CN113735267A - 含硝酸根离子废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理领域，公开了一种含硝酸根离子废水的处理方法。该方法包括：向开放式废水处理装置中导入微藻以及含有所述含硝酸根离子废水的培养液，并利用所述培养液进行微藻的培养，其中，所述开放式废水处理装置包括用于容纳所述培养液的培养池(1)、以及设置在所述培养池(1)中的光照部件和通气部件(3)；所述光照部件包括一个以上的光源(2)。本发明所述方法的处理效率和稳定性均较高，且在处理废水的同时高产量地获得了微藻生物质，具有良好的经济效益与生态、社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种含硝酸根离子废水的处理方法。
背景技术
人类社会的快速发展极大的提升了对水资源的需求量。而工业化进程的加速在改善人们生活质量的同时带来了严重的水污染。水污染物的种类繁多，其中含氮废水，特别是含硝酸根离子废水，给人类健康、生态环境都带来了严重的威胁。在世界各地，饮用水中硝酸盐超标的情况时有发生。而环境水体中氮含量过高导致富营养化、水体老化等现象也带来了严重的生态灾难，而且水环境的恢复更是极为困难与漫长。因此，含硝酸根离子废水的处理一直是水处理领域的热点，也是难点和重点。
目前对含硝酸根离子废水进行处理的方法主要有生物反硝化法、中和法与化学还原法等几种。应用的最广泛的方法是生物反硝化法，这种方法利用反硝化细菌的反硝化作用，将硝态氮还原为氮气，释放至大气中。但由于反硝化细菌生长速度慢、反硝化效率低、对pH耐受范围窄等因素的限制，这种方法无法处理高浓度的含硝酸根离子废水，需要用大量的水进行稀释，占地面积大，导致废水处理成本高，也未对氮元素进行资源化利用。中和法使用碱性物质对废水中的硝酸进行中和，再通过提浓等方式进行处理。这种方法实际只是将硝酸转化为硝酸盐，并没有真正的对污染物进行清除。化学还原法利用硝酸根离子的氧化性，使用化学还原剂将硝态氮还原为氮气或氨。这种方法需要投加大量药剂，可能会带来新的污染，还原产生的氨态氮也是严重的污染物，需要进行进一步处理，容易产生二次污染。可以看出，目前还缺少能够高效率处理含较高浓度硝酸根离子的废水的技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的处理效率不高、资源化利用程度低、带来二次污染等问题，提供一种含硝酸根离子废水的处理方法，该处理方法的处理效率和稳定性均较高，且在处理废水的同时高产量地获得了微藻生物质，具有良好的经济效益与生态、社会效益，并且特别适用于硝酸根离子含量较高的废水。
为了实现上述目的，本发明提供一种含硝酸根离子废水的处理方法，该方法包括：向开放式废水处理装置中导入微藻以及含有所述含硝酸根离子废水的培养液，并利用所述培养液进行微藻的培养，其中，所述开放式废水处理装置包括用于容纳所述培养液的培养池、以及设置在所述培养池中的光照部件和通气部件；所述光照部件包括一个以上的光源。
优选地，所述光源的发光波长为380nm-780nm，光源表面光照强度≥2000lx。
优选地，所述光源为柱状光源或板状光源。
优选地，所述光源的间距为5-100cm。
优选地，所述通气部件包括通气管与一根以上的曝气管，所述曝气管上布设有曝气孔。
更优选地，所述曝气管设置于所述培养池的底部。
更优选地，所述曝气管设置于所述光源的下方。
更优选地，所述曝气孔朝向所述光源设置。
更优选地，所述含硝酸根离子废水中，以氮元素计的总氮元素含量≥50mg/L。
更优选地，所述含硝酸根离子废水中，以硝酸根离子的形式存在的氮元素占总氮元素的比例≥1％。
优选地，所述含硝酸根离子废水的导入使得所述培养液中以NO3 -计的硝酸根离子的含量为0.005-5g/L。
优选地，所述培养液的pH值为8.0-11.0。
优选地，通过加入pH调节剂调节培养液的pH值；更优选地，所述pH调节剂为硝酸、碳酸氢钠和CO2中的一种或多种。
优选地，相对于1m3培养液，所述通气部件的通气量为0.02-2m3/min。
优选地，所述通气部件中通入的气体为选自空气、二氧化碳和氮气中的一种或多种。
优选地，所述培养液中还含有提供微藻生长的其他营养成分。
优选地，其他营养成分包括碳源、磷源、铁源、镁源、微量元素中的一种或多种。
优选地，该方法还包括：取出至少部分所述培养液，并补加所述含硝酸根离子废水。
优选地，所述培养液中微藻的OD560为1.5以上时，取出所述培养液。
优选地，取出所述培养液的方式为连续式或间歇式。
优选地，通过过滤处理从取出的所述培养液中分离微藻。
优选地，所述过滤处理的方式为一级过滤处理或者两级以上的串联过滤处理。
