申請(qǐng)日2013.08.30
公開(公告)日2014.01.01
IPC分類號(hào)C12N1/12; C12R1/89; C05F3/00; C02F11/04
摘要
本發(fā)明提供了一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，屬于污水處理和藻類養(yǎng)殖領(lǐng)域。該方法包括如下步驟：(1)畜禽排泄物廢水的前處理：過(guò)濾，取濾液進(jìn)行滅菌，獲得培養(yǎng)液;(2)螺旋藻的馴化：將藻種接種到淡水或者海水中進(jìn)行馴化培養(yǎng);(3)螺旋藻的培養(yǎng)：將步驟(2)中對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的螺旋藻接種到步驟(1)的培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng);(4)螺旋藻的采收：將步驟(3)培養(yǎng)所得螺旋藻進(jìn)行過(guò)濾，清洗，再收集螺旋藻，然后對(duì)螺旋藻進(jìn)行干燥;(5)濾液回收。本發(fā)明解決了畜禽排泄物污染環(huán)境、螺旋藻培養(yǎng)成本高的問(wèn)題。該方法能實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境、降低螺旋藻培養(yǎng)成本且能生產(chǎn)人類所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的三重效果。
權(quán)利要求書
1. 一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)畜禽排泄物廢水的前處理：過(guò)濾，取濾液進(jìn)行滅菌，獲得培養(yǎng)液;
(2)螺旋藻的馴化：將藻種接種到淡水或者海水中進(jìn)行馴化培養(yǎng) ;
(3)螺旋藻的培養(yǎng)：將步驟(2)中對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的螺旋藻接種到步驟(1)的培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng);
(4)螺旋藻的采收：將步驟(3)培養(yǎng)所得螺旋藻進(jìn)行過(guò)濾，清洗，再收集螺旋藻，然后對(duì)螺旋藻進(jìn)行干燥;
(5)濾液回收。
2. 如權(quán)利要求1中所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：將所述步驟(1)中過(guò)濾后的濾渣進(jìn)行干燥，制成有機(jī)肥料。
3. 如權(quán)利要求1中所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，在滅菌前將濾液PH調(diào)整至8.6-9.5;
如權(quán)利要求1中所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：所述步驟(1)的濾液在滅菌之前還經(jīng)過(guò)2-3天的厭氧發(fā)酵，進(jìn)行除臭，同時(shí)收集發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣。
4. 如權(quán)利要求1中所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：在所述步驟(2)中，采用淡水馴化時(shí)，淡水為符合GB5749-85 飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水;采用海水馴化時(shí)，所述海水的實(shí)用鹽度小于35，馴化溫度為30℃～37℃， pH8.0～10.0。
5. 如權(quán)利要求1中所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：所述步驟(3)是將螺旋藻置于U型跑道中養(yǎng)殖，培養(yǎng)過(guò)程中的pH保持在7.2-10.5、光照維持在8000-20000LX、溫度20-40℃，并且不停攪拌，培養(yǎng)時(shí)間為10-14天。
6. 如權(quán)利要求6中所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：培養(yǎng)過(guò)程中，pH保持在8.6-9.5、光照維持在8000-12000LX、溫度保持在25-35℃。
7. 如權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：所述光的波長(zhǎng)為430-500nm或640-660nm。
8. 如權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：培養(yǎng)過(guò)程中的曝氣量為150m3/hr-250 m3/hr。
