利用小球藻处理啤酒厂废水处理的研究进展

利用小球藻处理啤酒厂废水处理的研究进展

目前，传统的废水处理技术仍能从废水中去除有机物，减少bad和cod，但水中仍然含有大量养分，容易引起水体富营养化。去除废水中的重金属大多采用物理法或物理化学法,但此法药剂耗量大、处理成本高。氧化塘是一种和下游生物技术结合起来的较简单的废水处理方法。氧化塘和下游的滴流生物滤器或活性污泥结合起来可以经济有效地去除废水中的N、P,不仅处理效果好,而且处理费用仅仅是传统处理方法的50%。小球藻是氧化塘中的主要藻类之一,在氧化塘处理废水的过程中起着重要的作用,并且还可异养培养,将富含养分的无毒废水进行资源化处理。本文着重介绍了近几年国内外利用小球藻处理废水的研究进展。小球藻(Chlorella)是单细胞藻类,大约有10个种,生态分布广泛,小球藻生长的营养需求简单,能够在含有99%的水、1%的无机盐和溶解性气体的严格无机培养基中连续自养生长,易于培养,生长速度快,应用价值高。早在20世纪40年代,美国、日本、德国和以色列就开始了小球藻规模培养的研究。最近,小球藻异养技术,特别是高细胞浓度培养技术的研究证实小球藻既能光能自养,也能异养培养。小球藻能超负荷吸收重金属、利用无机盐、降解农药、烷烃、酚类、邻苯二甲酸酯等多种有机物。1废水处理与资源充分利用的研究食品发酵工厂废水中没有或很少含有毒物质,但含有蛋白、磷、钾、铁和一些微量元素,且COD、BOD都很高,大量排放会造成水体污染和资源浪费。食品发酵工厂的废水很适合小球藻的生长,因此有学者对利用小球藻处理食品发酵工厂废水进行了研究,力图将废水处理与资源充分利用结合起来。蒋培森等选用蛋白核小球藻处理啤酒厂废水污泥。将废水污泥的抽提液以不同比例与培养基混合,以不加抽提液的培养基为对照,然后分别接种等量的蛋白核小球藻。在25℃,10h光照/d(5000Lux)和每天摇动两次的条件下培养,10d后发现在废水污泥抽提液与培养基之比为80:20时,无论是藻生物量还是粗蛋白含量都在几组处理中是最高的,与对照相近。日本的山崎繁久等在海生小球藻的培养液中添加白酒酿造的蒸馏废液,然后在恒温箱内,充气,光照等条件下培养7d。结果表明,蒸馏废液能促进海生小球藻增殖。本实验室初步研究表明,小球藻在无光异养条件下能利用啤酒厂废水中多种营养成分。小球藻去除废水中的铵态氮并将它们转化为细胞中的蛋白质、叶绿素等含氮物质,并显著地降低废水中的COD、BOD。2藻类对镉离子的去除能力Pascucci等将铜、铁、镍、铝、锌等金属化合物与蛋白核小球藻的混合物分别接种于蒸馏水、海水、废水中。经过培养后发现铜、镁能够被最有效去除。Gonzalez等报道在一个废水池中发现了自然生长的单细胞藻类小球藻和一种细菌共同生存。并进一步研究发现这两种微生物被人工固定在藻酸珠子时能共存,小球藻的色素单位产量提高,小球藻的细胞单位产量基本上保持恒定,所以可以利用细菌和小球藻共生来处理废水。Mohapatra等研究了小球藻解除水银毒害作用的能力。Liang等发现小球藻能够在含有重金属及过量铵的废水中生长,处理废水的同时实现了废水中资源的利用。Hammouda等报道以四尾栅藻(Scenedesmusquadricauda)和小球藻为主体的藻类培养—废水净化—水产养殖的联合体系。利用藻类处理废水,可以使废水的COD、BOD5达到排放标准。并研究了不同的藻类去除磷、氮的模式,结果表明藻类都能有效的去除磷、氮,去除率达到100%。