CN109337816A - 一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和cod的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，将糖蜜酒精废醪液稀释至COD值为1800‑2000mg/L，用浓度为1mol/L的NaOH溶液调节pH值为6.8‑7.0，121°C灭菌20min得到培养基；将微藻接种到培养基中，进行光照摇瓶培养，光照强度为3800‑4200lux，摇床转速为145‑155r/min，培养温度为23‑27°C，测定培养基中的总氮、总磷和COD值；本发明利用微藻降低糖蜜酒精废醪液中的总氮、总磷和COD值，减少了糖蜜酒精废醪液中还原性物质对环境的污染，同时节约了资源，降低了糖蜜酒精废醪液的处理成本，有利于环境的保护。
Description
技术领域
本发明属于利用微藻处理有机废水技术领域，具体涉及一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法。
背景技术
糖蜜酒精废醪液是一种无毒、有害、污染严重、处理难度大的工业有机废水，是糖厂用糖蜜发酵生产酒精的副产品，其浓度高、颜色深、酸度大，pH值为3.0-5.0。作为糖厂的主要污染源，糖蜜酒精废醪液直接排入江河会破坏生态平衡，其成份复杂，含有8%-10%的固形物，其中糖类、氨基酸、蛋白质等有机物质占70%，氮、磷、钾、钙、镁等无机盐占30%。糖蜜酒精废醪液的处理一直是困扰我国制糖业的环保技术难题。
目前，糖厂治理糖蜜酒精废醪液常用的方法有：农灌法、蒸发浓缩法和厌氧制沼气法等。农灌法是用糖蜜酒精废醪液灌溉农田，但长期使用会引起土壤酸化、板结。蒸发浓缩法费用高昂，并且经过高温处理后的废醪液，其有效成份大幅度损失，使其得不到合理有效的利用。厌氧制沼气法处理废醪液，反应停留时间长，投资大，占地大，COD、BOD和色度等主要指标都难以达到国家排放标准，处理成本高，大部分糖厂难以承受。
作为新一代生物质能源的理想材料，微藻具有光合效率高、生长速度快、环境适应性强等特点。其生长和发育受如光、温度、营养物质和生物因子等诸多因素影响。培养基中的氮作为藻细胞生长所必须元素，调控藻细胞的生长代谢和蛋白质的合成，同时，氮元素的消化和吸收改变培养基中的pH，影响微藻生长速率。Fe，Mg，Mn等金属离子可以影响藻细胞内某种组分的合成，从而对微藻的生长或代谢起调节作用。适当浓度的磷可以促进微藻生长和藻细胞内的油脂积累。
褪黑素（Melatonin，MT），是一种吲哚胺类物质，是植物生长、发育等过程中的信号分子。作为植物生长调节剂，MT可以促进植物生长以及器官分化。越来越多的研究发现，外源MT的添加能提高植物对逆境（紫外线辐射、高温、低温、干旱、重金属等胁迫）的耐受性以及提高植物对病虫害的抵抗能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，包括以下步骤：
（1）培养基制备：将糖蜜酒精废醪液稀释至COD值为1800-2000mg/L，用浓度为1mol/L的NaOH溶液调节pH值为6.8-7.0，121°C灭菌20min得到培养基；
（2）微藻培养：将微藻接种到步骤（1）的培养基中，进行光照摇瓶培养，光照强度为3800-4200lux，摇床转速为145-155r/min，培养温度为23-27°C。
步骤（2）微藻的接种量为0.1g/L，微藻为单针藻Monoraphidiumsp. FXY-10。
步骤（2）培养基中还加入以无水乙醇为溶剂的褪黑素母液，加入褪黑素母液后培养基中褪黑素的浓度为0.1-100nmol/L。
对培养产物进行离心处理收集上清液，离心处理的转速为3500r/min，离心时间为5min；利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的总氮、总磷和COD值。
本发明的有益效果是：
（1）本发明利用微藻吸收糖蜜酒精废醪液中的有机污染物，降低了糖蜜酒精废醪液中的还原性污染物质，同时利用有机物供给自身生长的需要，节约资源，降低了微藻培养的生产成本，有效的将糖蜜酒精废醪液的处理与微藻培养结合起来，提高了资源的利用率，变废为宝。
（2）本发明利用褪黑素促进微藻降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD，微藻可以降低糖蜜酒精废醪液中的总氮、总磷和COD，添加褪黑素后糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的下降更为明显。
（3）本发明产油微藻便能较好在糖蜜酒精废醪液中生长，同时降低糖蜜废醪液中的总氮、总磷和COD，保护环境，且将废弃物资源化，实现废物利用。
附图说明
图1为本发明实施例1-5中总氮、总磷和COD的吸收率。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，包括以下步骤：
