微藻贴壁培养对沼液废水的处理效果
微藻技术在污水处理中的应用与展望
微藻技术在污水处理中的应用与展望摘要:现如今,人们的生活质量在不断提高,人们十分重视水资源的使用,水体污染是当前突出的环境问题之一,随着各类新兴水处理技术的不断涌现,廉价高效的生态治理技术得到了较快发展,其中微藻生物技术的发展与应用受到了普遍关注。
微藻生物技术的处理工艺主要分为开放跑道池培养体系、封闭式光生物反应器培养体系以及固定化培养体系等。
微藻技术可以实现对污水中氮、磷、硫、难降解有机物及重金属等的同步转化去除,并可应用于市政污水、养殖废水、工业排水等不同类型的水处理工艺中。
在处理过程中,藻种的筛选、工艺条件的操控以及反应器的选型,均会对处理效果产生显著影响。
该文通过对微藻去除有机物、氮磷硫、重金属等不同污染要素的机理、效率以及工艺特点的总结分析,评述了当前微藻污水处理技术的发展现状及存在的问题,并展望了微藻技术用于污水处理行业的发展前景与主攻方向。
关键词:微藻;污水处理;污染物去除;污水资源化利用引言随着人口的不断增加和社会经济的迅速发展,淡水资源不断被破坏和污染,因此当前的研究热点之一便是寻找可再生利用、低耗、高效的污水生物处理技术。
尽管废水处理取得了巨大进展,一般采用传统化学物理方法,但仍存在容易产生二次污染、运行成本高、投资大等问题。
解决这些问题的一个有效途径就是新兴的微藻生物技术。
1微藻生物膜去污技术的发展现状微藻生物膜培养源于自然界中微生物的贴壁生长特性。
相比悬浮培养,生物膜培养模式的技术综合性强、集成度高、产业应用潜力大,能显著提升微藻的环境耐受性、去污能力和光利用效率等。
微藻生物膜系统不仅可以高效净化生产生活污水或地表径流中过剩的营养物及其他污染物,而且其环境耐受性较强。
研究发现,颤藻生物膜在5d内能去除富营养化湖水中93.8%的总氮(TN)和79%的总磷(TP),去除二级污水94.5%的TN和73%的TP。
栅藻生物膜对高浓度氨氮有较强的耐受性,能更有效地去除氨氮。
Craggs将三角褐指藻和颤藻接种在波纹滚道表面反应器内处理海洋排污口污水,可完全去除污水中铵和正磷酸盐,且能保证菌株单一。
污水处理中的微藻技术应用
对于某些特定的污染物,微藻的处理效果可能并不理想。
分离和回收难度大
微藻在处理后需要从废水中分离出来,这一过程可能比较困难且成本 较高。
对废水中营养物的需求量大
为了维持微藻的生长,需要大量的营养物,这可能导致处理成本增加 。
微藻技术的发展前景
优化微藻种类和生长条件
开发高效的分离和回收技术
总结词
低能耗、简易操作、改善农村环境
详细描述
该农村污水处理站采用微藻技术处理农村生活污水和畜禽养殖废水。通过在简易设施中培养微藻,实 现对废水的净化,同时改善农村水环境。该技术具有低能耗、简易操作的特点,适合在农村地区推广 应用。
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总结词
改善滤池的氧传递效率
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详细描述
在生物滤池中添加微藻,可以利用微藻的光 合作用提供氧气,增强生物滤池中的微生物 活性,提高有机物的降解效率。
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详细描述
微藻通过吸收和富集污水中的营养物 质,有助于提高生物滤池的脱氮除磷 效果,从而更好地满足污水处理排放 标准。
详细描述
微藻的生长可以增加生物滤池中的生物量,提 高氧传递效率,有利于微生物的生长和代谢。
特性
具有光合作用能力,能够吸收二氧化 碳并产生氧气,同时还能吸收氮、磷 等营养物质,具有较高的生长速率和 适应力。
微藻的生长环境与繁殖
生长环境
微藻可以在淡水、海水、沼泽、土壤等各种环境中生长,对 环境适应性较强。
繁殖方式
主要通过细胞分裂或孢子繁殖进行繁殖,繁殖速度较快。
微藻的种类与分布
种类
全球已知的微藻种类超过5000种,其中部分具有处理污水的能力。
微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究进展
微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究进展微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究进展废水处理和生物质回收再利用是当前环境保护和可持续发展的重要议题之一。
微藻作为一类独特的生物资源,具有高效的废水处理能力和丰富的生物质潜力,近年来受到了广泛的研究关注。
本文将从微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究进展进行综述,以期为相关领域的研究提供一定的参考。
废水处理是微藻应用的重要领域之一。
微藻由于其高效吸收和转化废水中的氮、磷等营养物质的能力而被广泛应用于废水处理领域。
微藻通过吸附、吸收和生长的过程,能够将废水中的营养物质转化为生物质,实现废水中有害物质的去除和循环利用。
研究表明,不同种类的微藻在废水处理中具有不同的适应性和处理效果。
例如,硝酸盐藻(Chlorella vulgaris)对废水中的高浓度氮和磷有较好的吸收和生物转化能力,而高盐度藻(Dunaliella salina)则适应于高盐度废水的处理。
此外,一些微藻在废水处理过程中还能释放出氧气,提高废水中氧气的含量,促进废水中的有害物质的降解和去除。
除了废水处理,微藻还在生物质回收再利用方面发挥着重要作用。
微藻是一类丰富的生物质资源,其生物质中富含蛋白质、脂类和多糖等有价值的成分。
通过微藻的培养和收获,可以获得高蛋白质微藻粉、微藻油和微藻多糖等产品。
这些产品可以应用于食品工业、饲料工业、能源工业等领域,实现生物质的高效回收和利用。
研究表明,不同种类的微藻在生物质回收再利用方面具有差异性和特殊性。
一些藻类如蓝藻(Spirulina)、鱼腥藻(Schizochytrium)等能够产生高含量的蛋白质或油脂,适用于食品和能源领域;而一些硅质藻类如硅藻(Diatom)则具有丰富的可溶性多糖和二氧化硅含量,适用于生物材料和医药领域。
近年来,微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究取得了一系列进展。
研究人员通过选择合适的微藻物种、优化培养条件和控制废水中的环境因素等方法,实现了高效的废水处理和生物质回收。
利用微藻处理废水研究进展
利用微藻处理废水研究进展利用微藻处理废水研究进展引言:随着工业化和城市化的快速发展,废水排放问题成为全球面临的严峻挑战。
传统的废水处理方法往往存在处理效率低下、高能耗等问题。
而微藻作为一类广泛存在于海洋和淡水中的微生物,具有高效吸收废水中有机物和无机物的潜力。
因此,利用微藻处理废水已成为当前环境科学领域研究的热点之一。
本文将对微藻处理废水的研究进展进行综述,为相关领域的研究和应用提供参考。
一、微藻在废水处理中的优势1.1 高效吸收能力微藻能够通过光合作用将废水中的有机物和无机物转化为生物量,其摄取速率高于大多数植物。
研究表明,一些微藻品种每天能够吸收废水中的有机物达到其干重的10倍以上。
1.2 抗污染能力强微藻对环境中的毒物和重金属具有较高的耐受能力。
