CN105754860A - 一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法 - Google Patents

一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种废水的处理方法,具体涉及一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的生物处理方法,属于生物环保技术领域。本发明制备了含栅藻与红球藻的复合微藻,按照15%~20%(体积比)的接种量,利用复合微藻对猪场沼液进行处理,处理温度为24~26℃,pH为7.0~8.0,光照强度为4000~6000lux。本发明利用两种微藻的协同作用,改善了单一藻种对沼液处理效果不足的缺点,进而提高了微藻对猪场沼液中有机物、氨氮、磷等物质的利用率,从而提高了复合微藻对沼液的处理净化效率。相比于单一藻种对沼液的处理,该复合微藻对沼液氨氮的去除效率提高了8%,对磷的去除提高了15%。所述方法不仅为沼液净化提供了一种处理方法,且处理后的微藻可以收集回收利用,实现了沼液的生态化处理,在改善环境的同时也产生了经济和社会效益。

Description

一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种废水的处理方法,具体涉及一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的生物处理方法,属于生物环保技术领域。
背景技术
[0002]随着农业产业结构调整和新农村建设,集约化畜禽养殖业迅猛发展,作为厌氧发酵后的沼液,我国每年产生量约2亿多吨。实际上,经厌氧消化后的沼液仍含有大量的氮、磷及金属,直接排放会导致水体富营养化。随着国家对环保重视程度的增加,污水排放标准的严格执行,沼液的处理以及达标排放已经成为影响畜禽养殖业生存和发展的重要因素。
[0003]沼液的净化方法研究多沿用城市污水处理方法,采用物理、化学、生物等方法,如生物塘法和人工湿地等自然生物处理法及采用MBR、SBR、反渗透等反应器的工业化处理模式,但是目前这些方法由于运行成本过高和操作技术难度大等特点,很难在养殖户推广,且上述方法对水中的氮、磷去除效果不是很明显,因此,沼液经简单的曝气处理后直接排放仍然是目前主要的处理方式。
[0004]微藻是一类分布广泛,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,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,还可获得环境增值栅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。
发明内容
[0005]本发明目的是提供一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,解决目前畜禽养殖产生的大量沼液未经处理直接排放污染环境,采用常规污水处理方法成本高、操作难,脱氮、除磷效果差,难以推广的共性问题。
[0006] —种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,包括如下步骤:
[0007] (I)沼液预处理:厌氧发酵后的沼液经固液分离后,清夜依次进入消毒池消毒、调节池进行酸碱度和营养成分调整,调节池的水引入种子扩培池和开放式光生物反应池中;
[0008] (2)微藻的活化:将栅藻与红球藻分别接种至装有200ml BGll培养基的250ml锥形瓶中,摇匀,在温度24〜26°C、光照强度4000〜60001UX、光暗比12:12h条件下培养4〜7d得到对数生长期微藻母液;
[0009] (3)微藻的驯化:以(I)中经过预处理的沼液作为培养液,在体积浓度5〜25%范围内,按照微生物驯化的方法分别驯化培养栅藻与红球藻,获得能够在15〜25%沼液中快速生长的藻株;
[0010] (4)种子液的制备:将驯化后的栅藻与红球藻藻株分别接种到以15%〜25%沼液为培养基的开放式种子扩培池中,在温度24〜26°C、光照强度4000〜60001UX、光暗比12:12h条件下培养4〜7天,获得处于对数生长期的微藻种子液,即藻种;
[0011] (5)沼液的处理:将含有栅藻与红球藻的种子液接种到含有15%〜25%沼液的开放式光生物反应池中,栅藻和红球藻的复合比例为1:1 (V: V),接种量为10〜15 % (体积分数),处理温度为24〜26°C,pH7.0〜8.0,光照强度为4000〜60001ux,处理时间为15〜20d。本发明所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,所述猪场沼液COD为1000〜3000mg/L,氨氮为900〜1100mg/L,总磷为 20 〜40mg/L,pH 为 7.5 〜9.0。
