CN112551700B - 一种利用微藻净化沼液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用微藻净化沼液的方法，包括以下步骤：将沼液进行不同倍数的稀释，并接种微藻，确定微藻在沼液中生长的最适稀释倍数；将微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化；将驯化后的微藻接种到最适稀释倍数的沼液中进行净化；净化的条件为：温度为22～28℃、光照强度为1900～2100Lux，每天光照24h，每12h向沼液中通入空气。本发明的方法，首先对沼液进行预处理，然后确定微藻在沼液中生长的最适稀释倍数，这样有利于微藻的生长，提高其净化能力；将微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化，驯化过程可以提高微藻在沼液中的生物量提高净化效果，还可以增加微藻对沼液的耐受能力，适当降低沼液稀释倍数，节约水资源。
Description
技术领域
本发明涉及沼液处理技术领域，尤其涉及一种利用微藻净化沼液的方法。
背景技术
我国畜禽养殖集约化迅速发展，生猪养殖是我国最主要畜禽养殖类型，规模化猪场废水优先选择厌氧-好氧处理工艺，故产生大量的畜禽养殖沼液。沼液污染物浓度高、成分复杂，造成的潜在风险不明，特别容易引起水体富营养化从而污染地下、地表水源。做好农业面源污染的治理工作非常重要，目前其产生的沼液处理方式主要为农业资源利用、生化处理、自然处理等。
沼液的成分非常复杂，沼液中的氮一般以氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和少量的有机氮组成，磷的存在形式主要是磷酸盐，生物活性物质一般为维生素、抗生素、水解酶、植物生长激素、多种氨基酸、硫化物、腐殖酸等。沼液中会滋生大量的微生物和杂虫杂藻。
微藻实现沼液的净化主要是对TN(主要是NH4+-N)、TP、COD、抗生素的去除。微藻可以通过光异养和化能异养将沼液中的有机污染物化作碳源和能量生长，微藻因为自身的生长需要会吸收各类无机氮转化为自身需要的遗传和代谢物质，微藻可以利用污水中的磷盐，转换成自身必不可少的核酸、蛋白质、以及碳水化合物和脂类等，或者改变沼液pH使溶解氧升高导致磷酸盐沉淀。微藻去除沼液中的抗生素是通过吸附和生物降解两种途径，吸附效率一般不超过10％，异养代谢为主要去除途径，对沼液中的抗生素去除效率为50％～90％。
然而目前采用微藻直接接种处理沼液，对沼液的净化效果还不能满足实际需要，因此需要对此进一步改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种利用微藻净化沼液的方法，以提高对沼液的净化效果。
第一方面，本发明提供了一种利用微藻净化沼液的方法，包括以下步骤：
将沼液进行不同倍数的稀释，并分别接种微藻，确定微藻在沼液中生长的最适稀释倍数；
将微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化；
将驯化后的微藻接种到最适稀释倍数的沼液中进行净化；
其中，净化的条件为：温度为22～28℃、光照强度为1900～2100Lux，每天光照24h，每12h向沼液中通入空气。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，微藻接种到不同倍数稀释的沼液中生长5～8d后根据OD680确定微藻最适沼液稀释倍数。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，将沼液进行不同倍数的稀释之前进行预处理，预处理具体为：将沼液静置后除去沉淀，过滤后取上清液，然后向上清液中加入强氯精处理12h后，再曝气12h。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，预处理还包括：曝气12h后调节pH为6.8～8，然后进行不同倍数的稀释。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，将微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化，具体为：将微藻置于最适稀释倍数的沼液中扩大培养，每扩培1次，在最适稀释倍数的沼液中加入质量分数为1.5～2.2％的预处理后的沼液。