CN103663715A - 一种利用微藻高效净化沼液的生物处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废水的处理方法，具体涉及一种利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，属于生物环保技术领域。该处理方法包括原沼液流入曝气池进行曝气预处理，经过曝气池的过滤网后流入一级光生物反应器，在一级光生物反应器中接种微藻，并繁殖5-8天，待大部分污染物得到降解后，废水进入二级光生物反应器，在二级光生物反应器中反应4-7天，待氮磷降解率达到80%以上，含有微藻的废水流入含有储物槽的过滤装置，微藻得到过滤并分离，分离得到的微藻通过藻油分离炼制成生物柴油，净化后沼液中的废水达城镇污水厂要求的一级B标准，可用于农业灌溉或绿化。该处理方法操作简单，生产成本低，在实现沼液净化的同时，生产高价值的微藻细胞。

Description

一种利用微藻高效净化沼液的生物处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水的处理方法，具体涉及一种利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，属于生物环保技术领域。
背景技术
利用有机固体废弃物厌氧消化产生的沼气是一种清洁型生物质能源，但厌氧消化液产生量较大，中国每年沼气工程产生的沼液达2亿多吨，厌氧消化液后处理问题已成为制约沼气产业发展的主要瓶颈之一。目前，厌氧消化液通常用作农肥或者直接排放，很少考虑排放达标与否及其农用的安全性。实际上，厌氧消化后沼液中仍然含有相当数量的有机污染物，其中生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、悬浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP），对环境的压力仍然很大。因此，有必要研发投资低、能耗低、高效的沼液无害化和资源化处理技术，以解决沼气发酵的瓶颈问题，实现资源循环利用。
微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，它能利用厌氧发酵后沼液中的氮源、碳源、磷源进行光能自养生长，合成氨基酸、蛋白质和磷脂等有机物，从而可对沼液进行脱氮除磷，实现养分回收与资源化利用。利用微藻处理沼液废水不仅能净化废水，还可获得环境增值能源以及其他高附加值产品，对实现社会可持续发展具有重大意义。
如赵立新等人的《基于微藻养殖的沼液资源化利用与高价值生物质生产耦合技术研究》（《安全与环境学报》2012年6月第12卷第3期），该文中就涉及了利用沼液资源与高价值生物质生产耦合的工艺技术系统，该沼液处理以沼液为资源，在实现沼液净化的同时，生产高价值生物质，该处理效果较好，但该文为理论研究基础内容，缺乏实际试验操作过程。
又如中国专利申请文件（公开号：CN102392052A）中公开的利了一种利用沼液培养自养型淡水微藻，用微藻进行沼液、沼气处理的方法，该方法虽然解决了沼气的净化、沼液的处理问题，但并未涉及微藻的后续处理问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种可将沼液中CODcr、TN和TP等主要污染物降至国家城镇污水排放一级标准，处理方法简单，可将副产物应用到医药或工业领域的利用微藻高效净化沼液的生物处理方法。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：一种利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，该处理方法包括原沼液流入曝气池进行曝气预处理，经过曝气池的过滤网后流入一级光生物反应器，在一级光生物反应器中接种微藻，并繁殖5-8天，待大部分污染物得到降解后，废水进入二级光生物反应器，在二级光生物反应器中反应4-7天，待氮磷降解率达到80%以上，含有微藻的废水流入含有储物槽的过滤装置，微藻得到过滤并分离，分离得到的微藻通过藻油分离炼制成生物柴油，净化后沼液中的废水达城镇污水厂要求的一级B标准，可用于农业灌溉或绿化。
