研究问题描述

随着现代工农业的快速发展和人民生活水平的大幅提高，产生了越来越多的生活与工农业污水。传统的以活性污泥为主的污水处理工艺主要是通过曝气以及厌氧与好氧交替运行，将污水中的有机碳和氨氮变为二氧化碳和氮气排放到大气中，没有实现以能源或者资源形成循环转化，且传统的曝气法能耗较高，产生大量低附加值的活性污泥。随着化石能源的耗竭以及大气温室效应的日益显著，寻找更为节能和环境友好的污水处理工艺变得更为重要和迫切。怎样将传统污水处理由高能耗转为低能耗甚至产能的工艺将会成为未来污水处理领域的研究重点。

一种高附加值、高效的新型废水综合生态处理技术

利用光合生物如藻类为主体取代传统污水处理中以活性污泥为主体的废水处理工艺，是一种更为节能和环境友好的污水处理新工艺。光合微藻是一种能进行光合作用的微生物或植物。（1）它可以利用废水中的氮、磷等营养物，缓解水体的富营养化，并能吸收利用空气中大量的CO2，降低大气的温室效应；（2）还具有吸收污水中重金属的能力，且具有高效、低耗、环保等特点。（3）此外，光合生物的蛋白质含量高，收获后可用作动物饲料、饵料。（4）某些光合生物油脂含量高，通过收集加工可提炼成生物柴油供汽车、火车作为动力燃料，进一步加工还可作为航空燃料，供飞机使用。所以利用光合生物处理废水是一项可有效回收污水能量和各种营养组分的资源化技术，并能克服传统污水处理方法易引起的二次污染、潜在营养物质丢失、资源不能完全利用等弊端，同时能够有效且低成本地去除造成水体富营养化的氮、磷等营养物质，因此具有广阔的应用前景。

本课题组开发的一种新型基于光合微藻介导的废水处理综合生态处理方法和系统，是一种新型废水处理工艺，利用光合生物自身产生的氧气代替传统曝气，能耗显著下降，最高能耗能降低70%左右，活性污泥产量大幅降低（活性污泥减少45%以上），且由于微藻自身的高蛋白、高油脂特性，因此富含微藻的活性污泥可用于制备生物燃料和动物饲料等，大大增加了活性污泥的高附加值。

该方法简单高效，成本低廉，大大降低了传统废水如市政废水、工业污水、家禽养殖业污水的处理成本，且减少温室气体排放，达到改善环境、增加经济、社会和生态效益的目的，应用前景非常广阔。

实施效果

北京某小型市政废水处理厂每天处理市政废水约200吨，图3和图4为该废水处理厂生化需氧量（BOD）和总悬浮量（TSS）排出检测报告。图5为某废水处理厂使用我们的技术与传统曝气技术前后生化需氧量（BOD）和总悬浮量（TSS）排出检测报告.该报告显示采用我们的技术能耗更低。图6为采用我们的技术平均氧气生成量（O2）排出检测报告，与传统曝气相当.

图3. 北京某废水处理厂生化需氧量（BOD）排出检测报告

图4. 北京某废水处理厂总悬浮量（TSS）排出检测报告.

图5. 北京某废水处理厂使用我们的技术前后生化需氧量（BOD）和总悬浮量（TSS）排出检测报告.

图6. 北京某废水处理厂使用我们的技术平均氧气生成量（O2）排出检测报告.

图8. 不同废水处理系统操作成本比较

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