响应面法优化藻菌共生体系深度处理畜禽养殖废水工艺研究

为优化微藻-细菌共生体系对畜禽养殖废水中碳氮磷去除的参数条件,利用响应面分析法(Response surface methodology,RSM)中的Box-Behnken中心组合设计(BBC),以接种比例、曝气量以及初始氨氮浓度为试验变量,以污染物去除率为响应值开展试验。响应面分析结果表明,对于COD去除的最佳条件为:活性污泥与微藻接种比例为6.0(m/m)、曝气量2.0 L·min~(-1)、初始氨氮浓度750 mg·L~(-1),此时COD去除率达92%以上。对于总氮(Total nitrogen,TN)的去除,当接种比例5.0(m/m)、曝气量1.5 L·min~(-1)、初始氨氮浓度750 mg·L~(-1)时,其去除率可达最大值(53%)。而对于磷酸盐的去除,当接种比例6.0(m/m)、曝气量1.5 L·min~(-1)、初始氨氮浓度600 mg·L~(-1)时,试验前96 h内便可达到100%的去除率。进一步对生物量检测发现,初始条件分别为曝气量1.5 L·min~(-1)、初始氨氮浓度900 mg·L~(-1)、接种比例4.0(m/m)或曝气量1.0 L·min~(-1)、初始氨氮浓度750 mg·L~(-1)、接种比例4.0(m/m)时,微藻生物量产量最高,可达到1.63～1.64 g·L~(-1)。研究表明,通过响应面法可以优化藻菌共生体系对畜禽养殖废水的处理工艺。对于不同的目标污染物,具有不同的最优参数组合。综合考虑各因素对各目标污染物去除效果的影响,可以选择废水处理工艺最优参数组合。通过回收在废水处理过程中生长的藻菌共生体用于后续生物质利用,可实现良好的经济价值,提高该工艺在污水深度处理中的应用前景。     

SPRR工艺回收养猪废水营养元素研究

采用磷酸铵镁（MAP）结晶法,研究序批式磷回收反应器（sPRR）从养猪废水厌氧消化液中回收营养元素的能力,初步确定了SPRR反应器的运行参数,考察了废水组成对反应器运行效果的影响。结果表明,在废水pH=8．5时,SPRR工艺能够有效富集MAP晶体,单个运行周期仅3．6h;养猪废水中适量投加Mg盐能使MAP产量提高约10．5％～11．6％;考虑经济成本。当养猪废水仅用于营养元素回收时,可不投加Mg盐。SPRR工艺可直接从养猪废水厌氧消化液中高效回收营养元素,具有广阔的应用前景。     

藻-菌耦合系统对猪场沼液的净化效果及其影响条件研究

针对猪场沼液中氮磷含量高且碳氮比严重失调不利于生化处理这一问题,选用对养猪废水净化效果好的近具刺链带藻和有机物降解效率高的商业化菌剂构建藻-菌系统,探讨其对猪场沼液的净化效果及其运行条件。结果表明,添加有机物降解菌不仅有助于促进微藻的生长,使微藻生物量最大值达到1.47 g·L-1,较未添加菌剂处理提高了23.53%,还能促进废水中碳氮磷的去除效果,其中总有机碳、氨氮和总磷的去除率分别提高了13.40%、3.39%和5.90%。藻-菌系统在不同温度条件下对猪场沼液中碳氮磷的净化效果差异明显。温度为30℃时最利于藻菌系统中微藻的生长,且对总有机碳和总磷的去除效果最好,此时微藻生物量最高值能达到2.21 g·L-1,总有机碳和总磷去除率为72.64%和26.66%;而最利于氨氮去除的温度为40℃,这与高温条件下氨氮易挥发有关。不同光照强度下藻-菌系统对污染物净化能力也不同。随着光照强度的增加,系统中微藻生长速度和光合产氧能力逐渐增加,系统对碳氮磷的去除效果也增强,而当光照强度从400μmol photons·m-2·s-1增加到600μmol photons·m-2·s-1时系统中微藻的生长速度和污染物的去除效果并没有提高,可见将光照强度控制在400μmol photons·m-2·s-1时系统中微藻生物量、总有机碳、氨氮和总磷去除率最高,分别为2.35 g·L-1、57.03%、68.01%和59.66%。研究表明,添加有机物降解菌可以促进微藻的生长,从而促进其对猪场沼液的净化效果,该藻菌系统运行的适宜温度和光照条件分别为30℃和400μmol photons·m-2·s-1。     

