CN109534539A - 一种基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺，包括以下步骤：A.将小球藻老化液泵入臭氧反应池，投加双氧水，有选择性地氧化分解老化液中影响小球藻正常生长的抑制成分如脂肪酸等有机物，保留剩余的营养盐离子；B.步骤A处理的老化液泵入混凝沉淀池，投加自制的新型有机‑无机复合絮凝剂，混合搅拌，除去沉淀，进一步去除老化液中藻抑制有机物质；C.步骤B处理的老化液进入培养基营养盐在线监测与补加系统，在线监测藻培养液中藻消耗较多的铁、钾离子等营养元素，其他营养盐因在培养过程中变化很小可忽略不计，并向处理液中补加这些营养盐至原配方的浓度水平，实现处理后老化液的循环养殖小球藻。

Description

一种基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺。
背景技术
小球藻具有重要的经济价值，在食品、医疗、保健、化工原料、环保、能源等领域具有广泛应用，因此小球藻养殖业近年来发展迅速。但规模化小球藻养殖需消耗大量纯净水源与营养盐，小球藻培养液的多次回用是企业普遍采用的养殖方式。由于大量代谢中间产物如饱和长链脂肪酸等有机物在小球藻连续回用培养过程中的生成积累，并成为小球藻生长抑制物，导致小球藻培养液老化快，不能继续用于藻培养，即称为藻老化液。
目前我国对小球藻养殖老化液的处理利用技术的研究很少。在当前全球水资源紧缺的大环境下，急需开发一种经济实用的小球藻养殖老化液循环利用净水技术，以有助于实现低耗高效与绿色环保的规模化小球藻养殖产业，保护水资源，并促进我国小球藻生物技术应用和发展。
采用生物法处理小球藻养殖老化液受环境条件影响大、处理周期长且易引发藻养殖过程中的细菌污染；近年来，高级氧化法等化学方法与活性炭吸附以及膜分离等物理方法在废水处理方面应用日趋广泛，该类方法处理工艺相对简单，处理速度快，是老化液循环再利用处理方法的有益选择，但是该类方法单独使用都会存在一定的局限性，如利用效率低、再生困难、处理费用高以及与有机物的反应选择性较强等问题，因此需改进这类物化技术并进行改进和有效结合，以实现选择性地高效净化和循化利用小球藻老化液。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺，包括以下步骤：
A.将小球藻老化液泵入臭氧反应池，投加双氧水，有选择性地氧化分解老化液中影响小球藻正常生长的抑制成分如脂肪酸等有机物，保留剩余的营养盐离子；
B.步骤A处理的老化液泵入混凝沉淀池，投加自制的新型有机-无机复合絮凝剂，混合搅拌，除去沉淀，进一步去除老化液中有机物质；所述有机-无机复合絮凝剂以无机复合絮凝剂聚合硫酸铁镁和有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺复合制成；
C.步骤B处理的老化液进入培养基营养盐在线监测与补加系统，选择性地在线监测藻培养液中藻消耗较多的铁、钾离子等营养元素，其他营养盐因在培养过程中变化很小可忽略不计，并向处理液中补加这些营养盐至原配方的浓度水平，实现处理后老化液的循环养殖小球藻。
优选地，所述步骤A中，反应时间为30-60分钟，臭氧浓度为6.5mg/L。
优选地，所述步骤B中，无机复合絮凝剂以硫酸亚铁和硫酸镁聚合制成，有机絮凝剂选择聚丙烯酰胺，无机复合絮凝剂与有机絮凝剂质量比为1:3-1:4。
优选地，所述步骤B中，调节废液pH至6-6.5。废液pH在该范围内，脂肪酸去除效果最好。
优选地，所述步骤B中，有机-无机复合絮凝剂的投加量为10-20mg/L。
优选地，所述步骤B中，混合搅拌的过程为：以300r/min的速度混合30s后；以350r/min快速搅拌2min；以100r/min中速搅拌10min后，以60r/min慢速搅拌20min。
优选地，所述步骤C中，在线监测培养基配方中的营养盐离子包括藻利用量最大的钾离子和铁离子，而其他营养盐离子在培养过程中变化很小，可以忽略不计。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