在废水处理过程中,微藻可以将废水中的重金属吸收到其细胞内,从而减少对周围环境的污染。
1.3 能源回收微藻可以通过生物质发酵转化为生物燃料,如生物柴油和生物气体,实现能源的回收。
这为微藻处理废水提供了经济可行的途径。
二、微藻的种类及其在废水处理中的应用2.1 铜绿微藻铜绿微藻是一种广泛存在于淡水和海洋中的典型微藻。
它具有快速生长、吸收效率高的特点,在废水处理中具有良好的应用前景。
研究表明,铜绿微藻在处理含硝酸盐废水时,可以将废水中的硝酸盐转化为蛋白质和脂肪酸,实现废水的高效净化。
2.2 钾藻钾藻是一种适应性较强的微藻,可以在不同废水环境中生长。
研究表明,钾藻在处理含氮废水时,能够高效吸收废水中的氮源,降低废水中的氨氮含量。
此外,钾藻还可以将废水中的有机物转化为生物质,具有较高的能源回收效率。
2.3 斑藻斑藻是一种适应性较强的海洋微藻,具有高效吸收废水中有机物和无机物的能力。
研究表明,斑藻在处理含磷废水方面具有良好的应用潜力,可以将废水中的磷转化成有机物,降低废水对水体的富营养化效应。
三、微藻处理废水的关键技术3.1 光照光照是微藻进行光合作用的重要能源来源,对微藻的生长和废水处理效果起到至关重要的作用。
微藻养殖废水处理及其资源化利用技术
微藻养殖废水处理及其资源化利用技术一、背景介绍微藻是一类单细胞的藻类,具有高生长速度、易培养、多样性强等特点。
微藻养殖是一种新型的生产模式,其废水中含有大量的有机物和氮、磷等营养元素,如果不加处理直接排放,会对环境造成极大的污染。
因此,利用微藻养殖废水进行资源化利用,不仅能够解决污染问题,还可以获得经济效益。
二、微藻养殖废水的处理方法1、生物处理法生物处理法是将微生物应用于微藻养殖废水的处理中,通过微生物的代谢作用,将废水中的有机物和氮、磷等营养元素分解,从而实现废水的净化。
该方法具有处理效果好、成本低等优点,但处理时间较长,需要占用较大的土地面积。
2、化学处理法化学处理法是将化学药剂应用于微藻养殖废水的处理中,通过化学反应的作用,将废水中的有机物和氮、磷等营养元素分解,从而实现废水的净化。
该方法具有处理时间短、占用土地面积小等优点,但成本较高,且化学药剂的使用对环境有一定的影响。
3、物理处理法物理处理法是将物理手段应用于微藻养殖废水的处理中,通过物理过滤、沉淀、氧化等方式,将废水中的有机物和氮、磷等营养元素分离出来,从而实现废水的净化。
该方法具有处理效果好、成本低等优点,但需要占用较大的土地面积。
三、微藻养殖废水的资源化利用方法1、微藻生物质的利用微藻生物质是指微藻中的有机物质,通过将微藻进行干燥、压缩等处理,可以获得微藻生物质。
微藻生物质可以用于制备生物燃料、生物肥料等产品。
2、微藻油的利用微藻油是指微藻中含有的油脂,通过将微藻进行萃取、精制等处理,可以获得微藻油。
微藻油可以用于制备生物柴油、生物润滑油等产品。
3、微藻蛋白的利用微藻蛋白是指微藻中含有的蛋白质,通过将微藻进行提取、加工等处理,可以获得微藻蛋白。
微藻蛋白可以用于制备食品、饲料等产品。
四、微藻养殖废水处理及其资源化利用技术实例以某养殖场为例,该养殖场采用微藻养殖技术进行生产,废水中含有大量的有机物和氮、磷等营养元素。
为了解决废水排放对环境造成的污染问题,该养殖场采用生物处理法对废水进行处理。
基于微藻培养技术的污水处理
基于微藻培养技术的污水处理随着城市化进程的加快,城市污水越来越成为环保领域的焦点。
对污水的处理与回收已经成为城市可持续发展的重要环节之一。
然而,传统的污水处理方式一般采用沉淀、生物处理等技术,其处理效率和水质回收利用率都有一定局限。
基于此,微藻培养技术作为新型污水处理技术逐渐受到关注。
一、微藻培养技术简介微藻是一类微小的浮游植物,体积小,营养成分含量高,在水中生活和繁殖。
由于其较高的生物量生产率和多元的生物活性成分,微藻在环境保护、农业、食品、医药和新能源等领域都有广泛的应用。
微藻与传统的污水处理技术的不同之处在于,微藻污水处理系统不需要大量空间,可在自然光照下生长,且能够同时完成氮、磷等污染物去除和CO2吸收和转化。
因此,微藻培养技术被认为是一种能够有效处理污水的新型技术。
二、微藻污水处理的机制微藻对污染物的吸收和去除主要有以下途径:(一)吸收与光合作用:微藻在光照下可以吸收污染物中的营养物,如氮、磷等,并将其转化为微藻需要的有机物和分子氧,通过光合作用产生氧气和二氧化碳,从而改善水体生态环境和提高水质。
(二)吸附:微藻表面具有许多特殊物质,可以吸附各种化合物、元素离子和生物质,实现对废水中的有机和无机物的吸附。
(三)生物降解:微藻可以利用废水中含有的污染物作为营养源,通过代谢作用降解它们。
三、微藻污水处理应用现状微藻培养技术在污水处理领域的应用主要集中在城市污水处理、生物燃料生产以及蓝藻毒素等其他方面。
在城市污水处理方面,许多实验表明,微藻能有效去除废水中氮、磷等元素,并且可以将废水中的有机物降解,进一步提高废水处理效率。
近年来,微藻处理技术已经被广泛应用于城市污水处理厂的处理中,并取得了一定的效果。
在生物燃料生产方面,微藻可以用来生产油脂、生物柴油等生物能源,在未来的生物燃料行业中具有良好的应用前景。
另外,各国学者还进行了关于微藻生产蓝藻毒素的研究,为建立蓝藻毒素的监测和治理体系提供了有力的技术支撑。
猪场沼液微藻净化前的营养优化
猪场沼液微藻净化前的营养优化全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:猪场沼液是猪场生产过程中产生的有机废弃物,在处理不当的情况下会产生污染环境的问题。
而微藻在沼液处理中具有较好的净化效果,但在实际应用过程中,微藻的生长和净化效果也与沼液中的营养成分有直接关系。
在猪场沼液微藻净化前,对沼液中的营养进行优化对于微藻的生长和净化效果至关重要。
在进行沼液中营养优化时,需要了解沼液中的主要营养成分。
猪场沼液主要含有氮、磷、钾等大量的营养成分,同时也包括有机物质、微量元素等。
氮是微藻生长的重要营养元素,但过高的氮浓度会导致微藻生长过度而影响净化效果;磷是微藻细胞的主要结构成分,但过多的磷会导致沼液中产生浓度过高的磷化物,影响环境;而钾则对微藻的生长和代谢有促进作用,但过量的钾会抑制微藻的生长。
因此在优化营养时,需要合理调整这些营养元素的比例,以满足微藻生长和净化的需要。
针对营养优化的需要,我们可以采取以下措施来进行猪场沼液中的营养优化。
首先是通过生物发酵技术和分离技术将沼液中的氮、磷等元素分离提取,然后再进行配比,调整营养比例,保证微藻的营养需求。
可以在适当的条件下通过添加适量的微量元素来促进微藻的生长,提高净化效果。
也可以根据沼液的实际情况对猪场沼液进行稀释或稀释处理,减少过高的营养物质浓度,从而减缓对微藻的生长产生不良影响。
通过对猪场沼液中的营养成分进行优化,可以更好地促进微藻的生长和提高净化效果。
营养优化不仅对于微藻的生长和净化效果有显著的影响,同时也对猪场环境治理和资源化利用具有重要意义。
通过合理调整沼液中的营养比例,能够有效减少沼液中的有害物质产生,从而减少对环境的污染。
科学利用微藻对沼液进行净化,也可有效提高沼液资源的综合利用价值,推动猪场的清洁生产和循环经济发展。
研究猪场沼液中的营养优化对于环境保护和可持续发展具有重要的意义。
第二篇示例:猪场沼液是猪场产生的一种有机污染物,含有大量的氮、磷等营养物质,若未经处理直接排放,会对周边环境造成严重污染。
