CN107686815B - 一种利用餐饮垃圾培育小球藻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及浮游植物小球藻的培养方法，具体涉及一种利用餐饮垃圾培育绿藻门小球藻属浮游植物的方法，其特征在于包括以下步骤：首先获取餐饮垃圾，并控制餐饮垃圾中的固态物体积比例在5％～60％，置于透光的加盖容器中，并添加相应物质，在18～45℃的室温下曝气腐烂；腐烂30～60天后，水体为灰褐色或者浅棕色且有明显的氨臭味时，将上层腐烂液转移至透明容器中，利用自来水稀释，稀释后的水体中总磷浓度在1.2～5.2mg/L；并扰动稀释后的水体，再过5～10天，即可得到高浓度的小球藻属浮游植物。本发明提供的培养方法简单、原料易得、便于实施，而且原料可连续多次使用，培养成本低，为餐饮垃圾的资源化利用提供了一种优良的途径。
Description
技术领域
本发明涉及浮游植物小球藻的培养方法，具体涉及一种利用餐饮垃圾培育绿藻门小球藻属浮游植物的方法。
背景技术
餐饮垃圾成分以可降解有机物为主，主要有主食所含的淀粉，蔬菜及植物茎所含的纤维素、聚戊糖，肉食所含的蛋白质和脂肪，水果所含单糖、果酸及果胶(多糖)等，其中无机盐以NaCl为常见，同时还含有少量的钙、镁、钾、铁等微量元素。因此，餐饮垃圾是一种需要大力开发的潜在资源。
中国庞大的餐饮业导致食品废物产量巨大。目前我国餐饮垃圾处理的主要方向是饲料化、能源化。可回收油脂、回收废料也就是干物质用作蛋白质饲料，回收废水用来生产沼气或堆肥。但是，在我国城镇餐饮业集中的区域，尤其是夏季时，常见因回收或处理不及时而导致餐饮垃圾腐烂引起的臭气污染，造成空气污染。因此，有必要增加餐饮垃圾的资源化处理方法，并降低餐饮垃圾的资源化处理的技术门槛。
有机废物的资源化利用，尤其是将其转化为浮游植物的利用已有报道，比如利用餐饮垃圾培育绿藻门的栅藻，利用猪粪废水培育绿藻门的栅藻或者小球藻等，小球藻净化市政污水，利用小球藻降解餐厨垃圾消化沼液等，采用核诱变的小球藻突变体净化城市餐厨垃圾的厌氧发酵废液等，但是这些已经公布的技术或者方法往往需要接种相应的藻种，而没有关于利用餐饮垃圾自发培育小球藻的技术或方法公布。
绿藻门的小球藻属浮游植物可作为轮虫、枝角类等浮游动物的食物，对水产养殖业的苗种培育起重要作用。同时，小球藻可净化多种污水，还可用于生物柴油生产，也可作为优质的食物等，具有多种功能而受到广泛关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用餐饮垃圾培育绿藻门小球藻属浮游植物的培育方法，通过该培养方法可获得高密度、高纯度的绿藻门小球藻，培养方法简单、原料易得、便于实施，而且原料可连续多次使用，培养成本低，为餐饮垃圾的资源化利用提供了一种优良的途径。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及一种绿藻门小球藻属浮游植物的培养方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将原始餐饮垃圾中非食物类垃圾去除，留下食物类垃圾，并通过去除汤水或者添加自来水的方法将餐饮垃圾中的固态物体积比例控制在5％～60％，得到可用餐饮垃圾，并放置到透光的容器中，加盖；采用容器加盖的目的是减少餐饮垃圾降解过程中臭气的扩散，减少空气污染。可以将获取饭店餐饮垃圾，并将其中纸巾、筷子、塑料袋等非食物类去除后获得湿润的固态物，再添加自来水以得到餐饮垃圾，其中湿润的固态物重量即为餐饮垃圾溶液中固态物湿重。