本发明所述的高级氧化技术采用双氧水(H2O2)催化臭氧氧化，氧化能力更强，可以选择性氧化抑制物长链脂肪酸等难降解有机物(脂肪酸去除率可达到74％)，而保留老化液中的营养盐离子，为回用培养节约成本。区别于其他的高级氧化技术，该方法的产物是水和氧气，环境友好，而且由于没有其他有毒有害副产物得产生，不会对后续小球藻的生长造成不利影响。
本发明所述的混凝沉淀技术提出了一种新的复合絮凝剂配方，添加的两种金属离子铁、镁能形成更大而稳定的絮体，同时兼具卷扫混凝作用。且铁、镁均是小球藻培养基的配方离子，因此混凝处理后不会引入影响藻生长的有害物质。无机-有机复合絮凝剂将两种絮凝剂的优势相结合，合成过后的混凝剂不仅有无机混凝剂吸附电中和和卷扫作用，也有有机混凝剂吸附架桥的能力，使得新的絮凝剂的效果极大提升。试验表明，对比常规聚合混凝剂聚合硫酸铁(PFS)，使用改新型复合絮凝剂配方处理后的老化液中脂肪酸去除率达到75％。
本发明所述的物化组合工艺将高级氧化技术和强化混凝沉淀技术有效结合，选择性地处理老化液中的抑制成分，保留剩余的部分营养盐离子，不但提高了单一技术处理的效率，而且节约了单一技术达到同等处理效果的成本。
本发明所述的培养液营养盐在线监测与补加单元区别于常规企业养殖的直接投加培养基配方，实时监控经净化后可用于回用的培养液中营养盐的消耗情况，并按需补加营养盐，自动化操作省时省力，且只选择性地监控藻生长需求较大的铁、钾两种离子，有效节约养殖成本，避免营养盐的浪费及培养液中多余盐的积累。
本发明所述的小球藻老化液净化和循环利用工艺避免了传统的企业养殖培养液老化后的高盐废液直接排放，污染环境，可显著增加老化液回用次数，同时有效节约淡水资源，降低了常规养殖废液的处理排放成本。试验表明，用处理后的老化液再培养藻生长量可达到新鲜培养基藻生长量的90％。
附图说明
图1小球藻老化液处理与循环利用的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
量取500mL赐百年企业提供的小球藻老化液，泵入臭氧反应池，投加5mL30％双氧水，设定臭氧浓度为6.5mg/L，反应30-60分钟后，抑制物脂肪酸的含量降低了34％，将废液泵入混凝沉淀池，调节pH至6-6.5，投加5mg复合絮凝剂(以无机复合絮凝剂聚合硫酸铁镁和有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺按照1:3的质量比复合制成)，以300r/min的速度混合30s后；以350r/min快速搅拌2min；以100r/min中速搅拌10min后，以60r/min慢速搅拌20min，再沉淀30min，脂肪酸含量进一步降低了52％；出水进入培养基营养盐在线监测与补加系统，在线监测培养基配方中的所有阴阳离子，测得铁、钾离子消耗较多，需补加，其他离子均超过培养基浓度，不用补加。补加后通入小球藻培养池进行回用。经过7天培养，小球藻生长密度比用未处理的老化液培养的小球藻生长密度提高了约80％以上。
实施例2：
量取500mL赐百年企业提供的小球藻老化液，泵入臭氧反应池，投加5mL30％双氧水，设定臭氧浓度为6.5mg/L，反应30-60分钟后，抑制物脂肪酸的含量降低了34％，将废液泵入混凝沉淀池，调节pH至6-6.5，投加5mg复合絮凝剂(以无机复合絮凝剂聚合硫酸铁镁和有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺按照1:4的质量比复合制成)，以300r/min的速度混合30s后；以350r/min快速搅拌2min；以100r/min中速搅拌10min后，以60r/min慢速搅拌20min，再沉淀30min，脂肪酸含量进一步降低了57％；出水进入培养基营养盐在线监测与补加系统，在线监测培养基配方中的所有阴阳离子，测得铁、钾离子消耗较多，需补加，其他离子均超过培养基浓度，不用补加。补加后通入小球藻培养池进行回用。经过7天培养，小球藻生长密度比用未处理的老化液培养的小球藻生长密度提高了约85％以上。
实施例3：