科技成果——微藻处理畜牧业养殖废水资源化利用技术
科技成果——微藻处理畜牧业养殖废水资源化利用技术技术开发单位新奥科技发展有限公司适用范围畜牧养殖业废水、发酵沼液以及水产养殖等废水处理成果简介微藻通过光和作用将废水中多种氮、磷化合物(无机、有机)吸收转化为蛋白质,脂肪酸,色素等机能性有机物质;选用不同的藻株最终可以产生富含不同的机能性成分的微藻产品;用微藻对污水进行处理,既能有效降低废水中N、P等造成河川富营养化的污染物浓度,同时获得的高附加值藻作为饲料原料喂养畜禽,提高畜禽的经济价值;整体系统可实现氮磷的资源化循环利用,降低废水的排放量,为养殖户创造更大经济效益。
工艺流程1、畜牧养殖废水首先经过沼气发酵系统,生成日常生活所用沼气、固体肥料以及沼液;2、沼液经过固液分离预处理降低浊度;3、稀释预处理后的沼液到一定浓度;4、稀释后沼液进入微藻养殖系统,作为微藻培养液提供微藻生长所需营养盐,微藻光合作用生长吸收氮磷;5、微藻生长到一定浓度时进行藻液分离采收;6、分离的固相藻泥干燥加工成饲料原料使用,同时分离的清水回收用于绿化、冲洗畜禽圈舍以及稀释沼液实现循环利用。
关键技术利用高效低成本微藻养殖系统,通过光合成微藻将废水中N、P 资源化,减少造成河川富营养化的废水排放量。
选用可以生产具有不同机能性成分的微藻藻株,加工为高价值饲料原料,通过提高产品的经济价值,提高整体设备投资效益。
藻液分离清水循环利用,节省大量用水。
本系统导入可实现畜禽养殖废水的生态循环,为养殖业创造经济价值,可适用于大规模畜禽养殖场。
典型规模可以根据处理废水量,产出微藻饲料原料需求量进行量身定做,例:日处理1吨,10吨等,均可以设计。
应用情况在河北省廊坊市已经建成微藻养殖规模30立方的畜禽养殖废水规模化处理系统,处理能力测试已经完成,与相关大型养殖企业正在商谈示范。
典型案例(一)项目概况微藻养殖处理畜禽养殖废水处理及回用设施:设计日处理废水量1m3/d,污水来源于畜禽养殖场沼气发酵后沼液,2014年4月开工建设,于2014年7月完成调试并建成投产,连续运行3个月。
微藻对废水中氮和磷的去除效果
微藻对废水中氮和磷的去除效果随着环保意识的逐渐提升,人们对环境问题的关注度也越来越高。
其中,废水治理是环保领域中的重点难点之一。
针对废水中氮磷等污染物的去除问题,人们已经开展了很多研究工作。
其中,利用微藻对废水中氮和磷的去除效果备受关注,成为了一种新型的水污染治理方式。
一、什么是微藻?微藻,简单来说就是一种微小的藻类。
它们往往最长只有数微米,甚至不到一微米。
相比之下,人们通常所看到的藻类大多数都是毫米级别的。
微藻在水中自由游动,也可以附着在一些控制参数相对稳定的表面生长。
由于微藻对环境影响小,生长周期短,被称为“绿色能源”的候选物之一。
二、微藻如何对废水中氮和磷进行去除?废水中的氮和磷被微藻通过生长过程中吸收、吞噬、吸附等作用作为自身营养素,从而实现对氮和磷等营养物质的去除。
而微藻在吸收氮和磷的同时,对水中的其他污染物也有一定的去除效果。
微藻能够吸收氮磷等污染物,依靠微藻的生长特点,可以将这些污染物转化为类脂、淀粉和蛋白质等具有高附加值的产品,为循环经济提供了一些思路。
三、微藻对废水中氮和磷的去除效果如何?据研究,微藻对废水中氮和磷的去除效果会受到多种因素的影响。
其中,水体温度、氮磷比、光照强度、溶解氧、pH值等因素都会对微藻的生长和氮磷去除效果产生影响。
一般而言,微藻对废水中氮和磷的去除效果会随着养殖周期的延长而逐渐提高。
但是,由于自然环境中氮磷的浓度较低,微藻的去除效果并不很高。
因此,如果想要实现高效的微藻污水处理,必须在对微藻生长适宜的基础上加大氮磷的含量。
四、如何应用微藻进行废水治理?为了进一步推广微藻对废水中氮和磷的去除效果,开展了大量的应用实践。
将微藻培养在一些可以吸收废水中氮磷的培养基中,充分发挥微藻对氮和磷的吸收作用,不仅可以有效地降低废水中氮和磷的含量,还可以提高微藻的生长质量。
经过调整和升级,这种治理方法已经被大规模商业化,逐渐成为水质修复的一种新方法。
五、结论综合来看,微藻作为一种环保的生物处理工具,在水污染治理中具有举足轻重的地位。
微藻技术在污水处理中的应用与展望
微藻技术在污水处理中的应用与展望微藻技术在污水处理中的应用与展望随着人口增加和工业化的发展,污水处理成为了一个严峻的问题。
传统的污水处理方法通常需要大量的能源和化学试剂,不仅成本高昂,而且对环境造成了二次污染。
面对这一难题,微藻技术被认为是一种潜力巨大的解决方案。
微藻是一类独特的微生物,具有光合能力和生物吸附能力。
它们能够通过光合作用将二氧化碳转化为有机物,并吸收和积累营养盐和重金属等污染物。
因此,微藻被广泛用于环境修复和污水处理领域。
与传统的污水处理方法相比,微藻技术具有很多优势。
首先,微藻技术是一种能源高效的处理方法。
微藻可以利用太阳能进行光合作用,将二氧化碳和有机物转化为生物质和氧气。
这种能源利用方式不仅减少了能源消耗,还能减少温室气体的排放,对于缓解气候变化具有积极作用。
其次,微藻技术可以同时去除多种污染物。
由于微藻具有强大的生物吸附能力,它们能够吸附和吸收水体中多种有害物质,如氮、磷、重金属和有机化合物等。
这种综合污染物去除的能力使得微藻技术在处理复杂废水中具有广泛的应用潜力。
此外,微藻技术还有助于资源的回收与循环利用。
微藻在处理污水的过程中积累了大量的有机物和营养盐,这些积累物可以作为生物质资源用于生物能源的生产。
同时,微藻的生物质也可以用于饲料和肥料的生产,实现资源的循环利用。
然而,微藻技术在实际应用中还面临着一些挑战。
首先,微藻的生长条件很苛刻,需要适当的光照、温度和营养盐等条件。
这些因素的变化会对微藻的生长和污染物去除效果产生影响。
因此,如何优化微藻的生长环境是当前研究的热点之一。
其次,微藻的生产和应用成本相对较高。
虽然微藻具有很高的处理能力,但目前大规模生产微藻的成本较高。
研究人员需要找到更经济高效的培养方法和收获技术,使微藻技术在实际应用中更加可行和可持续。
最后,微藻技术的规模化应用还需要加强相关政策和法规的支持。
只有政府和企业共同努力,逐步建立完善的微藻技术标准和规范,才能推动微藻技术在污水处理领域的广泛应用。
基于微藻的水产养殖废水处理技术研究进展
基于微藻的水产养殖废水处理技术探究进展一、引言随着全球人口的不息增长和经济的快速进步,水产养殖业得到了迅速进步。
然而,水产养殖过程中产生的大量废水对水环境造成了严峻的污染。
传统的水产养殖废水处理方法存在着振奋的成本和效果不佳的问题。
因此,寻找一种成本低、效果好的废水处理技术显得尤为重要。
微藻作为一种植物类浮游生物,具有单细胞、高光合效率、生长快速等特点,成为了目前探究中的热点。
利用微藻处理水产养殖废水可以达到去除氮、磷等污染物的目标,并且微藻还能够通过光合作用吸纳二氧化碳,释放氧气,从而改善水体的生态环境。
本文旨在总结和分析基于微藻的水产养殖废水处理技术的探究进展,以期为水产养殖废水处理技术的进步提供参考。
二、微藻在水产养殖废水处理中的应用1. 微藻的筛选和培育为了获得高效的水产养殖废水处理微藻,探究人员起首需要筛选出适应废水环境的微藻种类。
选用耐高温、耐寒、抗减盐等特性的微藻种类,可以提高微藻在废水处理过程中的适应性和生物量产量。
培育微藻需要提供适当的培育条件,如适合的温度、光照强度、养分浓度等。
