CN114133039B - 一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法 - Google Patents
一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法Info
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法。包括如下步骤：(1)将城市生活污水离心取上清液；(2)将混合微藻接种于步骤(1)所述上清液中进行培养。本发明提供了一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，利用混合微藻使得城市生活污水得到净化，同时混合微藻能够在城市生活污水中增殖并积累油脂和蛋白质，同时培养混合微藻的成本低，有利于进行规模化培养。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法。
背景技术
近年来，随着人们的生活水平不断提升，城市生活污水排放量逐年增加，已成为污水的主要来源，城市生活污水污染已成为亟待解决的问题。尽管传统的城市生活污水处理工艺可有效去除污水中的污染物，但需要通过曝气向好氧微生物提供氧气，该过程会增加污水处理厂运营成本。另外，传统处理工艺将污水中的氮转变为氮气排放，而磷被转移至剩余污泥中，对氮磷营养物质造成了极大的浪费。
微藻因光合作用效率高、生长速率快、生产成本相对较低、油脂及生物质产率高、环境效益显著(生长过程可以吸收氮、磷等营养物质，并可以固定CO2)等优势，吸引了越来越多的学者关注，并成为了新型生物质能源领域的研究前沿和热点。在污水处理方面，微藻可吸收污水中的氮、磷等物质以合成自身细胞所需物质，并向周围释放氧气。利用城市生活污水培养微藻，不仅可实现污水的净化，同时还可获得微藻生物质。
微藻含有丰富的营养成分如蛋白质、多糖、油脂和维生素等，已在众多领域如食品、化妆品、保健品、动物饵料和饲料等得到应用。而目前微藻培养主要利用人工培养基进行单一藻种培养，不仅会消耗大量淡水资源，还需投加大量的碳、氮、磷等营养物质，使得培养成本增加。而单一微藻培养在实际工业应用中易受到其他微生物污染。
因此，如何解决单一微藻处理城市生活污水容易受到污染的技术问题而提供一种混合微藻处理城市生活污水的方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，利用混合微藻使得城市生活污水得到净化，同时混合微藻能够在城市生活污水中增殖并积累油脂和蛋白质，同时培养混合微藻的成本低，有利于进行规模化培养。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，包括如下步骤：
(1)将城市生活污水离心后取上清液；
(2)将混合微藻接种于步骤(1)所述的上清液中进行培养。
优选的，所述步骤(1)离心后的上清液的COD为105～763mg/L，NH4 +-N含量23～48.99mg/L，总磷含量为0.40～4.68mg/L。
优选的，所述离心的转速为7500～8500rpm，所述离心的温度为3～5℃，所述离心的时间为8～12min。
优选的，所述混合微藻为小球藻和栅藻；所述小球藻和栅藻的数量比为1～4∶4～1。
优选的，所述栅藻为斜生栅藻或栅藻LX1；所述小球藻为小球藻HL。
优选的，所述步骤(2)中，所述混合微藻的接种量为1×105～1×106个/mL。
优选的，所述步骤(2)中培养温度为20～30℃，培养时间为7～14d。
优选的，所述步骤(2)中，所述培养时的光暗比为11～13h:11～13h。
优选的，所述步骤(2)中，所述培养时的光照强度为1000～2000lux。
进一步的，所述栅藻LX1：Li,X.；Hu,H.-y.；Gan,K.&Yang,J.,Growth andnutrient removal properties of a freshwater microalga Scenedesmus sp.LX1underdifferent kinds of nitrogen sources.Ecological Engineering 2010,36(4),379-381.https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2009.11.003
Scenedesmus sp.LX1(GCMCC3036,中国普通微生物菌种保藏管理中心)
所述小球藻HL：Microalgae-based swine wastewater treatment:strainscreening,conditions optimization,physiological activity and biomasspotential https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151008
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明可使用本领域常规市售的单一藻种经人工混合后获得的混合微藻或采用常规采集方法获得的土著混合微藻。本发明所述混合微藻包括从某村镇生活污水中获得的土著混合微藻和单一藻种复配所得的混合微藻。土著混合微藻经BG11培养基富集培养后获得混合微藻藻液。
