本發(fā)明涉及一種養(yǎng)殖污水處理的方法，具體涉及一種利用微藻在養(yǎng)殖污水中脫氮除磷的方法。
背景技術(shù)：
水體富營養(yǎng)化一直以來是水污染處理中最為復(fù)雜和困難的問題。氮、磷是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素。水體中過量的氮和磷會導(dǎo)致植物的過度生長。然而，現(xiàn)有的污水處理工藝還沒有任何單一的生物、化學(xué)和物理措施能夠徹底去除廢水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。常規(guī)的二級生化處理工藝能有效地降低污水中的BOD5和SS，但對氮、磷等營養(yǎng)物只能去除30%~50%，其去除效果不太明顯。
近年來，隨著新農(nóng)村建設(shè)，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)得到快速發(fā)展，畜禽排泄物產(chǎn)生量隨之快速增加。畜禽排泄物含有大量的氮、磷及重金屬元素，養(yǎng)殖污水若直接排放，將攜帶大量的氨氮和磷酸鹽進入周邊水體和土壤，造成區(qū)域水體和土壤污染。畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展與環(huán)境污染之間的矛盾日益凸顯，養(yǎng)殖污水對環(huán)境的危害將成為影響畜禽養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。
由于常規(guī)工藝中存在碳源、泥齡、硝酸鹽等問題的存在，現(xiàn)行的生物脫氮除磷工藝如A2/O、SBR、氧化溝等工藝對氮、磷同時去除效果不佳，越來越不能滿足逐漸提高的水質(zhì)排放標準。同時，傳統(tǒng)工藝存在基建投資大，運行費用高、能量消耗高等一系列問題，也很難在養(yǎng)殖基地推廣。此外，化學(xué)脫氮除磷工藝所產(chǎn)生的廢渣將對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。因此，研究開發(fā)經(jīng)濟高效的脫氮除磷方法對養(yǎng)殖污水治理具有重要意義。
微藻是一類非常原始，在陸地和海洋分布廣泛，光合利用度高的水生生物資源。具有生長快、產(chǎn)量高、可定向培養(yǎng)、適應(yīng)能力強、易調(diào)控等特點。微藻可吸收利用氮、磷元素進行代謝活動來去除水體氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。與傳統(tǒng)方法相比，利用微藻處理污水可以克服傳統(tǒng)污水處理方法易引起的二次污染、處理效率低、資源不能完全利用等弊端。同時，微藻生長速度快，能夠有效去除造成水體富營養(yǎng)化的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是在于克服現(xiàn)有傳統(tǒng)脫氮除磷工藝的缺陷，提供一種利用微藻在養(yǎng)殖污水中脫氮除磷的方法。該方法過程簡單，成本低，脫氮除磷效果高。本發(fā)明在實驗條件下，使用含有微藻的生物濾池處理養(yǎng)殖污水可達到國家《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》(GB18596-2001)中對氮、磷的排放要求。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種利用微藻在養(yǎng)殖污水中脫氮除磷的方法，包括以下步驟：
（1）生物濾池的建立：濾層載體填料采用透明無機材料（所述透明無機材料為玻璃薄片或塑料薄膜）；
（2）原水預(yù)處理：養(yǎng)殖污水經(jīng)沉淀固液分離，清液經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)整水質(zhì)范圍，pH為6~8，溫度20~30℃；
（3）微藻的接種、培養(yǎng)：將微藻和步驟（1）中所述濾層載體填料一起制成生物活性填料，微藻和濾層載體填料混合的體積比為1:2，將該生物活性填料置于裝有BG11培養(yǎng)基的生物濾池中作為濾層，培養(yǎng)5天，培養(yǎng)條件為：溫度25℃，光照強度5000lux，pH為7.0，光暗比為12h:12h；