9. 如權(quán)利要求1中所述的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，其特征在于：所述步驟(4)是過(guò)濾后用淡水清洗并收集螺旋藻，再在80℃下干燥2小時(shí)。
說(shuō)明書
一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水處理和藻類養(yǎng)殖領(lǐng)域，特別涉及一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法。
背景技術(shù)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，規(guī)�；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)越來(lái)越多，所以集中處理的畜禽排泄物的量十分巨大，如果處理方法不當(dāng)，很容易導(dǎo)致污染環(huán)境。傳統(tǒng)的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽排泄物的處理方法是：(1)直接排放;(2)排放于池塘中養(yǎng)魚;(3)固液分離，把固體干燥做堆肥，液體直接排放;(4)利用發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，沼氣做燃料，發(fā)酵后的液體直接排放。傳統(tǒng)的方法在一定程度上也能變廢為寶，對(duì)廢物進(jìn)行綜合利用，但是最終都是將含有大量磷酸鹽、銨鹽的廢液直接排放，造成江河、池塘化學(xué)需氧量的變化，及其它嗜磷酸鹽、銨鹽的藻類大量繁殖，仍然對(duì)江河造成污染，改變了自然生態(tài)環(huán)境。解決該污染問(wèn)題的方法是以藻類對(duì)畜禽排泄物進(jìn)行分解，利用廢水中的磷酸鹽、銨鹽合成人們需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
螺旋藻是目前人類已知的營(yíng)養(yǎng)成分最豐富、均衡的藻類之一，其含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素、β胡蘿卜素、γ亞麻酸，還含有葉綠素A和多種人體必需的微量元素，這些有效成分在一定條件下有降低膽固醇、提高人體免疫機(jī)能、促進(jìn)前列腺合成、抑癌防癌和加速創(chuàng)口愈合等多種藥用和保健功能，因而，螺旋藻的需求量比較大。目前培養(yǎng)螺旋藻大都使用天然湖泊或者淡水或者海水養(yǎng)殖，仍需要添加螺旋藻生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，或者對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行處理，以達(dá)到適合螺旋藻生長(zhǎng)的條件，這就會(huì)導(dǎo)致螺旋藻的培養(yǎng)成本高。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法。該方法是利用畜禽排泄物廢水作為螺旋藻培養(yǎng)的原料，螺旋藻可以利用廢水中磷酸鹽、銨鹽合成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)解決污染問(wèn)題、降低螺旋藻培養(yǎng)成本且能生產(chǎn)人類所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的三重效果。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法，包括如下步驟：
(1)畜禽排泄物廢水的前處理：過(guò)濾，取濾液進(jìn)行滅菌，獲得培養(yǎng)液;
(2)螺旋藻的馴化：將藻種接種到淡水或者海水中進(jìn)行馴化培養(yǎng) ;
(3)螺旋藻的培養(yǎng)：將步驟(2)中對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的螺旋藻接種到步驟(1)的培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng);
(4)螺旋藻的采收：將步驟(3)培養(yǎng)所得螺旋藻進(jìn)行過(guò)濾，清洗，再收集螺旋藻，然后對(duì)螺旋藻進(jìn)行干燥;
(5)濾液回收。
優(yōu)選地，將步驟(1)中過(guò)濾后的濾渣進(jìn)行干燥，制成有機(jī)肥料。
優(yōu)選地，步驟(1)中，在滅菌前將濾液PH調(diào)整至8.6-9.5。
優(yōu)選地，步驟(1)的濾液在滅菌之前還經(jīng)過(guò)2-3天的厭氧發(fā)酵，進(jìn)行除臭，同時(shí)收集發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣。