量取500mL赐百年企业提供的小球藻老化液，泵入臭氧反应池，投加5mL30％双氧水，设定臭氧浓度为6.5mg/L，反应30-60分钟后，抑制物脂肪酸的含量降低了34％，将废液泵入混凝沉淀池，调节pH至6-6.5，投加5mg复合絮凝剂(以无机复合絮凝剂聚合硫酸铁镁和有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺按照1:2的质量比复合制成)，以300r/min的速度混合30s后；以350r/min快速搅拌2min；以100r/min中速搅拌10min后，以60r/min慢速搅拌20min，再沉淀30min，脂肪酸含量进一步降低了18％；出水进入培养基营养盐在线监测与补加系统，在线监测培养基配方中的所有阴阳离子，测得铁、钾离子消耗较多，需补加，其他离子均超过培养基浓度，不用补加。补加后通入小球藻培养池进行回用。经过7天培养，小球藻生长密度比用未处理的老化液培养的小球藻生长密度提高了约35％以上。
实施例4：
量取500mL赐百年企业提供的小球藻老化液，泵入臭氧反应池，投加5mL30％双氧水，设定臭氧浓度为6.5mg/L，反应30-60分钟后，抑制物脂肪酸的含量降低了34％，将废液泵入混凝沉淀池，调节pH至6-6.5，投加5mg复合絮凝剂(以无机复合絮凝剂聚合硫酸铁镁和有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺按照1:5的质量比复合制成)，以300r/min的速度混合30s后；以350r/min快速搅拌2min；以100r/min中速搅拌10min后，以60r/min慢速搅拌20min，再沉淀30min，脂肪酸含量进一步降低了23％；出水进入培养基营养盐在线监测与补加系统，在线监测培养基配方中的所有阴阳离子，测得铁、钾离子消耗较多，需补加，其他离子均超过培养基浓度，不用补加。补加后通入小球藻培养池进行回用。经过7天培养，小球藻生长密度比用未处理的老化液培养的小球藻生长密度提高了约37％以上。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A.将小球藻老化液泵入臭氧反应池，投加双氧水，氧化分解老化液中影响小球藻正常生长的抑制成分，保留剩余的营养盐离子；
B.步骤A处理的老化液泵入混凝沉淀池，投加有机-无机复合絮凝剂，混合搅拌，除去沉淀；所述有机-无机复合絮凝剂以无机复合絮凝剂聚合硫酸铁镁和有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺复合制成；
C.步骤B处理的老化液进入培养基营养盐在线监测与补加系统，在线监测所述老化液中的铁、钾离子，向处理液中补加营养盐至原配方的浓度水平，实现处理后老化液的循环养殖小球藻。
2.如权利要求1所述的基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺，其特征在于，所述步骤A中，反应时间为30-60分钟，臭氧浓度为6.5mg/L。
3.如权利要求1所述的基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺，其特征在于，所述步骤B中，无机复合絮凝剂以硫酸亚铁和硫酸镁聚合制成，有机絮凝剂选择聚丙烯酰胺，无机复合絮凝剂与有机絮凝剂质量比为1:3-1:4。
4.如权利要求1所述的基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺，其特征在于，所述步骤B中，调节废液pH至6-6.5。
5.如权利要求1所述的基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺，其特征在于，所述步骤B中，有机-无机复合絮凝剂的投加量为10-20mg/L。
6.如权利要求1所述的基于小球藻老化液循环再利用处理的物化组合工艺，其特征在于，所述步骤B中，混合搅拌的过程为：以300r/min的速度混合30s后；以350r/min快速搅拌2min；以100r/min中速搅拌10min后，以60r/min慢速搅拌20min。
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