固定化铜绿微囊藻处理含磷废水及其性能的研究

论文摘要

水体富营养化已经成为全球性的环境问题,影响着整个水体系统的生态平衡,威胁着人类的生存和社会的可持续发展。当前世界各国针对富营养化问题采取了各种防治措施,虽然取得了一定程度的成果,但实质性的进展和显著的成效却甚微。本课题尝试引用生态位的理念,将造成富营养化问题的常见藻种经过人工改造后,作为一种全新的特殊物种对模拟含磷污水进行处理,以期对富营养化问题的改善与解决提供一条全新的思路。研究的第一步选取引起富营养化问题的常见藻——铜绿微囊藻,进行实验室培养。依据固定化技术在废水处理中的优势,选用10%的聚乙烯醇（PVA）和1%的海藻酸钠（SA）包埋铜绿微囊藻,并交联4%的氯化钙（CaC12）溶液,将所制得的藻球驯化一段时间,其间通过分别测定藻球和培养液中叶绿素a的含量判断固定在载体上的铜绿微囊藻是否具有生物活性,结果表明：铜绿微囊藻不仅能够在载体上进行正常的新陈代谢和生长繁殖,而且能够很好地依附在载体上、不发生流失。课题第二步,以第一步制成的固定化藻球为研究对象,分成经过驯化和未经驯化的两组进行对照试验,研究固定化藻球作为一种特殊生物在环境中存在所应具备的基本性能。试验结果表明：固定化藻球能长时间浸泡在溶液中,几乎不发生形态改变：能在高达2000r/min的水流转速中维持自身完整性、破裂程度甚微；对pH的耐受性扩大到6-10,存在的最佳pH值为8；此外,电镜展示了固定化藻球独一无二的内部结构,由外往内依次为表层皱状结构、规则柱形放射状中间层、整齐蜂窝内部支撑层,并且在中间层拥有高密度藻附着量。虽然驯化后的藻球较未驯化的藻球综合性能要优越,但相差值在合理范围内。考虑到实际污水处理中时间制约因素,可尝试用未驯化藻球进行预处理,以期在第一时间使污水问题得到初步控制。课题第三步仍以经过驯化和未经驯化的藻球为对照组,在提供培养基和纯合成含磷污水量种设计试验条件下,研究对磷的去除效果。在纯合成含磷污水处理中增加空白凝胶球,以推断对磷的去除起关键作用的是固定化载体还是藻类。结果表明：经过驯化的藻球在有无培养基的条件下对磷的去除率范围为80.3%-77.7%,比未经驯化的藻球（82.7%-76.3%）在除磷效果和性能上都要稳定,此外即使外界没有充足的营养源,固定化藻球依然有较高的除磷率；固定化载体虽然存在一定程度的除磷能力,但随着时间的推移,被吸附的磷会重新释放到水体中；固定在载体上的铜绿微囊藻对磷的去除起决定作用,而且它是将磷作为一种营养盐而吸收,通过自身转化为能量,这种除磷作用是永久性的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 水体富营养化
• 1.1.1 水体富营养化的危害
• 1.1.2 水体富营养化的成因
• 1.1.3 水体富营养化的防治
• 1.2 富营养化问题解决的关键——集中控磷
• 1.2.1 磷为富营养化水体中的限制因子
• 1.2.2 磷污染及除磷技术现状
• 1.3 污水处理技术发展趋势
• 1.4 微生物固定化技术的研究概况
• 1.4.1 微生物固定化技术概述
• 1.4.2 藻类固定化技术在污水处理中的应用
• 1.4.3 藻类固定化载体的选择
• 1.5 铜绿微囊藻作为实验材料的原因
• 1.6 课题研究的目的和意义
• 1.6.1 课题研究的意义
• 1.6.2 课题研究的内容和目的
• 第2章 固定化铜绿微囊藻的研制与驯化
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 主要仪器
• 2.2.2 铜绿微囊藻的来源与培养
• 2.2.3 固定化材料的选择
• 2.2.4 固定化操作步骤
• 2.2.5 固定化藻球的驯化
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小节
• 第3章 固定化藻球性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 主要仪器与试剂
• 3.2.2 实验设计
• 3.2.3 试验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 固定化藻球内外部形态分析
• 3.3.2 固定化藻球物理稳定性分析
• 3.3.3 pH对固定化藻球的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 固定化藻球处理含磷模拟污水的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.2.1 主要实验仪器
• 4.2.2 实验药品
• 4.2.3 磷浓度测定和去除率的测定方法
• 4.2.4 试验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 不提供培养基下固定化藻球和空白胶球的除磷效果
• 4.3.2 培养基存在条件下固定化藻球的除磷效果
• 4.3.3 固定化藻球除磷过程中叶绿素a含量的变化
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 存在的问题及日后发展的方向
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 致谢