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，将沼液至少静置48h后除去沉淀。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，强氯精的质量浓度为12～18mg/L。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，将驯化后的微藻接种到最适稀释倍数的沼液中具体为：按照质量比为1:10将驯化后的微藻接种到最适稀释倍数的沼液中。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，强氯精的质量浓度为15mg/L。
可选的，所述的利用微藻净化沼液的方法，微藻接种到不同倍数稀释的沼液中生长6d后根据OD680确定微藻最适沼液稀释倍数。
本发明的一种利用微藻净化沼液的方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的利用微藻净化沼液的方法，将沼液进行不同倍数的稀释，并分别接种微藻，确定微藻在沼液中生长的最适稀释倍数，这样有利于微藻的生长，提高其净化能力；将微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化，驯化过程可以提高微藻在沼液中的生物量提高净化效果，还可以增加微藻对沼液的耐受能力，适当降低沼液稀释倍数，节约水资源；净化后的微藻收集后可用于下批次净化沼液的微藻原料，也可作为生物能源物质的原材料，还可以作为鱼类饵料等，利用价值极高；微藻净化后的沼液可以达到畜禽污水排放标准；本发明的方法操作简单，既可以得到净化沼液，又可以实现微藻的培养收集与利用，保护环境创造更大的经济效益；
(2)本发明的利用微藻净化沼液的方法，将沼液进行不同倍数的稀释之前，还包括对沼液进行预处理，其中，添加15mg/L的强氯精处理后可以有效的去除沼液中食藻害虫和杂藻，减少竞争，有利于微藻在沼液中大量生长繁殖；沉淀静置主要去除大分子悬浮颗粒，降低沼液浊度，提高微藻光合性能，增加生物量；曝气和放置主要去除残留的强氯精以免影响接种微藻的生长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的利用微藻净化沼液的方法的工艺流程图；
图2为本发明的实施例1中经过预处理后的沼液分别稀释2、4、6、10倍，培养6d后观察四尾栅藻的OD680的值的曲线图；
图3为本发明的实施例1中经过预处理后的沼液分别稀释2、4、6、10倍，培养6d后测试叶绿素含量的曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了一种利用微藻净化沼液的方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、将沼液进行不同倍数的稀释，并分别接种微藻，确定微藻在沼液中生长的最适稀释倍数；
S2、将微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化；
S3、将驯化后的微藻接种到最适稀释倍数的沼液中进行净化；
其中，净化的条件为：温度为22～28℃、光照强度为1900～2100Lux，每天光照24h，每12h向沼液中通入空气。
需要说明的是，本申请实施例中采用的沼液为猪场沼液，对其成分分析，其中NH4+-N、TP、COD含量分别为432.5mg/L、39.8mg/L、693.2mg/L。
将沼液进行不同倍数的稀释之前，还包括对沼液进行预处理，预处理具体包括：将取回的新鲜沼液静置48h以上，去大分子沉淀后，添加15mg/L的强氯精混匀于沼液中处理12h后再曝气12h，静置放置48h后调节pH在6.8-8之间；其中，添加15mg/L的强氯精处理后可以有效的去除沼液中食藻害虫和杂藻，减少竞争，有利于微藻在沼液中大量生长繁殖；两次沉淀静置主要去除大分子悬浮颗粒，降低沼液浊度，提高微藻光合性能，增加生物量；曝气和放置主要去除残留的强氯精以免影响接种微藻的生长。
经过上述预处理后预处理后沼液中细菌的去除率为67.92％，食藻害虫的去除效果为93.75％，沼液中NH4+-N、TP、COD含量分别为：327.8mg/L、35.6mg/L、660mg/L。
然后将经过预处理后的沼液进行不同倍数的稀释，并分别接种微藻，确定微藻在沼液中生长的最适稀释倍数；
