微藻污水处理及絮凝采收

微藻污水处理及絮凝采收

在20世纪50年代，微藻处理污水就开始应用，主要是高效藻类塘为代表的悬浮生长藻类塘系统。但这类系统因占地面积大、处理效果不稳定等局限性，一直未能成为污水处理的主流工艺。

位于美国加利福利亚州的菌藻共生污水处理藻类塘（每天处理量2300立方）

近年来，微藻固碳、微藻生物柴油与微藻污水处理的结合，有望降低微藻污水处理成本，驱动微藻污水处理及其资源化发展。常见用于污水处理的藻种包括小球藻、葡萄藻、栅藻和微绿球藻等。

低成本的微藻采收技术是低价值微藻生产的关键。

絮凝法由于处理简单，投入少，操作方便，有望成为从大规模微藻采收最为经济的方法。絮凝法可以分为“外加絮凝剂法”和“自发性絮凝法”两大类。外加絮凝剂法根据所使用的絮凝剂种类又可分为无机絮凝剂法（金属盐类）、有机高分子絮凝剂法和生物絮凝剂法。自发性絮凝分为高pH诱导的自发性絮凝和胞外聚合物引起的自发性絮凝。

用于微藻采收的理想絮凝剂应该具有无毒(对藻细胞本身及环境)、低成本、广谱高效、不影响藻细胞后续利用等特点。

金属盐类絮凝剂（铝盐、铁盐）因投加量大、对藻细胞有毒性及影响藻细胞的后续利用等缺点未能成为微藻絮凝的主要发展方向。

有机高分子絮凝剂中聚丙烯酰胺对微藻的絮凝效果较差，可能释放有毒的丙烯酰胺单体，因此其应用前景有限。

壳聚糖絮凝效率较高，但适应的絮凝pH一般为酸性，超出了微藻培养的正常范围，具有很大的局限性。

阳离子淀粉在原料上可大量获取，价格低廉，投加量非常小，絮凝效果优异且基本不受pH影响，应用潜力巨大。

利用细菌、真菌等微生物生产的生物絮凝剂具有高效、无毒、可生物降解等优点。但其各种利用方式都存在明显缺陷，例如，可能对微藻培养造成污染，需要额外的培养系统，涉及到复杂的分离纯化过程等。此外，生物絮凝剂的絮凝机理和条件都还不甚明确。因此，生物絮凝剂距工程化应用还存在很大距离。同理，基于胞外聚合物的微藻自絮凝因絮凝机理复杂、絮凝条件不明确及涉及到复杂的种群控制要求等，可靠性较差。

微藻有时能在没有添加任何絮凝剂的情况下发生絮凝，这一现象被称为自发性絮凝，但该方法不具有普适性，尚未在规模化生产中应用。

基于氢氧化镁沉淀的自絮凝要求很高的pH值(>10.5)。这往往超出微藻正常生长所能达到的pH值范围，需要额外投加碱性物质，可能对藻细胞的活性和后续利用造成不利影响，因此，对微藻污水处理系统可能并不是合适的选择。

基于磷酸钙沉淀的自絮凝无需任何额外投入，在微藻自然生长的pH范围内(8～10)就能形成，能同步实现化学除磷，对微藻活性和藻细胞的后续加工利用几乎没有不利影响，具有较大的应用前景。