本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域和可再生能源領(lǐng)域，具體涉及一種基于藻菌共生的高效凈化沼液的方法。
背景技術(shù)：
：沼液，又被稱為“厭氧發(fā)酵液”，是禽畜糞便、秸稈等有機物經(jīng)過厭氧發(fā)酵后的殘留液，富含氮、磷等物質(zhì)，尤其是氨氮含量很高，被視為高濃度污水，直接排放會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，污染水源。隨著我國沼氣工程的蓬勃發(fā)展，排放的大量沼液成為不容忽視的環(huán)境污染源，也成為影響沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一。沼液處理作為化工環(huán)保研究的熱點，國內(nèi)外的主流方法是采用SBR處理方法，即以間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法，但是由于沼液存在氨氮濃度高、碳氮比失調(diào)等問題，影響了硝化細菌的生長繁殖，不利于氨氮等物質(zhì)的去除，凈化效果不佳。朱映紅等報道了一種對豬場沼液進行深度凈化處理的方法(朱映紅等，微生物強化豬場沼液脫氮效果研究[J]，環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2015，38:307-313)，其是對傳統(tǒng)SBR方法進行生物脫氮的改進方法，但該過程需要外加碳源，造成生產(chǎn)成本增加及資源浪費。微藻是一類分布廣泛、適應(yīng)性強的自養(yǎng)生物，微藻及其代謝產(chǎn)物可用于生物制藥、天然食品的加工、可持續(xù)能源生產(chǎn)等方面，市場前景廣闊，但存在養(yǎng)殖成本高的問題。利用沼液培養(yǎng)微藻，既可以降低微藻培養(yǎng)的成本，又可以達到廢水資源化利用的目的，已引起研究者的廣泛關(guān)注。然而，基于微藻養(yǎng)殖處理沼液的技術(shù)目前還不完善，仍面臨三大問題：一是沼液中氨氮含量很高，會抑制微藻生長，并且在曝氣或攪拌過程會使沼液中CO2析出，pH升高，從而使游離氨的濃度增加，抑制微藻的生長，目前主要采取稀釋法、化學(xué)沉淀法等處理，成本較高；二是沼液中懸浮物含量較高，透明度較低，影響微藻的生長，目前采用的方法主要是過濾和離心，成本高；三是微藻細胞較小(直徑一般為3-30μm)，處理沼液后難以收獲，如采用離心法采收能耗較大、運行成本高，過濾法效率較低，不利于大規(guī)模工藝應(yīng)用。目前未見有效解決前述問題的方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決前述問題，本發(fā)明提供了一種新的基于藻菌共生的高效凈化沼液的方法，同時能達到養(yǎng)殖微藻的目的。本發(fā)明基于藻菌共生高效凈化沼液的方法，包括如下步驟：a、取沼液，接種活性污泥，曝氣處理至pH降至6.5-7.0，自然沉淀，得上清液1；b、往a步驟所得上清液1接種微藻，在曝氣條件下培養(yǎng)5-10d，自然沉淀，得沉淀和上清液2，沉淀即為微藻菌體；c、將步驟b所得上清液2，排入維管植物反應(yīng)池中，靜置處理5-10d，即可。優(yōu)選地，步驟a中，所述活性污泥量的至少為沼液體積的0.25倍；優(yōu)選所述活性污泥量的用量為沼液體積的0.4～1.5倍，活性污泥量的用量為沼液體積的1倍。優(yōu)選地，步驟a中，所述曝氣處理為間歇曝氣，間歇曝氣的周期為6h/6h，處理時間為12-36h，曝氣量為0.1-0.4L(空氣)/L(沼液)·min。優(yōu)選地，步驟a中，所述自然沉淀的時間為2～6h。