利用小球藻處理餐廚垃圾廢水資源分析

孫國慶

摘 要：當前，我國環境污染日益嚴重。餐廚垃圾廢水排放卻成為了新的污染源。生活廢水內含有大量有機物和重金屬污染物。使用小球藻處理污水，能夠實現滿意成效。為了全面分析小球藻處理餐廚垃圾廢水資源價值，結合實際情況，本文分為5個方面，對上述命題加以分析，旨意為相關學者的研究工作提供參考資料。

關鍵詞：小球藻；生活廢水；餐廚垃圾；水資源

中國為水產品生產大國，多年來，我國的海產品生產量位居世界之首。但值得注意的是，餐廚垃圾廢水排放卻成為了新的污染源。在這些污水內，含有大量的磷、氮以及重金屬污染物。倘若不加以處理直接排放，將會導致土壤、地下水、生活用水、空氣以及農作物等發生污染。進而對植物以及土壤內微生物的生長造成影響。嚴重威脅民眾身體健康。甚至導致海洋水動植物死亡以及絕跡。由于存在水資源短缺以及污染日趨嚴重雙重不利因素，使用何種方式正確處理餐廚垃圾廢水，已經引起了人們的關注。

將藻類用于污水處理的研究，最早從上世紀60年代就已經開始。在當時主要通過大型藻類與水泥中自然形態，進而去除磷、氮以及重金屬等等污染物。和以往相比，當前我國的科學技術呈現出了穩步發展的趨勢。諸如固定化等先進技術也被廣泛應用，在這種情況下，令個體較小的藻類用于污水處理成為了可能。

結合實際情況，本文現就對利用小球藻處理餐廚垃圾廢水資源情況進行全面分析，現將具體結果匯報如下。

1.藻類處理餐廚垃圾廢水的原理

水藻是一類以水為電子供體的光能自養生物。在發生光合作用時，水藻能夠以光視為能源，經過簡單化無機物合成有機物，進而實現生產與繁殖。所以說，海藻細胞能夠積極吸收與同化磷、氮等富營養物質。開展光和自養效應，進而令餐廚垃圾廢水中的氮、磷含量降低。使用海藻對污水加以深度處理氮、磷分子的機制可分為間接作用和直接作用。海藻細胞可以吸收并利用水內的無機氮以及有機氮化合物是為氮源。并將碳酸鹽以及二氧化碳作為碳源。實現光能自養生長。在氧氣充足時，海藻還能夠直接吸收磷酸鹽。同時經過多類磷酸化方式，轉變為磷脂及ATP等有機物質，而在無氧條件時會形成磷酸鹽沉淀。

另外，亞硝酸鹽、銨鹽以及硝酸鹽也可以被用于合成蛋白質和氨基酸等營養物質。值得說明的是，海藻光合作用也能夠提升身體的pH值，而當pH值在10-11時。就會對消毒起到促進效用。使用海藻去除生活廢水中的氮、磷等物質效果會受到氮磷比、形態，藻類形態和金屬離子等因素的影響。

2.不同形態氮磷比

有文獻證實，固定化蛋白核小球藻，對于非同一形態的氮磷去除有著選擇性。該學者表明，如果在生活廢水內同時存在亞硝酸、氨氮以及硝酸鹽氮時，固定化小球藻最早會去除氨氮。在此之后依次為亞硝酸鹽氮以及硝酸鹽氮。其清除率分別為：100.00%、80.00%以及61.00%。如果在生活廢水內同時還有六偏磷酸鹽以及正磷酸鹽時，固化和蛋白小球藻就會優先去除正磷酸鹽，在此之后，才去除六偏磷酸鹽。就除率來講，分別為72.00%以及83.00%。

3.差異化氮磷比

使用固定化培養以及懸浮培養法，對比差異化氮磷比對于小球藻清潔生活污水內氮磷水平影響情況，結果證實：和固定化培養組相比，懸浮培養小球藻去除氮磷率明顯較低。

經24h的饑餓處理以后，固定化培養組的處理效果依舊更好，而到了72h，上述兩種方式在去除氮磷率分別可達到99.00%以及97.00%。而減少氮磷比對于懸浮式培養小球藻的氮磷去除水平影響并不高。但此法卻能提升固定化培養的氮磷去除概率，值得推廣。

4.差異化形態藻類

在固定化早期，藻類細胞的生長會受到干擾，在這種情況下，令固定化藻類增長比懸浮形態慢。但在24h之內，藻類細胞的活性水平就會恢復到之前狀態，同時保持該勢態繼續生長。這也在一定程度上證實，固定化并未對藻細胞造成非可逆性損傷。此類技術除卻保留懸浮法優勢之外，并且也能令海藻對于氮、磷等物質去除率明顯提升，進而保護海藻。功能，加長生長期，方便細胞吸收大量的氮、磷。

和懸浮藻相比，固定化藻清除PO34-P和雜NH4+-N效率明顯更高。之所以出現這種現象，主要因為海藻酸鈣凝膠離子能全面吸附固定化系統之中PH值上升導致氨氣和鈣離子以及磷酸鹽沉淀效用引致。