优选地，所述过滤处理至少包括截留分子量≤100kDa的超滤。
优选地，所述过滤处理得到的清液中不含有微藻细胞和分子量>100kDa的分子。
优选地，从取出的所述培养液中分离微藻后，将得到的清液返回所述开放式废水处理装置；更优选地，返回所述清液时，控制培养液中微藻的OD560为0.5-1.5。
优选地，所述微藻为真核藻类和/或原核藻类，优选为原核藻类，更优选为螺旋藻。
通过上述技术方案，本发明利用微藻吸收废水中的硝酸根离子，实现了微藻处理(转化)含硝酸根离子废水的目的，处理效率和稳定性均较高，不会产生二次污染物，且在处理废水的同时高产量地获得了微藻生物质，具有良好的经济效益与生态、社会效益。微藻生物质通过后加工，可以在饲料、保健品、材料等领域进行应用，具有较高的经济价值。进而，通过通气部件与光照部件布置匹配、通气量以及曝气孔朝向的优化，可以减少微藻在光照部件表面的附着，改善光照效果，降低处理装置的操作与清洁成本。
附图说明
图1为本发明一个实施方式的开放式废水处理装置的示意图。
图2为使用本发明一个实施方式的开放式废水处理装置的各实施例与对比例的处理过程中NO3 -清除效率。
图3为使用本发明一个实施方式的开放式废水处理装置的各实施例与对比例的处理过程中NO3 -清除率。
图4为本发明另一个实施方式的开放式废水处理装置的正视图。
图5为本发明另一个实施方式的开放式废水处理装置的剖面图。
图6为使用本发明另一个实施方式的开放式废水处理装置的各实施例与对比例的处理过程中NO3 -清除效率。
图7为使用本发明另一个实施方式的开放式废水处理装置的各实施例与对比例的处理过程中NO3 -清除率。
附图标记说明
1、培养池 2、光源 3、通气部件
301、曝气管 302、曝气孔
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在本发明中，“上”、“下”、“垂直”等方位名词均为附图中相应的方向。
本发明的含硝酸根离子废水的处理方法包括：向开放式废水处理装置中导入微藻以及含有所述含硝酸根离子废水的培养液，并利用所述培养液进行微藻的培养，如图1、4-5所示，所述开放式废水处理装置包括用于容纳所述培养液的培养池1、以及设置在培养池中的光照部件和通气部件3；所述光照部件包括一个以上的光源2。
根据本发明，所述开放式废水处理装置用于提供微藻培养的过程中的条件，从而达到针对含硝酸根离子废水进行处理的目的，其结构能够完成微藻的高效培养即可。所述开放式废水处理装置中，培养池1为开放式培养池，具体可以为不具有顶壁的柱状结构。
在本发明的开放式废水处理装置中，所述光照部件用于在培养液的内部提供光照，从而使得位于培养液较深处阳光无法透射的位置的微藻也能够得到充分的光照，从而提高培养效率；所述通气部件3用于提供微藻生长所需的二氧化碳等气体，促进微藻生长。通过如上提供适当的条件，微藻细胞利用其含有的多种能够吸收特定波长范围光子的感光色素，将光能转化为化学能，提供给微藻细胞用于物质同化，从而达到废水处理的目的。
根据本发明，所述光源2没有特别限定，优选光源2选为人工光源。微藻细胞中含有多种能够吸收特定波长范围光子的感光色素，将光能转化为化学能，提供给微藻细胞用于物质同化。波长范围为380nm-780nm的光可以被微藻细胞吸收，因此优选使用这一波长范围的光源作为微藻生长的人工光源。微藻吸收的光能与人工光源的光照强度正相关，光照强度≥2000lx有利于微藻对硝酸根的高效清除，因此优选法使用光照强度≥2000lx的人工光源。
从更利于在培养液内部提供均匀光照的角度考虑，优选光源2为柱状光源(如图1所示)或板状光源(如图4-5所示)，更优选光源2的间距为5-100cm(优选10-60cm)。光源2的尺寸配合培养池的尺寸设置，例如柱状光源的长度可以配合培养池的高度进行选择，板状光源的宽度和高度(垂直设置时)可以配合培养池的宽度和高度进行选择。此外，优选光源2在培养池1中垂直设置。
微藻细胞在自养生长过程中进行光合作用，将二氧化碳同化为有机物，作为微藻积累的生物质的一部分。因此需要通过搅拌、通气、流动等方式与含有二氧化碳的气体接触，向微藻细胞提供碳源。在本发明的开放式废水处理装置中，通气部件3用于提供微藻生长所需的二氧化碳等气体。通气部件3设置的方式没有特别的限定，优选通气部件3包括通气管与一根以上的曝气管301，曝气管301上按照一定间隔布设有曝气孔302。所述通气管用于将气体导入曝气管301，曝气孔302用于排出通入的气体。曝气管301的数量优选与光源2的数量相同。其中，通气部件3中通入的气体可以为选自空气、二氧化碳和氮气中的一种或多种，优选为空气或二氧化碳；通气部件3的通气量可以根据需要适当调整，相对于1m3培养液，通气量例如可以为0.02-2m3/min，优选0.5-2m3/min。从提高培养液中各处二氧化碳等气体浓度的角度考虑，优选曝气管301靠近培养池1的底部设置，并且优选均匀分布设置。
