微藻法污水处理研究与进展

研究与开发2009年第5期青海倒技微溟法水她理研究与展史媛媛(重庆科技学院,重庆401331)摘要:本文综述了目前我国水资源污染现状及现有污水处理方法、存在的问题。通过对比指出微藻法是一种很有前途的污水处理方法,并对微藻法处理污水的研究现状及未来技术发展方向等方面进行了阐述。关键词:水污染;污水处理;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,人离不开水。然而随着工业进全国湖泊水质不同程度地呈富营养化状态。且污步和社会发展,水污染日趋严重,成了世界性的头号染正由浅层向深层发展,地下水和近海域海水也正在环境治理难题。现代污水处理方法主要分为物理处理受到污染,我们能够饮用和使用的水正在减少。而我法、化学处理法、物化处理法和生物处理法。相比较国约有1n2的城市主要以地下水作为城市供水水源,而言,生物法处理污水由于适用范围广、投资省和运地下水一旦被污染,恢复就极为困难,需要几十年甚行费用低,多年来已被确立为生活污水、城市混合污至百年的努力。水、有机工业污水处理的主要手段之一,并且在实践多年来,我国水资源质量不断下降,水环境持续中不断地得到发展。本文主要对生物法中利用藻类处恶化,由于污染所导致的缺水和事故不断发生,不仅理污水进行了介绍。早在20世纪50年代, Oswald和使工厂停产、农业减产甚至绝收,而且造成了不良的Goas就提出利用微藻处理污水的想法。近几年来,社会影响和较大的经济损失,严重威胁杜会的可持续国内外对进一步发挥藻类净化污水的潜力进行了大量发展,威胁人类的生存。据世界卫生组织调查,全球研究,在藻类净化污水的机理研究方面取得了很大进有80%的人的疾病是由于水的污染造成的,约有132展"与传统方法相比,利用藻类处理污水可以克服亿人口饮用不到清洁的水,平均每天有25万人因饮传统污水处理方法易引起的二次污染、潜在营养物质用被污染的水引起疾病或因缺水而死亡;在许多第三丢失、资源不能完全利用等弊端,同时能够有效且低世界国家中,死亡的婴儿中有3/5~4/5是由水污染致成本地去除造成水体富营养化的氮、磷等营养物质,病造成的。因此具有广阔的应用前景。3现有污水处理方法2我国水资源污染现状物理处理法:通过物理作用分离、回收废水中我国是一个淡水资源极缺乏的国家,人均淡水资不溶解的呈悬浮状态的污染物(包括油膜和油珠)的源的占有量仅为世界平均的四分之一。据估算,全国废水处理法。通常采用沉淀、过滤、离心分离、气每日向江河、湖泊排放工业污水及生活污水近2亿浮、蒸发结晶、反渗透等方法,将废水中悬浮物、胶吨,其中近70%的污水未达到排放标准,造成水体污体物和油类等污染物分离出来,从而使废水得到初步染严重,长江、黄河、淮河、珠江、松花江、辽河、净化。能从根本上改善。建议今后依据气井产气量、产水量办法,找到真正适合涩北气田的排水采气工艺技术及压力情况,通过节点分析和理论计算,选用不同管使之能确保气井正常生产,也为涩北气田储备更好的径的油管进行生产管柱优化采气工艺技术。(3)涩北气田5口泡沫排水采气工艺井的先导性试验的结果表明,该工艺有一定效果,建议开展进一步参考文献试验,使该工艺进一步完善和改进,真正起到增加气田张书,白晓,等低压低产气井排水果气工艺技术天井的携液能力的目的。[2]杨川东.采气工程M]北京:石油工业出版社,1997(4)结合涩北气田目前出水现状和地质特征,应进③3杨继盛采气实用计算M北京:石油工业出版社,19行不断分析研究和创新,采用自主研发和积极引进的杨继盛采气工艺基础M北京:石油工业出版社,199青海倒技009年第5期研究与开发化学处理法啁:通过向污水中投加化学试剂,使发展。其与污水中污染物质发生化学反应,去除污染物,或20世纪60年代,出现了高速率藻塘,它通过形使污水达到排放水水质要求的方法。