CN107226596B - 一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺。本发明包括(1)畜牧舍排出的畜牧粪水进行处理，获得预处理液；(2)预处理液接入含复合光合菌群的第一光合反应器进行扩大培养，获得复合光合菌群发酵液；抽出复合光合菌群发酵液分成两部分，一部分加入到水产养殖池内，另一部分加入到含有复合藻菌群的第二光合反应器中进行扩大培养；(3)在第二光合反应器中进行扩大培养后获得复合藻菌群发酵液；(4)先将水产养殖池内的水抽出0.5～1.5％，然后采用等量的混合发酵液补充到水产养殖池内；(5)水产养殖池内抽出的水经过处理后回到畜牧舍中做中水回用。本发明具有适合畜牧粪水大规模消纳、不用添加清水稀释、满足环保要求等优点。

Description

一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺

技术领域

本发明涉及一种废水的处理工艺，具体涉及一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺。

背景技术

畜牧粪便和污水生物好氧量很高，并含有悬浮固体、硝酸盐、磷以及大量的病原微生物、寄生虫，就算经过处理后长时间排放时，一样会导致地表水富营养化以及浊度增加，受到污染的水还会传播疾病，尤其是人畜共患病，严重危害人畜健康。

现代废水处理技术分三类：物理处理法、化学处理法、生物化学处理法，其中物理化学方法往往需要采购特殊设备或投加大量药剂，运行成本和基建费用都很高，且设计运行不当易造成二次污染。另外还有一些新技术，如等离子降解法、酶促降解法、高效降解菌应用、超声波技术应用、磁分离法、超临界水氧化法、电极及生物膜法等，但新技术治污法因为成本过高，用户承担不了，到目前为止都尚未大面积推广。

畜牧养殖废水一般采用生物化学法处理，且为了达标排放采取多级组合生化处理系统。起因于上述生化处理系统的生化处理效能并不高，如活性污泥法虽然能够循环使用，但其负荷较低，其中厌氧工艺进水COD通常小于10,000mg/L，且易受到废水中高浓度硫酸盐的影响，不能直接应用于高浓度废水的处理；好氧工艺进水COD更低，一般小于3,000mg/L，曝气能耗和污泥处置费用高。生化处理系统因未能对有用资源进行回收充分利用从而造成了浪费，所造成的问题是使用越多级生化处理成本越高，为了达到国家排放标准要求所需的工艺设备投资越大，进而导致养殖整体成本大幅增加，不适于大面积推广使用。

光合细菌(Photosynthetic bacteria)是一大类具有两套能量代谢体系的原核微生物，其能够在光照厌氧和黑暗好氧条件下分别进行光合磷酸化和氧化磷酸化反应的同时迅速利用低分子有机物，具有处理污水的潜力。

现有技术尚未见到将畜牧粪水直接以光合菌类处理的技术，现有技术主要有处理食品及医药废水，如CN201210574326.6-利用光合细菌处理食品加工废水并实现资源化的方法，其采用稀释并添加营养物质的方法，主要为量产光合细菌，处理后的COD并未能达到排放标准，且其处理需96～120小时太长；如CN201510099925.0-一种利用固定化光合细菌耦合膜反应系统处理废水的方法及CN201310025830.5-一种高浓度合成制药废水的预处理方法，其皆采用将光合细菌进行固定化后进行膜处理高浓度废水，其进水COD浓度可达8,000～16,000mg/L，出水COD浓度可降低至2,000mg/L，处理后的COD并未能达到排放标准，该方法仅适合作为高浓度废水的预处理且换膜成本高。