所述非食物类垃圾包括纸巾、筷子、塑料制品中的一种或几种。所述食物类垃圾包括米饭、面食、鱼、肉、蛋、蔬菜、水果、食盐、做菜的佐料、骨头、汤中的一种或几种。
餐饮垃圾中的固态物体积比例控制在5％～60％的原因是：如果其比例低于5％，那么曝气会导致餐饮垃圾腐烂后系统中总氮、总磷浓度偏低而出现绿藻门栅藻属浮游植物优势；若其比例高于60％，则易因系统中固体物质过多导致下沉严重，曝气难以促进系统中固体物以好氧或需氧方式腐烂，从而腐烂缓慢。
S2、对步骤S1的可用餐饮垃圾中添加1％～4％粉末状碳酸钙、0.5％～2％沸石粉、5％干燥的养殖池塘底泥及0.5％～1.5％一水磷酸二氢钙，并加入红假单胞菌属Rhodopseudomonas光合细菌母液使得红假单胞菌在所述餐饮垃圾中的终浓度为1×109～5×1011cell/L，搅拌均匀得到混合后的餐饮垃圾；所述粉末状碳酸钙、沸石粉、干燥的养殖池塘底泥和一水磷酸二氢的百分比均为占所述餐饮垃圾中固态物湿重的质量百分比。
添加碳酸钙的目的是促进餐饮垃圾的降解，因为餐饮垃圾在有氧环境中降解时会出现pH值低于7的现象，而碳酸钙可以中和部分产生的酸，同时还能增加水体中的钙离子含量，有利于后续小球藻优势的形成。添加粉末状碳酸钙的比例如果低于1％，则不能有效中和水体产生的酸性物质；如果高于4％，则会出现粉末状碳酸钙不能全部与水体的酸性物质反应，而造成浪费。
添加沸石粉的目的是沸石粉中含有多种元素，如铁、钙、镁、钾等，可以在餐饮垃圾降解过程中部分转化为可被生物利用的形态，满足小球藻对多种元素的需求，有利于后续小球藻优势的形成及优势的维持；且沸石粉添加量不宜超过2％，否则过量的沸石粉会对水体中微细颗粒物产生絮凝效果。
添加养殖池塘底泥的目的是底泥具备一定的营养盐储备作用，并对水体酸碱度有缓冲作用，有利于餐饮垃圾降解过程中产生的营养盐的蓄积，维持水体pH值的相对稳定及减少臭气的扩散。干燥的养殖池塘底泥的含量为5％，那么对营养盐的储备作用、水体缓冲作用足够大，且有利于节省工作量和成本。
添加一水磷酸二氢钙的目的是补充钙和磷元素，且一水磷酸二氢钙的比例范围为0.5％～1.5％，这个范围有利于后续小球藻优势的形成。如果添加比例低于0.5％，易出现绿藻门的栅藻、盘星藻等优势；如果添加比例高于1.5％，会导致成本增高，且出现小球藻优势的时间滞后。
添加红假单胞菌属光合细菌的目的是为了引入红假单胞菌作为先锋菌种，并促进水体多种细菌的出现，加速餐饮垃圾在不同氧浓度下的多种方式的降解，并且可以通过红假单胞菌吸收利用水体产生的氨氮，减少水体臭味散发。
S3、将步骤S2的混合后的餐饮垃圾在18～45℃的室温下曝气腐烂30～60天后，取上层腐烂后的餐饮垃圾溶液至新的透明容器中，用自来水稀释，使得稀释后的水体中总磷浓度在1.2～5.2mg/L，得到腐烂后的餐饮垃圾溶液。
总磷浓度控制在1.2～5.2mg/L。如果浓度低于1.2mg/L，水体容易出现绿藻门的其他种类，如栅藻、纤维藻等；如果浓度高于5.2mg/L，水体容易出现较长时间的细菌优势，而导致出现小球藻优势的时间滞后。