本发明利用微藻高效净化沼液的生物处理方法先在曝气池通过一定时间的曝气预处理使有机物等得到一定程度的降解，有机氮磷转化为利于微藻利用的无机盐类，将沼液通过曝气池的过滤网去除固体炫富颗粒物，提高废水的透明度，为微藻得到光照提供了前提条件。然后再将废水从曝气池流入一级光生物反应器，使接种的微藻经过5-8天的繁殖，使大部分污染物得到降解。当降解率达55-65%时，将沼液废水从一级光生物反应器流进二级光生物反应器，在该反应器中继续停留4-7天，依靠微藻的作用对污染物起降解作用。此时微藻达到生长周期的稳定器，氮磷降解率达到80%以上，废水流入装有一定口径滤网的储物槽的过滤装置。微藻过滤装置可以迅速对通过吸藻器吸收上来的富藻水进行过滤，使微藻和水彻底分离，实现沼液废水的最终处置。含有微藻的废水在经过储物槽后，微藻得到过滤并分离，沼液废水可达到城镇污水厂要求的一级B标准，可用于农业灌溉或绿化等，分离得到的微藻通过藻油分离炼制成生物柴油可应用到工业领域。
本发明将沼液中的水分、营养盐以及有机碳作为能源微藻的培养基的主要成分，以高营养浓度的发酵废水和高CO2浓度的燃烧废气为原料，获取新能源，不仅降低了微藻的培养成本，还利用微藻光生物反应器将沼液中的污染物去除，并依靠微藻过滤装置净化沼液，使沼液中的废水浓度达到城镇污水厂一级B排放标准，实现沼液处理过程与微藻能源生产过程的耦合，实现了能源的综合利用。
在上述利用微藻高效净化沼液的生物处理方法中，所述的原沼液中COD为3500mg/L，TN为250mg/L，TP为120mg/L。
在上述利用微藻高效净化沼液的生物处理方法中，在曝气池在加入活性污泥进行曝气预处理，所述的曝气时间为10-18h，静置时间为8-12h。沼液曝气预处理无需考虑脱氮除磷，只需通过活性污泥法去除沼液废水中的有机污染物等。
在上述利用微藻高效净化沼液的生物处理方法中，一级光生物反应器中所述的污染物主要包括CODcr、TN和TP。
在上述利用微藻高效净化沼液的生物处理方法中，所述的一级光生物反应器和二级光生物反应器均为管式反应器，呈两排水平交错放置，采用气升循环，获得了室外微藻较高的生物量。所述的光生物反应器可作为沼气净化器，将沼气通入一级或二级光生物反应器，其中沼气中的CO2为微藻的生长提供碳源，通过其生长代谢活动得以去除，沼气的纯度得到提升，热值相应地升高。
在上述利用微藻高效净化沼液的生物处理方法中，所述一级光生物反应器和二级光生物反应器中的反应温度为25～30℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明利用微藻高效净化沼液的生物处理方法克服现有技术中成本高、管理复杂等缺点，以沼液为资源，在实现沼液净化的同时，生产高价值的微藻细胞，并应用到工业生产或作为饲料，具有很好的市场推广性，对解决有机固体废弃物难处理的问题具有非常重要的意义。
附图说明
图1为本发明利用微藻高效净化沼液的生物处理方法的工艺流程图。
具体实施例
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
以秸秆和猪粪等为原料，经过发酵后产生沼液，沼液中COD为3500～3800mg/L，TN为250～300mg/L，TP为120～150mg/L。将上述沼液流入曝气池，加入活性污泥进行曝气预处理，所述的曝气时间为15h，静置时间为10h，曝气预处理后沼液经过曝气池的过滤网后流入一级光生物反应器，在一级光生物反应器中接种微藻，在反应器温度为27℃的条件下并培育6天，待大部分污染物得到降解后，废水进入二级光生物反应器，含有微藻的污水在二级光生物反应器的反应器温度为27℃下反应5天，依靠微藻的作用对污染物起降解作用，待氮磷降解率达到80%以上，含有微藻的废水流入含有储物槽的过滤装置，微藻得到过滤并分离，分离得到的微藻通过藻油分离炼制成生物柴油，净化后沼液中的废水达城镇污水厂要求的一级B标准，用于农业灌溉或绿化。其中所述的一级光生物反应器和一级光生物反应器均为管式反应器，呈两排水平交错放置，采用气升循环，获得了室外微藻较高的生物量。