现有技术尚未见到将经生化处理后的废水不稀释，直接以藻类消纳处理的技术。现有技术主要有经生化处理后的稀释废水后培养藻类的模式，如CN201610703043.5-一种利用周丛藻类处理养殖场废水的方法及CN200610040613.3-养殖场生态治理与回收利用的方法，其共通特点皆采用经生化处理后的废水做为藻类培养源。因浓度过高时藻类死亡，所以培养藻类前必需稀释废水，这也导致废水量加大，并造成水资源浪费；其循环经济效益为将藻类做为食品、肥料或饲料销售，其脱水、发酵、灭菌等再加工成本高；废水经过滤、消毒后可以中水回收使用。

现有将畜牧粪水处理后与水产养殖结合的技术仅有传统式的对接，如CN201410694545.7-一种水产养殖绿色生态循环系统，其采用家禽粪便通过管道联通排向水草地及藕田等种植，经水草地及藕田种植处理后的废水通向养蟹池、养鱼池，其无法解决粪水面源污染及回收效率极为低下。

因此，目前需要一种既适合畜牧粪水大规模消纳、不用添加清水稀释、满足环保要求的低成本废水处理系统和带来经济效益的工程化处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前光合细菌处理后的COD并未能达到排放标准，藻类消纳处理成本高、需要添加清水稀释的问题，目的在于提供一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，其既能够适合畜牧粪水大规模消纳、不用添加清水稀释、满足环保要求，而且可低成本的工程化处理，同时兼具回收畜牧废气低碳减排功能，处理效果十分优异。

本发明通过下述技术方案实现：

一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，包括：

(1)畜牧舍排出的畜牧粪水进行处理，获得预处理液；

(2)预处理液接入含复合光合菌群的第一光合反应器进行扩大培养，获得复合光合菌群发酵液；抽出复合光合菌群发酵液分成两部分，一部分加入到水产养殖池内，另一部分加入到含有复合藻菌群的第二光合反应器中进行扩大培养；在第二光合反应器中进行扩大培养后获得复合藻菌群发酵液；

(3)先将水产养殖池内的水抽出0.5～1.5％，然后采用等量的发酵液补充到水产养殖池内；该发酵液包括复合光合菌群发酵液和复合藻菌群发酵液，发酵液中复合光合菌群发酵液和复合藻菌群发酵液的重量比为1:3～9；水产养殖池内抽出的水经过处理后回到畜牧舍中做中水回用。

所述第一光合反应器和第二光合反应器为一种具有光源、加压通气、温度感测、溶气感测、pH感测及搅拌功能装置的发酵罐桶。

本发明创新了一条“畜牧→菌→藻菌→水产”低碳循环系统的新途径，采用畜牧粪水经过固液分离的预处理+复合光合菌群发酵+复合藻菌群发酵+水产养殖消纳模式，结合水产养殖及生物工程技术对畜牧粪水的发酵和回收利用，省略了传统粪水处理工艺中的多级生化处理的模式，简化了粪水的处理工艺流程，能够极大地降低粪水处理成本与提高粪水资源化的程度，促进了农牧业的经济循环。

传统水产养殖主要采用用水量较大的模式，水产养殖池的废水处理也成为各企业所面临的发展瓶颈。本发明通过接种复合光合菌群及复合藻菌群的方式能有效处理水产养殖池水质，处理原理是：

在废水处理最初的时间，异营细菌迅速增殖并将废水中的大分子降解为挥发酸、低糖、氨基酸等小分子；当小分子达到一定浓度时，异营细菌的生长受到抑制，而能利用这些小分子的光合细菌开始大量繁殖；当小分子被充分利用后，光合细菌的数量也开始衰减，而藻类和原生动物等开始增殖，藻类和原生动物等刚好是水产动物的饵食。

本发明中水产养殖池内的水产可选用鱼+黄蟮、鱼+泥鳅、虾+蚌、蟹+螺等共养模式，通过水产的共养模式，水产中的水中上层类动物排泄物及藻类会被水中下层所养的滤食性及腐食性动物食用。

