一種利用污水分階段培養(yǎng)微藻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理及資源化利用領(lǐng)域，提供一種利用污水分階段培養(yǎng)微藻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微藻因光合作用效率高、生長速率快、生產(chǎn)成本相對較低、油脂及生物質(zhì)產(chǎn)率高、環(huán)境效益顯著(生長過程可以吸收氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，并可以固定CO2)等優(yōu)勢，吸引了越來越多學(xué)者關(guān)注，并成為了新型生物質(zhì)能源領(lǐng)域的研宄前沿和熱點。
[0003]近年來，隨著我國人口的增長和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水資源的大量使用，致使許多江、河、湖、水庫等淡水資源被污染。如何合理的處理、以及利用這些污水資源已經(jīng)成為關(guān)系環(huán)境保護(hù)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要問題。
[0004]目前，國內(nèi)外利用微藻處理污水已經(jīng)有很多的研宄。但是，從已有的文獻(xiàn)資料分析，污水的處理主要針對單次單種微藻培養(yǎng)。微藻在生長過程中會消耗培養(yǎng)基水體中的碳氮磷等元素，在水體中碳氮磷元素變少以后微藻就會減慢并停止生長。不同種類的微藻自身的生長速率和抗污能力是不同的，如果結(jié)合微藻特點和污水特點在不同的培養(yǎng)階段接種不同種類的微藻，則既可實現(xiàn)對更多種類的微藻的培養(yǎng)還可實現(xiàn)對污水更徹底的處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]針對目前利用污水對微藻培養(yǎng)的過程中，主要方式為單次單種培養(yǎng)，存在得到的藻類資源有限，廢水的處理不徹底的缺陷，本發(fā)明提供一種利用污水分階段培養(yǎng)微藻的方法。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明所述的利用污水分階段培養(yǎng)微藻的方法，包括如下步驟:
[0009]I)對污水進(jìn)行稀釋和滅菌后得到污水培養(yǎng)基；
[0010]2)在所述污水培養(yǎng)基中培養(yǎng)抗逆性強的微藻，至所述抗逆性強的微藻的生物量不再繼續(xù)增加時，停止培養(yǎng)，過濾分離，得到所述抗逆性強的微藻和二次污水；
[0011]3)調(diào)節(jié)所述二次污水中營養(yǎng)元素的濃度，得到二次污水培養(yǎng)基；
[0012]4)在所述二次污水培養(yǎng)基中培養(yǎng)抗逆性弱的微藻，至所述抗逆性弱的微藻的生物量不再繼續(xù)增加時，停止培養(yǎng)，過濾分離，得到所述抗逆性弱的微藻和處理后的廢水。
[0013]本發(fā)明中，所述污水為沼液或濃縮沼液出水。沼液或濃縮沼液出水中含有大量氮磷元素，對微藻生長起抑制作用的物質(zhì)含量較少，稀釋后可以滿足微藻的生長所需的營養(yǎng)條件。
[0014]本發(fā)明中，所述步驟I)中對所述污水進(jìn)行稀釋至污水中氨氮的濃度為80?500mg/Lo在沼液或濃縮沼液出水中的營養(yǎng)元素豐富，但是其中氨氮含量較高，過高的氨氮含量對微藻的生長具有抑制作用，將其中的氨氮含量調(diào)節(jié)到80?500mg/L的范圍內(nèi)，既不會對微生物的生長產(chǎn)生抑制作用，還可以保證其他營養(yǎng)元素的濃度滿足微藻的生長需求。
[0015]本發(fā)明中，所述抗逆性強的微藻為小球藻。優(yōu)選普通小球藻或核蛋白小球藻。小球藻具有抗逆性強，可以承受高濃度氨氮的特點，同時，沼液或濃縮沼液出水中的主要營養(yǎng)元素濃度的比例同小球藻培養(yǎng)基中主要營養(yǎng)元素的濃度比例接近，對沼液或濃縮沼液出水的濃度調(diào)節(jié)后適合小球藻的生長。
[0016]本發(fā)明中，所述步驟2)中過濾分離過程采用膜孔徑為5000?15000dalton的超濾膜進(jìn)行。小球藻為單細(xì)胞水藻類，直徑約為3?8微米，采用5000?15000dalton的超濾膜可實現(xiàn)有效的分離。
