[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种同步处理水体氮磷无机营养和有机污染物的方法。该方法利用可混养的微藻实现氮磷无机营养盐和有机污染物的同步去除。通过该方法处理后的水体可回收利用，无二次污染，并且容易操作。
[0005] 本发明的具体技术方案为：一种同步处理水体氮磷无机营养和有机污染物的方法，包括以下步骤：
[0006] (1)藻菌共生培养：将微藻和活性污泥一同置于模拟废水溶液中进行驯化、共生培养，培养过程中，逐步提高模拟废水溶液中的总氮浓度和总磷浓度，得驯化后的藻菌共生体；
[0007] (2)藻菌共生体的固定：将藻菌共生体用海藻酸钙、PVA、改性活性炭纤维和改性海藻活性炭进行固定，得到固定的藻菌共生体微球；
[0008] (3)水体的处理：将固定的藻菌共生体微球接种到富含氮磷无机营养和有机污染物的水体中进行处理。
[0009] 本发明将微藻与活性污泥一同培养，能够筛选出能够和微藻共生的菌种，形成藻菌共生体，在培养过程中不断提高模拟废水溶液中的总氮浓度和总磷浓度，提高藻菌共生体对较高浓度氮、磷的耐受性和处理能力。本发明利用海藻酸钙、PVA、改性活性炭纤维和改性海藻活性炭对藻菌共生体进行固定。海藻酸钙的生物相容性好，然而其耐溶剂性和强度差。PVA的成膜性、耐溶剂性和强度好，但磷酸盐可使PVA沉淀。因此本法明中使用少量的PVA，并在对藻菌混合体固定时加入改性活性炭纤维和改性海藻活性炭对海藻酸钙进行增强处理。
[0010] 在本发明中，海藻酸钙和PVA都具有丰富的羟基基团，改性活性炭纤维上具有丰富的羟基和羧基，改性海藻活性炭的表面具有丰富的羧基和氨基，因此，在进行固定化时，海藻酸钙、PVA、改性活性炭纤维和改性海藻活性炭能够交联形成复杂的三维网络结构，能够显著增强固定的藻菌共生体微球的强度。海藻活性炭能够增强微藻细胞的新陈代谢，增强藻菌共生体处理水体中无机营养和有机污染物的能力。
[0011] 作为优选，所述藻菌共生体的固定方法为：将藻菌共生体离心，去除上清液，将下层物用水洗净，加入1～1.5倍体积的水制得藻菌悬液；然后加入海藻酸钙、PVA、改性活性炭纤维和改性海藻活性炭，搅拌30～60min后，调节混合液的pH为6～8，然后将其滴入浓度为2～3％的CaCl2溶液中，得到直径为4～5mm的固定的藻菌共生体微球。
[0012] 作为优选，所述海藻酸钙、PVA、改性活性炭纤维和改性海藻活性炭的总质量与藻菌悬液的体积的比例为：1g:0.8～1.5mL；所述海藻酸钙、PVA、改性活性炭纤维和改性海藻活性炭的质量比为3～5:2:0.3:0.4。
[0013] 本发明中海藻酸钙、PVA、改性活性炭纤维和改性海藻活性炭的总质量与藻菌悬液的体积的比例为：1g:0.8～1.5mL时，制备的固定的藻菌共生体微球处理水体中无机营养和有机污染物的能力最强，当藻菌悬液的量过多时，藻菌细胞容易从载体中脱出，将会导致其处理水体中氮磷无机营养和有机污染物的能力下降；当藻菌悬液的量过少时，制备的固定的藻菌共生体微球处理水体中无机营养和有机污染物的能力较弱。本发明中，海藻酸钙、PVA、改性活性炭纤维和改性海藻活性炭的质量比为3～5:2:0.3:0.4，当海藻酸钙与PVA的质量比过低时，不利于固定的藻菌共生体对磷酸盐的去除，因此在本发明中PVA的占比较低，但是当海藻酸钙与PVA的质量比过高时，制备的固定的藻菌共生体微球的耐溶剂性和强度较差。由于微藻需要进行光合作用，因此制备的固定的藻菌共生体微球需要具有较好的透光性。本发明中改性活性炭纤维和改性海藻活性炭的量需要严格控制，当改性活性炭纤维和改性海藻活性炭的量过高时，制备的固定的藻菌共生体微球的透光性差，将会导致微藻的光合作用减慢，将导致固定的藻菌共生体微球处理水体中氮磷无机盐和有机污染物的能力变差；当改性活性炭纤维和改性海藻活性炭的量过低时，制备的固定的藻菌共生体微球的强度差。