通常采用的方法成藻菌共生系统来净化污水。廖敏等通过实验发现有:中和、混凝、氧化还原、萃取、汽提、吹脱、吸藻菌共生体对砷有良好的去除作用。此工艺既有传统附、离子交换以及电渗透等。氧化塘工艺投资省、运行费用低、易管理等特点,较以上两种方法虽然效果显著,但由于废水处理设普通氧化塘,它又能承受更高负荷的污水,塘更浅。施的运行管理专业性强,技术要求高,因而管理难度但由于其主要依靠自然生长的藻类和半人工控制手大。而且受重经济、轻环境的旧观念影响,压低环保段,藻类的生长受到许多因素的控制,处理效果的稳设施前期投入成本,缺乏环境治理的内动力,废水处定性受到影响。同时,出水中藻类难以收获或收获费理工程设计参数不够科学、准确,工程施工不到位,用太高,这些都严重阻碍其进一步的应用发展。质量不过关,出现相当数量类似于“豆腐渣”的工1971年, Mcgriff等提出“活性藻”方法,把藻程。另外,污水处理设施长期超负荷运行,使得污水类和活性污泥结合起来,使藻类具有与活性污泥一样处理效率和效果大大降低。良好的絮凝沉降性能,再采用与活性污泥相似的流程生物处理法网:主要是在利用微生物自身新陈代来处理污水,污水中氮的去除率达92%,磷的去除率谢的生理功能的基础上,采取一定的人工措施,创造达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长繁殖的良好环境,加速微生物的增为对“活性藻”工艺影响较大的因素,进而阻碍了殖及其新陈代谢生理功能,从而使污染物得到降解和“活性藻”在工程中的推广应用。去除的一种污水处理方法。生物处理法主要是去除污20世纪80年代,微藻的固定化技术啊逐渐发展起水中溶解的和胶体状态的有机污染物。来。该技术利用物理和化学手段将游离细胞定位于限4微藻在污水处理方面的应用定的空间区域,使其保持生物活性并可反复利用。国生物处理法中,藻类污水处理方法由于其独特的内外学者对此做了大量的实验,指出固定化藻类对优势,成为了目前污水处理方法的研究热点。藻类是氮、磷的净化效率明显高于悬浮态藻叫。Tam等"研究低等植物,具有以下特征:个体差异大,绝大多数是了普通小球藻在悬浮态和固定态下,对模拟生活污水自养原殖体,无不育细胞存在。这些特征决定了它在的净化效果,结果表明固定态小球藻对氮、磷的去除污水净化方面扮演着重要的角色。率分别为78%和94%,而悬浮态小球藻的去除率仅为首先,藻类与好氧菌形成藻菌共生系统,促进对40%和5%,因此,固定化小球藻的净化效率比悬浮态污水中有机物的氧化分解。其次,藻类可吸收污水中要高得多。另外,利用藻类固定化技术已成功进行了的氮、磷,合成自身需要的有机物,显著降低污水中UO2、Au、Cu2、Hg2和Zm2的选择性回收。氮、磷的浓度。第三,藻类的富集作用可用于清除污随着研究的深入,现在正逐步采用多种藻类或者水中有毒重金属离子和放射性元素,或回收贵重金属藻类和大型水生植物共同作用净化污水。已经有科离子和微量元素。学家证明了多种藻类或者藻类与大型水生植物对污水利用微藻净化污水,不仅能减少环境污染,还可中氮、磷的去除效果很好,甚至比只有微藻单独作用以将得到的藻类细胞进一步处理得到有益物质,用作于污水的效果还好。目前还有一种光生物反应器培养饲料、肥料和生产生物柴油等。与传统的废水处理方藻类仍处于实验室研究阶段,是具高光能利用效率汰相比,用微藻处理废水,具有成本低、耗能少、效造价相对便宜、适于污水处理及藻类资源收获一体化益好的特点,是一项非常有开发潜力的环保工程。的光生物反应器叫。常用的是管式光生物反应器。我41微藻法处理污水的研究进展国微藻研究中,微藻光生物反应器也是一个新方面。1957年, Oswald等建议将微型藻类用来作为一华南理工大学正在展开这项工作,并已取得了良好的种取代污水处理中的活性污泥的生物系统,奠定了藻进展。