探究人员通过调整这些条件,可以有效提高微藻的生长速度和废水处理效果。
2. 微藻的废水处理机制微藻通过光合作用可以将二氧化碳转化为有机物,同时释放氧气。
在水产养殖废水处理中,微藻可以利用废水中的氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等作为氮源进行生长。
微藻吸纳水体中的氮源,增进废水中氮的迁移和转化,并将氮转化为藻体内的有机物。
这样既可以达到废水处理的目标,又可以提高水质。
3. 微藻的密度和光照管理在废水处理过程中,微藻的密度和光照强度对处理效果有重要影响。
较高的微藻密度可以提高废水中污染物的去除效果,但过高的微藻密度会导致养分不足、光照不足等问题。
光照强度的调整可以影响到微藻的光合速率和生物量产量。
三、微藻在水产养殖废水处理中的应用案例1. 利用蓝藻处理虾池废水某探究机构通过筛选出了适应水产养殖废水环境的一株蓝藻,并进行了大规模培育试验。
利用微藻处理污水的研究进展
利用微藻处理污水的探究进展引言:随着人口的增长和工业化的推行,污水排放问题日益突出。
传统的污水处理方法存在工艺复杂、高能耗、排放二次污染等问题。
近年来,随着生物技术的进步和环境意识的提高,利用微藻处理污水逐渐成为一种新兴的、高效的污水处理方法。
本文将介绍微藻处理污水的探究进展,包括微藻在污水处理中的应用、微藻对污水中污染物的去除机制、微藻对处理后污泥的利用等方面内容。
一、微藻在污水处理中的应用微藻是一类单细胞或多细胞的微生物,具有光合作用和吸纳养分的能力。
利用它们处理污水可以达到污水净化和资源化利用的目标。
在微藻处理污水的应用中,常见的一些微藻种类有绿藻、蓝细菌、硅藻等。
1.1 绿藻在利用绿藻处理污水过程中,绿藻可以通过光合作用将废水中的有机物转化为生物质和氧气。
探究表明,绿藻对污水中的氨氮、硝酸盐和磷酸盐等营养盐有较好的吸纳和利用能力。
此外,绿藻还能吸附水中的重金属离子,如铜、铅、镉等,从而达到去除重金属离子的目标。
1.2 蓝细菌蓝细菌是一类革兰氏阴性菌,具有光合作用和氮固定能力。
蓝细菌在处理水体富营养化和蓝藻水华等问题中具有一定的应用前景。
它们能够吸纳水体中的氨氮、磷酸盐等营养盐,并转化为藻类生长所需的有机物,从而达到水质净化的目标。
此外,蓝细菌还能够与一些有害藻类竞争营养物质和生存空间,从而起到控制有害藻类水华的作用。
1.3 硅藻硅藻是一类具有光合作用的单细胞或多细胞微藻,具有较好的营养和生长特性。
硅藻对污水中的磷酸盐有很好的吸纳能力,可以将污水中的磷酸盐转化为生物质并沉积为有机物。
此外,硅藻还能吸附水中的颗粒物和悬浮物,从而达到净化水质的目标。
二、微藻对污水中污染物的去除机制微藻利用光合作用和吸附作用对污水中的污染物进行去除。
其中,光合作用是微藻对有机物和养分去除的主要途径。
微藻通过光合作用将废水中的有机物转化为生物质和氧气,并最终将有机物释放为溶解有机质。
此外,微藻还可以通过吸附作用将废水中的重金属离子和悬浮颗粒物去除。
微藻用于废水处理应用的研究进展
微藻用于废水处理应用的研究进展作者:申婷胡蕾冉炜李君荣来源:《安徽农学通报》2017年第18期摘要:微藻在生产各种生物质的同时也具有环境清洁的功能,因为微藻的生长可以处理废水和废气,利用微藻可以有效的去除废水中的氮、磷、重金属元素等物质,废水中的营养成分组成会显著的影响微藻的生长和微藻生物质的产量。
该文综述了微藻在养猪场废水处理方面的应用,具体应用领域包括微藻的环境清洁功能、用于微藻培养的废水等。
关键词:微藻;环境清洁;废水处理中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)18-0016-03联合国粮农组织已经预测到2050年全球食品生产将会增加70%以应对不断增长的世界人口需求,即粮食生产在2050年将达到92亿t(FAO,2009)。
由于农业生产占据全球70%的淡水需求,且全球30%的能源消耗与农业生产相关,因此水和能源对粮食安全的重要性显而易见。
化石能源造成了经济影响和气候变化等方面的沉重负担,而诸如南北极冰帽融化、海平面升高、旱涝等恶劣天气频率增加(Rahmstorf等,2007);大量温室气体排放导致全球气候变暖(Fell,2012)等负面气候变化已经比设想的来得更快,因此全球社会迫切需求从化石能源到可持续可再生能源的转变。
近50a来,大量的科学研究已经探索了不同微藻的生长属性和大规模生产技术,而相当一部分已成功应用于清洁能源和食品提供。
近期的研究则主要集中于微藻生物质相关的电力、水和食物生产等的商业化能源应用:(1)利用包括克隆技术在内的创新生物技术方法优选和开发适合生物质生产的藻种资源;(2)优化提高微藻生长效率和生物质采收技术的改进;(3)提高微藻的废水处理能力;(4)提高微藻生物质油脂含量、提升油脂萃取技术、改进油脂能源的利用效率。
1 微藻环境清洁功能的应用微藻在生产各种生物质的同时也具有环境清洁的功能,因为微藻的生长可以处理废水和废气,这使得整个循环利用过程更具环境可持续性和经济性。
微藻技术在污水处理中的应用与展望
微藻技术在污水处理中的应用与展望微藻技术在污水处理中的应用与展望一、引言随着世界人口的不断增加和经济的快速发展,城市化进程加快,工业生产和人类生活活动释放出大量的废水,其中含有大量的有机污染物和无机污染物。
这些污染物对环境造成了严重的污染和破坏,加速了生物多样性的丧失,也对人类的健康产生了威胁。
传统的污水处理方法存在很多问题,如高能耗、昂贵的运维成本、处理效果不理想等。
因此,寻找一种高效、低成本、环保的污水处理技术迫在眉睫。
在这样的背景下,微藻技术逐渐受到关注。
微藻是一种单细胞藻类生物,它们在光合作用过程中能够吸收废水中的营养物质和污染物,将其转化为有用的生物质,并释放出氧气,在一定程度上能够净化废水和改善水质。
二、微藻技术在污水处理中的应用1. 微藻的生物吸附作用微藻具有较高的生物吸附能力,能够吸附废水中的有机物和重金属离子等有害物质。
通过微藻的吸附作用,污水中的有机污染物和重金属离子可以被快速、高效地去除,从而实现对废水的净化。
2. 微藻的光合作用微藻在光合作用过程中能够利用废水中的营养物质和二氧化碳,产生氧气并转化为有机物质。
这一过程不仅能够改善废水中的化学氧化还原势,降低废水中的有机污染物浓度,还能够提供充足的养分供给,促进微生物的生长和繁殖,实现对废水的生物降解和净化。
3. 微藻的生物质制备通过培养和收获微藻,可以获得具有较高营养价值的生物质,如藻菜、藻粉等,这些生物质可以作为动物饲料、肥料等农业用途或者转化为生物燃料等能源产品。
同时,收获微藻也可以达到对废水中营养物质的回收利用,减少环境污染。
三、微藻技术在污水处理中的展望微藻技术在污水处理领域具有广阔的应用前景和潜力。
随着对水资源和环境保护的关注度的提高,微藻技术有望取代传统的污水处理方法,成为一种更加高效、经济、环保的污水处理技术。
1. 提高微藻菌种筛选和培养技术目前,微藻的筛选和培养技术还存在一定的局限性,菌种的稳定性和生物质利用率有待提高。
微藻对污水净化效果及其生长情况研究
能源危机 和水体水质恶 化是 目前 可持续发展 面临的两 大难题. 人类能利用的地表淡水仅 占地球总水量 的 0 . o l %, 而
污水未经处理即行排 放引起 的水体 富营养化现象 十分严重 .