2、本发明对具体的城市生活污水来源不作特别限定，本发明中所述城市生活污水在使用前先进行离心，离心用于去除悬浮性污泥。
3、在培养结束后，本发明在污水中分离收获藻体，完成混合微藻的培养。经测定，培养10d后的混合微藻藻细胞密度可达到4.90×106个/mL～8.52×106个/mL。
本发明方法可以应用在净化城市生活污水产油脂和蛋白质当中。利用本发明提供的培养方法可以有效利用城市生活污水中的氮磷等营养物质，使得城市生活污水得到净化，最终去除了64％以上的COD、76％以上的NH4 +-N和69％以上的TP(总磷含量)。
4、本发明提供了一种用于培养混合微藻并积累油脂和蛋白质的培养基，由城市生活污水组成。城市生活污水中含有混合微藻生长所需的氮磷等营养物质，无需额外添加营养盐，降低了混合微藻的培养成本。混合微藻利用城市生活污水中的污染物增殖并积累油脂和蛋白质，同时使得城市生活污水得到净化，有利于微藻低成本的规模化培养。
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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为不同试验组混合微藻生长曲线图；
图2为不同试验组混合微藻细胞油脂和蛋白质含量图；
图3为不同试验组COD、NH4 +-N、TP去除情况图。
具体实施方式
本发明提供了一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，包括如下步骤：
(1)将城市生活污水离心后取上清液。
(2)将混合微藻接种于步骤(1)所述上清液中进行培养。
在本发明中，所述步骤(1)离心后的上清液的COD为105～763mg/L，NH4 +-N含量23～48.99mg/L，总磷含量为0.40～4.68mg/L；
优选COD为305～763mg/L，NH4 +-N含量33～48.99mg/L，总磷含量为0.41～3.68mg/L；
进一步优选COD为505～763mg/L，NH4 +-N含量38～48.99mg/L，总磷含量为0.42～2.68mg/L；
更优选COD为763mg/L，NH4 +-N为48.99mg/L，总磷为0.43mg/L。
在本发明中，所述离心的转速为7500～8500rpm；优选为7700～8300rpm；进一步优选为7900～8100rpm；更优选为8000rpm。
在本发明中，所述离心的温度为3～5℃；优选为3.5～4.5℃；进一步优选为4℃。
在本发明中，所述离心的时间为8～12min；优选为9～11min；进一步优选为10min。
在本发明中，所述混合微藻为小球藻和栅藻；所述小球藻和栅藻的数量比为1～4∶4～1；优选为2～3∶3～2；进一步优选为1.09∶1。
在本发明中，所述栅藻为斜生栅藻或栅藻LX1；所述小球藻为小球藻HL。
在本发明中，所述步骤(2)中，所述混合微藻的接种量为1×105～1×106个/mL；优选为3×105～8×105个/mL；进一步优选为4×105～6×105个/mL；更优选为5×105个/mL。
在本发明中，所述步骤(2)中培养温度为20～30℃；优选为22～28℃；进一步优选为24～26℃；更优选为25℃。
在本发明中，所述步骤(2)中培养时间为7～14d；优选为8～13d；进一步优选为9～12d；更优选为10d。
在本发明中，所述步骤(2)中，所述培养时的光暗比为11～13h:11～13h；优选为12h:12h。
在本发明中，所述步骤(2)中，所述培养时的光照强度为1000～2000lux；优选为1200～1800lux；进一步优选为1400～1600lux；更优选为1500lux。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本发明提供了一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，步骤如下：
(1)将城市生活污水7500rpm，3℃条件下离心8min，取上清液；
(2)将小球藻HL和斜生栅藻(小球藻HL和斜生栅藻的数量比为1∶4)接种于步骤(1)所述离心后的上清液中，接种量为1×105个/mL，然后在20℃，光暗比为11h:13h，光照强度为1000lux条件下培养7d；
其中，所述步骤(1)中离心后的上清液的COD为105mg/L，NH4 +-N含量23mg/L，总磷含量为0.40mg/L。
实施例2
本发明提供了一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，步骤如下：
(1)将城市生活污水8500rpm，5℃条件下离心12min，取上清液；
(2)将小球藻HL和斜生栅藻(小球藻HL和斜生栅藻的数量比为4∶1)接种于步骤(1)所述离心后的上清液中，接种量为1×106个/mL，然后在30℃，光暗比为13h:11h，光照强度为2000lux培养14d；
其中，所述步骤(1)中离心后的上清液的COD为763mg/L，NH4 +-N含量48.99mg/L，总磷含量为4.68mg/L。