类污水生物处理技术的基础。此后,人们越来越重视近几年生物膜反应器技术的成功应用和金属硫蛋细菌与藻类相结合的应用,建立在人工模式水体藻菌白基因向蓝藻中转移的成功,进一步推动了微藻在污共生自净原理基础上的氧化塘技术得到广泛的应用和水处理方面的研究与应用。研究与开发2009年第5期青武技42微藻法污水处理的现状了很大进展,但是仍存在一些问题有待解决。虽然目前利用微藻净化污水的研究已取得一定的(1)新型藻类资源的开发与应用:选育和改良新进展,但是,除了一些个别的应用以外,大多数处理型藻种,继续筛选具有高效净化能力的微藻,重点是方法均处于实验室阶段,在实用化或工业化应用上还筛选对有机物具有降解能力和自身经济价值较高的藻有许多问题有待研究。如处理量较少、周期较长、污种。水往往需要预处理等。此外,还需解决藻体的收集问(2)通过转基因技术获得重金属耐受株,或鉴题,微藻体积小、质量轻,浮游生活,沉降性能很定、克隆相关基因,将有助于揭示藻类重金属耐性和差,传统的静止沉淀方法很难达到良好的固液分离效解毒机制,并推动相关领域的研究。果。理想的解决方法是通过藻类修复配套技术如菌藻(3)廉价及性能良好的固定化载体开发m:藻类共生),利用分解菌将藻体吸附的有毒重金属经生物转固定化首先需要选择理想的固定化载体。目前,固定化而解毒,解决藻类收集困难的问题而实现规模应化载体主要有天然高分子凝胶,如海藻酸钙、琼脂等用,提高修复效率。同时,应加强分子生物学与环境和有机合成高分子凝胶载体,如聚乙烯醇、聚内烯酰科学研究领域的交流与合作,利用转基因工程培育高胺等。天然高分子对生物没有毒害,传质性能较好富集株系,开发修复效率髙、运行费用低的新型藻但是强度较低;有机合成高分子凝胶强度较大,但其类。如针对Hg的污染及其毒性,可运用分子生物学传质性能稍差。因此,开发复合型固定化载体,改善技术将细菌体内对Hg的抗性基因(Hg还原酶基因)其性能,是藻类固定化技术研究的重要内容转到藻类中,进行H污染的藻类富集与提取。可以预计,上述问题的逐步解决将为微藻净化污Surasak等吗发现转基因衣藻对cd的耐受力和吸附核水的应用开辟更加广阔的前途。辐射能力都大大增强;也可通过改良遗传特性来提高6结语藻类对污染物的耐性、富集能力或提高超富集藻类的综上所述,利用藻类富集作用进行工业污水中有生长速度或生物量,除了直接用重金属诱导来获取高毒、放射性金属的去除及稀有、贵重金属的回收,具修复率的藻株外,还可通过诱变育种获得优良藻株。有高效、经济、简便、选择性好的优点,特别是对于如陆开形等ν通过亚硝基胍诱变雨生红球藻发现,适一些传统方法不能有效处理的低浓度及某些特殊金属宜的诱变剂量有助于藻种的改良;通过转基因技术还的污水处理有着独特的应用价值。此外通过与其他方可把相应的重金属结合蛋白基因,如PC、GSH等多法的配合,可进一步提高其效率和选择性,因此是肽基因转入生物量相对较大的藻类,提高其富集能种极有发展前途的工业污水净化手段。用微藻净化污力。如宋凌云等叫将人肝金属硫蛋白突变体整合到集水,不仅能减少环境污染,还可以将得到的藻类细胞胞藻6803后,得到了能耐受铜的转基因藻。用作饲料和肥料,甚至可用于生产有用的化学物质。现有研究主要集中于藻类对单一重金属污染水体近来,有人提出将回收的藻类直接用作生物质进行液的吸附能力,对复合重金属污染水体的吸附研究则相化转变成生物柴油,如果该想法可以工业化,确是对较少。由于自然污染水体中往往是多种重金属共个消除污染和获得再生能源双赢的举措。存,而重金属之间的相互作用又会影响藻类对不同重金属的富集能力。如林荣根等发现,当Cu和Cd在参考文献水中共存时,海黍子对两者的饱和吸附量均小于二者沈根祥,朱荫湄,雷萍藻类净化含氮磷有机污水及其利用单独存在时的吸附量,海带对Cu的吸附量稍大于Cu研究进展门农业环境保护,2001,2065):382-384单独存在时的吸附量,而对Cd的吸附量则大幅减少。