S4、将步骤S3的腐烂后的餐饮垃圾溶液在20～45℃的自然光条件下，采用曝气方式或者搅动方式扰动，扰动5～10天即得高浓度的绿藻门小球藻属浮游植物。此时小球藻细胞数量的比例可在90％以上，且该高浓度的小球藻可在不额外补充营养盐的条件下维持7～15天，但是随后会逐渐出现绿藻门栅藻属浮游植物。并且当水体变绿后，水体的叶绿素a含量达1300～2890μg/L，小球藻属细胞密度达到1.2×1010～3.1×1010cells/L。
优选的，所述干燥的养殖池塘底泥为水产养殖池塘表层20cm的淤泥，经过室内风干或太阳光晒干，然后粉碎且经150目筛网过筛后去除大颗粒。
优选的步骤S3和步骤S4中，所述曝气方式为对敞口容器内物质从底部进行多点曝气，曝气点的密度设为每平方米面积8～16个曝气点，每处曝气强度以能扰动容器底部固态食物垃圾，且能在容器表面可见曝气引起水体的扰动。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供的绿藻门小球藻属浮游植物的培养原料易得、便于实施，而且原料可连续多次使用，培养成本低，效果显著。
2、本发明的培养方法无需在实验过程中接种小球藻做藻种，培养周期短，大大节约了劳动成本。
3、本发明经过曝气后的水体中的叶绿素a含量高达1300μg/L以上，小球藻属细胞密度达到1.2×1010cells/L以上，小球藻细胞生物量占总生物量比例在90％以上，小球藻属浮游植物的培养密度和纯度都非常高，可为摄食小球藻的浮游动物或者一些鱼虾类提供高质量的食物，或者作为人类的食物原料，或者作为养殖水体的藻类调节剂。
4、能实现餐饮垃圾的资源化利用，为餐饮垃圾的资源化开发提供了一种好的途径。
附图说明
图1为实施例1中出现的原水中的绿藻门小球藻属细胞显微镜照片；
图2为实施例2中出现的原水中的绿藻门小球藻属细胞显微镜照片；
图3为实施例3中出现的原水中的绿藻门小球藻属细胞显微镜照片；
图4为实施例4中出现的原水中的绿藻门小球藻属细胞显微镜照片。
具体实施方式
以下部分是具体实施方式对本发明做进一步说明，但以下实施方式仅仅是对本发明的进一步解释，不代表本发明保护范围仅限于此，凡是以本发明的思路所做的等效替换，均在本发明的保护范围。
以下实施例中风干的池塘底泥粉末的来源：从主养团头鲂的养殖池塘底部随机挖取表层20cm的淤泥，取回至室内风干，然后利用研钵研磨成粉末，并用150目筛网去除大颗粒后使用。
实施例1
在温暖的5月，获取饭店餐饮垃圾，并将其中纸巾、筷子、塑料袋等非食物类去除后获得湿润的固态物5.0kg，将之添加到高1m、直径40cm且底部为半球形的有机玻璃柱中，注入自来水至总体积为100L。有机玻璃柱放置在玻璃温室中，5月时玻璃温室中室温在18～40℃。同时，在该有机玻璃柱中添加粉末状碳酸钙50g、沸石粉25g、风干的池塘底泥粉末50g、一水磷酸二氢钙25g，并添加市售的红假单胞菌母液0.1L，让餐饮垃圾中红假单胞菌的密度达到1×109cell/L，并用铝箔对该柱封口。然后将1个长5cm，直径3cm气石放置在该柱底部进行空气曝气，曝气能扰动容器底部固态食物垃圾，且能在容器表面可见曝气引起水体的扰动。曝气30天后，从有机玻璃柱中取腐烂的餐饮垃圾至一个体积70L左右的无色透明玻璃缸中，添加自来水稀释，稀释后水体颜色为浅灰褐色，水体摇匀后的总磷浓度为1.2mg/L。接着在玻璃缸中投放一个气石进行常规曝气。曝气后3天，水色逐渐变成浅绿色；曝气后5天，水体变成浓绿，此时水体的叶绿素a含量达1300μg/L，如图1所示，显微镜下检查其已经是高浓度的绿藻门小球藻属浮游植物了，小球藻属细胞密度达到1.2×1010cells/L，小球藻细胞数量的比例在90％以上。6月份时玻璃温室中室温在20～45℃。
