CN108640373A - 一种利用菖蒲水浸提液促进微藻废水处理中藻液快速分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用菖蒲水浸提液促进微藻废水处理中藻液快速分离的方法，该方法包括以下步骤：(1)将菖蒲浸泡到水中，浸泡25‑35天后，过滤得到菖蒲水浸提液；(2)将菖蒲水浸提液加入到含有微藻的废水中，在温度为29±0.5℃、光照强度为3500lx、光暗比为14h:10h的条件下培养，促进微藻絮凝体形成，使微藻絮凝体沉降。该方法具有较强的微藻自絮凝沉降的效果，且可促进微藻的生长，自絮凝时间短、沉降快、效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种加速废水处理中藻液分离的方法，尤其涉及一种菖蒲水浸提液应用于斜生栅藻处理废水促进藻液快速分离的方法。
背景技术
处理后排放的污水即使达到一级A的排放标准也仍远高于地表水Ⅴ类水质标准，为 改善生态环境、提高水资源和废物的重复利用需对排放废水进行深度处理。大量的研究表明， 微藻处理废水和废水中污染物的资源化利用具有广阔的前景。
近几年来利用微藻处理废水技术一直停滞不前，主要是受困于藻类处理废水过程藻类液分离，藻液分离能耗占藻类处理废水总成本的20-30％[1]，解决藻液分离是藻类处理废水的关键。藻液分离技术主要有[2-3]：无机絮凝，复合电解质絮凝，复合絮凝，离心技术，过滤，电解浮选和电解沉淀等方法；有的使用先预氧化处理，再对微藻进行絮凝沉淀。这些藻液分离技术存在能耗高，产生二次污染，不易操作和受外界因素(如：培养液pH，温度等)的影响，较难在产业化生产中推广应用，目前工业中主要采用离心技术对藻类进行去水。可见，废水深度处理过程中藻液分离仍是制约微藻处理废水技术推广应用的关键难点。
[1]Molina G E,Belarbi E H,Acien Fernandez F G,et al.2003.Recovery ofMicroalgal Biomass and Metabolites:Process Options and Economics[J].Biotechnol.Adv.,(20):491-515。
[2]Uduman,N.and Y.Qi,et al.2010.Dewatering of microalgal cultures:amajor bottleneck to algae-based fuels."Journal of renewable and sustainableenergy 2(1):012701-16。
[3]胡沅胜,刘斌,郝晓地,等.2015.微藻处理污水中的絮凝分离/采收研究现状与展望[J].环境科学学报,35(1):12-29。
发明内容
本发明目的在于提供一种菖蒲水浸提液应用于斜生栅藻处理废水中促进藻液快速分离的方法，通过菖蒲水浸提液浸提时间和含量的控制，实现斜生栅藻在处理废水过程中产生自絮凝，加速藻液分离。该方法工艺简单，操作简便，能耗低，材料获取简便，效率高，占用土地面积少，无二次污染，实用性强，便于推广应用。
本发明通过以下技术方案来实现的：
一种利用菖蒲水浸提液促进微藻废水处理中藻液快速分离的方法，包括以下步骤：
(1)将菖蒲浸泡到水中，浸泡25-35天后，过滤得到菖蒲水浸提液；
(2)将菖蒲水浸提液加入到含有微藻的废水中，在温度为29±0.5℃、光照强度为3500lx、光暗比为14h:10h的条件下培养，促进微藻絮凝体形成，使微藻絮凝体沉降。
优选的，步骤(1)中所述的菖蒲剪断到3-5cm一段，所述的水为去离子水中，且菖蒲与去离子水的比例为80g菖蒲:1L去离子水。
优选的，步骤(1)中所述的过滤为通过0.45μm微孔滤膜过滤。
优选的，步骤(2)中所述的菖蒲水浸提液在含有微藻的废水中的含量为1g/L-4g/L。
优选的，所述的微藻为斜生栅藻。
优选的，所述的废水为污水处理厂的废水。
优选的，还包括以下步骤：
(3)过滤，使微藻絮凝体从废水中完全分离出来。
本发明的技术效果是：具有较强的微藻自絮凝沉降的效果，且可促进微藻的生长，自絮凝时间短、沉降快、效果显著；菖蒲资源丰富，获取简便，技术要求较低，可操作性强，利于该技术的推广应用；投放到藻类处理的废水中无二次污染，容易降解，加工简单，节省人力、物力和财力；场地要求较低，运行简单，维护简单，成本低，推广性强，克服藻类处理废水中藻液分离难题。
附图说明
图1为实施例中菖蒲水浸提液含量对斜生栅藻抑制率的影响示意图。
