一種應(yīng)用于微藻處理廢水中藻液快速分離的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種應(yīng)用于微藻處理廢水中藻液快速分離的方法，先采集污水處理廠排放廢水放置室內(nèi)備用，對(duì)廢水的CODCr采用重鉻酸鉀法，TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，TP采用鉬銻抗分光光度法，氨氮采用納式試劑光度法，pH采用玻璃電極法，本發(fā)明專利技術(shù)在可控制擾動(dòng)強(qiáng)度的培養(yǎng)裝置中進(jìn)行，便于控溫、控光，提高微藻處理廢水的效率，在擾動(dòng)條件下進(jìn)行，無需添加絮凝劑，依靠微藻細(xì)胞表面性質(zhì)的變化形成絮凝體實(shí)現(xiàn)藻液分離，能充分利用擾動(dòng)能耗，降低能量消耗，提高效率成本，在處理的過程中培養(yǎng)液pH增加，可抑制培養(yǎng)基中病原性微生物，產(chǎn)生的絮凝體具有較好的沉降速率，提高了藻液分離效率，操作簡便，培養(yǎng)條件容易控制，其實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，小型輕便，實(shí)用性強(qiáng)，重復(fù)性強(qiáng)，工藝簡單，加工方便，節(jié)省人力、物力和財(cái)力，并且操作靈活，便于清洗。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種藻液分離的方法，尤其涉及一種應(yīng)用于微藻處理廢水中藻液快速分離的方法。
技術(shù)介紹
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量的生活污水、工業(yè)污水經(jīng)過污水處理設(shè)備排放到河流中，2014年全國化學(xué)需氧量排放總量為2295萬噸，氨氮排放總量為238.5萬噸。處理后排放污水即使達(dá)到一級(jí)A的排放標(biāo)準(zhǔn)仍遠(yuǎn)高于地表水Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為改善生態(tài)環(huán)境、提高水資源和廢物的重復(fù)利用需對(duì)排放廢水進(jìn)行深度處理。大量的研究表明，微藻處理廢水和廢水中污染物的資源具有廣闊的前景。微藻處理廢水過程中藻液分離是微藻處理廢水產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸，有研究報(bào)道藻液分離占藻類處理廢水總成本的20-30%[1]。歸納總結(jié)目前藻液分離技術(shù)主要有[2-3]：無機(jī)絮凝，復(fù)合電解質(zhì)絮凝，復(fù)合絮凝，離心技術(shù)，過濾，電解浮選和電解沉淀等方法；有的使用先預(yù)氧化處理，再對(duì)微藻進(jìn)行絮凝沉淀。這些藻液分離技術(shù)存在能耗高，產(chǎn)生二次污染，不易操作和受外界因素（如：培養(yǎng)液pH）的影響，較難在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，目前工業(yè)中主要采用離心技術(shù)對(duì)藻類進(jìn)行去水。可見，藻液分離仍是制約微藻處理廢水技術(shù)推廣應(yīng)用的主要難點(diǎn)。[1]MolinaGE,BelarbiEH,AcienFernandezFG,etal.2003.RecoveryofMicroalgalBiomassandMetabolites:ProcessOptionsandEconomics[J].Biotechnol.Adv.,(20):491?515。[2]Uduman,N.andY.Qi,etal.2010.Dewateringofmicroalgalcultures:amajorbottlenecktoalgae-basedfuels.\Journalofrenewableandsustainableenergy2(1):012701-16。[3]胡沅勝,劉斌,郝曉地,等.2015.微藻處理污水中的絮凝分離/采收研究現(xiàn)狀與展望[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),35(1):12-29。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種應(yīng)用于微藻處理廢水中藻液快速分離的方法，通過對(duì)水動(dòng)力強(qiáng)度的控制，實(shí)現(xiàn)微藻在處理廢水的過程中產(chǎn)生自絮凝，以實(shí)現(xiàn)藻液分離的方法，該方法工藝簡單，能耗低，處理效率高，操作簡便，占用土地面積少，產(chǎn)生的生物質(zhì)無污染，而且實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣應(yīng)用。本專利技術(shù)通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)的：步驟1：先采集污水處理廠排放廢水放置室內(nèi)備用，對(duì)廢水的CODCr采用重鉻酸鉀法，TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，TP采用鉬銻抗分光光度法，氨氮采用納式試劑光度法，pH采用玻璃電極法，具體參見《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》；步驟2：廢水處理在可控制的水動(dòng)力有機(jī)玻璃槽中進(jìn)行，控制不同的水動(dòng)力梯度，0cm/s（靜止對(duì)照組），5cm/s，10cm/s，15cm/s，25cm/s和35cm/s。