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本土微藻联合体处理污水生产安全再生水与生物肥料的批式试验研究及立法分析
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年04月22日 来源：Algal Research 4.6
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为解决传统污水处理厂高能耗、温室气体排放及资源回收不足等问题，研究人员开展利用本土微藻联合体处理污水生产安全再生水与生物肥料的研究。通过批式试验评估不同污水流（PSE、SSE、CEN）对微藻生长及污染物去除的影响，发现PSE处理效果更优，氮去除率达2.1–12.1 mgN·L?1·d?1，成本较传统活性污泥法降低50%以上。该研究为污水资源化提供了低碳高效的技术路径，并揭示了相关立法空白。
随着全球水资源短缺和环境污染问题日益严峻，传统污水处理技术的高能耗、高碳排放和资源浪费缺陷逐渐凸显。城市污水处理厂（WWTPs）虽能有效去除宏污染物，但能耗高达0.5–0.8 kWh·m?3，且无法回收污水中的养分资源。在这一背景下，微藻培养技术因其兼具污染物去除、碳固定和资源回收的多重优势，成为可持续水处理的新范式。然而，微藻系统的规模化应用仍面临技术成熟度低、气候依赖性高以及立法标准缺失等挑战。
为探索微藻技术在污水资源化中的潜力，国外研究团队在《Algal Research》发表了一项创新研究。该团队通过7组批式试验，评估了本土微藻联合体（含90%Chlorella和10%Tetradesmus）处理不同污水流（初级出水PSE、二级出水SSE、离心液CEN及其混合液）的性能。研究采用8-L圆柱形反应器，在连续光照（90 μmol·m?2·s?1）和空气搅拌（0.15 vvm）条件下，监测微藻生长动力学、污染物去除效率及经济可行性，并结合欧盟和西班牙法规评估再生水与生物肥料的安全性。
微藻生长速率
研究发现，PSE和SSE单独处理时微藻比生长速率相近（2.06 vs. 2.03 d?1），但PSE的最终生物量更高（336 vs. 48 mgVSS·L?1）。添加10%离心液（CEN）可提升氮磷利用率，但30%添加量会因氨抑制（NH4≥296 mgN·L?1）和磷失衡（N:P=220）导致生长速率下降40%。
污水修复效能
PSE处理的氮去除率（NRR）达12.1 mgN·L?1·d?1，显著高于SSE（0.6 mgN·L?1·d?1）。离心液混合处理中，氨挥发损失占比达15–17%，而高pH（>8.5）和硝化作用（NOxR达7.9 mgN·L?1·d?1）进一步影响微藻代谢。
经济与立法分析
规模化测算显示，微藻系统成本仅0.081–0.098 �·m?3，较传统工艺节约10%以上。再生水经微滤后可满足欧盟A类标准（E. coli未检出，TSS<0.2 NTU），但现行法规对营养盐限值的缺失可能引发环境风险。生物肥料虽含7.7%氮和1.8% P2O5，但欧盟2019/1009法规对蓝藻的严格限制构成商业化壁垒。
该研究证实了微藻技术在城市污水资源化中的可行性，提出需通过风险管控框架（如INMAP计划）协调环境安全与循环经济目标。研究团队呼吁修订现行法规，建立基于科学证据的微藻产品安全标准，为全球水资源可持续管理提供新思路。
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