CN112028251A - 一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法，通过向畜禽养殖废水中添加改性花生壳，提高微藻对废水中氨氮的去除效率。本发明添加改性花生壳作用于微藻资源化利用畜禽养殖废水中过程中，与对照组相比，添加改性花生壳可以显著提高废水中氨氮去除效率，最高可达93.07%，较对照组提高13.50%，极大提高了畜禽养殖废水的资源化利用程度。

Description

一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法
技术领域
本发明涉及一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法，具体属于畜禽养殖废水资源化领域。
背景技术
随着经济生活水平的提高，人们对畜禽产品的需求量逐年增加，促使畜禽养殖业不断发展壮大，随之产生大量畜禽养殖废水，严重威胁养殖场周边生态环境。目前，畜禽养殖废水的处理方式主要有人工湿地处理技术、厌氧处理技术及好氧处理技术等。人工湿地处理技术由填充基质、水生植物和微生物组成，污水中的氮磷通过生物降解吸收的方式去除，但建立人工湿地需要占用大量的土地资源，并且此技术难以满足大型养殖场废水处理需求；厌氧处理技术仅适用于处理高浓度有机废水，并且存在处理周期长、难以除去废水中的重金属物质等问题；好氧处理技术一般分为活性污泥法和生物膜法，实际应用中管理繁琐，运行费用较高且不能实现对废水的资源化利用。
微藻是一种生长周期短、光合效率高的初级生产者，其具有很高的经济价值，在医药、保健及能源开发等方面显示出巨大的应用潜力。微藻生长过程中需要大量的水资源、碳源、氮磷营养盐等。畜禽养殖废水中丰富的碳、氮、磷资源可以作为微藻生长所需的营养来源，故可利用微藻实现畜禽养殖废水的资源化利用。畜禽养殖废水中的氮素浓度较高且主要以氨氮的形式存在，在碱性条件下氨氮中的铵根离子会转化成游离氨，其可直接穿透细胞膜从而对微藻的光合系统产生毒害作用，从而限制微藻生长，进一步影响微藻对氨氮的去除效率。目前，较少将微藻直接用于去除高浓度氨氮废水，一般会对高浓度废水进行稀释处理，但这不仅浪费水资源，也会降低废水中其他微量元素含量，进而影响微藻生物累积量及其对畜禽养殖废水的资源化效率。本发明提供一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效率的方法，通过向微藻处理畜禽养殖废水体系中加入价格低廉的改性花生壳，通过其吸附作用和释放酸性物质降低废水pH，削减废水中毒性大的游离氨浓度，提高微藻生长能力及其对废水中氨氮的吸收能力，从而提高废水中氨氮的去除效率。
发明内容
本发明的目的在于克服微藻对畜禽养殖废水中高浓度氨氮去除效果不佳的问题，提供一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效率的方法，该方法能够显著提高微藻对氨氮的去除效率，微藻对氨氮去除率高达93.07%，较对照处理提高13.50%，能够高效地实现畜禽养殖废水的资源化利用，具有较大的经济与环保价值。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法，采用改性花生壳提高微藻对废水中氨氮的去除效率，具体包括以下步骤：
步骤1：将微藻在培养基中培养至对数期；
步骤2：将步骤1中的微藻洗净后，接种至畜禽养殖废水中，置于光照培养箱中培养；微藻在畜禽养殖废水中的初始接种浓度不低于0.1 g/L；微藻培养条件设置为30 ℃，光照强度调节至5000 Lux，光暗周期为24 h/0 h，摇床转速设置为150 rpm/min；
步骤3：将改性花生壳加入至步骤2的微藻-畜禽养殖废水中，以提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效率，总氮含量为200 mg/L和总磷含量为50 mg/L的添加有花生壳的微藻-畜禽养殖废水同步骤2的培养条件下，培养7天后测得微藻对废水中氨氮去除率最高达93.07%；所述的改性花生壳在每升微藻-畜禽养殖废水中的添加量为300 mg。
所述的微藻包括但不限于栅藻属、小球藻属、葡萄藻属、硅藻属和杜氏藻属。
