[發(fā)明專利]一種利用微藻處理含磷廢水的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910041945.0
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109650555B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周丹丹;閆閣;付亮;謝雨彤;趙振豪
• 申請（專利權(quán)）人: 東北師范大學(xué)
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F101/10
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 姜姍姍

本發(fā)明涉及一種利用微藻處理含磷廢水的方法：1.選取處于對數(shù)生長期的微藻作為種源，控制初始細胞密度0.5×10⁶cells/mL；2.微藻自養(yǎng)培養(yǎng)條件為：溫度20?32℃，光照2,000?20,000Lux，光暗周期10?24h:14?0h；3.含磷廢水PO₄^3??P≤50mg/L時含磷廢水一次添加；含磷廢水PO₄^3??P50mg/L時分批次投加含磷廢水，投加時間點均勻分布于培養(yǎng)周期內(nèi)，每次投加后保證磷濃度最大值100mg/L。本發(fā)明實現(xiàn)了將磷濃度較高的廢水直接用于微藻的培養(yǎng)，避免高濃度底物引起的滲透或毒性作用，保證微藻生長周期內(nèi)對營養(yǎng)物質(zhì)的需求，不需要補充有機碳源，微藻還可回收利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含磷廢水的生物處理領(lǐng)域，具體涉及一種利用微藻處理含磷廢水的方法。

背景技術(shù)

磷是生物生長所需的主要營養(yǎng)元素，也是水體富營養(yǎng)化的重要指標。當水體中磷含量超過20mg/L，藻類迅速地生長繁殖并漂浮于水面形成一層藍綠色或紅黃色的水花或薄膜，即藻類水華現(xiàn)象，從而導(dǎo)致水中溶解氧降低、藻毒素等有機物質(zhì)釋放，使水體渾濁惡臭、水質(zhì)嚴重下降，甚至造成飲用水安全隱患。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人口的增加，出現(xiàn)含磷農(nóng)藥和農(nóng)肥的大量使用，導(dǎo)致水體磷污染日益嚴重的問題。地表水中磷污染有相當一部分來自于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，如磷礦開采加工、磷肥生產(chǎn)、制藥工業(yè)、禽畜養(yǎng)殖等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的含磷廢水，其中磷的主要存在形式是磷酸根(PO₄^3-)，其濃度范圍在3-300mg/L。我國《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中磷酸鹽(以P計)的一級標準為≤0.5mg/L，二級標準≤1.0mg/L，環(huán)保部門要求廢水進入城市污水管網(wǎng)前必須達到二級標準。

如何有效地降低污水中的磷含量、減輕環(huán)境負荷已經(jīng)引起了業(yè)界專業(yè)人士的高度關(guān)注。含磷廢水的處理方法分為物化法和生物法。物化法的缺陷是需要投加化學(xué)藥劑、制備特殊材料和外加電能等，導(dǎo)致除磷費用較高，并產(chǎn)生二次污染。目前，生物法與物化方法相比可降低含磷廢水的處理成本，其主要利用聚磷菌“好氧吸磷厭氧釋磷”的特性，通過排泥實現(xiàn)除磷目的，但是排放的剩余污泥仍然需要后續(xù)處置。

微藻通過光合作用利用CO₂自養(yǎng)生長的同時吸收氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)，是一種適應(yīng)能力很強的單細胞微生物，是制備生物柴油的絕佳原料。微藻正常培養(yǎng)過程中，磷濃度為5.4mg/L，當環(huán)境中的磷過量(≤45mg/L)時，微藻細胞吸收過量的磷并將其轉(zhuǎn)化成多聚磷酸鹽(聚磷，Poly-P)儲存在細胞內(nèi)。由于聚磷富含儲存能量的磷酸酐鍵，可以為細胞生長和油脂合成提供額外的能量。因此，磷過量對微藻的生長代謝具有積極的促進作用。然而，采用磷過量策略勢必會增加微藻培養(yǎng)成本，將含磷廢水作為過量磷的來源，不僅可以降低微藻培養(yǎng)成本，同時實現(xiàn)含磷廢水的資源化。所以，近年來研究者普遍認為將微藻培養(yǎng)與廢水處理相結(jié)合是降低生物柴油成本、實現(xiàn)廢水資源化的有效途徑。

但實際應(yīng)用時存在如下難以實現(xiàn)的問題：一、研究發(fā)現(xiàn)高濃度的磷(≥150mg/L)具有細胞毒性，通過與胞內(nèi)組分結(jié)合破壞細胞器，從而抑制微藻細胞生長。實際含磷廢水中，磷濃度高達300mg/L以上；二、在常規(guī)的微藻培養(yǎng)方法中，在細胞密度較低的初始階段加入高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)，會產(chǎn)生一定抑制作用；隨著細胞數(shù)量增加和營養(yǎng)物質(zhì)消耗，導(dǎo)致后期高密度細胞營養(yǎng)物質(zhì)供給不足，同樣不利于細胞生長代謝，營養(yǎng)物質(zhì)的供需不平衡導(dǎo)致微藻生長和脂質(zhì)積累難以達到最優(yōu)狀態(tài)。三、微藻的自養(yǎng)生長速率相對較低，易受到光照、溫度、pH、CO₂濃度和氣液傳質(zhì)效率等多種因素的影響。

基于上述原因，含磷廢水，尤其是磷濃度較高的廢水不能直接用于微藻的培養(yǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種利用微藻處理含磷廢水的方法，實現(xiàn)了將含磷廢水尤其是磷濃度較高的廢水直接用于微藻的培養(yǎng)，有效避免高濃度底物引起的滲透或毒性作用，并充分保證微藻生長周期內(nèi)對營養(yǎng)物質(zhì)的需求，不需要補充有機碳源，微藻還可回收利用，實現(xiàn)了廢水資源化。