因而，本发明通过接种复合光合菌群及复合藻菌群的方式除了能有效处理水产养殖池水质，并且还更能大幅度降低饲料使用量，能够极大地提升污水资源化的附加值。并且，能够解决养殖池底污泥所产生的高额处置费用，进而免去剩余污泥所引起的二次污染等问题，彻底达到治理畜牧粪水污染问题。

进一步，所述步骤(1)中的处理方式包括两种：一种是直接固液分离获得废液，该废液即为预处理液；另一种是直接固液分离获得废液后，废液再经过物理消毒处理得到预处理液。

畜牧粪水先经由第一级固液分离装置分离，分离出固废经由固态发酵系统处理；分离出废液经由第二级固液分离装置再次分离，再次分离出的固废经由固态发酵系统处理；再次分离出的废液经由物理处理装置预处理获得预处理液。

所述的第一级固液分离装置，其特征在于：为螺旋挤压式固液分离机、斜筛挤压式固液分离机及圆筛挤压式固液分离机中的一种；所述的第二级固液分离装置选自叠螺式离心机、离心挤压式固液分离机、板框式压滤机中的一种；所述的物理处理装置为高频电磁场产生器、负离子产生器及微波产生器中的一种或多种。

进一步，所述步骤(3)中的处理方式包括两种：一种是直接过滤，固体返回到水产养殖池内，液体回到畜牧舍中做中水回用；另一种是过滤后固体返回到水产养殖池内，液体则再经过物理消毒处理后回到畜牧舍中做中水回用。

本发明中抽出的池水经由微滤装置过滤，过滤出的藻、菌及浮游生物等物质送回水产养殖池中，过滤出的净水经过物理处理装置消毒，回到畜牧舍当中水回用。微滤装置为转筒微滤机、管式离心机、板框式压滤机中的一种。

优选地，所述物理消毒处理方式为高频电磁场处理、负离子处理、微波处理中的一种或多种。

生物处理是一种安全、环境友好、低能耗的传统的处理方法。然而，较低的水解效率和较长的反应时间限制了其在实际生产中的应用。本发明将畜牧废水的物理消毒处理和微生物发酵相结合，不仅仅达到消毒的效果，并且采用该物理消毒处理后，还能软化或破坏废水中大分子结构，提高生物工程处理的效果。

进一步，所述第一光合反应器中进行第一次发酵培养时，预处理液的接入量为50wt％，复合光合菌群的接入量为6wt％，其余为水；

所述第二光合反应器中进行第一次发酵培养时，复合光合菌群发酵液的接入量为20wt％，复合藻菌群的接入量为6wt％，其余为水。

本发明藉由废水处理前在光合反应器内驯化菌种，加上采取复合光合菌群及复合藻菌群进行补料批次连续发酵的方式，使藻菌群始终处于对数生长期的状态，以致可快速且持久的消纳废水，有利于取代时间长、成本高的多级生化处理废水。

进一步，所述步骤(2)中抽出的复合光合菌群发酵液为第一光合反应器中总复合光合菌群发酵液的20～40wt％，加入第二光合反应器中的复合光合菌群发酵液为第一光合反应器中总复合光合菌群发酵液的18～30wt％。通过该抽出液体的量的优化，能有效使废水处理速度更加快速，极大地增加废水处理效率。

进一步，所述第一光合反应器中，复合光合菌群发酵液抽出后，加入到第一光合反应器中的预处理液的量与抽出的复合光合菌群发酵液的量相同；

所述第二光合反应器中，复合藻菌群发酵液排出后，加入到第二光合反应器中的复合光合菌群发酵液的量与排出到水产养殖池内的复合藻菌群发酵液的量相同。

通过上述过程的设置，能有效保证污水持续有效的处理，污水处理中无稀释液的添加，处理后的废水能达到排放标准，效果十分显著。

优选地，所述复合光合菌群的组成包括：活菌数均大于5×10⁹个/毫升的沼泽红假单胞菌、荚膜红假单胞菌和红螺菌，以及活菌数均大于5×10⁸个/毫升的丁酸梭菌和酿酒酵母菌。