優(yōu)選地，在步驟(2)中，采用淡水馴化時(shí)，淡水為符合GB5749-85 飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水;采用海水馴化時(shí)，所述海水的實(shí)用鹽度小于35，馴化溫度為30℃～37℃， pH8.0～10.0。
優(yōu)選地，步驟(3)是將螺旋藻置于U型跑道中養(yǎng)殖，培養(yǎng)過(guò)程中的pH保持在7.2-10.5、光照維持在8000-20000LX、溫度20-40℃，并且不停攪拌，培養(yǎng)時(shí)間為10-14天。
優(yōu)選地，培養(yǎng)過(guò)程中，pH保持在8.6-9.5、光照維持在8000-12000LX、溫度保持在25-35℃。
優(yōu)選地，光的波長(zhǎng)為430-500nm或640-660nm。
優(yōu)選地，培養(yǎng)過(guò)程中的曝氣量為150m3/hr-250 m3/hr。
優(yōu)選地，步驟(4)是過(guò)濾后用淡水清洗并收集螺旋藻，再在80℃下干燥2小時(shí)。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
一、將畜禽排泄物過(guò)濾所得廢渣作為肥料，濾液作為螺旋藻的培養(yǎng)液，在螺旋藻培養(yǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣作為燃料，收集螺旋藻之后的濾水的磷化物與氮化物的含量小于原來(lái)的排泄物廢水的磷化物與氮化物的含量的5%，達(dá)到GB/T 18920-2002《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，可以進(jìn)行二次利用，使得畜禽排泄物得到充分利用，生態(tài)環(huán)境得到保護(hù)。
二、利用排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻，節(jié)約了螺旋藻培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)用水和試劑;使用U型跑道進(jìn)行培養(yǎng)，減少了培養(yǎng)用地，從而降低了螺旋藻培養(yǎng)的成本。
三、螺旋藻培養(yǎng)效率高、獲得的螺旋藻質(zhì)量高。本發(fā)明的方法培養(yǎng)螺旋藻，其長(zhǎng)速比傳統(tǒng)培養(yǎng)方法快35%，而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量與傳統(tǒng)方法培養(yǎng)的一致，另外，最終所得螺旋藻的含鉛量小于0.3mg/kg，遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一種利用畜禽排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻的方法包括：
(1)畜禽排泄物廢水的前處理：
本步驟的目的在于將畜禽排泄物廢水進(jìn)行處理，使其成為適用于螺旋藻生長(zhǎng)的培養(yǎng)液，廢水前處理主要經(jīng)過(guò)過(guò)濾、PH值調(diào)整和滅菌。首先是將畜禽排泄物及其沖洗水進(jìn)行過(guò)濾，除去粗渣，將粗渣干燥后作為有機(jī)肥料;再將濾液的PH值調(diào)整至8.6-9.5，優(yōu)選為用HCl 和 NaOH進(jìn)行調(diào)整，此范圍為最適合螺旋藻生長(zhǎng)的PH;然后將濾液進(jìn)行滅菌，優(yōu)選用臭氧進(jìn)行滅菌;所得液體即為螺旋藻的培養(yǎng)液。作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在滅菌步驟之前，可以將濾液進(jìn)行厭氧發(fā)酵2-3天，能達(dá)到除臭目的，收集產(chǎn)生的沼氣。
(2)螺旋藻的馴化：
將螺旋藻藻種接到淡水或者海水中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，所用的淡水符合GB5749-85飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn);海水的實(shí)用鹽度小于35，在馴化步驟中，溫度控制在35℃，且可以在30℃～37℃范圍內(nèi)，pH維持在8.0～10.0，此溫度和PH值為螺旋藻的最佳生長(zhǎng)溫度和PH值。
(3)螺旋藻的培養(yǎng)：