[0014] 作为优选，所述改性活性炭纤维的粒径为700～800nm，所述改性海藻活性炭的粒径为300～500nm。
[0015] 作为优选，所述改性活性炭纤维为酸氧化改性的蚕丝活性炭纤维；其改性方法为：在惰性气氛中，将蚕丝以4～8℃/min的升温速率升温至400～450℃，保温2～3h，得到蚕丝活性炭纤维；将得到的蚕丝活性炭纤维加入到浓度为50～60wt％的硝酸溶液中，1g蚕丝活性炭纤维需50～70ml硝酸溶液，升温至90～110℃反应3～5h，得到改性活性炭纤维。
[0016] 由于蚕丝的强度高，本发明的改性活性炭纤维为酸氧化改性的蚕丝活性炭纤维。当仅使用蚕丝时，随着固定的藻菌共生体微球处理水体的时间的延长，蚕丝极易被微生物分解掉，将无法良好的增强固定的藻菌共生体微球的强度。当仅使用蚕丝活性炭纤维时，由于蚕丝活性炭纤维与海藻酸钙和PVA之间的相容性差，也无法良好的增强固定的藻菌共生体微球的强度。而本发明制备的改性活性炭纤维的表面具有丰富的羟基和羧基基团，能够与海藻酸钙和PVA表面的羟基基团之间形成交联，能显著提高蚕丝活性炭纤维在海藻酸钙和PVA中的分散性，能够显著提高固定的藻菌共生体微球的强度。
[0017] 作为优选，所述改性海藻活性炭为氨基改性的海藻活性炭；其改性方法为：在惰性气氛中，将海藻干燥后以6～8℃/min的升温速率升温至450～500℃，保温3～4h，得到海藻活性炭；将得到的海藻活性炭加入到浓度为50～60wt％的硝酸溶液中，1g海藻活性炭纤维需50～70ml硝酸溶液，升温至90～110℃反应3～5h，过滤、干燥后得到酸氧化改性的海藻活性炭；将四乙烯五胺加入乙醇中，搅拌溶解，升温至75～85℃，保温20～30min，然后加入酸氧化改性的海藻活性炭，反应2～2.5h，过滤、干燥后得到改性海藻活性炭，其中，四乙烯五胺与酸氧化改性的海藻活性炭的质量比为0.18～0.22:1，四乙烯五胺与乙醇的质量体积比为1g:45～55mL。
[0018] 本发明的改性海藻活性炭为氨基改性的海藻活性炭。本发明将海藻干燥后制成海藻活性炭，但由于海藻活性炭与海藻酸钙和PVA之间的相容性差，无法良好的增强固定的藻菌共生体微球的强度。本发明改性后的海藻活性炭上具有丰富的氨基和羧基，能够与海藻酸钙、PVA表面的羟基和改性活性炭纤维表面的羟基和羧基形成复杂的网络结构，能够显著增强固定的藻菌共生体微球的强度。当四乙烯五胺与酸氧化改性的海藻活性炭的质量比为0.18～0.22:1，制得的改性海藻活性炭的表面能够同时具有丰富的氨基和羧基基团，对菌落产生的二氧化碳的吸附能力最高，能缓慢的释放二氧化碳以供微藻的光合作用。当四乙烯五胺的量过多或过少时，改性海藻活性炭对二氧化碳的吸附能力都较弱，会使得菌落产生的二氧化碳溢出固定的藻菌混合体微球，将无法为微藻的光合作用提供充足的二氧化碳。
[0019] 作为优选，所述海藻为昆布、海带、马尾藻中的至少一种。
[0020] 作为优选，所述微藻与活性污泥的质量比为12～15:1；微藻为小球藻、栅藻和衣藻中的至少一种。
[0021] 当微藻与活性污泥的质量比为12～15:1时，形成的藻菌共生体处理水体中氮磷无机营养和有机污染物的处理能力最高。
[0022] 作为优选，所述水体中的总氮浓度和总磷浓度分别由初始的20～30mg/L和15～20mg/L分3～4次提升到140～160mg/L和90～100mg/L；水体中的碳氮比为100:6～9，pH为6～8；培养时间为5～8d。
[0023] 作为优选，所述固定的藻菌共生体微球的接种量为：每1L富含氮磷无机营养和有机污染物使用0.5～1g固定的藻菌共生体微球。
[0024] 与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明利用可混养的微藻实现氮磷无机营养盐和有机污染物的同步去除。通过该方法处理后的水体可回收利用，无二次污染，并且容易操作。