王良均,吴孟周污水处理技术及上程实例M北京:中国加强藻类对复合重金属污染水体的富集能力的研究,石化出版社,2007可为开发具有实际应用价值的重金属污染水体修复藻柏景方,污水处理技术M哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2006.种提供可靠的依据,并可促进其在含重金属废水处理4]李朔藻类在污水处理中的角色及价值U节能环保,2005和贵重金属回收方面的应用(4):18-195未来的研究方向[5]OswaldW J, GotaasH B, Golueke C G, et al. Algae in waste虽然微藻在处理污水方面显示了其优越性并取得treatment[ J Sewage and Industrial Wastes, 1957, 29(4)青海科技2009年第5期究与开发几种消春严品在城镇供水申钠应開芦淑英(国家城市供水水质监测网西宁水质监测站,青海西宁810001)要:本文对四种消毒产品在城镇供水中的消毒性能和消毒成本进行了比较。其结果:在保证出厂水微生物指标全部合格的情况下,消毒成本由低到高的排列为液氯、电解盐、二氧化氯、活性氧。供水企业可根据自身条件选择消毒产品。关键词:城镇供水;消毒产品;性能与成本1前言种具有强烈刺激性的、黄绿色的有毒气体,比空气我省今年上半年对全省42个市、地、县的67家重2.5倍。其优点是使用方便,价格低廉,消毒效果供水企业水质状况进行了普查。在普查中了解到,目可靠,成本较低;缺点是氯与水体中酚反应产生一定前供水企业的消毒工艺处理主要是以液氯、二氧化氯、臭味,与有机物反应生成一系列卤代副产物,有致电解盐、活性氧消毒产品为主,消毒产品品种虽不同,癌、致畸、致突变物的危害;此外,液氯对储存运输但都取得了较好的消毒效果。各供水企业供水规模大要求很高,为防止跑氯,水厂须设置吸漏氯装置和事小不一(最高的供水量可达20万m3d,最低的不足故坑,运输液氯钢瓶的车辆必须是危险品专用车辆100m3d),最远的供水企业距省会西宁有1000余驾驶员和押运员经培训合格并取得证件后方可进行液km。各供水企业根据各自的实际,选择了性能不尽相氯钢瓶运输。同的消毒产品对水进行消毒处理。本文就以上四种消22二氧化氯毒产品的性能和消毒成本进行比较,结果如下。是一种水溶性的强氧化剂,在常温常压下是黄绿2消毒产品性能比较色气体,无味、无臭、无毒、不挥发、不易燃,在21液氯5~95℃温度下性质稳定,具有杀菌、消毒、除臭液氯为黄绿色的油状液体,有毒,在15℃时比重脱色的作用。现场制取二氧化氯是釆用氯酸钠与盐酸为14256,在标准状况下,346℃沸腾,-101℃时凝为原料、负压曝气技术生产的复合消毒液(二氧化氯固,如遇有水分对钢铁有强烈的腐蚀性,一般贮存在为主,氯气为辅),反应原理:0.5~10t的钢瓶中,在干燥、避光、防火处保存。液NaCIO,+2HCI= NaCl+1/2CI, f +C102 f +H,0氯经气化变成氯气,通过加氯装置加入水中。氯气是二氧化氯消毒饮用水的主要优点是消毒效果好437457污染与防治,2006,28(5):348-351.阿6]廖敏,谢正苗,王锐,等.菌藻共生体去除废水中砷初探[3] Surasak s, Samuel T, Desh V, et al. 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Ellis Horwood境科学),199,18(4):8-131986:201-218.T]孟范平,宫艳艳,马冬冬.基于微藻的水产养殖废水处理技2]王琳,李季,康文利,等污水生物除磷研究进展环境术研究进展门微生物学报,2009,496):691-696