并且，培养池1的内部还可以设置有搅拌部件，该搅拌部件用于促进微藻对培养液中营养物质的吸收利用，防止由于藻体周围氧气的积累对微藻光合作用的抑制效应，防止藻体下沉带来的细胞死亡和厌氧分解，搅拌部件可以为搅拌桨等。而本发明的发明人在研究过程中发现，以曝气孔302的方式向废水处理体系中通气，可以向微藻提供废水处理所需的二氧化碳，还可以利用气泡与液体的相互运动实现培养液的搅拌，防止藻体下沉，即通气部件同时兼具搅拌部件的效果。根据本发明的一个优选的实施方式，曝气管301设置于光源2的下方(更优选为下方正中位置)，更优选曝气孔302朝向光源2设置。也即优选曝气管301的设置位置和长度配合光源2的设置位置和尺寸进行选择。通过如上设置曝气管301，不但可以提高光照部件周围光照强度较高部分的二氧化碳浓度从而促进微藻生长，而且可以使导入的含硝酸根离子废水与其他外加成分充分混合，避免微藻出现絮凝沉降，同时利用从曝气孔302导入的气体吹扫光照部件，达到防止微藻聚集在光照部件上而遮挡光线、降低藻体周围氧气浓度、降低处理装置的操作与清洁成本的目的。因而，在适当设置有通气部件3的本发明优选的开放式废水处理装置中，即使不设置搅拌部件，也同样可以达到良好的废水处理效果。
在本发明中，“含硝酸根离子废水”是指含有硝酸根离子的废水，根据pH的不同，其中的硝酸根离子可以以硝酸、硝酸盐等的形式存在，含有上述硝酸根离子的废水均可以作为本发明的方法的处理对象废水，具体可以为各种工业排放的含硝酸根离子的废水，并且本发明的方法特别有利于处理硝酸根离子含量较高的废水。利用本发明的方法，硝酸根离子可以作为提供微藻生长所需的氮源，从而可以通过微藻培养消耗含硝酸根离子废水中的硝酸根离子，从而达到废水处理的目的。
所述含硝酸根离子废水中，优选以氮元素计的总氮元素含量≥50mg/L，更优选≥200mg/L，例如1000-5000mg/L。并且，优选其中以硝酸根离子的形式存在的氮元素占总氮元素的比例≥1％，更优选≥50％。总氮含量(TN)的测定方法参照HJ 668-2013水质总氮的测定流动注射-盐酸萘乙二胺分光光度法。硝酸根离子的测定方法参照GB 7480-87水质硝酸盐氮的测定酚二磺酸分光光度法。根据本发明的一个优选的实施方式，所述含硝酸根离子废水的导入使得培养液中以NO3 -计的硝酸根离子的含量为0.005-5g/L，优选为0.5-2g/L。硝酸根离子的浓度高于微藻培养所需浓度时，可以适当加水稀释。
为了满足微藻培养的需要，所述培养液中还含有提供微藻生长的其他营养成分。所述其他营养成分包括碳源、磷源、铁源、镁源、微量元素等。具体其他营养成分的组成可以根据所选用微藻进行选择，例如可以参照BG-11培养基、SE培养基、Pr培养基、f/2培养基、Zarrouk培养基中的至少一种(优选Zarrouk培养基)选择上述其他营养成分。
根据本发明，为了提供微藻生长的条件，所述培养液的pH值优选为8.0-11.0，优选为8.5-10.5。通过调整培养液的pH值为上述范围，可以促进微藻的生长。当培养液的pH值不在上述范围时，可以通过加入pH调节剂调节培养液的pH值，优选所述pH调节剂为硝酸、碳酸氢钠和CO2中的一种或多种。
在确定的处理装置中，微藻生长的细胞密度存在上限，当接近这一上限时，微藻对外界物质的吸收速率会显著下降。为了将处理装置的处理效率维持在较高水平，本发明的方法还可以包括：取出至少部分所述培养液，并补加所述含硝酸根离子废水。优选所述培养液中微藻的OD560为1.5以上时，取出所述培养液。取出所述培养液的具体方式可以为连续式或间歇式，更优选连续或间歇取出的所述培养液占培养液总量的5-80重量％，优选为30-70重量％。例如可以通过过滤处理从取出的所述培养液中分离微藻；所述过滤处理的方式为一级过滤处理或者两级以上的串联过滤处理。
并且，本发明的发明人在研究过程中还发现，微藻在生长过程中会向周围环境分泌多种生物活性物质，当这些活性物质浓度积累到一定水平时，可能会对微藻的生长产生抑制作用，从而影响装置的硝酸根清除效率。因此，从取出的培养液中分离微藻时，最好能够将这些活性物质一并去除，避免过滤清液回用影响处理体系中微藻的生长。具体地，本发明的发明人发现，当使用截留分子量≤100kDa的超滤设备对培养液进行过滤后，得到的过滤清液中不含有对微藻的生长产生抑制作用的物质，过滤清液回用不会对微藻的生长效率以及硝酸根的清除效率产生不利影响。因此，本发明所述的过滤处理至少包含一级截留分子量≤100kDa的超滤。通过上述超滤，所述过滤处理得到的清液中不含有微藻细胞和分子量>100kDa的分子。特别地，综合考虑过滤效率、能耗、设备维护成本等因素，本发明优选两级串联过滤，其中包含一级截留分子量≤100kDa的超滤。
