)勢,成為了目前污水處理方法的研究熱點(diǎn)。藻類(lèi)是氮、磷的凈化效率明顯高于懸浮態(tài)藻叫。Tam等"研究低等植物,具有以下特征:個(gè)體差異大,絕大多數是了普通小球藻在懸浮態(tài)和固定態(tài)下,對模擬生活污水自養原殖體,無(wú)不育細胞存在。這些特征決定了它在的凈化效果,結果表明固定態(tài)小球藻對氮、磷的去除污水凈化方面扮演著(zhù)重要的角色。率分別為78%和94%,而懸浮態(tài)小球藻的去除率僅為首先,藻類(lèi)與好氧菌形成藻菌共生系統,促進(jìn)對40%和5%,因此,固定化小球藻的凈化效率比懸浮態(tài)污水中有機物的氧化分解。其次,藻類(lèi)可吸收污水中要高得多。另外,利用藻類(lèi)固定化技術(shù)已成功進(jìn)行了的氮、磷,合成自身需要的有機物,顯著(zhù)降低污水中UO2、Au、Cu2、Hg2和Zm2的選擇性回收。氮、磷的濃度。第三,藻類(lèi)的富集作用可用于清除污隨著(zhù)研究的深入,現在正逐步采用多種藻類(lèi)或者水中有毒重金屬離子和放射性元素,或回收貴重金屬藻類(lèi)和大型水生植物共同作用凈化污水。已經(jīng)有科離子和微量元素。學(xué)家證明了多種藻類(lèi)或者藻類(lèi)與大型水生植物對污水利用微藻凈化污水,不僅能減少環(huán)境污染,還可中氮、磷的去除效果很好,甚至比只有微藻單獨作用以將得到的藻類(lèi)細胞進(jìn)一步處理得到有益物質(zhì),用作于污水的效果還好。目前還有一種光生物反應器培養飼料、肥料和生產(chǎn)生物柴油等。與傳統的廢水處理方藻類(lèi)仍處于實(shí)驗室研究階段,是具高光能利用效率汰相比,用微藻處理廢水,具有成本低、耗能少、效造價(jià)相對便宜、適于污水處理及藻類(lèi)資源收獲一體化益好的特點(diǎn),是一項非常有開(kāi)發(fā)潛力的環(huán)保工程。的光生物反應器叫。常用的是管式光生物反應器。我41微藻法處理污水的研究進(jìn)展國微藻研究中,微藻光生物反應器也是一個(gè)新方面。1957年, Oswald等建議將微型藻類(lèi)用來(lái)作為一華南理工大學(xué)正在展開(kāi)這項工作,并已取得了良好的種取代污水處理中的活性污泥的生物系統,奠定了藻進(jìn)展。類(lèi)污水生物處理技術(shù)的基礎。此后,人們越來(lái)越重視近幾年生物膜反應器技術(shù)的成功應用和金屬硫蛋細菌與藻類(lèi)相結合的應用,建立在人工模式水體藻菌白基因向藍藻中轉移的成功,進(jìn)一步推動(dòng)了微藻在污共生自?xún)粼砘A上的氧化塘技術(shù)得到廣泛的應用和水處理方面的研究與應用。研究與開(kāi)發(fā)2009年第5期青武技42微藻法污水處理的現狀了很大進(jìn)展,但是仍存在一些問(wèn)題有待解決。雖然目前利用微藻凈化污水的研究已取得一定的(1)新型藻類(lèi)資源的開(kāi)發(fā)與應用:選育和改良新進(jìn)展,但是,除了一些個(gè)別的應用以外,大多數處理型藻種,繼續篩選具有高效凈化能力的微藻,重點(diǎn)是方法均處于實(shí)驗室階段,在實(shí)用化或工業(yè)化應用上還篩選對有機物具有降解能力和自身經(jīng)濟價(jià)值較高的藻有許多問(wèn)題有待研究。如處理量較少、周期較長(cháng)、污種。水往往需要預處理等。此外,還需解決藻體的收集問(wèn)(2)通過(guò)轉基因技術(shù)獲得重金屬耐受株,或鑒題,微藻體積小、質(zhì)量輕,浮游生活,沉降性能很定、克隆相關(guān)基因,將有助于揭示藻類(lèi)重金屬耐性和差,傳統的靜止沉淀方法很難達到良好的固液分離效解毒機制,并推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的研究。果。