实施例3
本发明提供了一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，步骤如下：
(1)将城市生活污水8000rpm，4℃条件下离心10min，取上清液；
(2)将小球藻和栅藻(小球藻和栅藻的数量比为1.09:1)接种于步骤(1)所述离心后的上清液中，接种量为5×105个/mL，然后在25℃，光暗比为12h:12h，光照强度为1500lux培养10d；
其中，所述步骤(1)中离心后的上清液的COD为763mg/L，NH4 +-N为48.99mg/L，总磷为0.43mg/L；
步骤(2)中，在混合微藻接种后，上清液的COD为780.33mg/L，NH4 +-N为57.06mg/L，总磷为0.47mg/L。
实施例4
本发明提供了一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，步骤如下：
(1)将城市生活污水8000rpm，4℃条件下离心10min，取上清液；
(2)将小球藻HL和斜生栅藻(小球藻HL和斜生栅藻的数量比为1∶1)接种于步骤(1)所述离心后的上清液中，接种量为5×105个/mL，然后在25℃，光暗比为12h:12h，光照强度为1500lux培养10d；
其中，所述步骤(1)中离心后的上清液的COD 104.67mg/L，NH4 +-N 23.09mg/L，总磷为0.54mg/L；
步骤(2)中，在混合微藻接种后，上清液的COD 148mg/L，NH4 +-N 29.18mg/L，总磷为0.69mg/L。
实施例5
本发明提供了一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，步骤如下：
(1)将城市生活污水8000rpm，4℃条件下离心10min，取上清液；
(2)将小球藻HL和栅藻LX1(小球藻HL和栅藻LX1的数量比为1∶1)接种于步骤(1)所述离心后的上清液中，接种量为5×105个/mL，然后在25℃，光暗比为12h:12h，光照强度为1500lux培养10d；
其中，所述步骤(1)中离心后的上清液的COD 104.67mg/L，NH4 +-N 23.09mg/L，总磷为0.54mg/L；
步骤(2)中，在混合微藻接种后，上清液的COD 154.67mg/L，NH4 +-N26.51mg/L，总磷为0.62mg/L。
实施例6
对比试验：
(1)试验使用的混合微藻包括：
1)从某村镇生活污水中分离所得土著混合微藻，显微镜检查显示占优势的藻种(在形态上被鉴定)是小球藻(Chlorella sp.)和栅藻(Scenedesmus sp.)，其比例为小球藻:栅藻为1.09:1(实施例3所用混合微藻)；
2)小球藻HL与斜生栅藻数量比为1:1复配(实施例4所用混合微藻)；
3)小球藻HL与栅藻LX1进行数量比为1:1复配(实施例5所用混合微藻)，用BG11培养基在25℃，1500lux条件下扩大培养至107个/mL。
(2)试验使用的城市生活污水取自北京市北京碧水污水处理厂，为细格栅出水。各试验组按照实施例3～5的方法培养结束后，分离并分别收集藻细胞与城市生活污水。测定混合微藻的藻细胞密度、生物质干重、油脂和粗蛋白质含量以及出水中的COD、NH4 +-N和TP含量(去除率按照接种混合藻液后的水质进行计算)。
(3)检测方法
①藻密度测定方法采用直接计数法，即吸取一定量藻液于血球计数板，置于光学显微镜下进行计数，测定藻密度。
②生物质干重采用干重法。将0.45μm醋酸纤维滤膜在121℃下烘干至恒重后称重，取一定体积的藻液经称重后的滤膜过滤，将带有藻细胞的滤膜再次置于121℃下烘干至恒重，计算滤膜前后差值即为微藻生物质干重。
③油脂含量的测定采用氯仿-甲醇萃取法；蛋白质含量的测定采用元素分析仪测定藻细胞中的氮含量，选择6.25为粗蛋白的转换系数，粗蛋白含量(％)＝N％×6.25。
④水质指标的测定方法分别为：COD测定采用快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)，TP的测定采用钼酸铵分光光度法(GB11893-89)，NH4 +-N的测定采用纳氏试剂分光光度法(HJ535-2009)。
(4)测定结果
经测定：培养10d后，土著混合微藻(实施例3所用混合微藻)、小球藻HL+斜生栅藻(实施例4所用混合微藻)和小球藻HL+栅藻LX1(实施例5所用混合微藻)的藻密度分别可达到5.63×106个/mL、8.52×106个/mL和4.90×106个/mL，结果如图1所示。微藻生物质干重分别为0.51g/L、0.39g/L和0.40g/L。经元素分析仪测定，混合微藻藻细胞中平均氮含量分别为7.541％、6.731％和6.214％，计算粗蛋白含量分别为47.13％、42.07％和38.84％；油脂含量分别为17.65％、17.35％和8.81％，如图2所示。
收集得到的经土著混合微藻净化后的城市生活污水中：COD值为108.67mg/L，去除率为86.07％；NH4 +-N含量为13.26mg/L，去除率为76.76％；TP含量为0.14mg/L，去除率为69.43％；