[0012] (6)微藻的采收:处理后含微藻细胞的沼液进入絮凝沉降池后,投加20〜30mg/L明矾进行絮凝沉降,获得微藻藻浆。
[0013]本发明所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,步骤(I)具体为厌氧发酵后的沼液经固液分离机分离后进入消毒池,用浓度8〜10%次氯酸钠溶液(有效氯质量分数%>10.0)0.1〜0.2mL/L进行消毒;所述营养成分的调整是指沼液浓度、酸碱度和营养盐成分的补充调整。
[0014]本发明所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,步骤(2)所述栅藻和红球藻均分离自中国湖南省祁阳县某养猪场附近池塘,经鉴定栅藻为Coelastrel Ia属,红球藻为Haematococcus属;BGl I培养基组成成分如下:1.5g/L硝酸钠,0.04g/L三水磷酸氢二钾,0.075g/L七水硫酸镁,0.036g/L二水氯化钙,0.006g/L柠檬酸,0.006g/L柠檬酸铁铵,0.0Olg/LEDTA, 0.02g//L 碳酸钠,0.00286g/L 硼酸,0.00181g/L—水氯化锰,0.000222g/L 七水硫酸锌,0.0000798/1五水硫酸铜,0.00039g/L 二水钼酸钠,0.000049g/L六水硝酸钴,pH值7.0〜7.2,所述8611培养基在温度121°(:下灭菌151^11,冷却后待用。
[0015]本发明所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,步骤(3)具体为将栅藻与红球藻置于光照培养箱中,控制温度为24〜26°C,pH7.0〜8.0,光照强度4000〜6000Iux,光暗比12:12h,依次在浓度为5% ,10% ,15% ,20% ,25%的沼液中进行驯化,最终驯化、筛选出能够在15〜25 %沼液中快速生长的藻株。
[0016]本发明所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,是一种成本低、操作简便、经济高效的污水处理方法。该方法提供的利用栅藻和红球藻的复合微藻处理猪场沼液,相比于利用单一藻种对猪场沼液的处理,污水中的C0D、氨氮、总磷去除率可提升10%以上。处理后沼液中的微藻可以采收作为饲料、生物柴油等的原材料,实现了沼液的生态化处理,在改善环境的同时产生经济和社会效益。
附图说明
[0017]图1是本发明所述一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法流程图
[0018]图2是本发明实施例中分别采用栅藻、红球藻、栅藻与红球藻复合对猪场沼液氨氮、总磷去除效果对比图。
具体实施方式
[0019]下面结合具体的实施例,进一步阐述本发明。
[0020]实施例1:复合微藻处理猪场沼液
[0021]如图1,本发明利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法包括如下步骤:
[0022] 1、沼液预处理:厌氧发酵后的沼液经固液分离机分离后清夜进入消毒池,用浓度10%次氯酸钠溶液(有效氯质量分数%>10.0)0.lmL/L进行消毒。随后进入调节池进行酸碱度和营养成分调整,调节池的水引入种子扩培池和开放式光生物反应池中;
[0023] 2、微藻的活化:将栅藻与红球藻分别接种至装有200ml BGlI培养基的250ml锥形瓶中,摇匀,在温度25 0C、光照强度5000Iux、光暗比12:12h条件下培养5d得到对数生长期微藻母液;
[0024] BGl I培养基组成成分如下:1.5g/L硝酸钠,0.04g//L三水磷酸氢二钾,0.075g/L七水硫酸镁,0.036g/L二水氯化钙,0.006g/L柠檬酸,0.006g/L柠檬酸铁铵,0.0Olg/LEDTA,0.02g/L碳酸钠,0.00286g/L硼酸,0.00181g/L—水氯化猛,0.000222g/L七水硫酸锌,
0.000079g/L五水硫酸铜,0.00039g/L 二水钼酸钠,0.000049g/L六水硝酸钴,pH值7.0。在温度121°C下灭菌15min,冷却后待用。
[0025] 3、微藻的驯化:以(I)中经过预处理的沼液作为培养液,按照微生物驯化的方法分别驯化培养栅藻与红球藻,将栅藻与红球藻置于光照培养箱中,依次在浓度为5%、10%、15 %、20 %、25%的沼液中进行驯化,培养温度为25°C,pH7.0,光照强度5000lux,光暗比12:12h;从低浓度沼液中挑取生长良好的藻株接种到更高浓度的沼液中,最终驯化、筛选出能够在15〜25%沼液中快速生长的藻株。