理想的解決方法是通過(guò)藻類(lèi)修復配套技術(shù)如菌藻(3)廉價(jià)及性能良好的固定化載體開(kāi)發(fā)m:藻類(lèi)共生),利用分解菌將藻體吸附的有毒重金屬經(jīng)生物轉固定化首先需要選擇理想的固定化載體。目前,固定化而解毒,解決藻類(lèi)收集困難的問(wèn)題而實(shí)現規模應化載體主要有天然高分子凝膠,如海藻酸鈣、瓊脂等用,提高修復效率。同時(shí),應加強分子生物學(xué)與環(huán)境和有機合成高分子凝膠載體,如聚乙烯醇、聚內烯?？茖W(xué)研究領(lǐng)域的交流與合作,利用轉基因工程培育高胺等。天然高分子對生物沒(méi)有毒害,傳質(zhì)性能較好富集株系,開(kāi)發(fā)修復效率髙、運行費用低的新型藻但是強度較低;有機合成高分子凝膠強度較大,但其類(lèi)。如針對Hg的污染及其毒性,可運用分子生物學(xué)傳質(zhì)性能稍差。因此,開(kāi)發(fā)復合型固定化載體,改善技術(shù)將細菌體內對Hg的抗性基因(Hg還原酶基因)其性能,是藻類(lèi)固定化技術(shù)研究的重要內容轉到藻類(lèi)中,進(jìn)行H污染的藻類(lèi)富集與提取?？梢灶A計,上述問(wèn)題的逐步解決將為微藻凈化污Surasak等嗎發(fā)現轉基因衣藻對cd的耐受力和吸附核水的應用開(kāi)辟更加廣闊的前途。輻射能力都大大增強;也可通過(guò)改良遺傳特性來(lái)提高6結語(yǔ)藻類(lèi)對污染物的耐性、富集能力或提高超富集藻類(lèi)的綜上所述,利用藻類(lèi)富集作用進(jìn)行工業(yè)污水中有生長(cháng)速度或生物量,除了直接用重金屬誘導來(lái)獲取高毒、放射性金屬的去除及稀有、貴重金屬的回收,具修復率的藻株外,還可通過(guò)誘變育種獲得優(yōu)良藻株。有高效、經(jīng)濟、簡(jiǎn)便、選擇性好的優(yōu)點(diǎn),特別是對于如陸開(kāi)形等ν通過(guò)亞硝基胍誘變雨生紅球藻發(fā)現,適一些傳統方法不能有效處理的低濃度及某些特殊金屬宜的誘變劑量有助于藻種的改良;通過(guò)轉基因技術(shù)還的污水處理有著(zhù)獨特的應用價(jià)值。此外通過(guò)與其他方可把相應的重金屬結合蛋白基因,如PC、GSH等多法的配合,可進(jìn)一步提高其效率和選擇性,因此是肽基因轉入生物量相對較大的藻類(lèi),提高其富集能種極有發(fā)展前途的工業(yè)污水凈化手段。用微藻凈化污力。如宋凌云等叫將人肝金屬硫蛋白突變體整合到集水,不僅能減少環(huán)境污染,還可以將得到的藻類(lèi)細胞胞藻6803后,得到了能耐受銅的轉基因藻。用作飼料和肥料,甚至可用于生產(chǎn)有用的化學(xué)物質(zhì)?，F有研究主要集中于藻類(lèi)對單一重金屬污染水體近來(lái),有人提出將回收的藻類(lèi)直接用作生物質(zhì)進(jìn)行液的吸附能力,對復合重金屬污染水體的吸附研究則相化轉變成生物柴油,如果該想法可以工業(yè)化,確是對較少。由于自然污染水體中往往是多種重金屬共個(gè)消除污染和獲得再生能源雙贏(yíng)的舉措。存,而重金屬之間的相互作用又會(huì )影響藻類(lèi)對不同重金屬的富集能力。如林榮根等發(fā)現,當Cu和Cd在參考文獻水中共存時(shí),海黍子對兩者的飽和吸附量均小于二者沈根祥,朱蔭湄,雷萍藻類(lèi)凈化含氮磷有機污水及其利用單獨存在時(shí)的吸附量,海帶對Cu的吸附量稍大于Cu研究進(jìn)展門(mén)農業(yè)環(huán)境保護,2001,2065):382-384單獨存在時(shí)的吸附量,而對Cd的吸附量則大幅減少。王良均,吳孟周污水處理技術(shù)及上程實(shí)例M北京:中國加強藻類(lèi)對復合重金屬污染水體的富集能力的研究,石化出版社,2007可為開(kāi)發(fā)具有實(shí)際應用價(jià)值的重金屬污染水體修復藻柏景方,污水處理技術(shù)M哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006.