申请日2015.11.17
公开(公告)日2016.01.20
IPC分类号C02F3/32; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种应用于微藻处理废水中藻液快速分离的方法，先采集污水处理厂排放废水放置室内备用，对废水的CODCr采用重铬酸钾法，TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法，TP采用钼锑抗分光光度法，氨氮采用纳式试剂光度法，pH采用玻璃电极法，本发明在可控制扰动强度的培养装置中进行，便于控温、控光，提高微藻处理废水的效率，在扰动条件下进行，无需添加絮凝剂，依靠微藻细胞表面性质的变化形成絮凝体实现藻液分离，能充分利用扰动能耗，降低能量消耗，提高效率成本，在处理的过程中培养液pH增加，可抑制培养基中病原性微生物，产生的絮凝体具有较好的沉降速率，提高了藻液分离效率，操作简便，培养条件容易控制，其实验装置结构简单，小型轻便，实用性强，重复性强，工艺简单，加工方便，节省人力、物力和财力，并且操作灵活，便于清洗。
权利要求书
1.一种应用于微藻处理废水中藻液快速分离的方法，其特征在于，(1)先采集污水处理厂排放废水放置室内备用，对废水的CODCr采用重铬酸钾法，TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法，TP采用钼锑抗分光光度法，氨氮采用纳式试剂光度法，pH采用玻璃电极法;
(2)废水处理在可控制的水动力有机玻璃槽中进行，控制不同的水动力梯度，0cm/s静止对照组，5cm/s，10cm/s，15cm/s，25cm/s和35cm/s，实验在光照培养箱中控温29±0.5℃，控光2500±50lx的无菌条件下进行，光暗比14：10h，处于稳定生长期的小球藻作为藻种，初始藻密度20×104cell/mL;
(3)测试培养液pH值，得到培养液pH随培养时间的增加呈增加的趋势，在9-10之间，实验运行3天后，停止水体流动，使用iPhone视频连续拍摄，记录各个培养装置中藻液分离情况等，通过录像分析小球藻絮凝体尺寸大小和沉降速度，藻液分离率等参数;
(4)将不同流速下小球藻对总氮总磷的去除率作图，参照附图1所示，从附图1可以看出，在水动力试验组中小球藻对总氮总磷的去除率分别55~77%和72~78%之间，均高于静止对照组中总氮和总磷去除率的42%和59%，流速对小球藻去除营养盐存在一个适宜流速;
(5)实验得到小球藻絮凝体在100μm~2000μm之间，沉降速度在1.6-3.2×10-3m/s之间，流速在25cm/s-35cm/s之间具有最佳去除污染物和微藻絮凝沉降效果，将流速为25cm/s时微囊藻细胞形态变化和沉降后作图，参照图2所示，从附图2可以看出小球藻在水动力作用下形成群体，并在水体静止后产生沉降，沉降到培养装置底部，计算得到小球藻群体的平均沉降速率在0.42cm/s左右，可见可以利用小球藻在水动力作用下自身形成群体实现藻液分离，该实验参数可满足微藻处理废水工业应用。
说明书
一种应用于微藻处理废水中藻液快速分离的方法
技术领域
本发明涉及一种藻液分离的方法，尤其涉及一种应用于微藻处理废水中藻液快速分离的方法。
背景技术
随着我国经济的发展，大量的生活污水、工业污水经过污水处理设备排放到河流中，2014年全国化学需氧量排放总量为2295万吨，氨氮排放总量为238.5万吨。处理后排放污水即使达到一级A的排放标准仍远高于地表水Ⅴ类水质标准，为改善生态环境、提高水资源和废物的重复利用需对排放废水进行深度处理。大量的研究表明，微藻处理废水和废水中污染物的资源具有广阔的前景。
微藻处理废水过程中藻液分离是微藻处理废水产业化应用的瓶颈，有研究报道藻液分离占藻类处理废水总成本的20-30%[1]。归纳总结目前藻液分离技术主要有[2-3]：无机絮凝，复合电解质絮凝，复合絮凝，离心技术，过滤，电解浮选和电解沉淀等方法;有的使用先预氧化处理，再对微藻进行絮凝沉淀。这些藻液分离技术存在能耗高，产生二次污染，不易操作和受外界因素(如：培养液pH)的影响，较难在产业化生产中推广应用，目前工业中主要采用离心技术对藻类进行去水。可见，藻液分离仍是制约微藻处理废水技术推广应用的主要难点。
[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]胡沅胜,刘斌,郝晓地,等.2015.微藻处理污水中的絮凝分离/采收研究现状与展望[J].环境科学学报,35(1):12-29。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于微藻处理废水中藻液快速分离的方法，通过对水动力强度的控制，实现微藻在处理废水的过程中产生自絮凝，以实现藻液分离的方法，该方法工艺简单，能耗低，处理效率高，操作简便，占用土地面积少，产生的生物质无污染，而且实用性强，便于推广应用。
本发明通过以下步骤来实现的：
步骤1：先采集污水处理厂排放废水放置室内备用，对废水的CODCr采用重铬酸钾法，TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法，TP采用钼锑抗分光光度法，氨氮采用纳式试剂光度法，pH采用玻璃电极法，具体参见《水和废水监测分析方法(第四版)》;
步骤2：废水处理在可控制的水动力有机玻璃槽中进行，控制不同的水动力梯度，0cm/s(静止对照组)，5cm/s，10cm/s，15cm/s，25cm/s和35cm/s。实验在光照培养箱中控温29±0.5℃，控光2500±50lx的无菌条件下进行，光暗比14：10h，处于稳定生长期的小球藻作为藻种，初始藻密度20×104cell/mL;
步骤3：测试培养液pH值，得到培养液pH随培养时间的增加呈增加的趋势，在9-10之间;实验运行3天后，停止水体流动，使用iPhone视频连续拍摄，记录各个培养装置中藻液分离情况等，通过录像分析小球藻絮凝体尺寸大小和沉降速度，藻液分离率等参数;
步骤4：将不同流速下小球藻对总氮总磷的去除率作图，参照附图1所示。从附图1可以看出，在水动力试验组中小球藻对总氮总磷的去除率分别55~77%和72~78%之间，均高于静止对照组中总氮和总磷去除率的42%和59%，流速对小球藻去除营养盐存在一个适宜流速。
步骤5：实验得到小球藻絮凝体在100μm~2000μm之间，沉降速度在1.6-3.2×10-3m/s之间，流速在25cm/s-35cm/s之间具有最佳去除污染物和微藻絮凝沉降效果。将流速为25cm/s时微囊藻细胞形态变化和沉降后作图，参照图2所示。从附图2可以看出小球藻在水动力作用下形成群体;并在水体静止后产生沉降，沉降到培养装置底部，计算得到小球藻群体的平均沉降速率在0.42cm/s左右，可见可以利用小球藻在水动力作用下自身形成群体实现藻液分离。该实验参数可满足微藻处理废水工业应用。
本发明的技术效果是：本发明在可控制扰动强度的培养装置中进行，便于控温、控光，提高微藻处理废水的效率，在扰动条件下进行，无需添加絮凝剂，依靠微藻细胞表面性质的变化形成絮凝体实现藻液分离，能充分利用扰动能耗，降低能量消耗，提高效率成本，在处理的过程中培养液pH增加，可抑制培养基中病原性微生物，产生的絮凝体具有较好的沉降速率，提高了藻液分离效率，操作简便，培养条件容易控制，其实验装置结构简单，小型轻便，实用性强，重复性强，工艺简单，加工方便，节省人力、物力和财力，并且操作灵活，便于清洗。