图2为实施例中菖蒲水浸提液使斜生栅藻产生自絮凝的示例照片。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明所具有的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质，但不能对本发明的实施和保护范围构成任何限定。
制备菖蒲水浸提液：在江西省南昌市某公园湖泊岸滩收割枯鲜菖蒲，将挑选出的菖蒲剪断到3-5cm一段，再浸泡到去离子水中，菖蒲与去离子水的用量为80g菖蒲配1L蒸馏水，浸泡25-35天后，通过0.45μm微孔滤膜过滤得到菖蒲水浸提液。
采集废水并测量：先采集污水处理厂排放废水放置室内备用，对废水采用重铬酸钾法测CODCr、采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法测TN、采用钼锑抗分光光度法测TP、采用纳式试剂光度法测氨氮、采用玻璃电极法测pH，具体参见《水和废水监测分析方法(第四版)》。
菖蒲水浸提液促进微藻群体形成和加速沉降：将上述菖蒲水浸提液加入到上述废水中，菖蒲水浸提液的加入量为1g/L，控温29±0.5℃、控光进行培养，光照强度3500lx，光暗比 14h:10h。
结果表明，菖蒲水浸提液可促进微藻自絮凝体形成，促进藻液分离，效果好。
证明实施例
先在江西南昌某湖岸滩收割菖蒲，将挑选出的菖蒲剪短到3-5cm一段，放入3000mL的烧杯中加2000mL去离子水，菖蒲与去离子水的用量为80g菖蒲配1L蒸馏水，在室内常温遮光条件下连续浸泡30天。
取出菖蒲水浸提液过0.45μm微孔滤膜，按菖蒲的浸泡液浓度梯度为0g/L、1g/L、4g/L、 8g/L、12g/L和16g/L的比例添加污水处理厂废水，得到不同菖蒲含量的培养基。
在室内控温、控光的光照培养箱进行培养，控制温度29±0.5℃，光照强度3000lx，光暗比14h:10h，得到斜生栅藻形态，沉降速率和抑制率，计算出菖蒲水浸提液对斜生栅藻的沉降速率，见图1、图2和表1。从图1可以看出菖蒲水浸提液中废水处理中斜生栅藻生长产生“低促高抑”现象，在小于1g/L时促进斜生栅藻生长，提高20％左右；大于4g/L抑制斜生栅藻的生长，抑制率随菖蒲含量的增加呈增加的趋势，抑制率在61％-93％之间。
菖蒲水浸提液对废水处理中的斜生栅藻产生自絮凝(图2)，得到斜生栅藻自絮凝体在 500μm～12000μm之间，沉降速度在1.8-3.5×10-3m/s之间，菖蒲含量在1g/L-8g/L之间具有最佳的斜生栅藻自絮凝沉降效果和利于斜生栅藻的生长吸收更多的营养盐。将菖蒲水浸提液含量控制在8g/L和12g/L斜生栅藻自絮凝体作图，参照图2所示。从附图2和表1中可以看出菖蒲水浸提液促进废水处理中斜生栅藻自絮凝体形成，并沉降速率0.25cm/s左右。综合分析得到菖蒲含量在1g/L-4g/L既有利于斜生栅藻的生长，也可促进斜生栅藻自絮凝体形成，促进藻液分离。可见可以利用菖蒲水浸提液对废水处理中的斜生栅藻产生自絮凝以促进藻液分离，从而克服藻类处理废水中藻液分离的技术瓶颈。该实验参数可满足斜生栅藻处理废水工业应用。
表1 不同菖蒲生物量浸泡液中斜生栅藻沉降速率
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种利用菖蒲水浸提液促进微藻废水处理中藻液快速分离的方法，包括以下步骤：
(1)将菖蒲浸泡到水中，浸泡25-35天后，过滤得到菖蒲水浸提液；
(2)将菖蒲水浸提液加入到含有微藻的废水中，在温度为29±0.5℃、光照强度为3500lx、光暗比为14h:10h的条件下培养，促进微藻絮凝体形成，使微藻絮凝体沉降。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的菖蒲剪断到3-5cm一段，所述的水为去离子水中，且菖蒲与去离子水的比例为80g菖蒲:1L去离子水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的过滤为通过0.45μm微孔滤膜过滤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的菖蒲水浸提液在含有微藻的废水中的含量为1g/L-4g/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的微藻为斜生栅藻。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的废水为污水处理厂的废水。
7.根据权利要求1～6任一权利要求所述的方法，其特征在于：还包括以下步骤：
(3)过滤，使微藻絮凝体从废水中完全分离出来。
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