會引起水體(tǐ)富營養化的藻類竟然還能賺錢

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什麽是旋轉藻類生(shēng)物(wù)膜？

    旋轉藻類生(shēng)物(wù)膜（RAB），正如它的名字一(yī)樣，是一(yī)種利用藻類生(shēng)物(wù)附着于貼壁材料并固定在滾筒式裝置上，旋轉浸于富含藻類生(shēng)長所需營養物(wù)質的廢水中(zhōng)（同時控制空氣中(zhōng)CO2濃度）。藻膜長至一(yī)定厚度時，人工(gōng)刮取采收附着于生(shēng)物(wù)膜上的藻類生(shēng)物(wù)。裝置圖如下(xià)：

    （A）RAB裝置設計示意圖；（B）RAB系統；（C）Stickney水回收廠中(zhōng)設置的RAB反應器組（垂直傳送帶高約1.83米，寬0.91米，以連續的循環旋轉，浸入4600升的廢水中(zhōng)）

    相比于傳統收集懸浮藻類的方法，生(shēng)物(wù)膜反應器具有較高的藻類生(shēng)物(wù)量生(shēng)産力，并且大(dà)大(dà)節省了占地面積。

02

生(shēng)物(wù)膜材質和裝置布局

    Bergstedt等人測試了64種材料，根據強度，成本，附着力和最終去(qù)除培養物(wù)的容易程度四個方面确定管狀棉質織物(wù)是最佳的貼壁材料。下(xià)圖爲幾種材料測試效果。

    因爲附着在帶狀材料表面上的潮濕藻類培養物(wù)會持續生(shēng)長，因此需要足夠的附着面積。Gross團隊對比了三角形排列，垂直分(fēn)層放(fàng)置和垂直排列放(fàng)置（Stickney水廠所采用的布局）三種布局模式，以7天爲測試周期，與單個的滾道設置相比，生(shēng)産率提高如下(xià)：

    三角形排列：增加147％。

    垂直分(fēn)層放(fàng)置：增加380％。

    垂直排列放(fàng)置：增加470％。

3

效果研究

    以美國猶他州北(běi)部的洛根地區污水處理廠爲例，廢水組成如下(xià)：

    設置旋轉藻類生(shēng)物(wù)膜反應器（RABR）組，每組含有5個滾筒，光合周期爲14 h，水力停留時間爲4.8天，每48 h補充營養物(wù)質。

    試驗結束時，79%的磷存在于生(shēng)物(wù)膜中(zhōng)，9%懸浮或沉澱，剩下(xià)的12%存在于廢水中(zhōng)。在另一(yī)研究中(zhōng)，Christenson發現當城市污水被注入藻類生(shēng)物(wù)反應器時，RABR隔離(lí)的磷酸鹽是懸浮培養系統的六倍。

    此外(wài)，該水廠初始廢水TSS在2天後減少了50%，4天後減少了90%。藻類生(shēng)物(wù)量生(shēng)産力爲20-31 g m-2d-1, （懸浮體(tǐ)系藻類生(shēng)物(wù)生(shēng)産力：7.4 g m-2d-1），脂肪酸甲酯（FAME）濃度（2-2.3 g m-2d-1）也高于懸浮體(tǐ)系（1.0-1.2 g m-2d-1）。回收的藻類采用離(lí)心法收集，回收率可達到90%以上。

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技術前景

    如文章開(kāi)頭提到的，Stickney水回收廠通過RAB系統培養藻類，從生(shēng)物(wù)膜皮帶上刮下(xià)來藻類生(shēng)物(wù)并制成肥料以獲利。

    在Stickney水回收廠中(zhōng)，從生(shēng)物(wù)膜皮帶上刮下(xià)來藻類生(shēng)物(wù)将制作成肥料或供厭(yàn)氧消化池使用的有機廢物(wù)。現如今，Stickney每天可處理3.6噸富含營養物(wù)質的廢水，每年回收多達7500噸的化肥産品，并以“綠色水晶”命名，在商(shāng)店(diàn)中(zhōng)出售。下(xià)圖爲Stickney水廠出售的“綠色水晶”肥料。

    另一(yī)方面，Stickney嘗試用藻類處理啤酒廠或乳制品廠産生(shēng)的廢水。富含豐富有機物(wù)的藻類生(shēng)物(wù)可通過厭(yàn)氧消化處理将有機廢物(wù)變爲沼氣。Stickney每天能夠産生(shēng)約1700立方米沼氣，并嘗試使其變成汽車(chē)燃料（大(dà)約每天夠爲20輛汽車(chē)提供燃料）。

    此外(wài)，一(yī)些研究還嘗試将藻類生(shēng)物(wù)作爲生(shēng)産原油，生(shēng)物(wù)柴油，生(shēng)物(wù)塑料，丙酮、丁醇、乙醇，飼料(水産養殖和農業用蛋白(bái)質)，藻青蛋白(bái)制品(色素、抗氧化劑)等。

    正如Stickney工(gōng)程項目總監Tom Kunetz所說：“藻類能從廢水中(zhōng)回收磷和氮，當您不希望藻類生(shēng)長時，藻類會生(shēng)長并變得令人讨厭(yàn)。但是，如果我(wǒ)(wǒ)們能夠控制藻類的生(shēng)長，它将對我(wǒ)(wǒ)們有利。”