所述复合藻菌群的组成包括：数量大于5×10⁷个/毫升的螺旋藻，数量均大于5×10⁵个/毫升的小硅藻和雨生红球藻。

进一步，所述畜牧舍排出的废气通入到水产养殖池和第二光合反应器中进行消纳。复合藻菌群可有效消纳来自畜牧舍排出的臭气及二氧化碳，可以进一步减排，省略传统培养藻类需添加碳酸盐或碳酸氢盐成本，达到低碳循环。

本发明通过畜牧废水及废气的循环利用，外辅助太阳光源投入；中间环节产生许多经济效益，如光合菌液可以销售、藻菌群粉末亦可销售，最大的是水产养殖利益，菌藻技术投入节约了饲料及水资源；开创一条“畜牧→菌→藻菌→水产”低碳循环系统的新途径。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明采用光合菌进行废水处理，光合菌培养简单，耐受高有机负荷、高盐浓度等苛刻的水质条件，污水负荷达4～8㎏COD_cr/(m³.d)，COD、氨氮及磷去除率都在85％以上，能够极大地提高污水处理效率，是常规粪水生化处理方法所不能比拟的；

2、本发明通过接种复合光合菌群及复合藻菌群，除了能达到处理水产养殖池水质的效果以外，更能大幅度降低饲料使用量，能够极大地提升污水资源化的附加值；

3、本发明通过水产养殖池内的水产的作用，水中上层类动物排泄物及藻类会被水中下层所养的滤食性及腐食性动物食用，能够解决养殖池底污泥所产生的高额处置费用，进而免去剩余污泥所引起的二次污染等问题，彻底达到治理畜牧粪水污染问题；

4、复合藻菌群可有效消纳来自畜牧舍排出的臭气及二氧化碳，可以进一步减排，省略传统培养藻类需添加碳酸盐或碳酸氢盐成本，达到低碳循环。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例2中复合光合菌群的生长数据曲线图。

图2为本发明实施例2中复合藻菌群的生长数据曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，具体如下：

由畜牧舍排出的畜牧粪水先经由第一级固液分离装置分离，分离出固废经由固态发酵系统处理；分离出废液经由第二级固液分离装置再次分离，再次分离出的固废经由固态发酵系统处理，再次分离出的废液经由物理处理装置预处理获得预处理液。将预处理液接入含复合光合菌群的第一光合反应器中，采用预处理液作为培养复合光合菌群的基质，进行扩大培养后获得复合光合菌群发酵液。

第一光合反应器中复合光合菌群发酵液的2～10％送至水产养殖池，另18～30％则送至含复合藻菌群的第二光合反应器中，在第一光合反应器中抽出20～40％的复合光合菌群发酵液后，则在第一光合反应器中添加相应量的高浓度的预处理液进行新一批次处理。

第二光合反应器中采用第一光合反应器中抽出的18～30％的复合光合菌群发酵液作为培养复合藻菌群的基质，进行扩大培养，待废水COD降至50～100mg/L时获得复合藻菌群发酵液。第二光合反应器中复合藻菌群发酵液排出至水产养殖池。本发明中排出至水产养殖池的复合藻菌群发酵液的量等于送入第二光合反应器中复合光合菌群发酵液的量。

通入复合光合菌群发酵液的同时，按池水色度补充由第二光合反应器培养的复合藻菌群，并通入来自畜牧舍排出的空气，经由加压通气装置送入水产养殖池及第二光合反应器中消纳。

所述的水产养殖池为若干个面积为300～600平方米、深度约1.5～1.8米的跑道式养殖池，该池上设有可密封的透光大棚，棚内安装有多个补气管，补气管的进气端与畜牧养殖舍排气的加压通气装置相连通，补气管连接有多个伸入池中的增压喷气头，增压喷气头一方面为水产动物提供氧气，另一方面使畜牧养殖舍中的二氧化碳等废气溶于水中为藻类所吸收，大棚的侧端设有排风口；池的周围安装有补水泵，补水泵与第一光合反应器和第二光合反应器相连通；所述的微滤装置为转筒微滤机、管式离心机、板框式压滤机中的一种。

