论文部分内容阅读
微藻的固定化可以简化微藻处理废水及资源化利用中的分离过程,并降低培养费用,在微藻处理养殖废水资源化中具有重要的现实意义。细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)因其具有超精细纳米三维立体网状结构、高机械强度、高孔隙率以及分子中含有丰富的活泼羟基,成为研究热门的固定化载体材料。本研究探索了以细菌纤维素吸附和包埋两种方式固定化微藻的可行性,并初步研究了两种固定化载体对养殖废水中有机物和金属离子的去除效率,综合评价细菌纤维素固定化微藻载体应用于养殖废水净化处理的可能性。实验结果如下:(1)以斜生栅藻、小球藻、莱茵衣藻为实验对象,初步研究了两种陶瓷材料和三种不同纤维材料对微藻的固定化效果,发现陶瓷材料对微藻细胞吸附能力较弱,粗孔或细孔陶瓷对微藻的吸附作用没有差别;脱脂棉纤维和无纺布材料对微藻细胞的吸附能力优于陶瓷材料,但吸附能力较细菌纤维素弱。细菌纤维素纳米材料对三种微藻细胞的表面吸附性能较好,G.xylinus-微藻共培养系统原位产生细菌纤维素可以将三种微藻细胞包埋在网状交联的纤维素丝中实现固定化。成功获得了细菌纤维素吸附和包埋微藻的固定化载体。(2)细菌纤维素吸附固定化微藻对猪粪废水净化处理研究结果表明,与游离微藻细胞培养的去除效率相比,吸附固定化斜生栅藻对NH3-N、TN、TP和COD去除率分别提高了9.54%、10.45%、6.08%和11.75%;吸附固定化小球藻分别提高了5.68%、9.47%、16.55%和15.07%;吸附固定化莱茵衣藻去除率则降低了10.78%、16.99%、17.43和3.12%,说明细菌纤维素吸附斜生栅藻和小球藻固定化载体可以显著提高对畜禽养殖废水的净化效率,各指标均达到较好的去除效率;吸附固定化莱茵衣藻去除率则都有所降低,尤其是总氮和总磷分别降低了16.99%和17.43%,说明藻种对细菌纤维素吸附固定化微藻载体处理废水效率有一定的影响。(3)细菌纤维素包埋固定化微藻对养殖猪粪废水处理的研究结果表明,与游离斜生栅藻培养的去除效率相比,包埋固定化斜生栅藻对NH3-N、TN、TP和COD去除效率分别下降了45%、20%、30.8%和11%;包埋法固定化莱茵衣藻的去除效率分别下降了8.4%、18%、22%和2.3%;细菌纤维素包埋固定化载体降低了斜生栅藻和莱茵衣藻污水处理效率,包埋法固定化小球藻与游离小球藻对有机物的去除效率没有显著差别。(4)细菌纤维素吸附和包埋两种固定化载体对养殖猪粪废水中的金属离子净化作用的研究表明:游离莱茵衣藻及其两种固定化方式对金属离子Cr6+的去除效率最为明显,包埋固定化方式对斜生栅藻去除Cr6+效率提高明显;三种微藻的两种固定化载体对废水中Cu2+离子去除效率均无明显影响;三种游离微藻对Pb2+均有较好的去除能力,吸附法固定斜生栅藻对Pb2+的去除有促进作用,去除效率达到了89.91%;三种游离微藻对Zn2+的去除效率差异较大,两种固定化载体促进了斜生栅藻对Zn2+的去除,小球藻和莱茵衣藻细菌纤维素吸附固定化载体的废水处理对Zn2+的去除效率影响较小,但包埋固定化载体三种藻的处理中Zn2+的去除率均有所下降。细菌纤维素吸附微藻固定化载体可促进斜生栅藻和小球藻对养殖废水有机物的去除效率,而包埋法微藻固定化载体反而降低了斜生栅藻和莱茵衣藻对养殖废水有机物的去除。细菌纤维素吸附和包埋微藻两种固定化载体对Cr6+、Cu2+、Pb2+和Zn2+离子均表现出较高的去除效率,且回收简单,在养殖废水处理中易于进行工艺操作。本研究为细菌纤维素固定化微藻在养殖废水资源化处理的应用提供了基础数据。