微藻对养殖废水中污染物的净化效果综述

养殖废水具有常规污染物浓度高,含有重金属、抗生素、激素等多种有毒有害污染物的特点,在养殖废水污染物净化方面,微藻转化技术展现出了巨大潜力。为探究微藻处理养殖废水的效果、机制机理、影响因素等,本文采用文献调研的方法,总结了微藻对养殖废水中主要污染物的去除效果及去除机制,分析了微藻处理养殖废水效果的不同影响因素,并重点讨论了不同处理工艺中微藻的作用机理及其对污染物的去除效率。结果表明：微藻可以通过光合作用和同化作用去除养殖废水中碳、氮、磷等常规污染物,并可以通过系列生物学过程去除重金属、抗生素、悬浮物、激素、致病菌等,同时,微藻对污染物的去除效果受藻种类型、接种浓度、温度、光照、废水性质的影响,多藻协同、固定化处理均可提升微藻的去除能力,而藻菌共生技术能使微藻和细菌互利共生,达到更高效去除污染物的目的。综上,微藻在养殖废水处理中潜力较大,在实际处理过程中应考虑其最佳环境条件及适宜的处理工艺,以构建高效微藻养殖废水净化系统。     

藻-菌系统中微藻生长条件的响应面法优化

人工构建藻-菌系统,探讨培养系统密闭情况及搅拌速率、藻-菌初始接种比例和废水有机负荷对系统中微藻生长的影响。在单因素试验结果的基础上,利用响应面法对搅拌速率、藻-菌初始接种比例和废水有机负荷3个因素进行优化。结果表明,培养系统密闭情况及搅拌速率、藻-菌初始接种比例和废水有机负荷均显著影响系统中微藻的生长,其中培养系统敞开更有利于微藻的生长。经响应面优化的最佳培养条件为:搅拌速率1 574.29 r/min,菌-藻接种比例150∶1,有机负荷(以化学需氧量计)3 676.02 mg/L。在此条件下培养7 d后,微藻的生物量为5.68 g/L,与理论预测值(5.69 g/L)基本吻合。本研究结果可为提高藻-菌系统对废水的资源化利用效率提供科学依据。     

厌氧氨氧化处理猪场养殖废水最佳运行工艺研究

以实际猪场废水为研究对象,以SBR为反应器,接种厌氧消化污泥培养厌氧氨氧化细菌,厌氧氨氧化阶段成功启动后,研究了厌氧氨氧化最佳运行工艺,试验研究表明:厌氧氨氧化最佳运行参数为pH值7.5±0.1,温度33(±1)℃,HRT1.2d。当达到最佳运行参数时,NH4+-N的去除率达到98.47%,NO2--N去除率达到99.09%。     

新型高效反应器组合系统处理奶牛养殖场废水试验研究

选择一种新型高效反应器系统对奶牛养殖场废水进行处理试验研究,这种反应器系统主要包括两级组合生物巢厌氧反应器和砂式沼液处理池.试验结果表明,该系统处理奶牛养殖废水速度快,两级组合生物巢厌氧反应器水力停留时间(HRT)仅为15h,处理效率高,砂式沼液处理池结构简单,对生物巢厌氧反应器出水处理效果好.该新型高效反应器组合系统对化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)和总固体悬浮物(TSS)的平均去除率分别为97.6%、98.2%、81.3%和98.1%,出水体积质量平均值分别为89.0、27.1、15.7mg·L-1和64.9mg·L-1,满足国家二级排放标准.     