（4）微藻的馴化：連續(xù)通入步驟（2）中經(jīng)過預(yù)處理的中水，起始流量為設(shè)計流量的25%，按照微生物馴化的方法馴化步驟（3）中生物活性填料中的微藻，微藻馴化條件為：溫度為20~30℃，pH為6~8，光照強度為4000~6000lux，光暗比為12h:12h；隨著藻株快速生長，不斷提高原水的進水水量直至達到設(shè)計流量；通過取樣來檢測出水中氮、磷的含量，當(dāng)連續(xù)2天內(nèi)出水中氨氮去除率為95%以上，磷的去除率為90%以上時，微藻馴化完成，即得到微藻活性填料；
（5）養(yǎng)殖污水氮、磷的去除：養(yǎng)殖污水出水流經(jīng)生物濾池時，通過微藻對養(yǎng)殖污水進行處理，通過微藻迅速生長繁殖，直接吸收、轉(zhuǎn)化去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素，同時對重金屬元素也有一定的降解效果；微藻處理污水的條件為：溫度為20~30℃，pH為6~8，光照強度為4000~6000lux，光暗比為12h:12h，水力停留時間為15~18天；
（6）微藻的采收：當(dāng)微藻生物量達到飽和時，對生物濾池進行反沖洗；利用濾池的反沖洗過程實現(xiàn)過量微藻及沉淀物的清除，維持生物濾池微藻最佳活性及系統(tǒng)的正常運行，沖洗出來的微藻可通過投加明礬絮凝沉淀，獲得藻漿。
所述微藻為柵藻、小球藻和螺旋藻中的任一種。
步驟（3）BG-11培養(yǎng)基組成成分如下：1.5g/L硝酸鈉，0.04g/L三水磷酸氫二鉀，0.075g/L七水硫酸鎂，0.036g/L二水氯化鈣，0.006g/L檸檬酸，0.006g/L檸檬酸鐵銨，0.001g/LEDTA，0.02g/L碳酸鈉，0.00286g/L硼酸，0.00181g/L一水氯化錳，0.000222g/L七水硫酸鋅，0.000079g/L五水硫酸銅，0.00039g/L二水鉬酸鈉，0.000049g/L六水硝酸鈷，pH值7.0~7.2，所述BG11培養(yǎng)基在溫度121℃下滅菌15min，冷卻后待用。
本發(fā)明中，所述原水COD濃度為300~800mg/L，氨氮濃度為200~400mg/L，總磷濃度為20~50mg/L，pH為7.2~8.5。
本發(fā)明的有益效果在于：
（1）利用生物濾池固定微藻去除污水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，對污水中的氨氮、磷的去除率達95%以上，可以有效治理養(yǎng)殖污水氮磷污染問題，對農(nóng)村水環(huán)境治理和改善具有重要的實際意義；
（2）生物濾池以生物處理為主，不需添加其它化學(xué)藥劑，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，無二次污染，并且工藝過程簡單，處理成本低，經(jīng)濟高效；
（3）本發(fā)明處理后的微藻可作為飼料等能源物質(zhì)，回收利用率高，社會效益好。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的利用微藻在養(yǎng)殖污水中脫氮除磷的工藝流程圖；
圖1中：1-生物濾池，2-進水管，3-反沖洗進水管，4-反沖洗出水管，5-出水管，6-耐腐蝕承托網(wǎng)，7-微藻活性填料層。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明：
采用的裝置如圖1所示，一種利用微藻在養(yǎng)殖污水中高效脫氮除磷的方法，由生物濾池1、進水管2、反沖洗進水管3、反沖洗出水管4、出水管5組成。其特征在于具體步驟如下：養(yǎng)殖污水由進水管2進入生物濾池1，污水將上流通過生物濾池1，經(jīng)過微藻生物吸收、轉(zhuǎn)化實現(xiàn)脫氮除磷，由出水管5排出，即完成對養(yǎng)殖污水脫氮除磷的處理過程。
當(dāng)生物濾池達到微藻生物飽和量后，實施反沖洗過程。反沖洗用水可利用處理后的中水通過反沖洗進水管3對生物濾池1進行反沖洗，經(jīng)過沖洗后的藻液從反沖洗出水管4排出，即完成生物濾池的反沖洗過程。
生物濾池1內(nèi)上方為微藻活性填料層7，下部為耐腐蝕承托網(wǎng)6。
以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明不僅僅限于這些實施例。
實施例1
一種利用微藻在養(yǎng)殖污水中脫氮除磷的方法，具體包括以下步驟：
（1）生物濾池的建立：濾層載體填料采用玻璃薄片；
