CN111635073A - 一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，包括步骤如下：（1）将紫菜加工废水放在强度为90‑150μW/cm2的紫外灯下灭菌10‑60 min，获得预处理废水；（2）在所述预处理废水中按干细胞生物量为0.03‑0.20 g/L的浓度接种经济微藻，并放置在10‑30℃，0‑6000 Lux条件下培养2‑7天；（3）将上述培养液采用离心或过筛绢的方法进行固液分离，获得藻细胞和处理后的废水；本发明采用培养经济微藻的方式净化紫菜加工废水，该方法可显著降低COD、TN、TP等污染指标，环境友好，操作简单，培养微藻后的紫菜加工废水可循环再用于紫菜加工，有效缓解紫菜加工废水排放引起的环境污染问题，同时也可实现水资源的节约。
Description
技术领域
本发明属于农产品加工领域的废弃物综合处理利用技术和废水处理技术领域，具体涉及一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法。
背景技术
资源化处理废水是废水处理未来的发展趋势，利用微藻净化废水是一个重要的方向。随着我国紫菜产业的快速发展，如何资源化利用和高效处理大量的加工废水对紫菜加工企业的生存和发展有着重要影响。据调查，我国仅江苏省目前就有上百家紫菜加工企业，拥有几百台套加工机组，一台机组每天大约产生100-150吨废水。目前这些企业处理紫菜加工废水的方法主要是直接排放或者交给地方污水处理厂。直接排放会导致严重的环境污染问题，交给污水处理厂会大大增加了企业的生产成本。采用高效的可同时实现环境、经济双重效益的生物处理法是促进相关企业可持续发展的有效途径。
微藻是一类光能自养生物，光合效率高、生长速度快，可快速积累大量的生物量和高价值活性物质。因其生长过程能吸收氮、磷等水体富营养化成分，自20世纪70年代就被用于城市污水的净化处理研究。利用微藻处理废水，在实现有效去除废水中的氮、磷、化学需氧量、重金属离子等物质的同时，还可积累生物量以及油脂等活性物质。将经济微藻的规模化培养与紫菜加工废水的处理相结合，不仅能有效解决紫菜加工废水对环境的污染、降低紫菜加工企业的生产成本，而且还可有效降低微藻规模化培养成本，产生可观的经济效益，对我国紫菜加工企业产业链的延长、海洋水产饵料产业的发展、带动相关海洋生物产业的可持续发展具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是从循环经济角度解决直接排放紫菜加工过程中产生的废水导致的环境污染问题，提供一种简单、高效的回收再利用紫菜加工废水营养物质获得微藻生物量同时有效净化废水的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，其特征在于：包括步骤如下：
（1）将紫菜加工废水放在强度为90-150 μW/cm2的紫外灯下灭菌10-60 min，获得预处理废水；
（2）在所述预处理废水中按干细胞生物量为0.03-0.20 g/L的浓度接种经济微藻，并放置在10-30℃，0-6000 Lux条件下培养2-7天；
（3）将上述培养液采用离心或过筛绢的方法进行固液分离，获得藻细胞和处理后的废水。
优选地，步骤（2）中所述经济微藻是经过高浓度紫菜加工废水驯化的经济微藻，包括小球藻、斜生栅藻、螺旋藻、衣藻等微藻中的一种或多种。
优选地，所述培养液固液分离采用3000-6000 rpm/min离心的方法。
优选地，所述培养液固液分离采用300-1000目筛绢过筛的方法。
优选地，所述经济微藻可在未稀释的紫菜加工废水中生长良好，对废水化学需氧量（COD）的去除率可达65-85%，对废水总氮（TN）、总磷（TP）的去除率均可达90%以上。
优选地，紫菜加工废水引起环境污染的指标主要包括藻胆蛋白、紫菜多糖等有机物质以及氮磷营养，其COD的含量为200-1000 mg/L，TN和TP的含量分别为25-70 mg/L、1.0-10 mg/L。
上述技术方案可以得到以下有益效果：
（1）本发明采用培养经济微藻的方式净化紫菜加工废水，该方法可显著降低COD、TN、TP等污染指标，环境友好，操作简单，培养微藻后的紫菜加工废水可循环再用于紫菜加工，有效缓解紫菜加工废水排放引起的环境污染问题，同时也可实现水资源的节约。
（2）本发明在紫菜加工废水中培养经济微藻，获得的微藻生物量可用于水产饵料、动物饲料以及生物能源等产品的制备或开发，可高效实现紫菜加工废水的资源化再利用，有效降低企业的生产成本，同时显著提高其经济效益，这对促进相关企业可持续发展具有重要意义。
附图说明
图1 经济微藻在紫菜加工废水中的生长情况。
图2 经济微藻在紫菜加工废水中的生物量积累情况。