（1）培养基制备：将糖蜜酒精废醪液稀释至COD值为2000mg/L，用浓度为1mol/L 的NaOH溶液调节pH值为7.0，121°C灭菌20min得到培养基；
（2）微藻培养：将微藻接种到步骤（1）的培养基中，微藻的接种量为0.1g/L，微藻为单针藻Monoraphidiumsp. FXY-10，进行光照摇瓶培养，光照强度为3800lux，摇床转速为145r/min，培养温度为23°C。
培养1个月后，对培养产物进行离心处理收集上清液，离心处理的转速为3500r/min，离心时间为5min；利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的总氮、总磷和COD值。
利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的总氮：向HI93767B-B总氮检测试剂中，加入一包过硫酸钾试剂（PERSULFATE/N），将消解管倾斜45°，加入0.5mL的去离子水作为空白对照，其余消解管中加入0.5mL的待测样品，拧紧瓶盖，用力上下震荡30s至粉末试剂完全溶解，将消解瓶放入消解加热恒温器中，105°C，消解30min，消解结束后取出消解瓶放在试管架上，冷却至室温，向上述冷却的各消解管中分别加入一包焦亚硫酸钠试剂（BISULFITE/N），拧紧盖子轻摇15s混匀，静待3min后，各加入一包HI93767-0试剂，轻摇15s混匀，静待2min，将经过上述处理的消解管中的液体2mL，加入到HI93767V试剂中，颠倒10次混匀，静待5min，将空白样品放入样品室中调零，更换待测样品，测定样品中总氮含量。
利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的总磷：取出HI93758V-0HR总磷检测试剂，将消解管倾斜45°，加入5mL的去离子水作为空白对照，其余消解管中加入5mL的待测样品，向上述各消解瓶中分别加入一包PERFSULFATE/P试剂，盖上盖子，轻摇至粉末完全溶解，105°C，消解30min，消解结束后取出消解瓶放在试管架上，冷却至室温，将消解管倾斜45°，加入2mL的HI93758C-0试剂，拧紧盖子，颠倒数次混匀，再向消解瓶中各加入0.5mL的HI93763B-0试剂拧紧盖子，颠倒数次混匀，将空白样品放入样品室中调零，更换待测样品，测定样品中总磷含量。
利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的COD值：取出HI93754B-0COD检测试剂，将消解管倾斜45°，加入2.0mL的去离子水作为空白对照，其余消解管中加入2.0mL的待测样品，拧紧盖子，上下颠倒数次混匀，将上述消解瓶放入消解加热恒温器中，150°C消解2h，消解结束后趁热取出消解瓶颠倒数次混匀，放在试管架上，冷却至室温，将空白样品放入样品室中调零，更换待测样品，测定样品中COD的含量。
结果：微藻对培养基中总氮、总磷和COD的吸收率最终分别达到74%、75%、78%。
实施例2
一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，包括以下步骤：
（1）培养基制备：将糖蜜酒精废醪液稀释至COD值为1800mg/L，用浓度为1mol/L的 NaOH溶液调节pH值为7.0，121°C灭菌20min得到培养基；
（2）微藻培养：将微藻接种到步骤（1）的培养基中，微藻的接种量为0.1g/L，微藻为单针藻Monoraphidium sp. FXY-10，再添加浓度为1μmol/L的以无水乙醇为溶剂的褪黑素母液，添加至培养基中褪黑素的浓度为0.1nmol/L，然后进行光照摇瓶培养，光照强度为3900lux，摇床转速为150r/min，培养温度为26°C。
培养1个月后，对培养产物进行离心处理收集上清液，离心处理的转速为3500r/min，离心时间为5min；利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的总氮、总磷和COD值，具体检测方法同实施例1。
结果：微藻对培养基中总氮、总磷和COD的吸收率最终分别达到76%、75%、84%。
实施例3
一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，包括以下步骤：
（1）培养基制备：将糖蜜酒精废醪液稀释至COD值为2000mg/L，用浓度为1mol/L 的NaOH溶液调节pH值为7，121°C灭菌20min得到培养基；
（2）微藻培养：将微藻接种到步骤（1）的培养基中，微藻的接种量为0.1g/L，微藻为单针藻Monoraphidiumsp. FXY-10，再添加浓度为1μmol/L的以无水乙醇为溶剂的褪黑素母液，添加至培养基中褪黑素的浓度为1nmol/L，然后进行光照摇瓶培养，光照强度为3800lux，摇床转速为145r/min，培养温度为23°C。