（2）原水預(yù)處理：養(yǎng)殖污水經(jīng)沉淀固液分離，清液經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)整水質(zhì)范圍，pH為6，溫度20℃；
（3）微藻的接種、培養(yǎng)：將微藻和玻璃薄片一起制成生物活性填料，微藻和玻璃薄片混合的體積比為1:2，將該生物活性填料置于裝有BG11培養(yǎng)基的生物濾池中作為濾層，培養(yǎng)5天，培養(yǎng)條件為：溫度25℃，光照強度5000lux，pH為7.0，光暗比為12h:12h；
（4）微藻的馴化：連續(xù)通入步驟（2）中經(jīng)過預(yù)處理的中水，起始流量為設(shè)計流量的25%，按照微生物馴化的方法馴化步驟（3）中生物活性填料中的微藻，微藻馴化條件為：溫度為20℃，pH為6，光照強度為4000lux，光暗比為12h:12h；隨著藻株快速生長，不斷提高原水的進水水量直至達到設(shè)計流量；通過取樣來檢測出水中氮、磷的含量，當(dāng)連續(xù)2天內(nèi)出水中氨氮去除率為95%以上，磷的去除率為90%以上時，微藻馴化完成，即得到微藻活性填料；
（5）養(yǎng)殖污水氮、磷的去除：養(yǎng)殖污水出水流經(jīng)生物濾池時，通過微藻對養(yǎng)殖污水進行處理，通過微藻迅速生長繁殖，直接吸收、轉(zhuǎn)化去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素，同時對重金屬元素也有一定的降解效果；微藻處理污水的條件為：溫度為20℃，pH為6，光照強度為4000lux，光暗比為12h:12h，水力停留時間為15天；
（6）微藻的采收：當(dāng)微藻生物量達到飽和時，對生物濾池進行反沖洗；利用濾池的反沖洗過程實現(xiàn)過量微藻及沉淀物的清除，維持生物濾池微藻最佳活性及系統(tǒng)的正常運行，沖洗出來的微藻可通過投加明礬絮凝沉淀，獲得藻漿。
上述過程中所述微藻為柵藻。
步驟（3）BG-11培養(yǎng)基組成成分如下：1.5g/L硝酸鈉，0.04g/L三水磷酸氫二鉀，0.075g/L七水硫酸鎂，0.036g/L二水氯化鈣，0.006g/L檸檬酸，0.006g/L檸檬酸鐵銨，0.001g/LEDTA，0.02g/L碳酸鈉，0.00286g/L硼酸，0.00181g/L一水氯化錳，0.000222g/L七水硫酸鋅，0.000079g/L五水硫酸銅，0.00039g/L二水鉬酸鈉，0.000049g/L六水硝酸鈷，pH值7.0~7.2，所述BG11培養(yǎng)基在溫度121℃下滅菌15min，冷卻后待用。
實施例2
一種利用微藻在養(yǎng)殖污水中脫氮除磷的方法，具體包括以下步驟：
（1）生物濾池的建立：濾層載體填料采用塑料薄膜；
（2）原水預(yù)處理：養(yǎng)殖污水經(jīng)沉淀固液分離，清液經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)整水質(zhì)范圍，pH為8，溫度30℃；
（3）微藻的接種、培養(yǎng)：將微藻和塑料薄膜一起制成生物活性填料，微藻和塑料薄膜混合的體積比為1:2，將該生物活性填料置于裝有BG11培養(yǎng)基的生物濾池中作為濾層，培養(yǎng)5天，培養(yǎng)條件為：溫度25℃，光照強度5000lux，pH為7.0，光暗比為12h:12h；
（4）微藻的馴化：連續(xù)通入步驟（2）中經(jīng)過預(yù)處理的中水，起始流量為設(shè)計流量的25%，按照微生物馴化的方法馴化步驟（3）中生物活性填料中的微藻，微藻馴化條件為：溫度為30℃，pH為8，光照強度為6000lux，光暗比為12h:12h；隨著藻株快速生長，不斷提高原水的進水水量直至達到設(shè)計流量；通過取樣來檢測出水中氮、磷的含量，當(dāng)連續(xù)2天內(nèi)出水中氨氮去除率為95%以上，磷的去除率為90%以上時，微藻馴化完成，即得到微藻活性填料；
（5）養(yǎng)殖污水氮、磷的去除：養(yǎng)殖污水出水流經(jīng)生物濾池時，通過微藻對養(yǎng)殖污水進行處理，通過微藻迅速生長繁殖，直接吸收、轉(zhuǎn)化去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素，同時對重金屬元素也有一定的降解效果；微藻處理污水的條件為：溫度為30℃，pH為8，光照強度為6000lux，光暗比為12h:12h，水力停留時間為18天；