水产养殖池中的水产选择鱼+黄蟮、鱼+泥鳅、虾+蚌、蟹+螺等共养模式，水中上层类动物排泄物及藻类会被下层中所养的滤食性及腐食性动物食用，使排泄物及藻类得到充分利用；当水体藻相偏弱时，将水产养殖池内的水抽出0.5％～1.5％，由复合光合菌群发酵液和复合藻菌群发酵液按1:3～9的比例补充回水产养殖池。抽出的池水经由微滤装置过滤，过滤出的藻、菌及浮游生物等物质送回水产养殖池中，滤出的净水经过物理处理装置消毒，回到畜牧舍当中水回用。

所述的第一级固液分离装置选自螺旋挤压式固液分离机、斜筛挤压式固液分离机及圆筛挤压式固液分离机中的一种；所述第二级固液分离装置选自叠螺式离心机、离心挤压式固液分离机、板框式压滤机中的一种；所述的物理处理装置选自高频电磁场产生器、负离子产生器及微波产生器中的一种；所述第一光合反应器和第二光合反应器均为一种具有光源、加压通气、温度感测、溶气感测、pH感测及搅拌功能装置的发酵罐桶。

所述的复合光合菌群及复合藻菌群都是已知市面上可购得的菌种，通过筛选应用到产业化中。

复合光合菌群的筛选方法为用每次增加5％逐步调至20～50％浓度废水对复合光合菌群进行驯化。本实施例的具体驯化的过程为：将待处理的高浓度废水调节pH值至7～9后，加入第一光合反应器中进行复合光合菌群的照光微氧发酵至废水COD降至800～1000mg/L，用每次增加5％逐步调至20％浓度复合光合菌群发酵废水对复合藻菌群进行驯化。通过驯化后的复合光合菌群组成如下：沼泽红假单胞菌、荚膜红假单胞菌、红螺菌大于5×10⁹个/毫升，丁酸梭菌与酿酒酵母菌大于5×10⁸个/毫升。

复合藻菌群要求耐高浓度二氧化碳及吸碳范围广；为了光合反应器可在室外阳光强光下大规模培养，应挑选广温性耐高温藻菌株，因此随着温度的上升及二氧化碳浓度高，酶活性不断增强，生长速率也才能不断加快。本发明筛选后的复合藻菌群组成如下：螺旋藻大于5×10⁷个/毫升，小硅藻与雨生红球藻大于5×10⁵个/毫升。

实施例2

本实施例是对猪粪水及配套的养殖虾蚌的水进行处理的工艺，具体如下：

用于台湾省屏东县卑南乡存栏5000头养猪场，该猪场长期使用益生菌饲喂生猪，其粪水中含有兼性厌氧杆菌群(以纤维素酶菌为主)在5.72±2.88×10⁶个/毫升，兼性厌氧乳酸菌群(以肠球菌为主)1.44±5.29×10⁶个/毫升，导致其新鲜粪水出来时COD值在12000～18000mg/L，因杆菌群及乳酸菌群在污水集中池中迅速增殖，并将废水中的大分子降解为挥发酸、低糖、氨基酸等小分子，所以进入固液分离前COD值已迅速降至6400～7800mg/L。

该猪场采用全露缝地板及虹吸式排粪，仅在出栏或换圈舍时冲洗；由于冬季至夏季猪粪尿每日量均有所不同，冬季约15t左右，夏季约25t左右，经固液分离后冬季每日的平均粪水量约为10t，夏季每日的平均粪水量约为20t；该猪场夏季及冬季的猪粪水两级固液分离后，其分离后pH值7.5～9.5，COD_cr值在4000～6000mg/L，BOD₅值在1800～2900mg/L，SS值在200～2800mg/L，总氮值在700～1400mg/L，氨态氮值在600～1000mg/L，总磷值在70～90mg/L；故处理时可分开为冬季和夏季的两个方案进行。