此外，微藻从培养液中吸收硝态氮，通过同化作用固定为自身生物质的一部分。因此，微藻清除废水中硝态氮的效率在很大程度上依赖于微藻生物量的积累速率。将处理体系中的微藻生物量维持在较高水平，有利于提高微藻生物量的积累速率，从而提高处理装置的处理能力。另一方面，当微藻生物量达到较高水平时，由于环境条件的限制，微藻生物量的积累速率会出现下降。因此，处理体系中的微藻生物量不宜过高。综合以上两方面的因素，再结合废水处理工艺的控制条件，本发明的发明人在研究过程中发现，适当控制处理装置中微藻的细胞密度(以560nm下的光密度OD560来衡量)有利于维持废水处理装置较高的处理效率。对于螺旋藻来说，优选控制培养液中微藻的OD560为0.5-1.5，特别地，将OD560控制在0.8-1.2的范围内能够实现最高的硝酸根处理能力。上述微藻的细胞密度可以通过调整含硝酸根离子废水的加入量、返回清液的量、配加的水量等进行调节。分离微藻后得到的清液可以返回处理装置，从而使培养液中的微藻细胞密度远离前述上限，避免处理装置的处理效率下降。
为了进一步处理分离微藻后的培养液中的硝酸根离子，从取出的所述培养液中分离微藻后，将得到的清液返回开放式废水处理装置；更优选返回所述清液时，控制培养液中微藻的OD560为0.5-1.5。通过取出一部分培养液并将其中的微藻分离出来，可以供给下游高值化应用。
另外，由于培养池1为开放式培养池，整个处理过程中培养液在不断蒸发，此时可以根据需要适当地在培养液中补加含硝酸根离子废水，从而达到不间断处理废水的效果。并且，通过采用本发明的方法控制培养液中微藻的OD560，微藻可以持续维持较高的活性，整个处理过程中不需要补充藻种。
在本发明中，使用的微藻可以为各种能够以废水中的硝酸根离子作为氮源的微藻，包括真核藻类和/或原核藻类，优选为原核藻类，优选情况下，所述微藻为小球藻(如普通小球藻(Chlorella vulgaris)、椭圆小球藻(C.ellipsoidea)或蛋白核小球藻(C.pyrenoidosa))、单针藻(如戴氏单针藻(Monoraphidium dybowskii))、栅藻(如斜生栅藻(Scenedesmusobliqnus)、尖细栅藻(S.acuminatus)、弯曲栅藻(S.arcuatus)、被甲栅藻(S.armatus)或四尾栅藻(S.quadricauda))或螺旋藻(如钝顶螺旋藻(Spirulinaplatensis)或极大螺旋藻(Spirulina maxima))，其中优选为螺旋藻。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，含硝酸根离子废水的组成为：NO3 -18.7g/L、SO4 2-34mg/L、PO4 3-16.5mg/L、Na+553mg/L、K+13.1mg/L、Ca2+36.8mg/L、甲苯0.01mg/L、己内酰胺1mg/L，来源于己内酰胺生产工艺的硝酸清洗工段。
培养液的吸光度(OD值)测定：采用分光光度计测定，以蒸馏水作对照，然后在最大吸收峰波长(560nm)处测定培养液的吸光值，作为微藻浓度的指标。
硝酸根离子的测定方法参照GB 7480-87水质硝酸盐氮的测定酚二磺酸分光光度法。
NO3 -清除效率＝(培养液的初始NO3 -浓度-处理结束后培养液的NO3 -浓度+加入废水折合NO3 -浓度)×培养液的深度/处理天数。
NO3 -清除率＝(培养液的初始NO3 -浓度-处理结束后培养液的NO3 -浓度+加入废水折合NO3 -浓度)/加入废水折合NO3 -浓度×100％。
其中，实施例1-1～1-13和对比例1-1中，加入废水折合NO3 -浓度＝18.7g/L×1.3L×处理天数/1000L；
实施例2-1～2-13和对比例2-1中，加入废水折合NO3 -浓度＝18.7g/L×2L×处理天数/1000L。
以下实施例中，所述微藻为来源于中国科学院淡水藻种库的编号为FACHB-314的钝顶螺旋藻。
实施例1-1
采用如图1所示的开放式废水处理装置进行含硝酸根离子废水处理，所述开放式废水处理装置包括用于容纳培养液的培养池1、以及设置在培养池1中的光照部件和通气部件3。培养池1长度1m，宽度1m，液体深度1m，可容纳培养液总体积1m3。
光照部件包括16个的光源2(柱状人工光源，高度1m，发光波长380-780nm，表面光照强度为20000lx)，光源2间距15cm，底边距离培养池1底部7cm。
通气部件3包括布设于培养池1底部的曝气管301，曝气管301上每间隔15cm设置有直径2.5mm的曝气孔302，曝气孔302位于光源2底部正中下方，距光源2底部5cm。