將步驟(2)中對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的螺旋藻按照1:3-1:6的比例接種到步驟(1)所得的培養(yǎng)液中，并且在U型跑道中進(jìn)行培養(yǎng)，在此過(guò)程中，PH保持在7.2-10.5、光照維持在8000-20000LX、溫度控制在35℃，且可以在20-40℃范圍內(nèi)，并且每小時(shí)攪拌1 次，培養(yǎng)時(shí)間為10-14天。培養(yǎng)的條件優(yōu)選為：pH值8.6～9.5、光照8000-12000LX、溫度25℃-35℃。光的波長(zhǎng)優(yōu)選為430-500nm或640-660nm;曝氣量為150m3/hr-250 m3/hr。收集此過(guò)程產(chǎn)生的沼氣。其中，曝氣量是指通過(guò)充氣或機(jī)械攪動(dòng)等方法向培養(yǎng)液中轉(zhuǎn)移空氣的量。
(4)螺旋藻的采收：
將螺旋藻液進(jìn)行過(guò)濾，優(yōu)選篩網(wǎng)來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，然后對(duì)篩網(wǎng)上的螺旋藻進(jìn)行多次清洗，再收集篩網(wǎng)上的螺旋藻,最后在80℃下干燥2小時(shí)。
(5)濾液回收：網(wǎng)篩過(guò)濾所得濾液可以回收，因螺旋藻已經(jīng)使用了廢液中的磷酸鹽和銨鹽，濾液達(dá)到了GB/T 18920-2002《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，該水可以進(jìn)行二次利用，例如，可以做系統(tǒng)內(nèi)的原液的稀釋液,豬圈沖洗用、澆花草和沖洗馬路，或者直接用于沖洗豬舍,還可以作為畜禽的飲水,如果要排放，也符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
其中，本發(fā)明的步驟(1)和步驟(2)的順序不是一定的，可以先后進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。
下面，以1000頭豬的排泄物廢水培養(yǎng)螺旋藻為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述：
實(shí)施例一
(1)豬排泄物廢水的前處理：
首先是將畜禽排泄物及其沖洗水進(jìn)行過(guò)濾，除去粗渣，將粗渣干燥后作為有機(jī)肥料;再用HCl和 NaOH將濾液的PH值調(diào)整至8.6，然后通入臭氧對(duì)濾液進(jìn)行滅菌;所得液體即為螺旋藻的培養(yǎng)液。
(2)螺旋藻的馴化：
將螺旋藻藻種接到海水中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，所用的海水的;在馴化步驟中，溫度控制在30℃，pH維持在8.0。
(3)螺旋藻的培養(yǎng)：
將步驟(2)中對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的螺旋藻按照1:3的比例接種到步驟(1)所得的培養(yǎng)液中，并且在U型跑道中進(jìn)行培養(yǎng)，在此過(guò)程中，PH保持在7.2、光照維持在20000LX、溫度保持20℃，并且不停地?cái)嚢�，培養(yǎng)時(shí)間為12天。光的波長(zhǎng)為430nm，曝氣量為150 m3/hr。收集此過(guò)程產(chǎn)生的沼氣。
(4)螺旋藻的采收：
將螺旋藻液進(jìn)行過(guò)濾，優(yōu)選篩網(wǎng)來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，然后對(duì)篩網(wǎng)上的螺旋藻進(jìn)行多次清洗，再收集篩網(wǎng)上的螺旋藻,最后在80℃下干燥2小時(shí)。
(5)濾液回收。
本實(shí)施例最終回收的濾液：PH為7.2，總磷濃度為27mg/L,銨鹽濃度為39 mg/L，獲得的螺旋藻的產(chǎn)量為13噸/年;含鉛量0.2mg/kg。
實(shí)施例二
(1)豬排泄物廢水的前處理：
首先是將畜禽排泄物及其沖洗水進(jìn)行過(guò)濾，除去粗渣，將粗渣干燥后作為有機(jī)肥料;再將濾液進(jìn)行厭氧發(fā)酵2天，達(dá)到除臭目的，收集產(chǎn)生的沼氣;再用HCl 和 NaOH將濾液的PH值調(diào)整至9.0，然后通入臭氧對(duì)濾液進(jìn)行滅菌;所得液體即為螺旋藻的培養(yǎng)液。
(2)螺旋藻的馴化：
將螺旋藻藻種接到海水中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，所用的海水的實(shí)用鹽度小于35;在馴化步驟中，溫度控制在35℃，pH維持在9.0。
(3)螺旋藻的培養(yǎng)：
將步驟(2)中對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的螺旋藻按照1:6的比例接種到步驟(1)所得的培養(yǎng)液中，并且在U型跑道中進(jìn)行培養(yǎng)，在此過(guò)程中，PH保持在9.0、光照維持在15000LX、溫度保持30℃，并且不停地?cái)嚢�，培養(yǎng)時(shí)間為10天。光的波長(zhǎng)為500nm，曝氣量為200 m3/hr。收集此過(guò)程產(chǎn)生的沼氣。