[0017]本發(fā)明中，所述過濾條件如下:膜的滲透流量不超過最大設(shè)計通量的2/3，流量計流量10L/H?50L/H ;水流壓力為0.0lMPa?0.3Mpa。在此壓力范圍內(nèi)可以延長濾膜的壽命，在此流量條件下可以減少微藻過濾中電量的消耗。
[0018]本發(fā)明中，所述步驟3)中，調(diào)節(jié)所述氨氮的濃度為20-40mg/L。氨氮的濃度為20-40mg/L可滿足螺旋藻對氨氮的需求，同時也不會因濃度過高而抑制螺旋藻的生長。
[0019]本發(fā)明中，所述抗逆性弱的微藻為螺旋藻。經(jīng)小球藻處理后的污水中營養(yǎng)元素的比例適合螺旋藻生長，且螺旋藻生長速率快，對水體中氨氮的處理能力強，培養(yǎng)12天生物量即可累積5倍以上。
[0020]本發(fā)明中，所述步驟4)中過濾分離過程采用孔徑為25000?50000dalton的超濾膜進(jìn)行。螺旋藻為多細(xì)胞藻類，為螺旋的絲狀體，體長200?500 μ m，寬為5?10 μ m采用25000?50000dalton的超濾膜可實現(xiàn)有效的分離。
[0021]本發(fā)明所述的培養(yǎng)方法，優(yōu)選包括如下步驟:
[0022]I)對沼液或濃縮沼液出水進(jìn)行稀釋至其中的氨氮濃度為80?500mg/L，對其進(jìn)行滅菌后得到污水培養(yǎng)基；
[0023]2)在所述污水培養(yǎng)基中培養(yǎng)普通小球藻或核蛋白小球藻，至所述小球藻的的生物量不再繼續(xù)增加時，停止培養(yǎng)，過10000?15000dalton的超濾膜，得到小球藻和二次污水；
[0024]3)將所述二次污水與螺旋藻Zairork培養(yǎng)基混合，至二次污水中的氨氮濃度為20-40mg/L得到二次污水培養(yǎng)基；
[0025]4)在所述二次污水培養(yǎng)基中培養(yǎng)螺旋藻，至螺旋藻的生物量不再繼續(xù)增加時，停止培養(yǎng)，過30000?50000dalton的超濾膜，得到螺旋藻和處理后的廢水。
[0026](三)有益效果
[0027]本發(fā)明所述的得用污水分階段培養(yǎng)微藻的方法，具有如下有益效果:
[0028]I)根據(jù)廢水的特點，在不同的階段培養(yǎng)不同種類的微藻，可得到更多種類的微藻廣品，具有更尚的經(jīng)濟(jì)效益。
[0029]2)不同種類的微藻生長所需的營養(yǎng)元素的濃度和種類有差別，在污水中培養(yǎng)不同種類的微藻對污水的處理更徹底，經(jīng)本發(fā)明所述的微藻處理后，最后污水中的氨氮濃度為O，總氮的去除率達(dá)70%以上。
【具體實施方式】
[0030]以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0031]實施例1
[0032]本實施例涉及一種利用污水分階段培養(yǎng)微藻的方法，其具體步驟如下:
[0033]I)取養(yǎng)雞場濃縮沼液出水，濃縮沼液出水為沼液濃縮后剩余的污水，其中濃縮沼液制備方法參照專利CN10458799A。的對污水稀釋8倍后，測得其中總磷29.7mg/L，總氮409mg/L，氨氮406mg/L，總碳1227mg/L，有機碳811mg/L，無機碳415mg/L，以此作為污水培養(yǎng)基。
[0034]2)在所述污水培養(yǎng)基中接種濃度為0.08g/L的普通小球藻，于溫度28°C，光照強度25001UX的條件下進(jìn)行培養(yǎng)，當(dāng)小球藻濃度達(dá)到0.39g/L時，小球藻的濃度不再增加，停止培養(yǎng)，將含有小球藻的污水培養(yǎng)基過分子量為1000dalton的超濾膜，得到小球藻和過濾后的污水。測得所述污水中總磷24.6mg/L，總氮328mg/L，氨氮311mg/L，總碳535mg/L，有機碳362mg/L，無機碳173mg/L。第一階段總磷去除率17 %，總氮去除率20%，氨氮去除率31 %，總碳去除率56 %，有機碳去除率55 %，無機碳去除率為58 %。
[0035]3)取10mL所述過濾后的污水，在其中加入700mL螺旋藻Zarrouk培養(yǎng)基，并接種0.16g/L的螺旋藻。測得第二階段進(jìn)水總磷217mg/L，總氮1394mg/L，氨氮40mg/L ;在同第一階段培養(yǎng)條件相同的條件下培養(yǎng)至螺旋藻的生物量不再增加，將螺旋藻和二次污水培養(yǎng)基過分子量為3000