实施例2
以秸秆和猪粪等为原料，经过发酵后产生沼液，沼液中COD为3500～3800mg/L，TN为250～300mg/L，TP为120～150mg/L。将上述沼液流入曝气池，加入活性污泥进行曝气预处理，所述的曝气时间为10h，静置时间为8h，曝气预处理后沼液经过曝气池的过滤网后流入一级光生物反应器，在一级光生物反应器中接种微藻，在反应器温度为25℃的条件下并培育5天，待大部分污染物得到降解后，废水进入二级光生物反应器，含有微藻的污水在二级光生物反应器的反应器温度为25℃下反应4天，依靠微藻的作用对污染物起降解作用，待氮磷降解率达到80%以上，含有微藻的废水流入含有储物槽的过滤装置，微藻得到过滤并分离，分离得到的微藻通过藻油分离炼制成生物柴油，净化后沼液中的废水达城镇污水厂要求的一级B标准，用于农业灌溉或绿化。其中所述的一级光生物反应器和一级光生物反应器均为管式反应器，呈两排水平交错放置，采用气升循环，获得了室外微藻较高的生物量。
实施例3
以秸秆和猪粪等为原料，经过发酵后产生沼液，沼液中COD为3500～3800mg/L，TN为250～300mg/L，TP为120～150mg/L。将上述沼液流入曝气池，加入活性污泥进行曝气预处理，所述的曝气时间为18h，静置时间为12h，曝气预处理后沼液经过曝气池的过滤网后流入一级光生物反应器，在一级光生物反应器中接种微藻，在反应器温度为30℃的条件下并培育8天，待大部分污染物得到降解后，废水进入二级光生物反应器，含有微藻的污水在二级光生物反应器的反应器温度为30℃下反应7天，依靠微藻的作用对污染物起降解作用，待氮磷降解率达到80%以上，含有微藻的废水流入含有储物槽的过滤装置，微藻得到过滤并分离，分离得到的微藻通过藻油分离炼制成生物柴油，净化后沼液中的废水达城镇污水厂要求的一级B标准，用于农业灌溉或绿化。其中所述的一级光生物反应器和一级光生物反应器均为管式反应器，呈两排水平交错放置，采用气升循环，获得了室外微藻较高的生物量。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (6)

1.一种利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，其特征在于，该处理方法包括原沼液流入曝气池进行曝气预处理，经过曝气池的过滤网后流入一级光生物反应器，在一级光生物反应器中接种微藻，并繁殖5-8天，待大部分污染物得到降解后，废水进入二级光生物反应器，在二级光生物反应器中反应4-7天，待氮磷降解率达到80%以上，含有微藻的废水流入含有储物槽的过滤装置，微藻得到过滤并分离，分离得到的微藻通过藻油分离炼制成生物柴油，净化后沼液中的废水达城镇污水厂要求的一级B标准，可用于农业灌溉或绿化。
2.根据权利要求1所述的利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，其特征在于，所述的原沼液中CODcr为3500mg/L，TN为250mg/L，TP为120mg/L。
3.根据权利要求1所述的利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，其特征在于，在曝气池在加入活性污泥进行曝气预处理，所述的曝气时间为10-18h，静置时间为8-12h。
4.根据权利要求1所述的利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，其特征在于，一级光生物反应器中所述的污染物主要包括CODcr、TN和TP。
5.根据权利要求1所述的利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，其特征在于，所述的一级光生物反应器和二级光生物反应器均为管式反应器，呈两排水平交错放置，采用气升循环，获得了室外微藻较高的生物量。
6.根据权利要求1所述的利用微藻高效净化沼液的生物处理方法，其特征在于，所述一级光生物反应器和二级光生物反应器中的反应温度为25～30℃。
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