微藻胞外有機物質的特性及對陶瓷膜積垢之影響

Abstract

以微藻去除廢水的氮磷營養鹽是相當新穎的技術，但如何更有效率的使微藻去除氮磷仍是許多研究所努力的目標，微藻膜生物反應器是其中一種可以讓微藻水質處理更有效率的方式之一，但微藻造成的薄膜積垢問題仍有待解決，若能了解微藻的特性，將有益於微藻相關應用。本研究挑選兩種常見之微藻：四尾柵藻及小球藻，以人工合成的二級出流水進行批次實驗，以期能了解懸浮微藻/固定化微藻之比較及微藻的生長特性。結果分為三部分，不同pH值、不同藻種之影響及陶瓷膜過濾進行探討。 pH值影響方面，研究發現懸浮微藻在起始pH=7.7環境下培養，遲滯期較不明顯，而在起始pH=8.5條件下培養則較明顯。固定化技術可以提升微藻的磷酸鹽去除效率，起始pH=8.5時培養第三天，固定化四尾柵藻就有100%的PO43--P去除率，但固定化技術也會造成額外的溶解性有機碳(DOC)上升，在起始pH=8.5時固定化的小球藻培養至第15天時，甚至觀察到水中的DOC濃度=95.4 ± 21.2 mg/L。NO3--N的去除方面則在不同pH值表現略有不同，在起始pH=8.5時，固定化技術的微藻去除效果較佳，而在起始pH=7.7時，則是懸浮態的微藻較佳，總體來說，培養至第9天可以去除大部分的硝酸鹽氮，培養至第12天則硝酸鹽氮幾乎完全去除。 藻種比較的部分，四尾柵藻相比小球藻具有更快的生長速度、更低的DOC產生量，多醣及蛋白質產生量亦較少，根據螢光激發-發射矩陣(EEM)分析，四尾柵藻產生的有機物質更傾向於天然有機物，而小球藻則更傾向於微生物導向的有機物。 陶瓷膜過濾的結果顯示，海藻酸鈉並不會對陶瓷膜造成顯著的積垢問題，且固定化技術使不同微藻分泌的胞外有機物質特性差異減少，其性質更接近於海藻酸，使用齒輪泵提供掃流速度，有助於薄膜積垢的抑制。 關鍵字：四尾柵藻、小球藻、微藻固定化、胞外有機物質、陶瓷膜、薄膜積垢