研究指出，差異化的固定載體清除氮磷效果也不同。對比殼聚糖以及海藻酸鈉兩類載體在深度處理污水的影響。結果指出，在既定細胞負載范圍之中，其對于氮磷清除率和細胞負載量呈反比。因葉綠素a水平可見，上述兩類載體均不會對細胞增長造成影響。上述載體均不會對細胞的成長造成顯著不利影響。在一致的細胞負載情況下，以殼聚糖為材料固定化載體的藻類細胞在去除氮物質的概率和葉綠素a增加率明顯比海藻酸鈉高，但上述兩者在去除磷概率方面差別不顯著。

使用聚乙烯醇PVA、海藻酸鈉以及上述兩者復合體為載體，把藻類和污泥固定成為菌藻共生體系，和單獨藻類、單獨菌類凝膠制品來處理在人工污水，結果指出：復合載體固定共生系統處理磷污染效率最好，而PVA載體的除磷脫氮成效不如復合載體，但比海藻酸鈉好。在固定化菌藻共生系統中，其脫磷除氮的效果比單獨固定海藻以及單獨固定菌好。其中固定菌的效果最差。

菌藻固定化技術最早起興于上世紀90年代，其有著方便固液分離、微生物濃度高以及不輕易受到毒物影響的優點，進而在處理餐廚垃圾廢水方面取得了顯著成效。

使用海藻酸鈉制成的小球藻以及活性污泥，對于模擬化沖廁海水污水開展實驗調查。結果指出：當細菌和海藻的比例達到1：2時，固定化海藻菌在去除氮、磷的清除率分別可以達到96.0%以及92.0%。并當氮/磷的比例為10時，證實使用固定化海藻菌對于污水內氮磷的去除率效果較好，當溫度設定在25℃以上，30℃以下時，固定化海藻菌與細菌的活性就會下降。因此，使用固定化海藻菌體系處理污水時，ph值應當穩定在6.5-8.5之間。

在光合自養條件以及異養的條件之下，類球紅細菌以及小球藻均可依靠在廢水內有機物實現生長，這一點重點體現在異養條件之中。使用小球藻以及類球紅細菌均可實現處理廢水的最終目的。而它們兩者中的任何一株在處理廢水過程中，并不能完全的去除丙酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽以及銨鹽。但綜合兩者之后處理廢水，可去除上述所有物質。兩者各有所長，因此，可以依照具體廢水成分，進而決定在類球紅細菌以及小球藻類的比例，以達到預期效果。

5.金屬離子和PH影響

對差異化光照以及PH值條件下小球藻分別在固定化以及懸浮狀態鎘對于污水內正磷酸鹽吸收速率影響情況，結果指出：當光照強度不同時，鎘能夠減少藻類對于磷吸收速度。而在不同的PH值環境下，不管是固定化還是懸浮態，鎘均能降低海藻對于磷吸收率，具體為20.00%-30.00%。可見，開展固定化處理，并不會減低對于鎘的影響度。就海藻對于污水內重金屬超負荷吸附水平來看，其依賴于諸多因素。比如說重金屬的濃度水平、溫度情況、培養基成分組成、ph值等等。

國外學者，分析了小球藻吸附隔離子的原理，結果證實：在污水內氫離子水平和堿金屬陽離子之間的競爭，會在一定程度上影響海藻吸附隔離子功能。另有一項研究證實，利用誘導海藻株的方法，能夠全面改變小球藻耐受鋅的水平。在通常情況下，小球藻可以耐受劑量為65μg/L的鋅元素，且經過為期3.5個月的誘導期之后，可以在一定程度上提升小球藻對于鋅的忍受度

另有學者分析了普通小球藻以及四尾柵藻等十余類藻類處理綜合廢水中鋅元素與鎳的規律性。上述類別的海藻能夠在內含濃度為30mg/L的鎳和鋅廢水內生存。在此其中，四尾柵藻具有較大的藻生物量，體現出較強處理鎳的水平。將其放置到廢水中5min后，鎳清除率可高達97%；在放置90min之后，廢水內的鎳含量進一步降低到，0.4mg/L，去除率可達到99%。

使用四尾柵藻處理內含濃度為30mg/L以及30mg/L鋅廢水5min之后，接近98%的鋅和鎳被去除。這也在一定程程度上證實，廢水中存在鋅并不會對四尾柵藻去除鎳的能力造成影響。和四尾柵藻相比，小球藻處理鎳的水平較弱，使用小球藻處理90min之后，鎳的水平降低到10mg/L。由此可見，即便存在鋅元素，其處理鎳的水平幾乎不會受到影響。進一步分析單位生物量處理金屬的水平，證明小球藻有著較強的吸收鋅和鎳的能力。

6.結束語

使用藻類處理生活廚余廢水，能全面去除水內的有機物質以及重金屬。處理后的水能用于工業生產和農田灌溉。除此之外，因為藻類內含有高水平胡蘿卜素、葉綠素、葉黃素、蛋白物質、各類維生素以及碳水化合物。在此其中，藻類中的維生素B12水平比人類肝臟還高。因此所取得的藻體倘若不含有有毒物質或者經處理后有毒物未超標，就可以被用于制作餌料、動物飼料等產品。使用小球藻處理后的廢水除卻能起到凈化環境的作用外，也能減少藻類生產成本。其為廢水貨源化處理提供了新的經濟途徑，值得進一步推廣。

參考文獻：

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