（6）微藻的采收：當(dāng)微藻生物量達到飽和時，對生物濾池進行反沖洗；利用濾池的反沖洗過程實現(xiàn)過量微藻及沉淀物的清除，維持生物濾池微藻最佳活性及系統(tǒng)的正常運行，沖洗出來的微藻可通過投加明礬絮凝沉淀，獲得藻漿。
上述過程中所述微藻為小球藻。
步驟（3）BG-11培養(yǎng)基組成成分如下：1.5g/L硝酸鈉，0.04g/L三水磷酸氫二鉀，0.075g/L七水硫酸鎂，0.036g/L二水氯化鈣，0.006g/L檸檬酸，0.006g/L檸檬酸鐵銨，0.001g/LEDTA，0.02g/L碳酸鈉，0.00286g/L硼酸，0.00181g/L一水氯化錳，0.000222g/L七水硫酸鋅，0.000079g/L五水硫酸銅，0.00039g/L二水鉬酸鈉，0.000049g/L六水硝酸鈷，pH值7.0~7.2，所述BG11培養(yǎng)基在溫度121℃下滅菌15min，冷卻后待用。
實施例3
一種利用微藻在養(yǎng)殖污水中脫氮除磷的方法，具體包括以下步驟：
（1）生物濾池的建立：濾層載體填料采用玻璃薄片；
（2）原水預(yù)處理：養(yǎng)殖污水經(jīng)沉淀固液分離，清液經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)整水質(zhì)范圍，pH為7，溫度25℃；
（3）微藻的接種、培養(yǎng)：將微藻和玻璃薄片一起制成生物活性填料，微藻和玻璃薄片混合的體積比為1:2，將該生物活性填料置于裝有BG11培養(yǎng)基的生物濾池中作為濾層，培養(yǎng)5天，培養(yǎng)條件為：溫度25℃，光照強度5000lux，pH為7.0，光暗比為12h:12h；
（4）微藻的馴化：連續(xù)通入步驟（2）中經(jīng)過預(yù)處理的中水，起始流量為設(shè)計流量的25%，按照微生物馴化的方法馴化步驟（3）中生物活性填料中的微藻，微藻馴化條件為：溫度為25℃，pH為7，光照強度為5000lux，光暗比為12h:12h；隨著藻株快速生長，不斷提高原水的進水水量直至達到設(shè)計流量；通過取樣來檢測出水中氮、磷的含量，當(dāng)連續(xù)2天內(nèi)出水中氨氮去除率為95%以上，磷的去除率為90%以上時，微藻馴化完成，即得到微藻活性填料；
（5）養(yǎng)殖污水氮、磷的去除：養(yǎng)殖污水出水流經(jīng)生物濾池時，通過微藻對養(yǎng)殖污水進行處理，通過微藻迅速生長繁殖，直接吸收、轉(zhuǎn)化去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素，同時對重金屬元素也有一定的降解效果；微藻處理污水的條件為：溫度為25℃，pH為7，光照強度為5000lux，光暗比為12h:12h，水力停留時間為16天；
（6）微藻的采收：當(dāng)微藻生物量達到飽和時，對生物濾池進行反沖洗；利用濾池的反沖洗過程實現(xiàn)過量微藻及沉淀物的清除，維持生物濾池微藻最佳活性及系統(tǒng)的正常運行，沖洗出來的微藻可通過投加明礬絮凝沉淀，獲得藻漿。
上述過程中所述微藻為螺旋藻。
步驟（3）BG-11培養(yǎng)基組成成分如下：1.5g/L硝酸鈉，0.04g/L三水磷酸氫二鉀，0.075g/L七水硫酸鎂，0.036g/L二水氯化鈣，0.006g/L檸檬酸，0.006g/L檸檬酸鐵銨，0.001g/LEDTA，0.02g/L碳酸鈉，0.00286g/L硼酸，0.00181g/L一水氯化錳，0.000222g/L七水硫酸鋅，0.000079g/L五水硫酸銅，0.00039g/L二水鉬酸鈉，0.000049g/L六水硝酸鈷，pH值7.0~7.2，所述BG11培養(yǎng)基在溫度121℃下滅菌15min，冷卻后待用。
養(yǎng)殖污水處理試驗：
養(yǎng)殖污水原水COD濃度為481.6mg/L，氨氮濃度為219.4mg/L，總磷濃度為32.7mg/L，pH為7~8，溫度為25℃。生物濾池載體為玻璃薄片，粒徑為1~1.5mm，將柵藻同玻璃薄片混合制成具有生物活性的柵藻活性填料，加入濾池，柵藻活性填料濾層厚度為1.5m，承托層為耐腐蝕不銹鋼格網(wǎng)，孔徑為0.5~1.0mm，厚度為5mm。生物濾池過濾的濾速為0.20m/d，水力停留時間為10天。反沖洗強度為15L/m2·s，反沖洗時間為5min，反沖洗周期為40天。出水氨氮濃度為5.7mg/L，去除率為97.4%，總磷濃度為1.4mg/L，去除率為95.7%。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。