强的松废水厌氧生物处理的研究

强的松生产废水是一种难处理工业废水.混合强的松废水的平均BOD5/COD为0.23,沉淀去除不溶性COD,BOD5/COD可提高到0.34.混合强的松废水的COD:N:P为10415:10:1,在厌氧处理中,需外加氮磷营养源.试验证明,采用上流式厌氧污泥床(UASB)工艺处理高浓度强的松废水是可行的.在HRT为2 d、容积COD负荷为4.16～4.98 g·L·d-1的条件下,COD去除率可达80%以上.当容积COD负荷超过5.96 g·L·d-1时,反应器易发生酸化,但可通过降低容积COD负荷和调节进水碱度的方法解除酸抑制,使反应器效能得到恢复.     

常温下猪场厌氧消化液的亚硝化研究

[目的]探求常温下猪场厌氧消化液亚硝化的最优工艺参数。[方法]在常温（15～30℃）条件下,以模拟低C/N、高氨氮的猪场厌氧消化液为进水,通过反应器启动和运行,研究猪场厌氧消化液亚硝化的最优工艺参数及影响因素。[结果]反应器在常温下作全程硝化启动时,氨氮进水浓度为100 mg/L,COD进水浓度为180 mg/L,之后逐渐增加进水浓度以提高容积负荷,经过25 d的培养成功启动。反应器启动后连续运行70 d,在未控制pH条件下,随着硝化反应产酸的积累,氨氮去除率下降至54.86%,NO2--N下降至0.029 mg/L;在调节pH条件下,氨氮浓度平均去除率为93%,NO2--N平均累积率稳定为90%;pH适宜范围在7.0～8.0,FA适宜范围为3.02～12.1mg/L,曝气量为200 mg/L。[结论]该研究为猪场厌氧消化液亚硝化的后续厌氧氨氧化进一步脱氮奠定了基础。     

添加造纸白泥对猪场废水厌氧消化液中氮磷回收的影响

以造纸废弃物白泥作为pH调节剂,利用MAP沉淀法回收厌氧消化液中的氮磷,并采用曝气的方式提高消化液pH值和造纸白泥的溶解性,研究了造纸门泥的添加量和曝气时间对厌氧消化液中氮、磷回收效果的影响,并考察了曝气过程中pH、COD、PO3-4-P、NH3-N、Mg2+、Ca2+的变化规律.结果表明:造纸白泥的添加量为8 g·L-1,曝气时间为120 min时,PO3-4-P和NH3-N的回收率分别达到98%和59%,出水的PO3-4-P和NH3-N浓度分别为0.98 mg·L-1和60.66 mg·L-1,均达到了<畜禽养殖业污染物排放标准))(GBl8596-2001)的要求,同时,COD的去除率为45%;如果仅用曝气方式处理,120 min后PO3-4-P和NH3-N的回收率仅分别为66%和41%,均未达到排放标准要求.可见,与仅用曝气方式处理相比,添加造纸白泥协同曝气对厌氧消化液中氮磷的回收有明显的效果.     

低碳氮比畜禽粪水厌氧消化液短程硝化脱氮试验研究

针对畜禽粪水厌氧消化液存在低C/N、后续可生化性差等问题,提出利用短程硝化反硝化技术处理高氨氮畜禽粪水厌氧消化液。结果表明:在(29±1)℃条件下,通过调节曝气量控制DO在0.6~0.9 mg·L~(-1)之间,接种厌氧氨氧化颗粒污泥可快速实现短程硝化反硝化;之后在恒定曝气量下使反应器内DO为0.1~2.88 mg·L~(-1)时,在处理高氨氮粪水过程中,通过对比四组不同pH和游离氨(FA)发现,当pH=8、FA=18 mg·L~(-1)左右时更利于亚硝化菌的优势竞争并可长期稳定实现短程硝化反硝化;应用MPN法测得氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)数量之比为600∶1。SBR反应器稳定运行期间COD负荷和氨氮负荷分别为2.0~3.5 kg·m~(-3)·d~(-1)和0.6~0.8 kg·m~(-3)·d~(-1),COD去除率为63%~71%,NH~+_4-N去除率在94.9%以上,NO-2-N积累率(NAR)达到94.25%以上。     