夏季时：

每天由猪舍排出的25吨猪粪水先经由用40目筛网的圆筛挤压式固液分离机分离，分离出固废经由固态发酵系统处理，分离出废液经由用400目筛网的板框式压滤机再次分离，再次分离出的固废经由固态发酵系统处理，再次分离出20吨的废液经由高频电磁场产生器预处理，其杀菌率≥95％、灭藻率≥97％及有效时间≥3h。

将预处理后的废液分别接入5个含复合光合菌群的10吨的第一光合反应器，进行扩大培养。处理后复合光合菌群发酵液5吨分别送至5个水产养殖池，15吨分别送至5个含复合藻菌群的20吨的第二光合反应器，进行扩大培养，同时补充复合藻菌群，并通入来自猪舍排出的空气，该空气经由加压通气装置送入水产养殖池及第二光合反应器消纳。水产选择淡水龙虾+珍珠蚌共养模式，水中上层虾排泄物及藻类会被下层所养滤食性蚌食用，使排泄物及藻类得到充分利用。将5个水产养殖池内分别抽出4吨水，将等量的发酵液补充回水产养殖池，发酵液中复合光合菌群发酵液∶复合藻菌群发酵液＝1∶3；抽出的水经由400目筛网的转筒微滤机过滤，过滤出的藻、菌及浮游生物等物质送回水产养殖池中，每天过滤出16吨左右的净水经过高频电磁场产生器消毒，其杀菌率≥95％、灭藻率≥97％及有效时间≥3h，回到猪舍当中水回用。

冬季时：

每天由猪舍排出的15吨猪粪水，再次分离出10吨的废液，将预处理后的废液分别接入5个含复合光合菌群的10吨的第一光合反应器中，处理后的复合光合菌群发酵液1吨分别送至5个水产养殖池，9吨分别送至5个含复合藻菌群的20吨的第二光合反应器；将5个水产养殖池内分别抽出2吨水，由复合光合菌群发酵液和复合藻菌群发酵液按1：9的比例等量补充回水产养殖池中；抽出的水经由400目筛网的转筒微滤机过滤，每天9吨左右的净水回到猪舍当中水回用；其余与夏季一致；整个系统达到稳定水流状态。

在第一光合反应器中进行首次发酵处理时，在10吨的第一光合反应器中加入预处理液5吨，接种复合光合菌群量为6％，其余加水；在光照强度8000lux，30～37℃，pH 7.5～8.5下培养6～7天，用分光光度计测量稀释10倍后的A806nm处吸光值大于0.6，表示复合光合菌群对数生长期的浓度在5×10⁹个/毫升以上，其生长数据如下表1，生长曲线如图1；从表一可明显看出因废水色度关系，从一开始培养OD₈₀₆值即超过1，且废液中的异營菌群(杆菌群、乳酸菌群)持续繁殖产生小分子酸等导致pH先降后升，大致上于6～7天达到对数生长期。

表1

以上述驯化过后的复合光合菌群的第一光合反应器中，每天替换20～40％比例废液，在夏季和冬季不同光照强度，30～37℃，pH 7.5～8.5下培养；表2为夏季时光照强度在8,000lux时的测试数据，表3为冬季时光照强度在10,000lux下的相关测试数据。

表2

表3

用分光光度计测量A806nm处吸光值，稀释10倍后的A806nm处吸光值大于0.6，表示复合光合菌群在对数生长期的浓度5×10⁹个/毫升以上，夏季高浓度培养可以避免因光照强烈导致冬季培养36小时的菌体死亡溶解现象，但夏季的COD_cr处理去除率应是达到上限，培养液中仍有有机物质未消化降解；光照足够时氨氮去除率明显加快，故取冬季培养12小时，夏季培养20～36小时，COD_cr值800～1,000mg/L排出20～40％至第二光合反应器或水产养殖池，添加相应的高浓度废水进行新一批次处理。