经小球藻HL+斜生栅藻净化后的城市生活污水中：COD值为52.33mg/L，去除率为64.49％；NH4 +-N含量为5.18mg/L，去除率为82.30％；TP含量为0.12mg/L，去除率为82.72％；经小球藻HL+栅藻LX1净化后的城市生活污水中：COD值为38.50mg/L，去除率为75.17％；NH4 +-N含量为7.84mg/L，去除率为78.13％；TP含量为0.06mg/L，去除率为89.71％；结果如图3所示。
综上，从图1可以看出，藻细胞密度以实施例4组最多，其次为实施例3和实施例5；从图2可以看出，油脂和蛋白质的含量以实施例3组最多，其次为实施例4和实施例5；而图3显示，实施例3的COD、NH4 +-N、TP的综合去除情况要优于实施例4，其次为实施例5。这说明，虽然实施例3的藻细胞密度较低，但其净化城市生活污水的能力是最强的。这也证明了本发明利用混合微藻可以在净化城市生活污水的同时，积累了油脂和蛋白质，有利于微藻低成本的规模化培养。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将城市生活污水离心后取上清液；
(2)将混合微藻接种于步骤(1)所述的上清液中进行培养；
所述混合微藻为小球藻和栅藻；所述栅藻为栅藻LX1；所述小球藻为小球藻HL；
所述步骤(2)中，所述培养时的光照强度为1000～2000lux。
2.根据权利要求1所述的一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，其特征在于，所述步骤(1)离心后的上清液的COD为105～763mg/L，NH4 +-N含量23～48.99mg/L，总磷含量为0.40～4.68mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，其特征在于，所述离心的转速为7500～8500rpm，所述离心的温度为3～5℃，所述离心的时间为8～12min。
4.根据权利要求1所的一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，其特征在于，所述小球藻和栅藻的数量比为1～4∶4～1。
5.根据权利要求4所的一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，其特征在于，所述栅藻为斜生栅藻。
6.根据权利要求1所述的一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述混合微藻的接种量为1×105～1×106个/mL。
7.根据权利要求1所述的一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中培养温度为20～30℃，培养时间为7～14d。
8.根据权利要求1或7所述的一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述培养时的光暗比为11～13h:11～13h。
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|---|---|---|---|
| CN202111458556.1A CN114133039B (zh) | 2021-12-01 | 一种利用混合微藻处理城市生活污水的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN114133039A CN114133039A (zh) | 2022-03-04 |
| CN114133039B true CN114133039B (zh) | 2024-07-09 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101565674A (zh) * | 2009-05-13 | 2009-10-28 | 清华大学 | 一株低营养栅藻及其在污水深度处理中的应用 |
| CN109913278A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-21 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 利用城市生活污水与污泥浓缩池上清液混合培养小球藻与栅藻生产生物柴油的方法 |
Patent Citations (2)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Microalgae-based swine wastewater treatment: Strain screening, conditions optimization, physiological activity and biomass potential;Xiao-ya Liu等;Science of the Total Environment;20211016;第807卷;151008 * |
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