優(yōu)選地，步驟b中，所述微藻為小球藻屬(Chlorella)微藻、柵藻屬(Scenedesmus)、螺旋藻屬(Phaeodactylum)微藻、網(wǎng)球藻屬(Dictyosphaeria)微藻、三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)或布朗葡萄藻(Botryococcusbraunii)。優(yōu)選地，步驟b中，每1L上清液1中接種微藻的干重為0.2-0.3g。優(yōu)選地，所述步驟b的反應(yīng)容器為光生物反應(yīng)器，優(yōu)選為封閉式光生物反應(yīng)器或開放式跑道池。步驟b中，所述封閉式光生物反應(yīng)器的曝氣是持續(xù)曝氣后者間歇曝氣，其中，間歇曝氣的循環(huán)方式為曝氣14～16h，然后停止8～10h，進一步優(yōu)選地，所述間歇曝氣停止的時間為每天的18:00～21:00；所述曝氣的處理時間為3-10d，曝氣量為0.05-0.3(空氣)/L(沼液)·min。開放式跑道池為攪拌，持續(xù)攪拌或間歇攪拌，14～16h，然后停止8～10h，進一步優(yōu)選地，所述攪拌停止的時間為每天的18:00～21:00；所述攪拌的處理時間為3-10d；控制攪拌速度使開放式跑道池中的液體流速為0.1-0.5m/s。優(yōu)選地，步驟b中，自然沉淀的時間為0.5-3d。優(yōu)選地，步驟b中，自然沉淀在沉淀池中進行，沉淀池進一步優(yōu)選為豎流式沉淀池。優(yōu)選地，步驟c的維管植物反應(yīng)池為潛流型濕地、氧化塘中的一種或二者串聯(lián)使用；進一步的，維管植物反應(yīng)池中水生維管植物為傘草、浮萍或粉綠狐尾藻。本發(fā)明處理的原始沼液直接取自沼液儲存池，未經(jīng)任何處理。本發(fā)明方法可以高效沼液凈化、培養(yǎng)微藻，產(chǎn)物具有較高的利用價值，而且反應(yīng)過程簡便，無需過濾等步驟，成本非常低，適合大工業(yè)應(yīng)用，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。以下通過實施例形式的具體實施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。附圖說明圖1本發(fā)明凈化沼液方法的工藝流程圖具體實施方式下面以實施例作進一步說明，但本發(fā)明不局限于這些實施例。本發(fā)明所用的試劑及儀器均為市售。所有微藻均購買自中國科學(xué)院淡水藻種庫。實施例1本發(fā)明凈化沼液的方法一、本發(fā)明方法a、SBR反應(yīng)反應(yīng)裝置：SBR反應(yīng)器；工藝：取沼液，加入SBR反應(yīng)器中，接種活性污泥，活性污泥體積為沼液體積的1倍，曝氣處理至pH降至6.5-7.0，自然沉淀4h，得上清液1；其中，曝氣處理為間歇曝氣，間歇曝氣的周期為6h/6h，處理時間為24h，曝氣量為0.2L/L·min；b、藻菌反應(yīng)反應(yīng)裝置：開放的跑道池；豎流式沉淀池；工藝：將a步驟所得上清液1放入開放的跑道池，接種小球藻，在攪拌條件下培養(yǎng)10d，排入豎流式沉淀池中，自然沉淀3d，得沉淀和上清液2，沉淀即為微藻菌體；其中，每1L上清液1中接種微藻的干重為0.25g；所述攪拌是間歇攪拌，即攪拌14～16h，然后停止8～10h，所述攪拌停止的時間為每天的18:00～21:00；控制攪拌速度使開放式跑道池中的液體流速為0.5m/s。c、水生植物反應(yīng)反應(yīng)裝置：維管植物反應(yīng)池(維管植物反應(yīng)池為潛流型人工濕地，其中，水生維管植物為傘草)將步驟b所得上清液2，排入維管植物反應(yīng)池中，靜置處理5-10d，即可。