在培养池1中导入Zarrouk培养基(不添加硝酸盐)，接入螺旋藻藻种，并导入待处理的含硝酸根离子废水，得到培养液，并使培养液的NO3 -浓度为1g/L(培养液总体积1m3)。接种后培养液的OD560为0.3左右，通过曝气管301向培养池1中通入空气，在28℃、人工光源光照:黑暗＝12h:12h、通气量为0.2m3/min(相对于1m3培养液)的条件下进行处理。
当培养液的OD560达到0.5后，每天采集培养液样品，检测OD560以及硝酸根浓度，并向培养液中加入1.3L含硝酸根离子废水。待培养液的OD560达到1.5时，从培养池1中取出部分培养液(667L)，使用320目尼龙滤网进行一级过滤，然后将一级滤过液送入超滤设备进行二级超滤。超滤装置入口压力0.12MPa，出口压力0.06MPa，膜组件截留分子量100kDa。将二级超滤浓缩液与一级过滤藻泥混合，干燥后低温保存。二级超滤清液返回培养池1，控制池内培养液的OD560在0.5-1.5之间，继续处理并取样检测，如此循环。
实施例1-2
按照实施例1-1的方法进行废水处理，不同的是，待培养液的OD560达到1.2时从培养池1中取出部分培养液(333L)，并且将二级超滤清液返回培养池1时控制池内培养液的OD560在0.8-1.2之间。
实施例1-3
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，光源2的表面照度为1000lx。
对比例1-1
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池内不布设曝气管301，而是安装机械搅拌混合设备，液体循环量2m3/h。
实施例1-4
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，曝气孔302位于四根柱状人工光源底端组成矩形的几何中心点正下方，距该点垂直距离5cm。
实施例1-5
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池中加入含硝酸根离子废水，使NO3 -浓度为0.02g/L。
实施例1-6
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池中加入含硝酸根离子废水，使NO3 -浓度为0.5g/L。
实施例1-7
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池中加入含硝酸根离子废水，使NO3 -浓度为2g/L。
实施例1-8
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池中加入含硝酸根离子废水，使NO3 -浓度为10g/L。
实施例1-9
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，当培养液的OD560达到0.5时，进行过滤操作，控制池内培养液的OD560在0.2-0.5之间。
实施例1-10
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，待培养液的OD560达到2.0时，进行过滤操作，控制池内培养液的OD560在1.5-2.0之间。
实施例1-11
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，从培养池中取出的培养液在使用320目尼龙滤网进行过滤后，过滤清液直接返回培养池，不进行超滤。
实施例1-12
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，超滤膜组件的截留分子量为300kDa。
实施例1-13
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，使用的藻种为小球藻。
上述实施例和对比例的NO3 -清除效率和清除率如下表1所示，并根据上述结果得到图2的NO3 -清除效率以及图3的NO3 -清除率。
表1
通过上述表1可以看出，利用本申请的处理方法进行含硝酸根离子废水的处理，可以达到良好的NO3 -清除效率和NO3 -清除率。进而，通过适当选择培养的OD560值范围、培养液中NO3 -的浓度、光源、通气部件的设置方式、过滤的条件以及配合的藻种等，可以进一步提高NO3 -清除效率和NO3 -清除率。
实施例2-1