所述的改性花生壳的改性方法为：将3 g经过100目筛的花生壳粉末加入至含有50mL冰醋酸中，再向其中加入1 mL浓硫酸进行改性，改性条件为30 ℃恒温水浴搅拌8 h，再经过滤、干燥及研磨后，得到改性花生壳。
所述的培养基包括但不限于BBM培养基、BG11培养基、BG11-N培养基、F/2培养基、Medium A培养基、SE培养基、SP培养基或Zarrouk培养基。
本发明的有益效果：本发明提供了一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效率的方法，相对于纯藻处理，本发明通过添加改性花生壳作用于微藻资源化利用畜禽养殖废水中过程中，与对照组相比，添加改性花生壳可以显著提高废水中氨氮去除效率，最高可达93.07%，较对照组提高13.50%，极大提高了畜禽养殖废水的资源化利用程度。
附图说明
图1为添加300 mg/L改性花生壳时微藻对废水中氨氮的去除情况；
图2为添加500 mg/L改性花生壳时微藻对废水中氨氮的去除情况；
图3为添加700 mg/L改性花生壳时微藻对废水中氨氮的去除情况。
具体实施方式
实施例1
花生壳的改性
将3 g经过100目筛的花生壳粉末加入至含有50 mL冰醋酸的烧瓶中，再向其中加入1mL浓硫酸进行改性，改性条件为30 ℃恒温水浴搅拌8 h，再经过滤、干燥及研磨后，得到改性花生壳。
实施例2
畜禽养殖废水的对比处理
将在培养基中生长至对数期的微藻取出后洗净，分别接种于总氮含量为200 mg/L和总磷含量为50 mg/L的畜禽养殖废水中，设计两个对比处理的试验：
试验1：微藻+畜禽养殖废水处理
步骤1：将近具刺链带藻（Desmocdesmus sp.CHX1）在培养基中培养至对数期；
步骤2：将步骤1中的微藻洗净后，接种至畜禽养殖废水中，置于光照培养箱中培养；微藻在畜禽养殖废水中的初始接种浓度为0.1 g/L；微藻培养条件设置为30 ℃，光照强度调节至5000 Lux，光暗周期为24 h/0 h，摇床转速设置为150 rpm/min；
步骤3：微藻-畜禽养殖废水同步骤2的培养条件下，培养7天后，测得微藻对废水中氨氮去除率最高可达79.57%。
试验2：微藻+300 mg/L改性花生壳+畜禽养殖废水处理
步骤1：将近具刺链带藻（Desmocdesmus sp.CHX1）在培养基中培养至对数期；
步骤2：将步骤1中的微藻洗净后，接种至畜禽养殖废水中，置于光照培养箱中培养；微藻在畜禽养殖废水中的初始接种浓度为0.1 g/L；微藻培养条件设置为30 ℃，光照强度调节至5000 Lux，光暗周期为24 h/0 h，摇床转速设置为150 rpm/min；
步骤3：将改性花生壳加入至步骤2的微藻-畜禽养殖废水混合体中，以提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效率；添加有花生壳的微藻-畜禽养殖废水同步骤2的培养条件下，培养7天后，测得微藻对废水中氨氮去除率最高可达93.07 %；改性花生壳在微藻畜禽养殖废水中的添加量为300 mg/L，相较对照处理氨氮去除率提高了13.50%。
实施例3
畜禽养殖废水的对比处理
将在培养基中生长至对数期的微藻取出后洗净，分别接种于总氮含量为200 mg/L和总磷含量为50 mg/L的畜禽养殖废水中，设计两个对比处理的试验：
试验1：微藻+畜禽养殖废水处理
步骤1：将近具刺链带藻（Desmocdesmus sp.CHX1）在培养基中培养至对数期；
步骤2：将步骤1中的微藻洗净后，接种至畜禽养殖废水中，置于光照培养箱中培养；微藻在畜禽养殖废水中的初始接种浓度为0.1 g/L；微藻培养条件设置为30 ℃，光照强度调节至5000 Lux，光暗周期为24 h/0 h，摇床转速设置为150 rpm/min；
步骤3：微藻-畜禽养殖废水同步骤2的培养条件下，培养7天后，测得微藻对废水中氨氮去除率最高可达79.57%。
试验2：微藻+500 mg/L改性花生壳+畜禽养殖废水处理
步骤1：将近具刺链带藻（Desmocdesmus sp.CHX1）在培养基中培养至对数期；
步骤2：将步骤1中的微藻洗净后，接种至畜禽养殖废水中，置于光照培养箱中培养；微藻在畜禽养殖废水中的初始接种浓度为0.1 g/L；微藻培养条件设置为30 ℃，光照强度调节至5000 Lux，光暗周期为24 h/0 h，摇床转速设置为150 rpm/min；