传统 的污水处理法经过 预处 理 ,初级处理和二级处理 三个 基本 步骤后 , 可有效 去 除污水 中 的 B O D、 C O D、 S S等 , 但 对
第2 9卷 第 8 期( 下) 2 0 1 3年 8月
赤 峰 学 院 学 报 (自 然 科 学 版 ) J o u na r l o f C h i f e n g U n i v e r s i t y( N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n )
b r a u n i i ) 烃类物 质 占干重 的比例可 以达到 7 5 %. 另一 些藻类
内外学者进行 了三 级深 度处 理方法的研究 ,三级深 度处理
方法主要是 物理—化学方法 , 研究表 明处理效果 明显. 但 三
级深度处理方法运行成本高 , 易产生二次污染 , 污水 中的潜
在资源也易被浪费. 微藻处理污水技术具有 系统 建造 运行 费
用前景彳 用污水 中培养的微藻净化 污水 , 将 污水 中的有机物及 营养 盐类转化 为生物质 的形式储存在微 藻中, 收获的微 藻又
作为生产石油的原料 , 使 污水处理和微藻生物制能两个过程达到统一. 基 于此 , 本文首先分析 了 目前研究存在的 问题 , 选用直 接 电解的方法对污水进行 预处理 , 研 究 了不同污水进行 处理 时间、 不同电解极板间距和不同的电解质浓度对预处理效果 的影
目前研究存在 问题 的基 础上 ,分 析微 藻处理污水技术 的局
微藻生物膜去污技术应用研究进展
微藻生物膜去污技术应用研究进展微藻生物膜去污技术应用研究进展近年来,随着环境保护意识的增强,人们对水污染问题的关注度也逐渐增加。
传统的水污染治理技术存在着能耗高、投资大、处理效果有限等问题。
为了解决这一问题,人们开始关注利用微藻生物膜技术进行水污染治理的途径。
微藻是一类具有光合作用能力的微生物,其具有较高的生长速度和生物量,能够高效地吸收营养物质和有机物质。
因此,利用微藻生物膜去污技术可以有效地去除污水中的有机污染物和营养物质。
微藻生物膜技术主要通过光合作用将污染物转化为微藻生物质,并利用微藻的吸附、吸附微生物、还原剂和氧化剂等特性来去除水中的污染物。
同时,微藻生物膜还能够吸收和降低溶解氧、调节pH值,改善水体环境。
近年来,微藻生物膜技术在水处理领域的研究取得了显著的进展。
首先,研究人员通过筛选出适应性较强的微藻种类,并进行了大规模的培养和扩增试验。
通过对微藻固定化技术的研发和改进,提高了微藻在水中的适应性,降低了微藻在固定化载体上的脱落率,从而提高了微藻生物膜的稳定性和去污效果。
其次,研究人员还对微藻生物膜技术的去污机理进行了深入的研究。
通过利用微藻的吸营养、吸附、降解等特性,微藻能够高效地吸附、降解水中的有机污染物和营养物质。
同时,微藻还能够与水中的微生物共生生长,通过生物竞争和生态群落调控,进一步降解和排除底泥中的污染物。
此外,研究人员还通过改良培养条件,提高了微藻生物膜的生物活性和抗冲击负荷能力。
通过调节光照、温度、pH值等参数,优化微藻生物膜的生长环境,提高微藻的生长速度和生物量。
同时,研究人员还研发了多种装置和系统,用于微藻生物膜的培养、收获和循环利用,最大限度地提高了微藻生物膜技术的应用效果。
另外,微藻生物膜技术在工业废水处理方面也取得了重要的应用进展。
研究人员通过改进微藻培养方式和培养介质,提高了微藻对有害物质的降解效果。
通过生物竞争、降解和吸附等作用,微藻生物膜能够高效地去除工业废水中的有机物、金属离子和重金属等污染物,有效地降低了工业废水对环境的污染。
9周期的光暗下微藻对废水的处理效果
Biotechnol. Bioprocess Eng . 2001, 6: 194-199Effect of Light/dark Cycles on W astewater T reatments by MicroalgaeKwangyong Lee and Choul-Gyun Lee*Institute of Industrial Biotechnology, Department of Biological Engineering, Inha University, Incheon 402-751, KoreaAbstra ct Chlorella kessleri was cultivated in artificial wastewater using diurnal illumination of 12 h light/12 h dark (L/D) cycles. The inoculum density was 105 cells/mL and the irradi-ance in light cycle was 45 µmol m 2 s -1 at the culture surface. As a control culture, another set of flasks was cultivated under continuous illumination. Regardless of the illumination scheme, the total organic carbon (TOC) and chemical oxygen demand (COD) was reduced below 20% of the initial concentration within a day. However, cell concentration under the L/D lighting scheme was lower than that under the continuous illuminating scheme. Thus the specific removal rate of organic carbon under L/D cycles was higher than that under con-tinuous illumination.This result suggested that C. kessleri grew chemoorganotrophically in the dark periods. Af-ter 3 days, nitrate was reduced to 136.5 and 154.1 mg NO 3−-N/L from 168.1 mg NO 3−-N/L under continuous illumination and under diurnal cycles, respectively. These results indicate nitrate removal efficiency under continuous light was better than that under diurnal cycles. High-density algal cultures using optimized photobioreactors with diurnal cycles will save energy and improve organic carbon sources removal.Keywords : microalgae, nitrogen removal, diurnal cycle, wastewaterINTRODUCTION Microalgae have a vast industrial and economic po-tential as valuable sources for pharmaceuticals, health foods, carotenoids, dyes, fine chemicals, biofuels, and other applications [1,2]. The history of the commercial use of algal cultures spans about 50 years resulting in various applications [3,4]. Furthermore, they may serve as a solution to emerging environmental problems such as greenhouse effect and waste treatments [5-7] because they can fix carbon dioxide by photosynthesis and re-move excess nutrients efficiently at a minimal cost [8-11]. Moreover, photosynthetically produced oxygen can relieve biological oxygen demand (BOD) in wastewater. Microalgae also have the ability to absorb heavy metals and to reduce nitrogen and phosphorus levels [12]. They can also utilize various organic compounds – es-pecially eutrophic compounds containing nitrogen and phosphorus – for their carbon sources. As a result, many researchers have been studying microalgae as a possible solution to environmental problems [13-15]. In general, phosphorus is often the limiting nutrient for algal blooms or algal growth in seas and lakes. How-ever, both nitrogen and phosphorus are major sources of eutrophication and thus a high concentration of nitro-gen or phosphorus can cause algal blooms and other * Corresponding authorT el: +82-32-860-7518, Fax: +82-32-872-4046e-mail: leecg@inha.ac.krhazardous environmental problems. Urban wastewaters having major eutrophic compounds cause adverse ef-fects on the ecological system of water. In Korea, algal blooms increase every year and so does the environ-mental and ecological damage. But currently, most ter-minal facilities for wastewater operate only primary and secondary systems that have an insufficient re-moval of nitrogen. Consequently a tertiary treatment system must be installed to prevent algal blooms and other environmental and ecological sequelae. Current biological wastewater treatment systemshave a drawback in that the influent stream must havea specified ratio of carbon to nitrogen compounds be-cause the microorganisms in the wastewater treatment systems must have a fixed carbon-to-nitrogen ratio (C/N ratio). Korean domestic sewage has a low C/N ratio and thus the traditional biological wastewater systems cannot remove all the nitrogen sources fromdomestic sewage. As a result, these biological systems cannot meet government criteria if the C/N ratio is outside of a certain range. Microalgae have adapted to an intermittent light en-vironment in nature for over 1 billion years. There are seasonal changes, periodic diurnal variations of the solarlight and intermittence by streams and waves. The key to the efficient photosynthesis lies in their adaptationto these changing-light conditions. This paper suggests that microalgae will show effect of L/D cycles on theremoval of eutrophic compounds. The present study is focused on microalgal applica-tion in the treatment of wastewaters having a low C/NBiotechnol. Bioprocess Eng . 