實(shí)驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱中控溫29±0.5℃，控光2500±50lx的無菌條件下進(jìn)行，光暗比14：10h，處于穩(wěn)定生長期的小球藻作為藻種，初始藻密度20×104cell/mL；步驟3：測(cè)試培養(yǎng)液pH值，得到培養(yǎng)液pH隨培養(yǎng)時(shí)間的增加呈增加的趨勢(shì)，在9-10之間；實(shí)驗(yàn)運(yùn)行3天后，停止水體流動(dòng)，使用iPhone視頻連續(xù)拍攝，記錄各個(gè)培養(yǎng)裝置中藻液分離情況等，通過錄像分析小球藻絮凝體尺寸大小和沉降速度，藻液分離率等參數(shù)；步驟4：將不同流速下小球藻對(duì)總氮總磷的去除率作圖，參照附圖1所示。從附圖1可以看出，在水動(dòng)力試驗(yàn)組中小球藻對(duì)總氮總磷的去除率分別55~77%和72~78%之間，均高于靜止對(duì)照組中總氮和總磷去除率的42%和59%，流速對(duì)小球藻去除營養(yǎng)鹽存在一個(gè)適宜流速。步驟5：實(shí)驗(yàn)得到小球藻絮凝體在100μm~2000μm之間，沉降速度在1.6-3.2×10-3m/s之間，流速在25cm/s-35cm/s之間具有最佳去除污染物和微藻絮凝沉降效果。將流速為25cm/s時(shí)微囊藻細(xì)胞形態(tài)變化和沉降后作圖，參照?qǐng)D2所示。從附圖2可以看出小球藻在水動(dòng)力作用下形成群體；并在水體靜止后產(chǎn)生沉降，沉降到培養(yǎng)裝置底部，計(jì)算得到小球藻群體的平均沉降速率在0.42cm/s左右，可見可以利用小球藻在水動(dòng)力作用下自身形成群體實(shí)現(xiàn)藻液分離。該實(shí)驗(yàn)參數(shù)可滿足微藻處理廢水工業(yè)應(yīng)用。本專利技術(shù)的技術(shù)效果是：本專利技術(shù)在可控制擾動(dòng)強(qiáng)度的培養(yǎng)裝置中進(jìn)行，便于控溫、控光，提高微藻處理廢水的效率，在擾動(dòng)條件下進(jìn)行，無需添加絮凝劑，依靠微藻細(xì)胞表面性質(zhì)的變化形成絮凝體實(shí)現(xiàn)藻液分離，能充分利用擾動(dòng)能耗，降低能量消耗，提高效率成本，在處理的過程中培養(yǎng)液pH增加，可抑制培養(yǎng)基中病原性微生物，產(chǎn)生的絮凝體具有較好的沉降速率，提高了藻液分離效率，操作簡便，培養(yǎng)條件容易控制，其實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，小型輕便，實(shí)用性強(qiáng)，重復(fù)性強(qiáng)，工藝簡單，加工方便，節(jié)省人力、物力和財(cái)力，并且操作靈活，便于清洗。附圖說明圖1為本專利技術(shù)在水動(dòng)力作用下小球藻對(duì)廢水中總氮和總磷的去除率。圖2為本專利技術(shù)在流速為25cm/s時(shí)微囊藻細(xì)胞形態(tài)變化和沉降后的實(shí)物圖。圖3為本專利技術(shù)培養(yǎng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中，1、速度控制器2、連接線3、電機(jī)4、架空臂5、培養(yǎng)槽6、轉(zhuǎn)動(dòng)軸7、轉(zhuǎn)動(dòng)方向8、光源9、培養(yǎng)液面線。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖1、2、3來詳細(xì)說明本專利技術(shù)所具有的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本專利技術(shù)的實(shí)質(zhì)，但不能對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施和保護(hù)范圍構(gòu)成任何限定。1、先采集污水處理廠排放廢水放置室內(nèi)備用，對(duì)廢水的CODCr采用重鉻酸鉀法，TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，TP采用鉬銻抗分光光度法，氨氮采用納式試劑光度法，pH采用玻璃電極法，具體參見《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》；2、廢水處理在可控制的水動(dòng)力有機(jī)玻璃槽中進(jìn)行，控制不同的水動(dòng)力梯度，0cm/s（靜止對(duì)照組），5cm/s，10cm/s，15cm/s，25cm/s和35cm/s。實(shí)驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱中控溫29±0.5℃，控光2500±50lx的無菌條件下進(jìn)行，光暗比14：10h，處于穩(wěn)定生長期的小球藻作為藻種，初始藻密度20×104cell/mL；3、測(cè)試培養(yǎng)液pH值，得到培養(yǎng)液pH隨培養(yǎng)時(shí)間的增加呈增加的趨勢(shì)，在9-10之間；實(shí)驗(yàn)運(yùn)行3天后，停止水體流動(dòng)，使用iPhone視頻連續(xù)拍攝，記錄各個(gè)培養(yǎng)裝置中藻液分離情況等，通過錄像分析小球藻絮凝體尺寸大小和沉降速度，藻液分離率等參數(shù)；4、將不同流速下小球藻對(duì)總氮總磷的去除率作圖，參照附圖1所示。