在养猪场中夏季常态24小时通风降温，其二氧化碳体积含量为总混合排出气体的300～500mg/L，氧气约16％(V/V)；冬季保温通风约3～6小时通风换气，其二氧化碳体积含量为总混合排出气体的1,200～1,500mg/L，氧气约15％(V/V)。

水产养殖池为5个面积300平方米、深度约1.8米的跑道式密封的透光养殖棚，棚内安装有30个补气管，进气来自猪舍排气，补气管伸入池中增压喷气头为虾+蚌提供氧气，消纳猪舍的二氧化碳等废气，其中通气量为每立方米水体于每小时曝气量为夏季0.5立方米及冬季0.75立方米，由大棚的排风口自然排出，池的周围安装有补水泵与第一光合反应器和第二光合反应器相连通。

在第二光合反应器中进行首次发酵处理时，在20吨的第二光合反应器中加入复合光合菌群的发酵液4吨，接种复合藻菌群量为6％，其余加水；在光照强度5000lux，35～55℃，pH7～9下培养8～10天，用分光光度计测量A676nm处的吸光值，大于1.5，浓度在3×10⁷个/毫升以上，其生长数据如下表4，生长曲线如图2；从表4可明显看出因废液中的异营菌群(杆菌群、乳酸菌群)持续降解COD_cr产生小分子酸等导致pH先降后升，在第9天达到生长高峰。随着液中营养物质的OD₆₇₆在第10天消耗，藻细胞生长受到不利的影响，开始出现下降。

表4、用夏季20％浓度复合光合菌群发酵液培养复合藻菌群生长数据

开始通气培养后，光合菌群沉淀于第二光合反应器底层，以上述具有驯化过后的复合藻菌群的第二光合反应器，每天替换9～15％比例废液，在夏季和冬季不同光照强度，35～55℃，pH 7～9下培养；分别测试夏季光照强度5,000lux和冬季光照强度8,000lux下的测试数据，夏季测试数据如表5所示，冬季测试数据如表6所示。

表5

表6

白天优先利用阳光培养，夜晚人工照光培养，复合藻菌群在夜晚需曝气增氧、调节水温，夏季常态24小时通风，通气速率为1.0～1.5L/min，冬季通风约3～6小时向光生物反应器内送一次风，通气速率为2～3L/min，每次通气时间为15分钟，培养20～30小时后，当藻菌液的吸光度OD₆₇₆达到0.8～1.2时，待COD_cr降至50～100mg/L即可排出至水产养殖池培养轮虫等生物饵料为虾蚌提供饲料，符合培养轮虫环境要求：适宜水温25～35℃、盐度10～30ppt、pH值6～9、光照强度4,400～10,000lux、溶解氧2～7mg/L、COD_cr20～100mg/L及对总氨氮耐6～10mg/L。

由于该猪场广泛使用复合益生菌喂饲，故其污水集中池已有为数众多的异营菌群，本实施例未补充异营菌群即能达到应有效果，若猪场无使用益生菌喂饲，可于饲料中添加约大于5×10⁷个/克的益生菌量。

通过本技术方案处理净化后的水经过检测，可达到pH<7.5,COD_cr<50mg/L,BOD₅<20mg/L,SS<25mg/L,TN<4mg/L,NH₃-N<3mg/L,TP<2mg/L粪大肠菌≤2个/ml，蛔虫卵≤0个/L，臭气浓度无量纲标准值10，铅、镉、镍、铜、锌未检出，其余重金属微量等标准。从上述检测指标可以看出，通过本技术方案处理后净化水除了符合畜禽养殖污染物排放标准(GB18596-2001)，还进一步符合城市污水再生利用-杂用水水质标准(GB/T 18920-2002)可以返回畜禽养殖场当中水使用，形成循环用水。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中畜禽养殖种类不同，具体如下：