2001, V ol. 6, No. 3 195by exploiting the photosynthetic ability of microalgae. When microalgal cells are cultured under photoautotro-phic conditions, they can utilize molecular CO 2 from air. Thus, microalgal cultures can remove excess nitro-gen sources even though there are just trace amounts of total organic carbon (TOC).MA TERIALS AND METHODSMicroorganism and MediaChlorella kessleri (UTEX 398), a green eukaryotic pho-toautotrophic microorganism from the UTEX (The cul-ture collection of algae at the University of T exas at Austin, TX, USA) was cultured in N-8 media [16], which served as artificial wastewater. This media con-tains nitrate and phosphate but no organic carbon. Re-moval rates of nitrogen and other eutrophic compounds were compared in the original N-8 media and in modi-fied N-8 media supplemented with organic carbon sources.Cultures were maintained in 100 mL of media in 250- mL flasks at 30o C, 200 rpm. Light intensity was meas-ured by a Quantum Sensor (model LI -190SA, LI -COR, Lincoln, NE, USA) with a Datalogger (model LI -1400, LI-COR).Cell Concentration and Cell Size DistributionThe cell concentration and the size distribution were measured by a Coulter Counter (Model Z2, Coulter Electronics, Inc., Miami, FL, USA). The Coulter method of sizing and counting particles is based on measurable changes in electrical resistance produced by nonconduc-tive particles suspended in an electrolyte (ISOTON II , Coulter Electronics, Ltd., Hong Kong, China).AnalysisThe concentrations of phosphate, nitrogen TOC, and COD were measured after removing algal cells by cen-trifugation at 3,000 rpm for 10 min. Phosphate contents were measured by the vanadomolybdophosphoric acid colorimetric method [17]. I n a dilute orthophosphate solution, ammonium molybdate reacts under acidic conditions to form a heteropoly molybdophosphoric acid. When vanadium reacts with molybdophosphoric acid, yellow vanadomolybdophosphoric acid is pro-duced. The intensity of the yellow color is proportional to the phosphate concentration in the samples. Spec-trophotometry was used at 400 nm for the quantifica-tion of phosphate.Nitrate concentrations were determined using an ion meter (model 750P , I STEK, Korea) with a nitrate ion selective electrode (NO31502-003B Phoenix Electrode Co, Huston, TX, USA). Samples were diluted to a pre-calibrated range before measurement.TOC was measured by a TOC analyzer (TOC 5000, Shimadzu, Kyoto, Japan). Samples were filtered using a0.45 µm filter before measuring TOC. Samples were combusted to CO 2 and H 2O. TOC value was calculated by the difference between total carbon concentration and inorganic carbon concentration.COD was measured according to the Standard Meth-ods [17]. Excess potassium dichromate and organic compounds were oxidized by chromic and sulfuric acid at 150°C for 2 h. After oxidative digestion, remaining potassium dichromate was titrated with ferrous am-monium sulfate. Then, oxygen equivalent was calcu-lated.RESULTS AND DISCUSSIONCell Growth under Different Light ConditionsC. kessleri was cultured in flasks at 30°C and 300 rpm. T wo sets of flasks were prepared: one was cultured under continuous light as a control set and the other was cycled between light and dark conditions (12:12 h). The artificial wastewater used was a modified N-8 me-dia containing 12 mg PO 43−-P/L of phosphorus and 1.125 g/L of glucose.The inoculum density was 105 cells/mL and the irra-diance in the light cycle was 45 µmol m -2 s -1 at the cul-ture surface. Fig. 1(a) shows that the cell concentration was increased to 1.6 × 107 cells/mL under continuous light in 3 days. However, the total cell concentration in flasks with L/D lighting scheme was increased to 9.1 × 106 cells/mL during the same period was only 57% of that under continuous illumination. The difference in cell concentration between the two lighting schemes was proportional to the duration of light exposure. The reduction in cell biomass under the L/D lighting scheme seemed to night biomass loss by respiration. The exis-tence of dark periods could make difficult environ-mental conditions for autotrophic microalgae. This could explain the relatively bigger average cell size un-der L/D cycles, since cells would not divide under unfa-vorable conditions (Fig. 1(b)).As shown in Fig. 1(c), the profiles of average chloro-phyll concentration were almost identical, but that of the total chlorophyll concentration was quite different (Fig. 1(d)), because of a much higher cell concentration under the continuous light scheme. The specific growth rate under L/D lighting scheme was lower than that under the continuous light scheme (Fig. 2).Consumption of Organic Carbons by MicroalgaeCarbon is the most important element found in algal biomass and it constitutes over 50% in typical algal biomass [18]. Some algae like Chlorella can grow both autotrophically and heterotrophically [19]. However, microalgae cannot metabolize all the organic sources. Simple organic carbon sources such as acetate and glu-cose are usually preferred by microalgae.When the cultures were grown in artificial wastewa-ters containing 1.125 g/L of glucose, organic carbon was196 Biotechnol. Bioprocess Eng. 2001, V ol. 6, No. 3 Fig. 1. The effect of diurnal cycles on (a) cell concentration profiles; (b) changes in average cell size; (c) average chlorophyll concen-tration per cell; and (d) total chlorophyll concentration; continuous illumination, (!); L/D cycles, (").Fig. 2. Specific growth rate; continuous illumination, (!); L/D cycles, (").depleted drastically within the first day of culture. The results are summarized in T able 1. I n continuous illu-mination and diurnal cycles, TOC was reduced to 81.4 and 71.5 from 600.2 mg/L, respectively. The COD re-moval rate exhibited a similar trend. The results clearly showed that organic carbon could be reduced in a rela-tively short period by the microalgae. However, the cell concentration under L/D cycles was lower than that under continuous illumination. Thus the specific re-moval rate of organic carbon under L/D cycles was higher than that under continuous illumination culture. This result suggested that C.kessleri grew chemoorga-notrophically during dark periods.Effect of Light Conditions on Nitrate Removal Microalgae contain 5-10% nitrogen [18] and they can utilize nitrate as a nitrogen source for their growth. In order to study the illumination effects on nitrogen re-moval in wastewater, the nitrate concentration profiles were obtained under the two different lighting schemes. Under continuous illumination, nitrogen was reducedto 136.5 from 168.1 mg NO3−-N/L in 3 days. I n con-trast, nitrate was reduced to 154.1 mg NO3−-N/L at di-urnal cycles of light in 3 days (Fig. 3). In other words, the amounts of nitrate removed were 31.6 and 14.0 mg NO3−-N/L, under the continuous lighting scheme andthe L/D lighting scheme, respectively. During the sameBiotechnol. Bioprocess Eng . 