從附圖1可以看出，在水動(dòng)力試驗(yàn)組中小球藻對(duì)總氮總磷的去除率分別55~77%和72~78%之間，均高于靜止對(duì)照組中總氮和總磷去除率的42%和59%，流速對(duì)小球藻去除營養(yǎng)鹽存在一個(gè)適宜流速。5、實(shí)驗(yàn)得到小球藻絮凝體在100μm~2000μm之間，沉降速度在1.6-3.2×10-3m/s之間，流速在25cm/s-35cm/s之間具有最佳去除污染物和微藻絮凝沉降效果。將流速為25cm/s時(shí)微囊藻細(xì)胞形態(tài)變化和沉降后作圖，參照?qǐng)D2所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種應(yīng)用于微藻處理廢水中藻液快速分離的方法，其特征在于，（1）先采集污水處理廠排放廢水放置室內(nèi)備用，對(duì)廢水的CODCr采用重鉻酸鉀法，TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，TP采用鉬銻抗分光光度法，氨氮采用納式試劑光度法，pH采用玻璃電極法；（2）廢水處理在可控制的水動(dòng)力有機(jī)玻璃槽中進(jìn)行，控制不同的水動(dòng)力梯度，0cm/s靜止對(duì)照組，5cm/s，10cm/s，15cm/s，25cm/s和35cm/s，實(shí)驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱中控溫29±0.5℃，控光2500±50lx的無菌條件下進(jìn)行，光暗比14：10h，處于穩(wěn)定生長期的小球藻作為藻種，初始藻密度20×104cell/mL；（3）測(cè)試培養(yǎng)液pH值，得到培養(yǎng)液pH隨培養(yǎng)時(shí)間的增加呈增加的趨勢(shì)，在9?10之間，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行3天后，停止水體流動(dòng)，使用iPhone視頻連續(xù)拍攝，記錄各個(gè)培養(yǎng)裝置中藻液分離情況等，通過錄像分析小球藻絮凝體尺寸大小和沉降速度，藻液分離率等參數(shù)；（4）將不同流速下小球藻對(duì)總氮總磷的去除率作圖，參照附圖1所示，從附圖1可以看出，在水動(dòng)力試驗(yàn)組中小球藻對(duì)總氮總磷的去除率分別55~77%和72~78%之間，均高于靜止對(duì)照組中總氮和總磷去除率的42%和59%，流速對(duì)小球藻去除營養(yǎng)鹽存在一個(gè)適宜流速；（5）實(shí)驗(yàn)得到小球藻絮凝體在100μm~2000μm之間，沉降速度在1.6?3.2×10?3m/s之間，流速在25cm/s?35cm/s之間具有最佳去除污染物和微藻絮凝沉降效果，將流速為25cm/s時(shí)微囊藻細(xì)胞形態(tài)變化和沉降后作圖，參照?qǐng)D2所示，從附圖2可以看出小球藻在水動(dòng)力作用下形成群體，并在水體靜止后產(chǎn)生沉降，沉降到培養(yǎng)裝置底部，計(jì)算得到小球藻群體的平均沉降速率在0.42cm/s左右，可見可以利用小球藻在水動(dòng)力作用下自身形成群體實(shí)現(xiàn)藻液分離，該實(shí)驗(yàn)參數(shù)可滿足微藻處理廢水工業(yè)應(yīng)用。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種應(yīng)用于微藻處理廢水中藻液快速分離的方法，其特征在于，（1）先采集污水處理廠排放廢水放置室內(nèi)備用，對(duì)廢水的CODCr采用重鉻酸鉀法，TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，TP采用鉬銻抗分光光度法，氨氮采用納式試劑光度法，pH采用玻璃電極法；
（2）廢水處理在可控制的水動(dòng)力有機(jī)玻璃槽中進(jìn)行，控制不同的水動(dòng)力梯度，0cm/s靜止對(duì)照組，5cm/s，10cm/s，15cm/s，25cm/s和35cm/s，實(shí)驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱中控溫29±0.5℃，控光2500±50lx的無菌條件下進(jìn)行，光暗比14：10h，處于穩(wěn)定生長期的小球藻作為藻種，初始藻密度20×104cell/mL；
（3）測(cè)試培養(yǎng)液pH值，得到培養(yǎng)液pH隨培養(yǎng)時(shí)間的增加呈增加的趨勢(shì)，在9-10之間，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行3天后，停止水體流動(dòng)，使用iPhone視頻連續(xù)拍攝，記錄各個(gè)培養(yǎng)裝置中藻液分離情況等，通過錄像分析小球藻絮凝體尺寸大...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李林，汪淑貞，趙菲菲，趙榮芳，董文，譚富敏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江西師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江西;36