不同畜禽种类的养殖场，其规模可将鸡、牛的养殖量换算成猪的养殖量，具体换算按GB 18596-2001执行，即：30羽蛋鸡折算1头猪，60羽肉鸡折算1头猪，1头奶牛折算10头猪，1头肉牛折算5头猪；水产养殖种类视当地气候条件及市场容量选择。

本发明的工艺，其制备方法合理、简约，有效地降低了畜牧废水处理成本，配合水产养殖生产极具附加值。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，其特征在于，包括：

（1）畜牧舍排出的畜牧粪水进行处理，获得预处理液；

（2）预处理液接入含复合光合菌群的第一光合反应器进行扩大培养，获得复合光合菌群发酵液；抽出复合光合菌群发酵液分成两部分，一部分加入到水产养殖池内，另一部分加入到含有复合藻菌群的第二光合反应器中进行扩大培养；在第二光合反应器中进行扩大培养后获得复合藻菌群发酵液；

（3）先将水产养殖池内的水抽出0.5-1.5%，然后采用等量的发酵液补充到水产养殖池内；该发酵液包括复合光合菌群发酵液和复合藻菌群发酵液，发酵液中复合光合菌群发酵液和复合藻菌群发酵液的重量比为1:3-9；水产养殖池内抽出的水经过处理后回到畜牧舍中做中水回用；

所述步骤（2）中抽出的复合光合菌群发酵液为第一光合反应器中总复合光合菌群发酵液的20-40 wt %，加入第二光合反应器中的复合光合菌群发酵液为第一光合反应器中总复合光合菌群发酵液的18-30wt %；

所述复合光合菌群的组成包括：活菌数均大于5×10⁹个/毫升的沼泽红假单胞菌、荚膜红假单胞菌和红螺菌，以及活菌数均大于5×10⁸个/毫升的丁酸梭菌和酿酒酵母菌；

所述复合藻菌群的组成包括：数量大于5×10⁷个/毫升的螺旋藻，数量均大于5×10⁵个/毫升的小硅藻和雨生红球藻；

步骤（1）中的处理方式包括两种：一种是直接固液分离获得废液，该废液即为预处理液；另一种是直接固液分离获得废液后，废液再经过物理消毒处理得到预处理液。

2.根据权利要求1所述的一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中的处理方式包括两种：一种是直接过滤，固体返回到水产养殖池内，液体回到畜牧舍中做中水回用；另一种是过滤后固体返回到水产养殖池内，液体则再经过物理消毒处理后回到畜牧舍中做中水回用。

3.根据权利要求1或2所述的一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，其特征在于，所述物理消毒处理方式为高频电磁场处理、负离子处理、微波处理中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，其特征在于，所述第一光合反应器中进行第一次发酵培养时，预处理液的接入量为50wt%，复合光合菌群的接入量为6 wt %，其余为水；

所述第二光合反应器中进行第一次发酵培养时，复合光合菌群发酵液的接入量为20wt%，复合藻菌群的接入量为6 wt %，其余为水。

5.根据权利要求1所述的一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，其特征在于，所述第一光合反应器中，复合光合菌群发酵液抽出后，加入到第一光合反应器中的预处理液的量与抽出的复合光合菌群发酵液的量相同；

所述第二光合反应器中，复合藻菌群发酵液排出后，加入到第二光合反应器中的复合光合菌群发酵液的量与排出到水产养殖池内的复合藻菌群发酵液的量相同。

6.根据权利要求1所述的一种工程化菌藻发酵畜牧粪水及配套养殖水的工艺，其特征在于，所述畜牧舍排出的废气通入到水产养殖池和第二光合反应器中进行消纳。

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