图3 经济微藻对紫菜加工废水的净化效果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1-3所示，一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，包括步骤如下：
（1）将紫菜加工废水放在强度为90-150 μW/cm2的紫外灯下灭菌10-60 min，获得预处理废水；
（2）在所述预处理废水中按干细胞生物量为0.03-0.20 g/L的浓度接种经济微藻，并放置在10-30℃，0-6000 Lux条件下培养2-7天；
（3）将上述培养液采用离心或过筛绢的方法进行固液分离，获得藻细胞和处理后的废水。
步骤（2）中所述经济微藻是经过高浓度紫菜加工废水驯化的经济微藻，包括小球藻、斜生栅藻、螺旋藻、衣藻等微藻中的一种或多种。
所述培养液固液分离采用3000-6000 rpm/min离心的方法。
所述培养液固液分离采用300-1000目筛绢过筛的方法。
所述经济微藻可在未稀释的紫菜加工废水中生长良好，对废水化学需氧量（COD）的去除率可达65-85%，对废水总氮（TN）、总磷（TP）的去除率均可达90%以上。
紫菜加工废水引起环境污染的指标主要包括藻胆蛋白、紫菜多糖等有机物质以及氮磷营养，其COD的含量为200-1000 mg/L，TN和TP的含量分别为25-70 mg/L、1.0-10 mg/L。
实施例1：
取紫菜加工废水300 mL加入到500 mL三角瓶中，其COD、TN、TP分别为373.87 mg/L、53.37 mg/L、3.03 mg/L，将其置于强度为90 μW/cm2的紫外灯下灭菌20 min，获得预处理废水。然后按干细胞生物量为0.05 g/L的浓度接种斜生栅藻，并将其置于25 ℃、4000 Lux、昼夜比14: 10的培养箱中进行培养。7天后在常温、4000 rpm/min条件下离心对培养液进行固液分离，获得藻细胞。该方法对紫菜加工废水COD的去除率为84.95%，对TN、TP的去除率分别为95.89%和96.43%。
实施例2：
取紫菜加工废水300 mL加入到500 mL三角瓶中，其COD、TN、TP分别为633.63 mg/L、67.20 mg/L、3.15 mg/L，将其置于强度为100 μW/cm2的紫外灯下灭菌20 min，获得预处理废水。然后按干细胞生物量为0.05 g/L的浓度接种小球藻F-275，并将其置于20 ℃、2000Lux、昼夜比14: 10的培养箱中进行培养。5天后在常温、6000 rpm/min条件下离心对培养液进行固液分离，获得藻细胞。该方法对紫菜加工废水COD的去除率为71.64%，对TN、TP的去除率分别为94.17%和94.28%。
实施例3：
取紫菜加工废水20 L加入到30 L微藻光生物反应器中，其COD、TN、TP分别为553.50mg/L、60.76 mg/L、3.16 mg/L，将其置于强度为120 μW/cm2的紫外灯下灭菌40 min，获得预处理废水。然后按干细胞生物量为0.05 g/L的浓度接种斜生栅藻，并将其置于25℃、4000Lux、昼夜比14: 10的培养室中进行培养。5天后在常温、4000 rpm/min条件下离心对培养液进行固液分离，获得藻细胞。该方法对紫菜加工废水COD的去除率为76.49%，对TN、TP的去除率分别为92.55%和95.46%。
实施例4：
取紫菜加工废水500 L加入到800 L跑道池光生物反应器中，其COD、TN、TP分别为517.06 mg/L、60.46 mg/L、3.95 mg/L，将其置于强度为150 μW/cm2的紫外灯下灭菌30min，获得预处理废水。然后按干细胞生物量为0.05 g/L的浓度接种斜生栅藻，并将其置于25 ℃、4000 Lux、昼夜比14: 10的培养室中进行培养。5天后常温、4000 rpm/min条件下离心对培养液进行固液分离，获得藻细胞。该方法对紫菜加工废水COD的去除率为74.77%，对TN、TP的去除率分别为93.05%和93.58%。
通过上述各个实施例试验，从图1中表达了经济微藻（斜生栅藻）在未稀释的紫菜加工废水中的生长情况，经济微藻能够很好在未稀释的紫菜加工废水中正常的生长。附图2中给出了生物量积累情况，可以发现斜生栅藻在正常的情况下生物量为0.2 g/L，而在紫菜废水中斜生栅藻的生物量可以达到0.6 g/L以上，同样的钝顶螺旋藻在正常的情况下生物量为0.7 g/L左右，而在紫菜废水中钝顶螺旋藻的生物量可以达到1.6 g/L以上。附图3反映了斜生栅藻对对紫菜加工废水主要污染指标的去除效果，从不同指标的变化趋势可以发现，培养2天斜生栅藻对废水总磷的去除率就已达90%以上，培养3天可以去除废水中大部分的有机物质及氮磷营养，培养5-7天对营养物质的去除效果倾于稳定。