光照周期对秸秆过滤前后牛场废水培养微藻的影响

选用FACHB-8和FACHB-2104为试验藻种,利用人工气候培养箱,在废水添加量为10％时,对比微藻在不同光照周期生长情况及对培养液中污染物去除情况.结果表明,秸秆过滤后废水培养微藻表现优于过滤前,过滤组微藻生长速率更快,且添加过滤后废水试验组氨氮、总氮、总磷、COD去除率均优于未过滤组.在光照周期24 h:0 h...     

微藻贴壁培养对沼液废水的处理效果

以产油藻类栅藻、小球藻为研究对象,通过贴壁方式考查微藻处理养猪沼液废水的效果。结果表明,栅藻、小球藻均能在沼液中较好生长,其生物产率分别是6.26、6.08 g·m~(-2)·d~(-1),与在正常培养基上(BG11)相当。栅藻、小球藻在沼液中培养,藻细胞油脂积累分别占细胞干重的34.6%和31.4%,与正常培养基相差不大。栅藻、小球藻均能较好净化废水中主要污染指标氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)及化学需氧量(COD),栅藻的去除率分别是96.59%、74.52%和72.47%,小球藻去除率分别是94.90%、73.55%和71.40%。本研究将产油微藻培养和养猪沼液废水处理相结合,研究结果可为藻类生物燃料生产及沼液废水资源化利用等提供理论基础。     

萝卜种子在城市生活垃圾厌氧消化液中发芽的研究

对萝卜种子在城市生活垃圾厌氧消化液中的发芽进行了研究.结果表明:较低浓度的厌氧消化液可以促进萝卜种子的发芽,有利于芽的生长,提高秧苗素质,芽表现出茎高、茎粗、叶宽、芽重等特点;较高浓度的厌氧消化液则抑制萝卜种子的发芽与芽的生长;经过陈化处理的厌氧消化液比新鲜的厌氧消化液更有利于萝卜种子的发芽和芽的生长.     

埃氏小球藻去鸡场废水氮磷效果及总脂积累的研究

[目的]规模化畜禽养殖已造成严重的废水污染,本研究拟建立微藻净化畜禽废水技术体系,以期有效脱氮除磷和同时获得大量高脂含量的微藻生物质。[方法]通过检测一养鸡场废水中氮磷等污染成分,并以其为研究对象,选用埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为试材,系统分析该微藻在不同稀释倍数的鸡场废水中的生长表型、脱氮除磷效率及油脂产率。[结果]在鸡场废水原液及2倍稀释液中,埃氏小球藻的生长均受到了显著抑制(P0.05),除氮率和油脂产率均较低;在高稀释倍数(≥4倍)的废水中,微藻生长迅速,并且氮磷去除率高达80.3%和75.0%;藻细胞油脂含量随废水稀释倍数的增加而增加,最高达34.6%。[结论]在鸡场废水原液和低倍稀释的废水中,埃氏小球藻生长受阻;在稀释4倍以上的废水中,藻细胞生长良好、脱氮除磷效率和油脂产率均较高。利用微藻处理鸡场废水,既可高效去污,又可获得富油的微藻生物质。这为后续建立基于微藻净化畜禽废水联产生物柴油等高值微藻产品的生产工艺奠定了技术基础。     

常温厌氧处理真丝印染废水的技术研究

采用复合式厌氧反应器常温处理低浓度真丝印染废水,在进水COD约为300 mg/L,色度400倍,有机负荷分别小于1.0kgCOD/(m3·d)和1.5kgCOD/(m3·d),水力停留时间(HRT)分别在10.8h和5.5 h的条件下,出水COD分别＜100mg/L和＜150 mg/L,出水色度分别＜50和＜80,均达到国家规定的一、二级污水排放标准.工艺技术经济分析表明采用复合式厌氧反应器常温处理低浓度印染废水是可行的.     

