申请日2015.02.13
公开(公告)日2015.06.24
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种将污水中氮磷进行资源化利用的方法，其中该方法包括以下步骤：1)污水通过地下排污管网进入沉淀井，通过固液分离、潜水泵设备，分离出固体部分和流体部分;2)步骤1)所得的流体部分进入污水厌氧发酵处理系统，获得的沼液用于室内水藻池塘中的浮萍养殖，收集浮萍，烘干，粉碎，所得浮萍干粉用作工业酒精的生产。本发明通过厌氧发酵及浮萍养殖，最大限度地将污水中对环境有害的氮、磷快速转变成有用的资源，所获得的经济效益将有助于进一步推动环境保护工作，实现良性循环。
权利要求书
1.一种将污水中氮磷进行资源化利用的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)污水通过地下排污管网进入沉淀井，通过固液分离、潜水泵设备，分离出固体 部分和流体部分;
2)步骤1)所得的流体部分进入污水厌氧发酵处理系统，获得的沼液用于室内水藻 池塘中的浮萍养殖，收集浮萍，烘干，粉碎，所得浮萍干粉用作工业酒精的生产。
2.根据权利要求1所述将污水中氮磷进行资源化利用的方法，其特征在于，步骤1) 经过沉淀井的沉淀时间为36-54小时。
3.根据权利要求1所述将污水中氮磷进行资源化利用的方法，其特征在于，步骤2) 的污水厌氧发酵处理步骤为：向流体中加入质量体积比为2%的NaOH，静置36h后加 盐酸调节pH至7.2，投入污水厌氧发酵罐中，以厌氧活性污泥为接种物，按体积比为 30%的接种量接种，形成厌氧发酵液，然后按厌氧发酵液总体积量的8%接入复合菌液， 20-30℃厌氧发酵40小时;所述的复合菌液中的细菌由粪肥纤维单胞菌、沼泽红假单胞 菌、绿色木霉菌和酵母菌组成。
4.根据权利要求3所述将污水中氮磷进行资源化利用的方法，其特征在于，按菌 体数含量计：所述的复合菌液中粪肥纤维单胞菌30%，沼泽红假单胞菌45%，绿色木霉 菌17%，酵母菌8%。
5.根据权利要求1所述将污水中氮磷进行资源化利用的方法，其特征在于，步骤2) 所述的室内水藻池塘，其室内的气温保持在25-30℃。
6.根据权利要求1所述将污水中氮磷进行资源化利用的方法，其特征在于，步骤2) 所述的浮萍养殖的步骤为：污水厌氧发酵罐处理系统获得的沼液进入缓冲池，先后经过 1号浮萍养殖池5天、2号浮萍养殖池5天、3号浮萍养殖池5天后获得净水，所得净水 各项指标符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》，可向环境排放。
7.权利要求1所述的浮萍干粉通过酿酒酵母在发酵生产工业酒精中的用途。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，所述的酿酒酵母为菌株CCTCC M206111。
说明书
一种将污水中氮磷进行资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及环境保护及资源利用技术领域，具体而言，涉及一种污水中氮磷资源化 利用的方法。
背景技术
伴随着能源需求、环境压力以及粮食安全问题的不断加剧，越来越多的研究人员开 始着眼于开发和研究新型的可替代性清洁生物能源及新型饲料原料。遵循“不与人争粮， 不与粮争地”的生物能源发展策略，美国的玉米燃料乙醇计划及巴西的甘蔗乙醇计划并 不适合中国人多地少的现实国情，寻找并开发新型的能源生物及饲料来源具有重大的战 略意义和应用价值。
目前，我国蛋白质饲料原料进口超过70%，每年进口大豆约4000万吨、鱼粉120 万吨以及其他蛋白质饲料几十万吨，是全球蛋白质原料的最大进口国。我国磷矿资源虽 储量较大，但分布不均、品位较低，据矿业协会报道，若只利用品位大于30%的富矿， 仅可满足至2028年需要。另外，污水氮磷过量排放不仅对环境造成严重污染，而且造 成我国紧缺的蛋白饲料资源和不可再生磷矿资源的浪费。
污水既是污染源，又是有价值的资源，它包括植物所必需的各种营养成分。但是这 些营养成分多数以有机大分子的形式存在，需要通过环境微生物的缓慢降解方可被水生 植物吸收利用。而厌氧发酵系统可以在较短时间内实现对污水中有机大分子的分解，从 而加速水生植物对这些营养成分的吸收利用，实现污水的快速净化。