步骤3：将改性花生壳加入至步骤2的微藻-畜禽养殖废水混合体中，以提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效率；添加有花生壳的微藻-畜禽养殖废水同步骤2的培养条件下，培养7天后，测得微藻对废水中氨氮去除率最高可达86.21%；改性花生壳在微藻畜禽养殖废水中的添加量为300 mg/L，相较对照处理氨氮去除率提高了6.64%。
实施例4
畜禽养殖废水的对比处理
将在培养基中生长至对数期的微藻取出后洗净，分别接种于总氮含量为200 mg/L和总磷含量为50 mg/L的畜禽养殖废水中，设计两个对比处理的试验：
试验1：微藻+畜禽养殖废水处理
步骤1：将近具刺链带藻（Desmocdesmus sp.CHX1）在培养基中培养至对数期；
步骤2：将步骤1中的微藻洗净后，接种至畜禽养殖废水中，置于光照培养箱中培养；微藻在畜禽养殖废水中的初始接种浓度为0.1 g/L；微藻培养条件设置为30 ℃，光照强度调节至5000 Lux，光暗周期为24 h/0 h，摇床转速设置为150 rpm/min；
步骤3：微藻-畜禽养殖废水同步骤2的培养条件下，培养7天后，测得微藻对废水中氨氮去除率最高可达79.57%。
试验2：微藻+700 mg/L改性花生壳+畜禽养殖废水处理
步骤1：将近具刺链带藻（Desmocdesmus sp.CHX1）在培养基中培养至对数期；
步骤2：将步骤1中的微藻洗净后，接种至畜禽养殖废水中，置于光照培养箱中培养；微藻在畜禽养殖废水中的初始接种浓度为0.1 g/L；微藻培养条件设置为30 ℃，光照强度调节至5000 Lux，光暗周期为24 h/0 h，摇床转速设置为150 rpm/min；
步骤3：将改性花生壳加入至步骤2的微藻-畜禽养殖废水混合体中，以提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效率；添加有花生壳的微藻-畜禽养殖废水同步骤2的培养条件下，培养7天后，测得微藻对废水中氨氮去除率最高可达82.66%；改性花生壳在微藻畜禽养殖废水中的添加量为300 mg/L，相较对照处理氨氮去除率提高了3.09%。

Claims (4)

1.一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法，其特征在于：所述的方法采用改性花生壳提高微藻对废水中氨氮的去除效率，具体包括以下步骤：
步骤1：将微藻在培养基中培养至对数期；
步骤2：将步骤1中的微藻洗净后，接种至畜禽养殖废水中，置于光照培养箱中培养；微藻在畜禽养殖废水中的初始接种浓度不低于0.1 g/L；微藻培养条件设置为30 ℃，光照强度调节至5000 Lux，光暗周期为24 h/0 h，摇床转速设置为150 rpm/min；
步骤3：将改性花生壳加入至步骤2的微藻-畜禽养殖废水中，以提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效率，总氮含量为200 mg/L和总磷含量为50 mg/L的添加有花生壳的微藻-畜禽养殖废水同步骤2的培养条件下，培养7天后测得微藻对废水中氨氮去除率最高达93.07%；所述的改性花生壳在每升微藻-畜禽养殖废水中的添加量为300 mg。
2.根据权利要求1所述的一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法，其特征在于：所述的微藻包括但不限于栅藻属、小球藻属、葡萄藻属、硅藻属和杜氏藻属。
3.根据权利要求1所述的一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法，其特征在于：所述改性花生壳的改性方法为：将3 g经过100目筛的花生壳粉末加入至含有50 mL冰醋酸中，再向其中加入1 mL浓硫酸进行改性，改性条件为30 ℃恒温水浴搅拌8 h，再经过滤、干燥及研磨后，得到改性花生壳。
4.根据权利要求1所述的一种提高微藻对畜禽养殖废水中氨氮去除效果的方法，其特征在于：所述的培养基包括但不限于BBM培养基、BG11培养基、BG11-N培养基、F/2培养基、Medium A培养基、SE培养基、SP培养基或Zarrouk培养基。
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