曝二氧化碳气体对近具刺链带藻在高氨氮废水中生长的影响

养猪废水中丰富的氨氮可为微藻生长提供充足的养分,但是高质量浓度的氨氮会抑制微藻生长。以近具刺链带藻为对象,考查微藻在不同质量浓度的氨氮废水中的生长情况,同时探讨曝二氧化碳气体对微藻在高氨氮废水中生长的影响。结果表明,当初始氨氮的质量浓度为350~900 mg·L^-1时,近具刺链带藻的生长受到明显抑制,培养7 d后,各处理微藻的生物量仅增加0.08~0.13 g·L^-1。对不同质量浓度的氨氮废水进行曝二氧化碳气体处理后,微藻的生长情况明显改善,各处理的生物量增加了0.32~0.47 g·L^-1。未曝气处理的废水pH值呈下降趋势,7 d后下降了约0.50;而曝气条件下废水的pH值呈先增加后下降趋势,第1天到第2天上升了约1.50,从第2天开始至第7天,下降了约0.40。试验条件下氨氮的去除率在3.76%~20.10%。研究结果证实,过高质量浓度的氨氮确实会抑制微藻的生长,但通过曝二氧化碳气体的形式可以改善微藻在高质量浓度氨氮废水中的生长情况。     

小球藻与莱茵衣藻混合处理猪场废水的效果研究

微藻用于处理养猪场废水并同时生产可再生能源微藻生物质,由此实现养猪场废水的生物资源化修复。同时利用2种不同微藻即小球藻和莱茵衣藻,处于不同温度环境(15 ℃或25 ℃)条件下,对具有不同起始氨氮浓度(NH4⁺-N 浓度分别为100 mgL^-1或250 mgL^-1)的养猪场废水处理效果观察,分别测定处理后养猪场废水中COD去除能力和微藻生物质累积能力。结果显示,小球藻和莱茵衣藻混合微藻在较高的养猪场废水起始氨氮浓度和较适宜生长条件下(25 ℃)具有较高效率的废水处理能力和生物质累积能力。     

不同光照条件对龙眼胚性悬浮细胞培养及柯里拉京合成的影响

【目的】研究不同光照条件对龙眼胚性悬浮细胞培养及柯里拉京代谢合成的影响,以期为龙眼胚性悬浮细胞大规模培养、工业化生产柯里拉京奠定理论基础。【方法】基于龙眼胚性悬浮细胞体系的建立,采用5 L新型搅拌式生物反应器放大培养龙眼胚性悬浮细胞,探讨黑暗和光照处理对龙眼胚性悬浮细胞生长、柯里拉京含量、蔗糖消耗以及培养体系中pH和DO(溶氧)的动态变化规律。【结果】龙眼胚性悬浮细胞在黑暗和光照条件下其生长动态大致均呈"S"形曲线,最大增重分别为4.74 g·L~(-1)和3.71 g·L~(-1);黑暗培养到第7 d龙眼胚性悬浮细胞体内柯里拉京含量达到最大值8.72 mg·g~(-1),是光照条件下的2.8倍,但在细胞培养液中柯里拉京含量明显低于光照条件(P0.05)。光照加快了龙眼胚性悬浮细胞对蔗糖的消耗速度,但对培养体系中的pH和DO无明显影响。【结论】生物反应器大规模培养过程中,黑暗条件利于龙眼胚性悬浮细胞生长及细胞内柯里拉京含量的积累,蔗糖消耗、pH和DO是龙眼胚性悬浮细胞生长及柯里拉京合成的重要调控因子。     

ABR处理猪场废水试验研究

规模化养猪场排放的大量废水没有经过有效的回收利用或处理即直接排放,将对环境产生严重污染。针对猪场废水有机物浓度高、难处理的现状,采用厌氧折流板反应器(ABR反应器)处理猪场废水,借助试验装置,研究不同容积负荷和停留时间条件下,预酸化处理对污染物降解的影响,探索ABR技术处理猪场废水的可行性和运行效果。