浮萍是世界上最小的开花单子叶植物，具有生长速度快，淀粉、蛋白质含量高等显 著特点，同时浮萍可以直接利用污水进行生物质生长。适宜品种的浮萍不仅对水体中氮、 磷的去除能力较强，而且具有一定的耐受性，适用于对富营养化水体与其他自然水体进 行生态修复以及对生活污水、养殖污水等氮、磷含量较高的废水的净化处理。因此，浮 萍同时具有环境保护和新型能源开发两种用途。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水中氮、磷资源化利用的方法。本发明利用这种新方法 将污水中的氮磷转变成可利用的资源，变废为宝，具有重要的产业化应用价值。
本发明的目的是这样实现的：
污水通过地下排污管网进入沉淀井，通过固液分离、潜水泵设备，分离出液体部分 进入污水厌氧发酵处理系统，利用该系统的高效厌氧菌在短时间内迅速分解污水中的高 分子有机物，使得其中的氮、磷等元素以小分子形式游离出来，从而提高浮萍的吸收效 率。发酵后产生的沼液进入室内浮萍养殖池塘，其中的氮、磷被浮萍所吸收。所得浮萍 干粉富含淀粉及蛋白质，可通过酿酒酵母发酵生产工业酒精。
通过以上过程，实现污水中氮、磷的资源化利用。该系统运行流程见图1。
具体而言，本发明提供一种将污水中氮磷进行资源化利用的方法，其中该方法包括 以下步骤：
1)污水通过地下排污管网进入沉淀井，通过固液分离、潜水泵设备，分离出固体 部分和流体部分;
2)步骤1)所得的流体部分进入污水厌氧发酵处理系统，获得的沼液用于室内水藻 池塘中的浮萍养殖，收集浮萍，烘干，粉碎，所得浮萍干粉用作工业酒精的生产。
进一步的，步骤1)经过沉淀井的沉淀时间为36-54小时。
进一步的，步骤2)的污水厌氧发酵处理步骤为：向流体中加入质量体积比为2% 的NaOH，静置36h后加盐酸调节pH至7.2，投入污水厌氧发酵罐中，以厌氧活性污泥 为接种物，按体积比为30%的接种量接种，形成厌氧发酵液，然后按厌氧发酵液总体积 量的8%接入复合菌液，20-30℃厌氧发酵40小时;所述的复合菌液中的细菌由粪肥纤 维单胞菌、沼泽红假单胞菌、绿色木霉菌和酵母菌组成。
进一步优选地，按菌体数含量计：所述的复合菌液中粪肥纤维单胞菌30%，沼泽红 假单胞菌45%，绿色木霉菌17%，酵母菌8%。
进一步的，步骤2)所述的室内水藻池塘，其室内的气温保持在25-30℃。
进一步的，步骤2)所述的浮萍养殖的步骤为：污水厌氧发酵罐处理系统获得的沼 液进入缓冲池，先后经过1号浮萍养殖池5天、2号浮萍养殖池5天、3号浮萍养殖池5 天后获得净水，所得净水各项指标符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》，可向环境 排放。该系统运行流程见图2。
本发明经过室内水藻池塘浮萍养殖15天后，浮萍对沼液总氮的吸收率达到74.5%， 对沼液总磷的吸收率达到94.4%;浮萍干物质中淀粉含量高达52-54%，蛋白质含量高达 12-13%，可通过酿酒酵母发酵生产工业酒精。通过发酵试验显示，以酿酒酵母菌株 CCTCC M206111作为发酵菌种，最终的乙醇发酵效率达到89.3%-91.5%，乙醇生产率 达到2.15-2.25g/L/h，这说明利用本发明方法养殖的浮萍具有生产工业酒精的应用价值。 因此，本发明的另一个目的在于提供一种工业用途，即：上述方法制备的浮萍干粉通过 酿酒酵母在发酵生产工业酒精中的用途。优选地，所述的酿酒酵母为菌株CCTCC M206111。
与现有技术相比，本发明筛选了高效的复合厌氧菌，在短时间内迅速分解污水中的 高分子有机物，使得其中的氮、磷等元素以小分子形式游离出来，从而提高了浮萍的吸 收效率，对沼液总氮的吸收率达到74.5%，对沼液总磷的吸收率达到94.4%;另外，所 得浮萍干粉富含淀粉及蛋白质，淀粉含量高达52-54%，蛋白质含量高达12-13%，可通 过酿酒酵母发酵生产工业酒精。总之，本发明通过厌氧发酵及浮萍养殖，最大限度地将 污水中对环境有害的氮、磷快速转变成有用的资源，所获得的经济效益将有助于进一步 推动环境保护工作，实现良性循环。