[0026] 4、种子液的制备:将驯化后的栅藻与红球藻藻株分别接种到以15%沼液为培养基的开放式种子扩培池中,在温度25°C、光照强度5000lux、光暗比12:12h条件下培养5天,获得处于对数生长期的微藻种子液,即藻种;
[0027] 5、沼液的处理:将含有栅藻与红球藻的种子液接种到含有15%沼液的开放式光生物反应池中,栅藻和红球藻的复合比例为1:1 (V: V),接种量为10% (体积分数)。初始COD为385.01mg/L,氨氮 177.06mg/L,总磷5.54mg/L,pH为7.84。处理温度为25°C,pH7.5,光照强度为50001ux,处理时间为15d。处理后猪场沼液氨氮60.65mg/L,总磷0.44mg/L。
[0028] 6、微藻的采收:处理后含微藻细胞的沼液进入絮凝沉降池后,投加25mg/L明矾进行絮凝沉降,获得微藻藻浆。
[0029]实施例2:栅藻处理猪场沼液
[0030]本案例是案例I的对比试验。仅采用栅藻处理猪场沼液,其他处理步骤相同。
[0031 ] 1、沼液预处理:厌氧发酵后的沼液经固液分离机分离后清夜进入消毒池,用浓度10%次氯酸钠溶液(有效氯质量分数%>10.0)0.lmL/L进行消毒。随后进入调节池进行酸碱度和营养成分调整,调节池的水引入种子扩培池和开放式光生物反应池中;
[0032] 2、微藻的活化:将栅藻接种至装有200ml BGll培养基的250ml锥形瓶中,摇匀,在温度25°C、光照强度50001ux、光暗比12:12h条件下培养5d得到对数生长期微藻母液;
[0033] BGl I培养基组成成分如下:1.5g/L硝酸钠,0.04g//L三水磷酸氢二钾,0.075g/L七水硫酸镁,0.036g/L二水氯化钙,0.006g/L柠檬酸,0.006g/L柠檬酸铁铵,0.0Olg/LEDTA,0.02g/L碳酸钠,0.00286g/L硼酸,0.00181g/L—水氯化猛,0.000222g/L七水硫酸锌,0.000079g/L五水硫酸铜,0.00039g/L 二水钼酸钠,0.000049g/L六水硝酸钴,pH值7.0。在温度121°C下灭菌15min,冷却后待用。
[0034] 3、微藻的驯化:以(I)中经过预处理的沼液作为培养液,按照微生物驯化的方法驯化培养栅藻,将栅藻置于光照培养箱中,依次在浓度为5 %、10 %、15 %、20 %、25 %的沼液中进行驯化,培养温度为25 0C,pH7.0,光照强度50001ux,光暗比12:12h;从低浓度沼液中挑取生长良好的藻株接种到更高浓度的沼液中,最终驯化、筛选出能够在15〜25%沼液中快速生长的藻株。
[0035] 4、种子液的制备:将驯化后的栅藻藻株接种到以15%沼液为培养基的开放式种子扩培池中,在温度25°C、光照强度50001ux、光暗比12:12h条件下培养5天,获得处于对数生长期的微藻种子液,即藻种;
[0036] 5、沼液的处理:将含有栅藻的种子液接种到含有15%沼液的开放式光生物反应池中,接种量为 10% (体积分数)<^!^^^00为385.0111^/1,氨氮177.06mg/L,总磷5.54mg/L,pH为7.84。处理温度为25°(:,?!17.5,光照强度为500011«,处理时间为15(1。处理后猪场沼液氨氮 78.27mg/L,总磷 0.66mg/L。
[0037] 6、微藻的采收:处理后含微藻细胞的沼液进入絮凝沉降池后,投加25mg/L明矾进行絮凝沉降,获得微藻藻浆。
[0038]实施例3:红球藻处理猪场沼液
[0039] 本案例是案例I的对比试验。仅采用红球藻处理猪场沼液,其他处理步骤相同。
[0040] 1、沼液预处理:厌氧发酵后的沼液经固液分离机分离后清夜进入消毒池,用浓度10%次氯酸钠溶液(有效氯质量分数%>10.0)0.lmL/L进行消毒。随后进入调节池进行酸碱度和营养成分调整,调节池的水引入种子扩培池和开放式光生物反应池中;
[0041 ] 2、微藻的活化:将红球藻接种至装有200ml BGlI培养基的250ml锥形瓶中,摇匀,在温度25°C、光照强度50001ux、光暗比12:12h条件下培养5d得到对数生长期微藻母液;
[0042] BGl I培养基组成成分如下:1.5g/L硝酸钠,0.04g//L三水磷酸氢二钾,0.075g/L七水硫酸镁,0.036g/L二水氯化钙,0.006g/L柠檬酸,0.006g/L柠檬酸铁铵,0.0Olg/LEDTA,0.02g/L碳酸钠,0.00286g/L硼酸,0.00181g/L—水氯化猛,0.000222g/L七水硫酸锌,0.000079g/L五水硫酸铜,0.00039g/L 二水钼酸钠,0.000049g/L六水硝酸钴,pH值7.0。在温度121°C下灭菌15min,冷却后待用。
[0043] 3、微藻的驯化:以(I)中经过预处理的沼液作为培养液,按照微生物驯化的方法驯化培养红球藻,将红球藻置于光照培养箱中,依次在浓度为5%、10%、15%、20%、25%的沼液中进行驯化,培养温度为25 °C,pH7.0,光照强度5000lux,光暗比12:12h;从低浓度沼液中挑取生长良好的藻株接种到更高浓度的沼液中,最终驯化、筛选出能够在15〜25%沼液中快速生长的藻株。