具体的，本申请实施例中稀释倍数可为2、4、6、8、10倍等，然后分别接种微藻，培养6d后观察四尾栅藻的OD680和叶绿素含量判断微藻最适沼液稀释倍数。寻找微藻在沼液中生长的最适稀释倍数可以有利于微藻的生长，提高其净化能力。
具体的，本申请实施例中微藻可采用四尾栅藻、普通小球藻、雨生红球藻、蛋白核小球藻等，具体的本申请实施例中微藻采用四尾栅藻。
将微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化，具体驯化过程为：将四尾栅藻置于最适稀释倍数的沼液中度中扩大培养，每扩培1次，在最适稀释倍数的沼液中添加质量分数为2％的预处理后的沼液，以此类推，扩培7次。微藻的驯化过程可以提高微藻在沼液中的生物量提高净化效果，还可以增加微藻对沼液的耐受能力，适当降低沼液稀释倍数，节约水资源。
将驯化后的四尾栅藻接种到最适稀释倍数的沼液中进行净化，其中净化的条件为：净化过程保持温度为25±3℃，光照强度为2000Lux，保持每天光照时间为24h，每间隔12h给沼液通气，四尾栅藻生长到稳定期的时间为20d。净化后的微藻收集后可用于下批次净化沼液的微藻原料，也可作为生物能源物质的原材料，还可以作为鱼类饵料等，利用价值极高；微藻净化后的沼液可以达到畜禽污水排放标准。
对比例1
同实施例1，不同在于，不对四尾栅藻进行驯化。
分别按照上述实施例1中的方法，将经过预处理后的沼液分别稀释2、4、6、10倍，培养6d后观察四尾栅藻的OD680的值，并分别以沼液以及培养0d的沼液作为对比，结果如图2所示；将经过预处理后的沼液分别稀释2、4、6、10倍，培养6d后测试叶绿素含量，结果如图3所示。
由图2、3可以判断四尾栅藻最适沼液稀释倍数为4倍，使用该稀释倍数后，沼液中NH4+-N、TP、COD的含量分别为49.18±4.9mg/L、5.475±5.825mg/L、99±9.18mg/L，且氨氮含量已达到四尾栅藻的最大耐受值。
按照实施例1、对比例1中的方法测试四尾栅藻对沼液的净化效果(对NH4+-N、TP、COD的去除率(％))结果如下表1所示。
表1-不同实施例的四尾栅藻对沼液的净化效果
按照实施例1中的方法，净化后离心收集的四尾栅藻脂质含量、不饱和脂肪酸占总脂含量、ω-6(多不饱和脂肪酸)/ω-3(多不饱和脂肪酸)比值分别为：58.66±2.04％、41.84±0.51％、0.02。可以作为优质的生物能源原材料和具备鱼类和动物饵料的潜质。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种利用微藻净化沼液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将沼液进行不同倍数的稀释，并接种微藻，确定微藻在沼液中生长的最适稀释倍数；
将微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化；
将驯化后的微藻接种到最适稀释倍数的沼液中进行净化；
微藻接种到不同倍数稀释的沼液中生长6 d后根据OD680和叶绿素含量确定微藻最适沼液稀释倍数；
将沼液进行不同倍数的稀释之前进行预处理，预处理具体为：将新鲜沼液静置48 h以上，去大分子沉淀后，添加15mg/L的强氯精混匀于沼液中处理12h后再曝气12h，静置放置48h后调节pH在6.8-8之间；
微藻置于最适稀释倍数的沼液中进行驯化，具体为：将微藻置于最适稀释倍数的沼液中扩大培养，每扩培1次，在最适稀释倍数的沼液中添加质量分数为2%的预处理后的沼液，以此类推，扩培7次；
所述微藻采用四尾栅藻；
四尾栅藻最适沼液稀释倍数为4倍；
其中，净化的条件为：净化过程保持温度为25±3℃，光照强度为2000 Lux，保持每天光照时间为24 h，每间隔12h给沼液通气，四尾栅藻生长到稳定期的时间为20 d；
所述沼液为猪场沼液，对其成分分析，其中NH4 +-N、TP、COD含量分别为432.5mg/L、39.8mg/L、693.2 mg/L；
预处理后沼液中细菌的去除率为67.92%，食藻害虫的去除效果为93.75%，沼液中NH4 +-N、TP、COD含量分别为：327.8mg/L、35.6mg/L、660 mg/L。
2.如权利要求1所述的利用微藻净化沼液的方法，其特征在于，将驯化后的微藻接种到最适稀释倍数的沼液中具体为：按照质量比为1:10将驯化后的微藻接种到最适稀释倍数的沼液中。
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