综合分析上述结果，在紫菜加工废水中培养经济微藻可显著降低废水COD、TN、TP等污染指标，有效净化废水，培养微藻后的废水可循环再用于紫菜加工，同时还可获得较高的微藻生物量进一步用于微藻相关生物制品的制备与开发。
以上所述均为本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的原理前提下，对本发明的各种等价形式的修改均属于本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，其特征在于：包括步骤如下：
（1）将紫菜加工废水放在强度为90-150 μW/cm2的紫外灯下灭菌10-60 min，获得预处理废水；
（2）在所述预处理废水中按干细胞生物量为0.03-0.20 g/L的浓度接种经济微藻，并放置在10-30℃，0-6000 Lux条件下培养2-7天；
（3）将上述培养液采用离心或过筛绢的方法进行固液分离，获得藻细胞和处理后的废水。
2.根据权利要求1所述的一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，其特征在于：步骤（2）中所述经济微藻是经过高浓度紫菜加工废水驯化的经济微藻，包括小球藻、斜生栅藻、螺旋藻、衣藻等微藻中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，其特征在于：所述培养液固液分离采用3000-6000 rpm/min离心的方法。
4.根据权利要求1所述的一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，其特征在于：所述培养液固液采用300-1000目筛绢过筛的方法。
5.根据权利要求1所述的一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，其特征在于：所述经济微藻可在未稀释的紫菜加工废水中生长良好，对废水化学需氧量（COD）的去除率可达65-85%，对废水总氮（TN）、总磷（TP）的去除率均可达90%以上。
6.根据权利要求1所述的一种基于经济微藻培养高效净化紫菜加工废水的方法，其特征在于：紫菜加工废水引起环境污染的指标主要包括藻胆蛋白、紫菜多糖等有机物质以及氮磷营养，其COD的含量为200-1000 mg/L，TN和TP的含量分别为25-70 mg/L、1.0-10 mg/L。
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|---|---|---|---|---|
| CN109536388A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-29 | 江苏科技大学 | 一种利用缫丝废水提高微藻生长速度及蛋白质含量的方法 |
| CN112300942A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-02 | 深圳市鑫承诺环保产业股份有限公司 | 一种自养异养交替混合培养的淡水微绿藻及其在食品加工废水处理中的应用 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101955846A (zh) * | 2010-10-15 | 2011-01-26 | 哈尔滨工业大学 | 基于生活污水低碳排放资源化的微藻油脂生产方法 |
| WO2014195528A1 (es) * | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Acciona Agua, S. A. | Procedimiento para la eliminación de microalgas por ultrafiltración |
-
2020
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Patent Citations (2)
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| CN109536388B (zh) * | 2018-11-26 | 2022-04-15 | 江苏科技大学 | 一种利用缫丝废水提高微藻生长速度及蛋白质含量的方法 |
| CN112300942A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-02 | 深圳市鑫承诺环保产业股份有限公司 | 一种自养异养交替混合培养的淡水微绿藻及其在食品加工废水处理中的应用 |
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