[0044] 4、种子液的制备:将驯化后的红球藻藻株接种到以15%沼液为培养基的开放式种子扩培池中,在温度25°C、光照强度50001ux、光暗比12:12h条件下培养5天,获得处于对数生长期的微藻种子液,即藻种;
[0045] 5、沼液的处理:将含有红球藻的种子液接种到含有15%沼液的开放式光生物反应池中,接种量为10 % (体积分数)。初始COD为385.01mg/L,氨氮177.06mg/L,总磷5.54mg/L,pH为7.84。处理温度为25°(:,?!17.5,光照强度为500011«,处理时间为15(1。处理后猪场沼液氨氮86.24mg/L,总磷 0.87mg/L。
[0046] 6、微藻的采收:处理后含微藻细胞的沼液进入絮凝沉降池后,投加25mg/L明矾进行絮凝沉降,获得微藻藻浆。

Claims (5)

1.一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,其特征在于该处理方法的步骤如下: (1)沼液预处理:厌氧发酵后的沼液经固液分离后,清夜依次进入消毒池消毒、调节池进行酸碱度和营养成分调整,调节池的水引入种子扩培池和开放式光生物反应池中; (2)微藻的活化:将栅藻与红球藻分别接种至装有200ml BGlI培养基的250ml锥形瓶中,摇匀,在温度24〜26°C、光照强度4000〜60001ux、光暗比12:12h条件下培养4〜7d得到对数生长期微藻母液; (3)微藻的驯化:以(I)中经过预处理的沼液作为培养液,在体积浓度5〜25%范围内,按照微生物驯化的方法分别驯化培养栅藻与红球藻,获得能够在15〜25%沼液中快速生长的藻株; (4)种子液的制备:将驯化后的栅藻与红球藻藻株分别接种到以15%〜25%沼液为培养基的开放式种子扩培池中,在温度24〜26°C、光照强度4000〜60001UX、光暗比12:12h条件下培养4〜7天,获得处于对数生长期的微藻种子液,即藻种; (5)沼液的处理:将含有栅藻与红球藻的种子液接种到含有15%〜25%沼液的开放式光生物反应池中,栅藻和红球藻的复合比例为I:1(V:V),接种量为10〜15% (体积分数),处理温度为24〜26°C,pH7.0〜8.0,光照强度为4000〜60001ux,处理时间为15〜20d。 (6)微藻的采收:处理后含微藻细胞的沼液进入絮凝沉降池后,投加20〜30mg/L明矾进行絮凝沉降,获得微藻藻浆。
2.根据权利要求1所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,其特征在于,猪场沼液 COD 为 1000 〜3000mg/L,氨氮为900〜1100mg/L,总磷为 20 〜40mg/L,pH 为 7.5 〜9.0。
3.根据权利要求1所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,其特征在于,步骤(I)具体为厌氧发酵后的沼液经固液分离机分离后清液进入消毒池,用浓度8〜10%次氯酸钠溶液(有效氯质量分数%>10.0)0.1〜0.2mL/L进行消毒;所述营养成分的调整是指沼液浓度、酸碱度和营养盐成分的补充调整。
4.根据权利要求1所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,其特征在于,步骤(2)所述栅藻和红球藻均分离自中国湖南省祁阳县某养猪场附近池塘,经鉴定栅藻为CoeIastre I Ia属,红球藻为Haematococcus属;BGl I培养基组成成分如下:1.5g/L硝酸钠,0.04g//L三水磷酸氢二钾,0.075g/L七水硫酸镁,0.036g/L二水氯化钙,0.006g/L柠檬酸,0.006g/L 柠檬酸铁铵,0.0Olg/LEDTA,0.02g/L 碳酸钠,0.00286g/L 硼酸,0.00181g/L—水氯化锰,0.000222g/L七水硫酸锌,0.000079g/L五水硫酸铜,0.00039g/L二水钼酸钠,0.000049g/L六水硝酸钴,pH值7.0〜7.2,所述BGl I培养基在温度121°C下灭菌15min,冷却后待用。
5.根据权利要求1所述的一种利用复合微藻高效净化猪场沼液的方法,其特征在于,步骤(3)具体为将栅藻与红球藻置于光照培养箱中,控制温度为24〜26°C,pH7.0〜8.0,光照强度4000〜600011^,光暗比12:1211,依次在浓度为5%、10%、15%、20%、25%的沼液中进行驯化,最终驯化、筛选出能够在15〜25 %沼液中快速生长的藻株。
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