二、檢測1、污染物檢測采用納氏試劑法分析各個階段的沼液的氨氮含量，重鉻酸鉀氧化法測定COD含量，鉬酸銨分光光度法測定TP含量，結(jié)果如下表：指標原沼液最后出水pH8.117.03氨氮(mg/L)564.90.66COD(mg/L)693.4875.34TP(mg/L)38.421.84由上表可以看出，高氨氮含量的沼液，經(jīng)過本發(fā)明方法處理以后，氨氮、COD和TP的含量非常低，達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準GB18596-2001》。2、微藻產(chǎn)量檢測經(jīng)過7d的培養(yǎng)后，小球藻的干物質(zhì)量達到0.5g/L，是接種量的2倍。實驗結(jié)果說明，本發(fā)明方法可以高效凈化沼液，凈化后的沼液的氨氮等污染物含量非常低，適合直接排放，同時可以有效培養(yǎng)微藻，提高經(jīng)濟效益。實施例2本發(fā)明凈化沼液的方法一、本發(fā)明方法a、SBR反應(yīng)反應(yīng)裝置：SBR反應(yīng)器；工藝：取沼液，加入SBR反應(yīng)器中，接種活性污泥，活性污泥體積為沼液體積的0.4倍，曝氣處理至pH降至6.5-7.0，自然沉淀2h，得上清液1；其中，曝氣處理為間歇曝氣，間歇曝氣的周期為6h/6h，處理時間為12h，曝氣量為0.2L(空氣)/L(沼液)·min；b、藻菌反應(yīng)反應(yīng)裝置：氣升反應(yīng)器；豎流式沉淀池；工藝：將a步驟所得上清液1放入光生物反應(yīng)器，接種柵藻，在曝氣條件下培養(yǎng)5-10d，排入豎流式沉淀池中，自然沉淀5d，得沉淀和上清液2，沉淀即為微藻菌體；其中，每1L上清液1中接種微藻的干重為0.2g；曝氣是間歇曝氣，間歇曝氣的周期為14/10h，即曝氣14h，然后停止10h，停止的時間為每天的18:00，處理時間為10d，曝氣量為0.2(空氣)/L(沼液)·min。c、水生植物反應(yīng)反應(yīng)裝置：維管植物反應(yīng)池(浮萍塘，即生長有浮萍的氧化塘，其中，水生維管植物為浮萍)將步驟b所得上清液2，排入維管植物反應(yīng)池中，靜置處理5-10d，即可。二、檢測1、氨氮檢測采用納氏試劑法分析各個階段的沼液的氨氮含量，重鉻酸鉀氧化法測定COD含量，鉬酸銨分光光度法測定TP含量，結(jié)果如下表：指標原沼液最后出水pH7.856.97氨氮(mg/L)576.41.62COD(mg/L)650.3263.12TP(mg/L)56.632.23由上表可以看出，高氨氮含量的沼液，經(jīng)過本發(fā)明方法處理以后，氨氮、COD和TP的含量非常低，達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準GB18596-2001》。2、微藻產(chǎn)量檢測經(jīng)過8d的培養(yǎng)后，小球藻的干物質(zhì)量達到0.45g/L，是接種量的2.25倍。實驗結(jié)果說明，本發(fā)明方法可以高效凈化沼液，凈化后的沼液的污染物含量非常低，適合直接排放，同時可以有效培養(yǎng)微藻，提高經(jīng)濟效益。實施例3本發(fā)明凈化沼液的方法一、本發(fā)明方法a、SBR反應(yīng)反應(yīng)裝置：SBR反應(yīng)器；工藝：取沼液，加入SBR反應(yīng)器中，接種活性污泥，活性污泥體積為沼液體積的1.5倍，曝氣處理至pH降至6.5-7.0，自然沉淀6h，得上清液1；其中，曝氣處理為間歇曝氣，間歇曝氣的周期為6h/6h，處理時間為36h，曝氣量為0.2L/L·min；b、藻菌反應(yīng)反應(yīng)裝置：鼓泡式反應(yīng)器；豎流式沉淀池；工藝：將a步驟所得上清液1放入光生物反應(yīng)器，接種布朗葡萄藻，在曝氣條件下培養(yǎng)5-10d，排入豎流式沉淀池中，自然沉淀0.5d，得沉淀和上清液2，沉淀即為微藻菌體；其中，每1L上清液1中接種微藻的干重為0.3g；曝氣是間歇曝氣，間歇曝氣的周期為16/8h，即曝氣16h，然后停止8h，停止的時間為每天的21:00，處理時間為3d，曝氣量為0.2L/L·min。