按照实施例1-2的方法进行废水处理，不同的是，采用如图4-5所示的开放式废水处理装置，该装置与图1所述的开放式废水处理装置区别仅在于光源2为5块板状光源(高度1m，宽度0.9m，发光波长380-780nm，表面照度20000lx)；当培养液的OD560达到0.5后，每天采集培养液样品，检测OD560以及硝酸根浓度，并向培养液中加入2L含硝酸根离子废水。
实施例2-2
按照实施例2-1的方法进行废水处理，不同的是，待培养液的OD560达到1.2时从培养池1中取出部分培养液，并且将二级超滤清液返回培养池1时控制池内培养液的OD560在0.8-1.2之间。
实施例2-3
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，光源2的表面照度为1000lx。
对比例2-1
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池内不布设曝气管301，而是安装机械搅拌混合设备，液体循环量2m3/h。
实施例2-4
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，曝气孔302位于四根柱状人工光源底端组成矩形的几何中心点正下方，距该点垂直距离5cm。
实施例2-5
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池中加入含硝酸根离子废水，使NO3 -浓度为0.02g/L。
实施例2-6
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池中加入含硝酸根离子废水，使NO3 -浓度为0.5g/L。
实施例2-7
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池中加入含硝酸根离子废水，使NO3 -浓度为2g/L。
实施例2-8
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，培养池中加入含硝酸根离子废水，使NO3 -浓度为10g/L。
实施例2-9
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，当培养液的OD560达到0.5时，进行过滤操作，控制池内培养液的OD560在0.2-0.5之间。
实施例2-10
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，待培养液的OD560达到2.0时，进行过滤操作，控制池内培养液的OD560在1.5-2.0之间。
实施例2-11
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，从培养池中取出的培养液在使用320目尼龙滤网进行过滤后，过滤清液直接返回培养池，不进行超滤。
实施例2-12
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，超滤膜组件的截留分子量为300kDa。
实施例2-13
按照实施例2-2的方法进行废水处理，不同的是，使用的藻种为小球藻。
上述实施例和对比例的NO3 -清除效率和清除率如下表2所示，根据上述结果得到图6的NO3 -清除效率以及图7的NO3 -清除率。
表2
通过上述表2可以看出，利用本申请的处理方法进行含硝酸根离子废水的处理，可以达到良好的NO3 -清除效率和NO3 -清除率。进而，通过适当选择培养的OD560值范围、培养液中NO3 -的浓度、光源、通气部件的设置方式、过滤的条件以及配合的藻种等，可以进一步提高NO3 -清除效率和NO3 -清除率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种含硝酸根离子废水的处理方法，其特征在于，该方法包括：向开放式废水处理装置中导入微藻以及含有所述含硝酸根离子废水的培养液，并利用所述培养液进行微藻的培养，
其中，所述开放式废水处理装置包括用于容纳所述培养液的培养池(1)、以及设置在所述培养池(1)中的光照部件和通气部件(3)；
所述光照部件包括一个以上的光源(2)。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述含硝酸根离子废水中，以氮元素计的总氮元素含量≥50mg/L；
优选地，所述含硝酸根离子废水中，以硝酸根离子的形式存在的氮元素占总氮元素的比例≥1％；
优选地，所述含硝酸根离子废水的导入使得所述培养液中以NO3 -计的硝酸根离子的含量为0.005-5g/L。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述培养液的pH值为8.0-11.0；
优选地，通过加入pH调节剂调节培养液的pH值；