实施例2
在温暖的5月，获取饭店餐饮垃圾，并将其中纸巾、筷子、塑料袋等非食物类去除后获得湿润的固态物5.0kg，将之添加到高1m、直径40cm且底部为半球形的有机玻璃柱中，注入自来水至总体积为100L。有机玻璃柱放置在玻璃温室中，5月时玻璃温室中室温在18～40℃。同时，在该有机玻璃柱中添加粉末状碳酸钙50g、沸石粉25g、风干的池塘底泥粉末50g、一水磷酸二氢钙25g，并添加市售的红假单胞菌母液0.1L，让餐饮垃圾中红假单胞菌的密度达到1×109cell/L，并用铝箔对该柱封口。然后将1个长5cm，直径3cm气石放置在该柱底部曝气，曝气能扰动容器底部固态食物垃圾，且能在容器表面可见曝气引起水体的扰动。曝气30天后，从有机玻璃柱中取腐烂的餐饮垃圾至一个体积70L左右的无色透明玻璃缸中，添加自来水稀释，稀释后水体颜色为浅灰褐色，水体摇匀后的总磷浓度为2.6mg/L。接着在玻璃缸中投放一个气石进行常规曝气。曝气后3天，水色逐渐变成浅绿色；曝气后7天，水体变成浓绿，此时水体的叶绿素a含量达2300μg/L，如图2所示，显微镜下检查其已经是高浓度的绿藻门小球藻属浮游植物了，小球藻属细胞密度达到2.2×1010cells/L，小球藻细胞数量的比例在90％以上。6月份时玻璃温室中室温在20～45℃。
实施例3
在温暖的5月，获取饭店餐饮垃圾，并将其中纸巾、筷子、塑料袋等非食物类去除后获得湿润的固态物20.0kg，将之添加到高1m、直径40cm且底部为半球形的有机玻璃柱中，注入自来水至总体积为50L。有机玻璃柱放置在玻璃温室中，5月时玻璃温室中室温在18～40℃。同时，在该有机玻璃柱中添加粉末状碳酸钙800g、沸石粉400g、风干的池塘底泥粉末1000g、一水磷酸二氢钙300g，并添加市售的红假单胞菌母液10L，让餐饮垃圾中红假单胞菌的密度达到5×1011cell/L，并用铝箔对该柱封口。然后将2个长5cm，直径3cm气石放置在该柱底部曝气，曝气能扰动容器底部固态食物垃圾，且能在容器表面可见曝气引起水体的扰动。曝气60天后，从有机玻璃柱中取腐烂的餐饮垃圾至一个体积70L左右的无色透明玻璃缸中，添加自来水稀释，稀释后水体颜色为浅灰褐色，水体摇匀后的总磷浓度为5.2mg/L。接着在玻璃缸中投放一个气石进行常规曝气。曝气后5天，水色逐渐变成浅绿色；曝气后10天，水体变成浓绿，此时水体的叶绿素a含量达2890μg/L，如图3所示，显微镜下检查其已经是高浓度的绿藻门小球藻属浮游植物了，小球藻属细胞密度达到3.1×1010cells/L，小球藻细胞数量的比例在90％以上。6～8月份时玻璃温室中室温在20～45℃。
实施例4
在温暖的5月，获取饭店餐饮垃圾，并将其中纸巾、筷子、塑料袋等非食物类去除后获得湿润的固态物20.0kg，将之添加到高1m、直径40cm且底部为半球形的有机玻璃柱中，注入自来水至总体积为50L。有机玻璃柱放置在玻璃温室中，5月时玻璃温室中室温在18～40℃。同时，在该有机玻璃柱中添加粉末状碳酸钙800g、沸石粉400g、风干的池塘底泥粉末1000g、一水磷酸二氢钙300g，并添加市售的红假单胞菌母液10L，让餐饮垃圾中红假单胞菌的密度达到5×1011cell/L，并用铝箔对该柱封口。