c、水生植物反應(yīng)反應(yīng)裝置：維管植物反應(yīng)池(氧化塘，其中，水生維管植物為狐尾藻)將步驟b所得上清液2，排入維管植物反應(yīng)池中，靜置處理5-10d，即可。二、檢測1、氨氮檢測采用納氏試劑法分析各個階段的沼液的氨氮含量，重鉻酸鉀氧化法測定COD含量，鉬酸銨分光光度法測定TP含量，結(jié)果如下表：指標原沼液最后出水pH7.986.83氨氮(mg/L)588.32.25COD(mg/L)710.0170.12TP(mg/L)48.231.59由上表可以看出，高氨氮含量的沼液，經(jīng)過本發(fā)明方法處理以后，氨氮、COD和TP的含量非常低，達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準GB18596-2001》。2、微藻產(chǎn)量檢測經(jīng)過7d的培養(yǎng)后，小球藻的干物質(zhì)量達到0.66g/L，是接種量的2.2倍。實驗結(jié)果說明，本發(fā)明方法可以高效凈化沼液，凈化后的沼液的氨氮含量非常低，適合直接排放，同時可以有效培養(yǎng)微藻，提高經(jīng)濟效益。實施例4本發(fā)明凈化沼液的方法一、本發(fā)明方法a、SBR反應(yīng)反應(yīng)裝置：SBR反應(yīng)器；工藝：取沼液，加入SBR反應(yīng)器中，接種活性污泥，活性污泥體積為沼液體積的0.25倍，曝氣處理至pH降至6.5-7.0，自然沉淀4h，得上清液1；其中，曝氣處理為間歇曝氣，間歇曝氣的周期為6h/6h，處理時間為24h，曝氣量為0.2L/L·min；b、藻菌反應(yīng)反應(yīng)裝置：開放的跑道池；豎流式沉淀池；工藝：將a步驟所得上清液1放入開放的跑道池，接種蛋白核小球藻，在攪拌條件下培養(yǎng)10d，排入豎流式沉淀池中，自然沉淀3d，得沉淀和上清液2，沉淀即為微藻菌體；其中，每1L上清液1中接種微藻的干重為0.25g；攪拌是持續(xù)攪拌；控制攪拌速度使開放式跑道池中的液體流速為0.1m/s。c、水生植物反應(yīng)反應(yīng)裝置：維管植物反應(yīng)池(潛流型人工濕地，其中，水生維管植物為傘草)將步驟b所得上清液2，排入維管植物反應(yīng)池中，靜置處理5-10d，即可。二、檢測1、氨氮檢測采用納氏試劑法分析各個階段的沼液的氨氮含量，重鉻酸鉀氧化法測定COD含量，鉬酸銨分光光度法測定TP含量，結(jié)果如下表：指標原沼液最后出水pH8.087.08氨氮(mg/L)590.3119.825COD(mg/L)620.1458.20TP(mg/L)45.231.22由上表可以看出，高氨氮含量的沼液，經(jīng)過本發(fā)明方法處理以后，氨氮、COD和TP的含量非常低，達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準GB18596-2001》。2、微藻產(chǎn)量檢測經(jīng)過7d的培養(yǎng)后，小球藻的干物質(zhì)量達到0.53g/L，是接種量的2.12倍。實驗結(jié)果說明，本發(fā)明方法可以高效凈化沼液，凈化后的沼液的氨氮含量非常低，適合直接排放，同時可以有效培養(yǎng)微藻，提高經(jīng)濟效益。對比例省略本發(fā)明步驟a，則會導(dǎo)致步驟b中的藻類大量死亡。綜上，本發(fā)明通過藻菌共生方法來凈化沼液，達到了高效凈化的目的，同時還能養(yǎng)殖微藻，操作簡便，環(huán)境友好，為沼液處理提供了一種新的、高效、低成本的方法，工業(yè)應(yīng)用前景良好。當(dāng)前第1頁1 2 3