更优选地，所述pH调节剂为硝酸、碳酸氢钠和CO2中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的处理方法，其中，所述光源(2)的发光波长为380nm-780nm，光源(2)的表面光照强度≥2000lx；
优选地，所述光源(2)为柱状光源或板状光源；
优选地，所述光源(2)的间距为5-100cm。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的处理方法，其中，所述通气部件(3)包括通气管与一根以上的曝气管(301)，所述曝气管(301)上布设有曝气孔(302)；
优选地，所述曝气管(301)设置于所述培养池(1)的底部；
优选地，所述曝气管(301)设置于所述光源(2)的下方；
优选地，所述曝气孔(302)朝向所述光源(2)设置。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的处理方法，其中，相对于1m3培养液，所述通气部件(3)的通气量为0.02-2m3/min；
优选地，所述通气部件(3)中通入的气体为选自空气、二氧化碳和氮气中的一种或多种。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的处理方法，其中，该方法还包括：取出至少部分所述培养液，并补加所述含硝酸根离子废水；
优选地，所述培养液中微藻的OD560为1.5以上时，取出所述培养液；
优选地，取出所述培养液的方式为连续式或间歇式。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的处理方法，其中，所述培养液中还含有提供微藻生长的其他营养成分；
优选地，所述其他营养成分包括碳源、磷源、铁源、镁源、微量元素中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的处理方法，其中，通过过滤处理从取出的所述培养液中分离微藻；
优选地，所述过滤处理的方式为一级过滤处理或者两级以上的串联过滤处理；
优选地，所述过滤处理至少包括截留分子量≤100kDa的超滤；
优选地，所述过滤处理得到的清液中不含有微藻细胞和分子量>100kDa的分子；
优选地，从取出的所述培养液中分离微藻后，将得到的清液返回所述开放式废水处理装置；更优选地，返回所述清液时，控制培养液中微藻的OD560为0.5-1.5。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的处理方法，其中，所述微藻为真核藻类和/或原核藻类，优选为原核藻类，更优选为螺旋藻。
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| CN202010477275.XA CN113735267A (zh) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | 含硝酸根离子废水的处理方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2000300244A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-10-31 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | 光合成培養装置 |
| CN103517978A (zh) * | 2011-05-06 | 2014-01-15 | 阿克塔海藻公司 | 封闭环境中用于培养光合微生物的光生物反应器 |
| CN105316235A (zh) * | 2015-04-17 | 2016-02-10 | 上海希明生物科技有限公司 | 一种淡水真核微藻养殖方法 |
| CN107189930A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-22 | 李盈贤 | 室内微藻培养系统及其培养方法 |
| CN109721163A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 处理含硝酸根离子的废水的方法 |
-
2020
- 2020-05-29 CN CN202010477275.XA patent/CN113735267A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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