2001, V ol. 6, No. 3 197T a ble 1. Cell concentration, TOC, and COD at day 1 under different illumination schemes IlluminationCell concentration (cells/mL) TOC (mg/L) TOC removal % Removed TOC/Increased cell (mg/cell)COD (mg/L) COD removal % Removed COD/Increased cell (mg/cell)Continuous 9.9 × 105 81.4 86.4 5.7 × 10-4 89.2 83.3 5.0 × 10-4 L/D cycles 4.7 × 105 71.5 88.11.4 × 10-3 72.2 86.5 1.3 × 10-3Fig. 3. The effect of lighting schemes on nitrate removal; con-tinuous illumination, (!); L/D cycles, (").period, the cell concentration was increased to about 9.1 × 106 and 1.6 × 107 cells/mL under the L/D lighting scheme and the continuous lighting scheme, respec-tively. Previous results showed that the average cell size was depended on surrounding environment. Therefore, a direct comparison of cell concentration cannot prop-erly represent cell growth under different conditions. T o compare the cell growth under different lighting condi-tions, the total cell volume was used, which could be calculated by multiplying the cell concentration (cells/ mL) and the average cell size (µm 3/cell). Then, algal biomass (dry cell weight) could be calculated from the total cell volume using a simple conversion factor, as-suming a constant density of algal cells. Considering nitrogen content of algal biomass of 5-10% (about 15-30 mg of nitrogen is required for 300 mg dry cell weight), the amounts of nitrogen removal in the two sets of ex-periments were expected to be 13.6-27.1 mg-N/L in the continuous lighting scheme and 9.8-19.5 mg-N/L in the L/D lighting scheme. The actual amounts of nitrogen removal from experiments were 31.6 and 14.0 mg-N/L under continuous and L/D lighting scheme, respec-tively. The difference between the expected and the measured nitrogen amount under continuous illumina-tion suggested that light can stimulate nitrogen con-sumption. Nitrogen containing compounds such as ATP and NADPH are produced actively when microalgae undergo photosynthesis, or when the cells are illumi-nated.Fig. 4. The effect of lighting schemes on phosphorus removal; white bar presents phosphorus removal under continuous illumination; gray bar is under L/D cycles.Effect of Light Conditions on Phosphorus RemovalFig. 4 shows phosphorus removal by microalgae at day 3. The cultures under L/D cycles showed a slightly bet-ter removal efficiency of phosphate-P than that under continuous light. But the phosphorus removal ability under both lighting schemes was not efficient, because the amount of removed phosphate were only 8-20% of the initial amounts. More studies are necessary to elu-cidate the mechanisms of phosphorus metabolism such as phosphate transport, phosphate hydrolysis, and ATP formation from phosphate in algae. Many more pa-rameters, such as light intensity and duration, chemical effects, temperature, and pH, must be examined to elu-cidate the effect of phosphate metabolism in an algal wastewater treatment system.C. kessleri Cultures in Flasks for Nitrogen Removal under Continuous LightMicroalgae need carbon, nitrogen, phosphorus and other micronutrients to grow. They can fix carbon diox-ide from air through photosynthesis while taking up nitrogen and phosphorus from wastewaters.I n order to prove the nitrogen removal in typical wastewaters, where the nitrate concentration is much198 Biotechnol. Bioprocess Eng . 2001, V ol. 6, No. 3Fig. 5. Cell growth in flasks at 30°C, 200 rpm; 140 mg NO 3--N/mL in artificial wastewater, (!); NO 3- concentration was 50% of the wastewater, (#); NO 3- concentration was 10% of the wastewater, (!).lower, media with lower nitrate contents were tested. C. kessleri were cultured in 250-mL Erlenmyer flasks in a shaking incubator at 30o C, 200 rpm with a working volume of 100 mL. The intensity of the continuous light was 45 µmol m -2 s -1 at the culture surface. Artifi-cial wastewater contained various concentrations of nitrogen, 10 to 140 mg-N/L, from but without organic carbon sources.Fig. 5 shows the cell growth under different nitrogen concentrations. The initial nitrogen concentration was 149.9, 74.7 and 9.7 mg NO 3--N/mL, respectively. Al-though the initial nitrogen concentrations were quite different, the final cell concentrations were about the same, about 2 × 107 cells/mL. The results suggested that cell growthmay be limited by other factors such as CO 2 mass transfer, mixing, light intensity, etc. These results show that there was no growth inhibition by a high concentration of nitrate and that microalgae are promising candidates for domestic wastewater treat-ment with a low C/N ratio.CONCLUSIONChlorella kessleri was cultivated in artificial wastewa-ter under two different lighting schemes: continuousillumination and diurnal illumination. Regardless of the illumination scheme, the total organic carbon and chemical oxygen demand was reduced below 20% of the initial concentration within a day. As expected, the cell concentration under the L/D lighting scheme was lower than that under the continuous illuminating scheme. However, introduction of L/D cycles gives bet-ter efficiency in the removal of organic carbon and phosphrous per increased biomass, while nitrate re-moval efficiency under the continuous light is slightly higher than that under L/D cycles. C. kessleri could grow chemoorganotrophically during the dark periods since they can metabolize the organic carbons for theirFig. 6. Removal of nitrate in flasks at 30°C, 200 rpm; 140 mg NO 3−-N/mL in artificial wastewater, white bar, NO 3− concen-tration was 50% of the wastewater, gray bar, NO 3− concentra-tion was 10% of the wastewater, black bar.growth without photosynthesis. These results prove that there is a great potential using microalgae power-ful, environmentally friendly wastewater treatment method, particularly for eutrophic compound-rich wastewaters having a low C/N ratio. High-density algal cultures using optimized photobioreactors with diurnal cycles can also save energy and enhance the removal efficiency of organic carbon sources.Aknowledgements This study was financially sup-ported by MOST and KOSEF (grant # 981-1111-061-2), for which authors are grateful.REFERENCES[1] Faulkner, D. J. (1986) Marine natural products. NatureProd. Rep. 3: 1-31. [2] Markov, S. A., P . F . 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基于微藻培养的污水净化与资源化技术研究