種提供可靠的依據,并可促進(jìn)其在含重金屬廢水處理4]李朔藻類(lèi)在污水處理中的角色及價(jià)值U節能環(huán)保,2005和貴重金屬回收方面的應用(4):18-195未來(lái)的研究方向[5]OswaldW J, GotaasH B, Golueke C G, et al. Algae in waste雖然微藻在處理污水方面顯示了其優(yōu)越性并取得treatment[ J Sewage and Industrial Wastes, 1957, 29(4)青?？萍?009年第5期究與開(kāi)發(fā)幾種消春嚴品在城鎮供水申鈉應開(kāi)蘆淑英(國家城市供水水質(zhì)監測網(wǎng)西寧水質(zhì)監測站,青海西寧810001)要:本文對四種消毒產(chǎn)品在城鎮供水中的消毒性能和消毒成本進(jìn)行了比較。其結果:在保證出廠(chǎng)水微生物指標全部合格的情況下,消毒成本由低到高的排列為液氯、電解鹽、二氧化氯、活性氧。供水企業(yè)可根據自身條件選擇消毒產(chǎn)品。關(guān)鍵詞:城鎮供水;消毒產(chǎn)品;性能與成本1前言種具有強烈刺激性的、黃綠色的有毒氣體,比空氣我省今年上半年對全省42個(gè)市、地、縣的67家重2.5倍。其優(yōu)點(diǎn)是使用方便,價(jià)格低廉,消毒效果供水企業(yè)水質(zhì)狀況進(jìn)行了普查。在普查中了解到,目可靠,成本較低;缺點(diǎn)是氯與水體中酚反應產(chǎn)生一定前供水企業(yè)的消毒工藝處理主要是以液氯、二氧化氯、臭味,與有機物反應生成一系列鹵代副產(chǎn)物,有致電解鹽、活性氧消毒產(chǎn)品為主,消毒產(chǎn)品品種雖不同,癌、致畸、致突變物的危害;此外,液氯對儲存運輸但都取得了較好的消毒效果。各供水企業(yè)供水規模大要求很高,為防止跑氯,水廠(chǎng)須設置吸漏氯裝置和事小不一(最高的供水量可達20萬(wàn)m3d,最低的不足故坑,運輸液氯鋼瓶的車(chē)輛必須是危險品專(zhuān)用車(chē)輛100m3d),最遠的供水企業(yè)距省會(huì )西寧有1000余駕駛員和押運員經(jīng)培訓合格并取得證件后方可進(jìn)行液km。各供水企業(yè)根據各自的實(shí)際,選擇了性能不盡相氯鋼瓶運輸。同的消毒產(chǎn)品對水進(jìn)行消毒處理。本文就以上四種消22二氧化氯毒產(chǎn)品的性能和消毒成本進(jìn)行比較,結果如下。是一種水溶性的強氧化劑,在常溫常壓下是黃綠2消毒產(chǎn)品性能比較色氣體,無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒、不揮發(fā)、不易燃,在21液氯5~95℃溫度下性質(zhì)穩定,具有殺菌、消毒、除臭液氯為黃綠色的油狀液體,有毒,在15℃時(shí)比重脫色的作用?，F場(chǎng)制取二氧化氯是釆用氯酸鈉與鹽酸為14256,在標準狀況下,346℃沸騰,-101℃時(shí)凝為原料、負壓曝氣技術(shù)生產(chǎn)的復合消毒液(二氧化氯固,如遇有水分對鋼鐵有強烈的腐蝕性,一般貯存在為主,氯氣為輔),反應原理:0.5~10t的鋼瓶中,在干燥、避光、防火處保存。液NaCIO,+2HCI= NaCl+1/2CI, f +C102 f +H,0氯經(jīng)氣化變成氯氣,通過(guò)加氯裝置加入水中。氯氣是二氧化氯消毒飲用水的主要優(yōu)點(diǎn)是消毒效果好437457污染與防治,2006,28(5):348-351.阿6]廖敏,謝正苗,王銳,等.菌藻共生體去除廢水中砷初探[3] Surasak s, Samuel T, Desh V, et al. 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