[發明專利]用于畜禽養殖污染資源化處理的光合生物顆粒化系統

在審

• 申請號: 201810454600.3
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108658220A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 劉琳;范洪勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/28;C02F3/34;C02F103/20
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本發明公開了一種用于畜禽養殖污染資源化處理的光合生物顆粒化系統，該系統可有效實現畜禽養殖污水的凈化處理，并改變畜禽養殖污水脫氮工藝單一專注凈化過程的傳統理念，兼具污水凈化、光合菌劑培養與高效回收的雙重效果。本發明所述系統包括光合細菌及其顆粒污泥載體，工藝以玻璃或有機玻璃反應器為裝置，以序批式反應器運行方式進行，通過控制沉降時間和體積交換率實現光合生物顆粒化系統構建，所述系統排出生物質可作為畜禽養殖固體廢棄物堆肥過程中所用的光合菌劑材料。

技術領域

本發明涉及畜禽養殖污染處理系統，特別是涉及一種適用于養殖污水資源化處理的光合生物顆粒化系統。

背景技術

畜禽養殖業作為中國農業產業結構鏈中重要的一環，其在近年來的快速發展不僅保證了我國動物性食品供給，還為相關附屬產業升級提供了支持，成為了農業支柱產業。但伴隨著畜禽產業快速發展，日益增大的畜禽污染物排放為生態環境帶來了巨大的壓力。針對畜禽養殖污染問題，中國政府持續高度重視，并將畜禽污染物綜合利用作為相關治理工作開展的主線，加大畜禽養殖廢棄物綜合利用、污染治理技術等實用技術研發，大力推廣廢棄物資源化綜合利用技術模式。

畜禽養殖污染資源化處置經過多年的理論構建與技術研發，現已形成了磷素結晶回收技術、沼液發酵消納技術及液態肥制備技術等資源化處理技術，該類技術可將污水中部分有機物與氮磷營養鹽進行回收，但其尾水中通常仍舊含有較高的氮素殘留，無法達到相關廢水排放標準，而我國發達地區受制于土地供應，對于此尾水的處置通常采用非資源化的傳統生物技術，此外現有資源化技術主要以物化反應過程為基礎，存在企業承擔的運行成本較高問題。在畜禽糞便方面，肥料化還田是國際上畜禽糞便處理和利用的主要方向，但畜禽有機肥化經濟效益低是造成污染物轉化困難的主要因素，如何降低畜禽糞便生產有機肥的成本、增加堆肥化產品的附加值，是國內外在此方面的主要技術發展趨勢。

近年來，圍繞該目標，國內外學者在堆肥裝置構建、控制條件優化及外源物料接種等方面開展了眾多研究工作，其中通過高效復合菌劑介入實現廢棄物快速腐熟及生物高值肥料制備一直是該領域的技術熱點。針對上述畜禽污染物資源化處置研究現狀，光合細菌憑借其自身特性在上述兩方面皆具有可行作用效果。光合細菌是指可利用光能和二氧化碳或有機物等進行光合不產氧或產氧作用的一類原核生物的總稱，其在不同環境條件下可具有對有機物和硫化物氧化、氨同化、反硝化脫氮及固氮等多種功能，因此已被廣泛成功用于處理各種類型污水，同時由于其在土壤碳氮硫循環中發揮重要作用、細胞體含有豐富的營養成分及菌群無害安全等特性，光合細菌也被定義為強化生物肥料效能的關鍵接種菌劑。在光合細菌應用開發過程中，研究發現光合細菌可利用無機碳源作為電子供體，從而減少工藝碳源成本；基于菌群細胞壁屬性，菌體表面豐富的羧基、磷酰基及氨基等官能團可有效與金屬離子配位絡合，從而具有較高的重金屬生物吸附去除效果；光合細菌內存在較高水平的類胡蘿卜素、維生素及生物聚合物等，并其具有形成單細胞蛋白的能力；此外，由于光合細菌具有利用硫化物作為單一電子供體的特性，其可有效解決畜禽污染中臭氣問題。光合細菌以噴灑菌劑及堆肥添加劑等形式對農作物生長的促進作用也已被廣泛證明，但如何廉價獲得高效的光合復合菌劑是養殖企業所更為關注的實際問題。同時，近年來研究指出了光合細菌在污染物治理與資源化回用等方面的眾多優勢，但其沉降回收效率不佳、有害藍藻易入侵及生長速率較低所導致的生物量易流失等問題一直制約該技術的推廣應用。目前，固定化技術被認為是解決上述技術難點的優選方案，但現行技術主要依靠物化載體包埋得以實現，從而該技術存在應用成本較高及后期資源化利用操作復雜等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對目前光合細菌固定化過程中物化載體投加，在運作操作方面所帶來的技術瓶頸、及在企業經營方面所產生的資金成本問題，通過微生物自凝聚顆粒化技術在零物化載體添加下實現光合細菌固定化效果，提供一種用于養殖污水資源化處理的光合生物顆粒化系統。