然后将2个长5cm，直径3cm气石放置在该柱底部曝气，曝气能扰动容器底部固态食物垃圾，且能在容器表面可见曝气引起水体的扰动。曝气60天后，从有机玻璃柱中取腐烂的餐饮垃圾至一个体积70L左右的无色透明玻璃缸中，添加自来水稀释，稀释后水体颜色为浅灰褐色，水体摇匀后的总磷浓度为4.0mg/L。接着在玻璃缸中投放一个气石进行常规曝气。曝气后5天，水色逐渐变成浅绿色；曝气后10天，水体变成浓绿，此时水体的叶绿素a含量达2560μg/L，如图4所示，显微镜下检查其已经是高浓度的绿藻门小球藻属浮游植物了，小球藻属细胞密度达到2.7×1010cells/L，小球藻细胞数量的比例在90％以上。6～8月份时玻璃温室中室温在20～45℃。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种利用餐饮垃圾培育小球藻的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、将原始餐饮垃圾中非食物类垃圾去除，留下食物类垃圾，并通过去除汤水或者添加自来水的方法将餐饮垃圾中的固态物体积比例控制在5%~60%，得到可用餐饮垃圾，并放置到透光的容器中，加盖；
S2、对步骤S1的可用餐饮垃圾中添加1%~4%粉末状碳酸钙、0.5%~2%沸石粉、5%干燥的养殖池塘底泥及0.5%~1.5%一水磷酸二氢钙，并加入红假单胞菌属Rhodopseudomonas光合细菌母液使得红假单胞菌在所述餐饮垃圾中的终浓度为1×109～5×1011 cell/L，搅拌均匀得到混合后的餐饮垃圾；所述粉末状碳酸钙、沸石粉、干燥的养殖池塘底泥和一水磷酸二氢的百分比均为占所述餐饮垃圾中固态物湿重的质量百分比；
S3、将步骤S2的混合后的餐饮垃圾在18～45℃的室温下曝气腐烂30～60天后，取上层腐烂后的餐饮垃圾溶液至新的透明容器中，用自来水稀释，使得稀释后的水体中总磷浓度在1.2～5.2 mg/L，得到腐烂后的餐饮垃圾溶液；
S4、将步骤S3的腐烂后的餐饮垃圾溶液在20～45℃的自然光条件下，采用曝气方式或者搅动方式扰动，扰动5～10天即得高浓度的绿藻门小球藻属浮游植物。
2.根据权利要求1所述的利用餐饮垃圾培育小球藻的方法，其特征在于，步骤S1中，所述非食物类垃圾包括纸巾、筷子、塑料制品中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的利用餐饮垃圾培育小球藻的方法，其特征在于，步骤S1中，所述食物类垃圾包括米饭、面食、鱼、肉、蛋、蔬菜、水果、食盐、做菜的佐料、骨头、汤中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的利用餐饮垃圾培育小球藻的方法，其特征在于，步骤S2中，所述干燥的养殖池塘底泥为水产养殖池塘表层20 cm的淤泥，经过室内风干或太阳光晒干，然后粉碎且经150目筛网过筛后去除大颗粒。
5.根据权利要求1所述的利用餐饮垃圾培育小球藻的方法，其特征在于，步骤S3和步骤S4中，所述曝气方式为对敞口容器内物质从底部进行多点曝气，曝气点的密度设为每平方米面积8~16个曝气点，每处曝气强度以能扰动容器底部固态食物垃圾，且能在容器表面可见曝气引起水体的扰动。
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