重金属去除率可达到64.2%~100%。小球藻对重金属的超负荷吸附能力取决于许多因素,如温度、重金属浓度、培养基的营养成分、pH值等。Rollemberg等研究小球藻吸附镉离子的机理。结果表明,废水中的氢离子浓度和碱性金属阳离子间的竞争对小球藻吸附镉离子功能有影响。Muyssen等研究发现通过诱导藻株能改变小球藻耐受锌的能力。小球藻一般能耐受65μg/L锌,经过100d的诱导期后,提高了其对锌的忍受度。Chong等研究了普通小球藻(Chlorellavulgaris)和四尾栅藻等11种藻类处理综合废水中的镍和锌的规律性。这11种藻类能在含有30mg/L镍和30mg/L锌的废水中生存。其中四尾栅藻具有最大的藻生物量而呈现出最强的处理镍的能力,处理5min后废水中镍去除率达97%;处理90min后废水中镍的浓度进一步下降到0.4mg/L,去除率达99%。利用四尾栅藻处理含有30mg/L镍和30mg/L锌的废水,5min后发现超过98%镍和锌被同时去除,表明锌的存在并不影响四尾栅藻处理镍的能力。小球藻处理镍的能力仅次于四尾栅藻,经过小球藻处理90min后,镍的浓度从30mg/L下降到10mg/L,其处理镍的能力几乎不受锌存在的影响。进一步比较单位生物量处理金属的能力,小球藻具有最强的吸收镍和锌的能力。Wang等研究发现废水中主要的营养物质如磷、氮等影响了小球藻超负荷吸收铬和硒的能力。实验中通过测定金属富集系数来评价小球藻对金属的吸收能力。结果表明,当加入一定浓度的磷时,小球藻吸收金属的能力下降。3固定化小球藻对含酚废水水质的影响王翠红等采用海藻酸钠作为包埋剂,制成具有一定强度直径为4mm的海藻酸钠小珠,每个小珠含1.8×105个小球藻。用固定化小球藻处理酚浓度为220.5mg/L的废水,在光照6000~7000lux,温度20~25℃,光暗比12∶12,充气量30mL/h条件下,经72h处理后,出水酚浓度可降至0.306mg/L,达到国家地面水一级排放标准。结果表明,采用固定化小球藻处理含酚废水,出水透明度高、稳定、物理性好、成本低。孙红文等利用普通小球藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻处理偶氮染料废水。实验中,在这3种藻培养液中分别加入10种不同结构的单偶氮染料,在温度为25℃±1℃,12h光照(光照强度450Lux),12h黑暗,以及光照时每3h振荡充气一次的条件下培养。结果表明,蛋白核小球藻生长最好,脱色率最高;在10种单偶氮染料中对酸性红B的脱色率最高可达89.8%。Ogbonna等研究发现,在异养和光合自养条件下类球红细菌(Rhodobactersphaeroides)、小球藻都能利用废水中的有机物来生长,尤其在异养条件下,类球红细菌和小球藻都能高效地处理废水。结果表明,它们中的任何一种菌株单独处理废水时不能同时完全去除醋酸盐、丙酸盐、铵盐、硝酸盐及磷酸盐。但把两者结合起来处理废水,就能同时去除上述物质。因两者各有所长,所以可以根据废水的成分而决定类球红细菌和小球藻的最佳比例,以达到最佳的处理效果。4小球藻的营养成分利用小球藻处理废水,可有效地去除废水中的有机物质、磷、氮和重金属,处理水可用于农田灌溉和工业生产。另一方面小球藻含有大量可利用的叶绿素、叶黄素和其他类胡萝卜素、丰富的蛋白质(≥50%)、碳水化合物、B族维生素(所含的维生素B12比人体肝脏中还高)、维生素C