在自然界中, 藻類與菌群形成的共生關系構成了天然水體的凈化基礎。自20世紀50年代以來, 藻菌共生系統就被廣泛的應用于處理營養物質豐富的廢水。近年來將微藻與菌群共同培養形成藻菌共生體系進行工業污水處理在國內外得到了大量的研究, 研究發現其在脫氮除磷、資源回收、節約曝氣等方面具備獨特的優勢。

微藻是一種光合程度高的自養生物, 其在充足的光照下可以釋放出大量的氧氣, 例如在管狀生物反應器中其產O₂速率可以高達10g/ (m³·min) 。微藻光合提高了水體中溶解氧的含量, 進而對水體中一切與氧氣有關的生物活動產生了影響。在藻菌共生體系中, 微藻可以利用活性污泥中微生物產生的CO₂進行光合作用, 并產出O₂可被微生物所利用;同時, 微藻自身也具有一定的營養物質去除能力。目前國內對于微藻和菌群的共培養主要集中于懸浮菌藻系統、固定化菌藻系統、菌藻生物膜系統3種形式。在模擬廢水的處理乃至豬場沼液的凈化等方面均有研究開展。但對于將微藻直接接種入序批式活性污泥反應器 (SBR) , 進而培養形成藻菌共生體系進行污水處理的研究較少。

通過將小球藻接種入3段A/O設置的SBR中, 在SBR的好氧階段增加微藻光合供氧, 經過一段時間的培養形成藻菌共生體系, 對不同條件下藻菌共生體系的形成過程中生物量的變化情況及反應器對營養物質的去除效率進行研究, 并考察污泥沉降性能變化、污泥產率及組成成分。以期實現藻菌共生SBR的節能高效運行及對污水中營養物質的回收。

將微藻投入活性污泥SBR反應器運行, 可以形成微藻與活性污泥共同沉降的藻菌共生體系, 運行過程中由于生物量的增大導致的生物間的遮蔽作用會對藻菌共生帶來不利的影響, 但隨著反應器的運行, 反應系統會趨于穩定狀態。

藻菌共生系統在低光照強度 (光量子通量密度92.27μmol/ (m²·s) ) , 低曝氣強度 (0.2 L/min) 的條件下運行時, 對污水中營養物質的去除均具有顯著的優勢, 特別是對NH⁴⁺-N和TN的去除效果明顯強于單一活性污泥反應器, 達到穩定狀態后反應器對COD、TP、NH⁴⁺-N、TN的去除效率分別達到98.23%、98.00%、99.95%、94.47%, 對曝氣強度需求的降低有助于節約曝氣能耗;

運行穩定后, 藻菌共生反應器中混合污泥仍能維持良好的沉降性能, 同時藻菌共生反應器排泥中污泥的質量均低于活性污泥反應器, 可降低污泥產率高達10.56%, 有效促進了污泥減量化。同時混合污泥氮元素含量的提高, 以及一定質量的微藻產出, 均提高了剩余污泥的資源化價值, 特別是使其在土壤改良劑、肥料中的應用價值得到提高。

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