太湖水华蓝藻资源化技术研究

论文摘要

水华蓝藻的及时打捞,可因蓝藻带走大量氮磷而净化水质,且可因避免蓝藻在水体中直接腐烂而导致水体进一步恶化。然而,打捞蓝藻若不能及时有效处置,随意堆放,会因蓝藻的腐烂发臭造成二次污染,也会因氮、磷、藻毒素的地表途径或向下淋溶而给水体环境带来新的污染威胁。如何及时有效地处置打捞的蓝藻是太湖水华蓝藻治理中面临的关键问题之一。本文以蓝藻厌氧发酵能源化与脱水蓝藻堆肥化为目标,着重对太湖蓝藻产气潜力、发酵过程中蓝藻漂浮分层以及膨胀问题进行研究,并采用ABR工艺对蓝藻进行发酵中试试验,以探索实际工程运行中蓝藻的处理效果,为蓝藻处理工艺优化作有益的探索。同时,还对脱水蓝藻堆肥化进程进行监测,以获得有益的堆肥工艺参数,并通过盆栽试验对蓝藻堆肥与常规有机肥进行比较,对蓝藻堆肥施用的安全性和可行性进行评估,为蓝藻堆肥化处理技术在我国的推广和应用提供依据。蓝藻产气潜力研究结果发现,太湖蓝藻理论产气潜力为689ml沼气·gTS-1、350mlCH4·gTS-1,而在35℃条件下,太湖蓝藻发酵60d的实际产气潜力为378.61ml沼气·gTS-1、410.80ml沼气·gVS-1和278.77mlCH4·gTS-1。在整个发酵周期中,发酵前15天产气量占总产气量的63.02%,COD总去除率达到60.28%,而前15天COD去除率达46.68%。对蓝藻厌氧发酵预处理研究发现,克服蓝藻漂浮现象有利于提高蓝藻产气效率,对蓝藻匀质化研究表明,通过调节蓝藻pH至3以下,再中和至pH7.0～7.5,可以实现蓝藻匀质化,并且经过匀质化处理后,蓝藻发酵产气量可提高5倍以上。试验还观察到:自然状态下3天内蓝藻膨胀可达最大,经过泵处理可以降低其膨胀率17%,节省酸化池体积约1/3。蓝藻厌氧发酵ABR中试运行试验结果表明:当HRT为10d时,有机负荷COD在10000mg·L-1～30000 mg·L-1间波动变化,COD去除率稳定在65%～70%左右,当外界温度下降后,即使延长HRT至20d,COD去除率却呈下降趋势,在42%～68%之间波动。在整个试验运行过程中出料pH都稳定在7.5左右,受进料pH、负荷以及均温的影响不大。比较厌氧发酵前后,发酵液中藻毒素（MC-RR、MC-LR）含量变化,由80～150μg·L-1下降到0.02～0.5μg·L-1,低于世界卫生组织（WHO）已制定的饮用水标准1μg·L-1,达到蓝藻无害化处理的目的。水华蓝藻脱水后,按蓝藻:风干牛粪:稻糠为40:40:20（质量比）进行混合堆肥,堆腐40天的试验结果显示:蓝藻堆肥经过一个月可以达到腐熟,腐熟后的蓝藻堆肥pH值为8.05、有机质含量为32.62%、全氮含量为1.59%、全磷（P2O5）含量为0.99%、全钾（K2O）含量为1.5%,总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）含量达到4%,符合《中华人民共和国农业行业标准-有机肥料（NY525-2002）》的要求。另外,经过60天小白菜盆栽试验结果发现,与不施肥处理相比,施入蓝藻堆肥增产25.63%,比常规有机肥的增产效果高12.2%。从小青菜Vc含量来看,施入蓝藻堆肥的处理比不施肥处理增加65.97%,比常规有机肥的增幅（97.22%）略低。可见,在增产效果上蓝藻堆肥高于常规有机肥,而在Vc含量上略低于常规有机肥。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 太湖富营养化现状
• 1.2 蓝藻水华的产生及危害
• 1.2.1 水体富营养化与水华发生
• 1.2.2 蓝藻水华的危害
• 1.3 蓝藻资源化处理技术
• 1.3.1 蓝藻理化特性
• 1.3.2 蓝藻资源化技术
• 1.4 本课题研究的基本思路与技术路线
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 本课题研究技术路线
• 第二章 太湖水华蓝藻厌氧发酵产沼气潜力研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 试验方案设计
• 1.3 检测项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 理论产气潜力研究
• 2.2 实际产气潜力研究
• 3 小结
• 第三章 太湖蓝藻厌氧发酵中试试验研究
• 第一节 蓝藻发酵预处理技术研究
• 1 匀质化技术研究
• 1.1 材料与方法
• 1.2 结果与讨论
• 2 蓝藻膨胀试验
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与分析
• 3 讨论
• 4 小结
• 第二节 水华蓝藻厌氧发酵折流板反应器（ABR）中运行结果
• 1 材料与方法
• 1.1 材料及方案设计
• 1.2 测试方法
• 1.3 试验装置
• 2 结果与分析
• 2.1 不同HRT与有机负荷下，ABR运行结果
• 2.2 藻毒素去除
• 3 小结
• 第四章 脱水蓝藻堆肥研究
• 第一节 脱水蓝藻堆肥化试验
• 1 材料与方法
• 1.1 堆肥地点及试验材料
• 1.2 样品采集
• 1.3 分析项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 堆肥发酵温度的变化
• 2.2 pH和电导率的变化
• 2.3 堆肥养分变化
• 2.4 有效磷的变
• 2.5 堆肥提取液对种子发芽指数（GI）的影响
• 2.6 藻毒素的降解
• 3 小结
• 第二节 施用蓝藻堆肥的盆栽试验研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料及方案设计
• 1.2 方案设计
• 1.3 测试方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同肥料对小青菜产量的影响
• 2.2 不同肥料对小青菜Vc含量的影响
• 3 小结
• 全文总结
• 研究创新之处
• 研究不足之处
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间发表论文情况一览表