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为优化藻类系统处理污水效率，研究人员开展高负荷藻塘（HRAPs）串联处理生活污水的研究。对比串联和并联运行系统，发现串联对大肠杆菌和总大肠菌群去除率更高，并联对总有机碳（TOC）去除更优，为污水治理提供新思路。
在当今的污水处理领域，高负荷藻塘（High-Rate Algal Ponds，HRAPs）作为一种极具潜力的技术，正逐渐走进人们的视野。它以较低的建设成本、良好的可扩展性以及与传统污水处理厂融合的能力，吸引了众多科研人员和环保人士的目光。通过去除污水中的营养物质和有机物质，HRAPs 不仅能实现污水净化，还能生产藻类生物质，具备资源回收的潜力。然而，现实总是充满挑战，想要将 HRAPs 大规模应用并实现经济效益，还有很长的路要走。目前，污水处理过程和资源回收策略都有待进一步优化，这就促使研究人员不断探索各种低成本的改进方法，其中改变运行方式成为了研究的热点。
在此背景下，巴西联邦大学维索萨分校（Federal University of Vi?osa）土木工程系卫生与环境工程实验室（LESA）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于 HRAPs 串联运行处理生活污水的效果，致力于评估其在污染物去除效率和生物质生产方面的表现，探索如何通过优化运行配置提升污水处理技术性能。这项研究成果发表在《Algal Research》上，为污水处理领域提供了新的思路和参考。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验材料选取上，以生活污水作为培养基，每周从位于米纳斯吉拉斯州维索萨市 Rom?o dos Reis 社区污水处理站的化粪池收集污水样本。在研究流体动力学时，通过测定混合速度计算雷诺数（Re），以分析水流状态；同时引入 Bodenstein 数（Bo）来量化轴向分散程度，判断水流是否接近理想的流态。
下面来详细看看研究结果：
- 流体动力学分析：研究发现，跑道式反应器的混合速度达到 0.24 m/s，由此计算得出的雷诺数（Re）为 36,599 ，处于全尺寸 HRAPs 报道的高度湍流范围（16,000 < Re < 180,000）内，且与商业系统中的速度范围（0.15 - 0.30 m/s）相符。这种湍流程度有助于增强营养物质扩散、减少细胞沉降并增加细胞对光和二氧化碳的接触。此外，研究得到 HRAPs 的 Bodenstein 值为 9.7，表明其处于完全混合状态，这为后续串联和并联运行效果的分析提供了重要基础。
- 串联与并联运行系统对比：研究人员设置了两个系统进行对比，一个是由两个 HRAPs 串联组成的系统（每个 HRAP 的水力停留时间（HRT）为 5 天），另一个是两个 HRAPs 并联的系统（每个 HRAP 的 HRT 为 10 天）。在污染物去除方面，串联运行在去除大肠杆菌（E. coli）和总大肠菌群上表现更优，去除率分别达到 97.79% 和 98.33%，而并联运行的去除率仅为 89.56% 和 84.09%。但在总有机碳（TOC）去除上，并联系统比串联系统高出 14%。在生物质生产方面，虽然两个系统整体上没有显著差异，但串联系统中第二个池塘的灰分含量比并联系统高 65%。同时，并联系统产出的生物质中脂质（高 19%）、蛋白质（高 76%）和碳水化合物（高 44%）的含量更丰富。
综合研究结果和讨论部分，该研究具有重要意义。它首次对 HRAPs 的直接串联配置进行研究，对比了串联和并联运行在处理生活污水时的多种效果，揭示了不同运行方式在污染物去除和生物质生产方面的差异。串联运行在去除病原体方面优势明显，而并联运行在去除 TOC 和生产高营养生物质上表现更佳。这为污水处理厂根据实际需求选择合适的 HRAPs 运行方式提供了科学依据，有助于优化污水处理流程，提高资源回收效率，推动 HRAPs 在污水处理领域更广泛、更高效的应用，为实现可持续的污水处理目标迈出了坚实的一步。