(4)螺旋藻的采收：
將螺旋藻液進(jìn)行過(guò)濾，優(yōu)選篩網(wǎng)來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，然后對(duì)篩網(wǎng)上的螺旋藻進(jìn)行多次清洗，再收集篩網(wǎng)上的螺旋藻,最后在80℃下干燥2小時(shí)。
(5)濾液回收。
本實(shí)施例最終回收的濾液：PH為7，總磷濃度為20mg/L, 銨鹽濃度為48 mg/L，獲得的螺旋藻的產(chǎn)量為12噸/年;含鉛量0.1mg/kg。
實(shí)施例三
(1)豬排泄物廢水的前處理：
首先是將畜禽排泄物及其沖洗水進(jìn)行過(guò)濾，除去粗渣，將粗渣干燥后作為有機(jī)肥料;再將濾液進(jìn)行厭氧發(fā)酵3天，達(dá)到除臭目的，收集產(chǎn)生的沼氣;再用HCl和 NaOH將濾液的PH值調(diào)整至9.5，然后通入臭氧對(duì)濾液進(jìn)行滅菌;所得液體即為螺旋藻的培養(yǎng)液。
(2)螺旋藻的馴化：
將螺旋藻藻種接到海水中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，所用的海水的實(shí)用鹽度小于35;在馴化步驟中，溫度控制在37℃，pH維持在10.0。
(3)螺旋藻的培養(yǎng)：
將步驟(2)中對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的螺旋藻按照1:4的比例接種到步驟(1)所得的培養(yǎng)液中，并且在U型跑道中進(jìn)行培養(yǎng)，在此過(guò)程中，PH保持在10.5、光照維持在8000LX、溫度保持40℃，并且不停地?cái)嚢�，培養(yǎng)時(shí)間為14天。光的波長(zhǎng)為640nm，曝氣量為250 m3/hr。收集此過(guò)程產(chǎn)生的沼氣。
(4)螺旋藻的采收：
將螺旋藻液進(jìn)行過(guò)濾，優(yōu)選篩網(wǎng)來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，然后對(duì)篩網(wǎng)上的螺旋藻進(jìn)行多次清洗，再收集篩網(wǎng)上的螺旋藻,最后在80℃下干燥2小時(shí)。
(5)濾液回收。
本實(shí)施例最終回收的濾液：PH為7.5，總磷濃度為25mg/L, 銨鹽濃度為52 mg/L，獲得的螺旋藻的產(chǎn)量為14噸/年;含鉛量0.2mg/kg。
實(shí)施例四
(1)豬排泄物廢水的前處理：
首先是將畜禽排泄物及其沖洗水進(jìn)行過(guò)濾，除去粗渣，將粗渣干燥后作為有機(jī)肥料;再用HCL 和 NaOH將濾液的PH值調(diào)整至9.2，然后通入臭氧對(duì)濾液進(jìn)行滅菌;所得液體即為螺旋藻的培養(yǎng)液。
(2)螺旋藻的馴化：
將螺旋藻藻種接到淡水中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，所用的淡水符合GB5749-85飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn);在馴化步驟中，溫度控制在32℃，pH維持在9.5。
(3)螺旋藻的培養(yǎng)：
將步驟(2)中對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的螺旋藻按照1:5的比例接種到步驟(1)所得的培養(yǎng)液中，并且在U型跑道中進(jìn)行培養(yǎng)，在此過(guò)程中，PH保持在9.5、光照維持在17000LX、溫度保持35℃，并且不停攪拌，培養(yǎng)時(shí)間為13天。光的波長(zhǎng)為660nm，曝氣量為230/hr。收集此過(guò)程產(chǎn)生的沼氣。
(4)螺旋藻的采收：
將螺旋藻液進(jìn)行過(guò)濾，優(yōu)選篩網(wǎng)來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，然后對(duì)篩網(wǎng)上的螺旋藻進(jìn)行多次清洗，再收集篩網(wǎng)上的螺旋藻,最后在80℃下干燥2小時(shí)。
(5)濾液回收。
本實(shí)施例最終回收的濾液：PH為7.2，總磷濃度為18mg/L,銨鹽濃度為43mg/L，獲得的螺旋藻的產(chǎn)量為13噸/年;含鉛量0.1mg/kg。
上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來(lái)限定本發(fā)明保護(hù)的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