基于微藻培养的污水净化与资源化技术研究作者:冯金东来源:《科学与财富》2020年第33期摘要:水污染问题从近代以来就一直困扰着人们。
为此,人们采用了各种方法试图克服这个问题。
然而,现在世界范围内所采用的最为广泛的污水净化法,活性污泥法,仍然存在着不少的问题,比如过程控制难度大,成本高,污染物去除率低下等等。
所以人们试图使用其他方法替代掉活性污泥法以解决这些缺点。
其中最为突出的是微藻法。
污水中的主要污染物:总氮,总磷,COD等,都是微藻生长所需要的养料。
因此可以以污水作为微藻的“培养基”,让微藻吸收水中的污染物从而达到净化污水的目的。
同时,成熟后的微藻内的生物质也可以用于副产品的制造。
关键词:微藻;污水净化;悬浮附着微藻培养法;总氮总磷去除;油脂一、绪论时至今日,水污染已经成为了最严重的生态问题之一。
它在发展中国家和发达国家都存在,只是具体的情况有所差别。
在美国,有59%的人们都在担心他们的饮用水是否被污染(Saad L.,2009)。
在马来西亚,由于污水的大量排放,尽管存在保护水质的立法,在2013年由环境部监测的340条河流中,大约25条河流被列为高度污染(Mariani Ariffin等,2015)。
在日本,一组研究人员对当地地下水水质的调查中发现,40个分区中有15个分区的硝酸盐含量超标(Wang,S等,2015)。
同样,在我国,2017年的全国污水总排放量为6996610万吨(中国统计出版社,2019),几乎是2000年污水总排放量(1942405万吨)的3.6倍(中国统计出版社,2001)。
由此可见,水污染问题是全世界所共有的。
水污染问题对于环境及生态存在严重的危害。
比如,当污水被排放到海洋后,便对珊瑚产生了极大的危害,其中高浓度的无机物养分(铵,磷酸,和亚硝酸盐),不仅会危害到珊瑚的共生生物,同时造成藻类大规模的生长,从而导致珊瑚的数量锐减(Stephanie L. Wear等,2015)。
利用微藻处理废水研究进展
利用微藻处理废水研究进展利用微藻处理废水研究进展摘要:随着工业化和城市化的快速发展,废水排放成为一个严重的环境问题。
传统的废水处理技术对能源和成本的消耗较大,且效果有限。
微藻作为一种新型的废水处理技术受到了广泛关注。
本文对利用微藻处理废水的研究进展进行了综述。
1. 引言废水排放对环境造成了严重的污染,致使水质恶化,影响生态平衡。
因此,寻找一种经济高效的废水处理技术非常重要。
2. 微藻与废水处理微藻是一类嫩绿色的藻类,具有光合作用和吸收能力优异的特点。
通过利用微藻对废水中的有机物、无机物和重金属等进行吸收和转化,可以达到废水处理的目的。
3. 微藻的类型与筛选微藻有数千种,常见的有海藻、蓝藻、绿藻等。
在选择合适的微藻用于废水处理时,需要考虑其耐受性、生长速度以及废水成分的适应性等因素。
4. 微藻的生长环境微藻在不同的环境条件下有不同的生长速度和养分需求。
通过调控微藻的生长环境,可以提高其废水处理效果。
其中,光照、温度、氧气供应以及养分浓度都是影响微藻生长的重要因素。
5. 微藻对废水中有机物的处理微藻可以通过光合作用将废水中的有机物转化为有用的生物质,同时释放氧气。
一些微藻还可以分泌酶类催化剂,加速有机物的分解和降解。
6. 微藻对废水中无机盐的处理微藻在吸收废水中的无机盐时,可以将其转化为藻类生长所需的养分元素,并释放出氧气。
这种转化作用可以同时达到废水处理和藻类生长的目的。
7. 微藻对废水中重金属的处理微藻对重金属有较高的吸附能力。
通过利用微藻对废水中的重金属进行吸附和转化,可以实现废水中重金属的去除和资源化利用。
8. 微藻的种植技术为了提高微藻的废水处理效果,需要研究微藻的种植技术。
包括培养基配方、光照调控、温度管理以及微藻的收割和复苏等方面。
9. 微藻处理废水的应用前景由于微藻处理废水的技术具有低成本、能源可持续性和高效率等优点,其应用前景广阔。
未来,微藻处理废水可能成为一种主流的废水处理技术。
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微藻贴壁培养对沼液废水的处理效果程鹏飞;王艳;杨期勇;刘德富;刘天中【摘要】The purification effect of swine wastewater treated by Scendesmus dimorphus and Chlorella pyrenoidosa with attached culture was investigated in this study. It was shown that the 2 strains could grow well in swine wastewater and the biomass of Scendesmus dimorphus and Chlorella pyrenoidosa reached 6. 26 and 6. 08 g·m-2·d-1 , respective-ly. Meanwhile, the lipid content in the 2 strains was 34. 6% and 31. 4%, respectively, which was comparable with those cultivated in BG11 medium. Notably, attached culture of Scendesmus dimorphus and Chlorella pyrenoidosa could treat swine wastewater efficiently. The removal efficiency of ammonia nitrogen (NH3-N), total phosphorus (TP) and COD was 96. 59%, 74. 52% and 72. 47%, respectively, by Scendesmus dimorphus and 94. 90%, 73. 55% and 71. 40%, respectively, by Chlorella pyrenoidosa. Based on the results, a process combining algae-based wastewater treatment with attached cultivation and biodiesel production was proposed to treat swine wastewater.%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(NH3-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.【期刊名称】《浙江农业学报》【年(卷),期】2017(029)009【总页数】6页(P1564-1569)【关键词】微藻;贴壁培养;沼液【作者】程鹏飞;王艳;杨期勇;刘德富;刘天中【作者单位】武汉大学水利水电学院,湖北武汉430072;九江学院鄱阳湖生态经济研究中心,江西九江332005;九江学院电子商务学院,江西九江332005;九江学院鄱阳湖生态经济研究中心,江西九江332005;湖北工业大学土木建筑与环境学院,湖北武汉430072;中国科学院青岛生物能源与过程研究所,山东青岛266101【正文语种】中文【中图分类】X703当前,生猪养殖废水主要采用厌氧发酵产沼气处理技术,该方法在废水净化效果与经济效益方面均有一定优势,但处理后的沼液仍含有丰富的氮、磷等大量元素及各种微量元素[1-2],成分复杂,较难处理。
传统的“猪-沼-果”“猪-沼-鱼”等沼液利用模式能够有效提高土壤肥力,改善果蔬与鱼苗的生长品质;但是这些沼液的规模化利用方式面临消纳土地不足及农户不接受等问题,加大了养殖污水处理难度,造成资源的浪费和环境的污染[3-4]。
因此,沼液废水的处理迫切需要能够资源化利用的集成技术。
猪粪沼液废水中含有大量藻类生长所需的氮、磷以及其他营养物质,将养猪沼液废水净化与微藻的培养相结合,既可以达到排放标准,降低沼液处理成本,又可以节约微藻的培养成本,同时还可利用微藻生物质中的高附加值产物[5-6]。
但是,传统的液体悬浮培养(如跑道池等)处理沼液因占地面积大、处理效率不高、条件不易控制、采收成本较高等问题一直未能被大面积推广应用。
Chiu等[7]将小球藻(Chlorella vulgaris YSW-04)在传统的光反应器(PBRs)中进行悬浮培养,以净化沼液废水,结果藻细胞生长受到抑制,生物产率较低,而且培养后的藻细胞需离心分离才能最终净化水质,效果欠佳。
贴壁培养是一种依据光稀释与固定化的原理,将藻细胞与培养基相分离,并固定在一定的生物膜材料上,极少量的培养基液体通过附着多孔材料的背面或内部滴入,使藻细胞处于半干湿润状态,并在一定光照强度与营养盐浓度下进行生长的培养方式(图1)[8]。
利用贴壁方式培养微藻处理沼液废水,因反应装置的特殊性,培养结束后可省去藻细胞离心的高能耗过程,降低成本。
在众多微藻中,栅藻(Scendesmus dimorphus)、小球藻等在培养过程中可积累较多油脂,且对污水耐受能力强,是较为理想的净化污水的藻种资源[9]。
本研究拟采用贴壁方式培养栅藻、小球藻,考查藻细胞在沼液废水中生长、油脂积累情况,及对NH3-N、TP、COD的去除效率,以期探索出一种利用栅藻、小球藻贴壁培养处理养猪沼液废水的方法,为沼液污染控制及现代畜禽产业发展提供“绿色生态”途径。
1.1 藻种与培养基试验所用栅藻、小球藻藻种由湖北工业大学实验室保藏。
2种微藻液体种子培养过程所用培养基为BG11培养基[10]1.2 沼液废水试验前期,采集武汉地区多家养猪场沼液废水,并进行指标测定,综合沼液指标、废水稳定性与连续性及场地的便利性等因素,选用武汉某畜禽企业某地区经厌氧发酵后的养猪沼液废水作为处理对象。
取水时间为2016-07-16 T 10∶00。
废水经自然沉降2 d后,取上清液,测定其初始氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)分别为302.1、31.0、563 mg·L-1。
1.3 反应器与培养方法试验所用反应器为玻璃柱式反应器,内直径0.05 m,柱高0.55 m,反应体积0.9 L。
反应器内部布置直径5 mm的玻璃通气管,混合有1.5% CO2(V/V)的压缩空气(0.1 MPa)通过通气管从反应器底部曝气,搅动藻液并补充碳源。
前期研究显示,光照强度100 μmol photons·m-2s-1下藻细胞生长较好。
为了考查试验条件下微藻生长的最高效率,2株藻类培养过程中均采用连续光照,培养柱表面光强100μmol photons·m-2s-1,培养温度(25±1)℃。
贴壁培养反应装置如图1所示,将长0.4 m、宽0.2 m、厚3 mm的玻璃板置于0.5 m×0.3 m×0.05 m的玻璃腔中,玻璃板的一面附有滤纸,并接受正上方的光照。
将2株藻种分别接种于醋酸纤维素膜上,贴于附着在玻璃板的滤纸上,将附有藻种的玻璃板放入玻璃腔室内。
为保障玻璃腔室内的环境稳定,用保鲜膜封住玻璃腔的一面,2 L培养基液体通过循环泵滴加(循环使用)。
为了使培养液更均匀地渗入藻细胞内,将玻璃培养腔放置一定角度,荧光灯置于培养腔正上方提供光源。
用沼液废水进行贴壁培养时,不通CO2,以空气鼓泡代替;用BG11培养基进行贴壁培养时,正常通CO2,其他培养条件相同。
1.4 分析方法1.4.1 藻细胞生物量测定将0.45 μm、直径50 mm的醋酸纤维滤膜煮沸3次后,在105 ℃烘箱中烘至恒重(m1),将待测藻样用去离子水冲至烧杯中,并倒入抽滤装置中抽至已称重的滤膜上(面积10 cm2),将附着藻的滤膜放入105 ℃烘箱中烘至恒重(m2),用分析天平称量可得藻样生物量(m)(g·m-2)。
m=(m2-m1)×1 000。
1.4.2 藻细胞油脂含量测定藻细胞总脂含量的测定采用改进的氯仿-甲醇法[11]。
收集藻细胞,用一定量蒸馏水冲洗离心后冷冻干燥。
称取50 mg(重量W1)藻粉于研钵中,加入200 mg已烘干的石英砂,研碎后加入5 mL甲醇、2.5 mL氯仿,高速振荡5 min。
摇床培养12 h,离心,取上清7.5 mL至新管1。
向固相中再加入5 mL甲醇、2.5 mL氯仿,高速振荡5 min,摇床培养2 h,离心,取上清7.5 mL至新管1,加入5 mL氯仿和9 mL质量浓度1%的NaCl,保证最终体系为甲醇∶氯仿∶1%NaCl=2∶2∶1.8(体积比),振荡混匀。
将新管1于8 000 r·min-1离心10 min,去上清,下层液转移入20 mL干净玻璃管(已称重W2)。
61 ℃水浴下氮吹,氯仿被吹干后,于105 ℃烘3 h,冷却后,称重(W3)。
总脂含量(%)=(W3-W2)/W1×100。
1.4.3 NH3-N、TP及COD测定取贴壁培养循环装置中沼液废水,每2 d取样1次,分别测定NH3-N、TP及COD。
氨氮采用纳氏试剂分光光度法(HJ 535—2009)测定;总磷采用钼酸铵分光光度法(GB 11893—89)测定;COD采用重铬酸钾氧化处理法(GB 11914—89)测定。
1.5 数据分析试验数据采用SPSS 10.0进行单因素方差分析 (one-way ANOVA),对有显著(P<0.05)差异的处理采用LSD法进行多重比较。
2.1 对栅藻、小球藻生长的影响将对数期栅藻、小球藻种子液接种于贴壁反应器中,每2 d取样1次,培养8 d后考查栅藻、小球藻在沼液废水中的生长情况,并与BG11培养基条件下(正常培养)的生长情况进行比较(图2)。
栅藻在养猪沼液废水原水中能较好生长,尤其在培养前2 d,生长较快,生物量明显高于正常培养。
培养8 d后,沼液废水中栅藻生物量与正常培养无明显差异。
小球藻在沼液废水中的生物产率为6.08 g·m-2·d-1,高于正常培养下的生物产率(5.45 g·m-2·d-1)。