培养1个月后，对培养产物进行离心处理收集上清液，离心处理的转速为3500r/min，离心时间为5min；利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的总氮、总磷和COD值，具体检测方法同实施例1。
结果：微藻对培养基中总氮、总磷和COD的吸收率最终分别达到90%、86%、89%。
实施例4
一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，包括以下步骤：
（1）培养基制备：将糖蜜酒精废醪液稀释至COD值为2000mg/L，用浓度为1mol/L 的NaOH溶液调节pH值为6.9，121°C灭菌20min得到培养基；
（2）微藻培养：将微藻接种到步骤（1）的培养基中，微藻的接种量为0.1g/L，微藻为单针藻Monoraphidium sp. FXY-10，再添加浓度为1μmol/L的以无水乙醇为溶剂的褪黑素母液，添加至培养基中褪黑素的浓度为10nmol/L，然后进行光照摇瓶培养，光照强度为4000lux，摇床转速为150r/min，培养温度为27°C。
培养1个月后，对培养产物进行离心处理收集上清液，离心处理的转速为3500r/min，离心时间为5min；利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的总氮、总磷和COD值，具体检测方法同实施例1。
结果：微藻对培养基中总氮、总磷和COD的吸收率最终分别达到80%、84%、85%。
实施例5
一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，包括以下步骤：
（1）培养基制备：将糖蜜酒精废醪液稀释至COD值为1900mg/L，用浓度为1mol/L 的NaOH溶液调节pH值为6.8，121°C灭菌20min得到培养基；
（2）微藻培养：将微藻接种到步骤（1）的培养基中，微藻的接种量为0.1g/L，微藻为单针藻Monoraphidiumsp. FXY-10，再添加浓度为1μmol/L的以无水乙醇为溶剂的褪黑素母液，添加至培养基中褪黑素的浓度为100nmol/L，然后进行光照摇瓶培养，光照强度为4200lux，摇床转速为155r/min，培养温度为25°C。
培养1个月后，对培养产物进行离心处理收集上清液，离心处理的转速为3500r/min，离心时间为5min；利用COD多参数光度计（哈纳HI83399）测定培养基中的总氮、总磷和COD值，具体检测方法同实施例1。
结果：微藻对培养基中总氮、总磷和COD的吸收率最终分别达到79%、82%、83%。
图1所示为实施例1-5中总氮、总磷和COD的吸收率，从图中可知，在没有添加褪黑素时，微藻对培养基中总氮、总磷和COD的吸收率最终分别达到74%、75%、78%；在添加褪黑素后，褪黑素浓度为0.1nmol/L、1nmol/L、10nmol/L、100nmol/L的条件下，微藻对培养基中总氮的吸收率最终分别达到76%、90%、80%、79%，相比没有添加褪黑素的分别提高了3%、22%、8%、7%；微藻对培养基中总磷的吸收率最终分别达到75%、86%、84%、82%，相比没有添加褪黑素的分别提高了0%、15%、12%、9%；微藻对培养基中COD的吸收率最终分别达到84%、89%、85%、83%，相比没有添加褪黑素的分别提高了8%、14%、9%、6%，说明微藻可以降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD值，加入褪黑素后效果更加明显。
Claims (3)
1.一种降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将糖蜜酒精废醪液稀释至COD值为1800-2000mg/L，用浓度为1mol/L 的NaOH溶液调节pH值为6.8-7.0，121°C灭菌20min得到培养基；
（2）将微藻接种到步骤（1）的培养基中，进行光照摇瓶培养，光照强度为3800-4200lux，摇床转速为145-155r/min，培养温度为23-27°C。
2.根据权利要求1所述降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，其特征在于，步骤（2）微藻的接种量为0.1g/L，微藻为单针藻Monoraphidiumsp. FXY-10。
3.根据权利要求1所述降低糖蜜酒精废醪液总氮、总磷和COD的方法，其特征在于，步骤（2）培养基中还加入以无水乙醇为溶剂的褪黑素母液，加入褪黑素母液后培养基中褪黑素的浓度为0.1-100nmol/L。
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