一种利用养殖废水培养微藻的方法和系统技术方案

本发明专利技术属于养殖废水资源化利用领域，涉及一种将养殖废水中营养物转化的方法和系统。本发明专利技术提出的一种方法和系统用于养殖废水的资源化处理，设计了微藻培养光生物反应器，通过改变光照方式，控制工艺条件并利用了微藻和活性污泥构建藻菌共生体系，富集养殖废水中的营养物质，最终通过藻水分离、微藻采收进而实现资源回收的目的。本发明专利技术主要包括反应器柱体、内置光源LED灯管、底部气泵及微孔曝气装置、环状刮板搅拌器。状刮板搅拌器。状刮板搅拌器。

【技术实现步骤摘要】
一种利用养殖废水培养微藻的方法和系统


[0001]本专利技术属于微藻培养
，具体涉及一种利用养殖废水培养微藻的方法和系统。

技术介绍

[0002]中国的畜禽养殖业近年来发展迅速，呈现集约化规模化趋势,并且其排放的废水、粪尿也在不断增加，逐渐成为污染源。虽然一些规模化养殖场建立了厌氧发酵池，但是如何处理发酵后的废水依旧是一个严峻的问题。
[0003]利用养殖废水培养微藻是目前的研究热点之一，而且具有较好的前景。大量研究发现生活废水、工业废水以及农业废水等都可用于培养微藻。养殖废水发酵液中含有小分子有机物质及氮磷等营养元素，适宜微藻利用进行细胞增殖。收获的微藻可作为生物质原料用于饲料、能源和缓释肥料的开发等，资源化利用途径较为丰富。相关研究发现，在培养微藻过程中，微藻在光源充足的情况下能够光自养生长，又能在缺光的条件下利用环境中的有机化合物异养生长，光照是微藻生长及其代谢产物累积的环境影响因子，用于微藻培养的光生物反应器逐渐被开发，如垂直管气泡柱反应器、水平管式反应器和搅拌式反应器等。现有的培养微藻装置通常以外侧的外加光源照射玻璃器皿表面为主，使其不能接受充分均匀光照。随着藻类的不断繁殖，会黏附在反应器内壁上，而且大量繁殖的藻类在重力作用下会不断堆积，最终沉淀下来，导致反应器透光率下降。
[0004]本专利技术针对上述问题提出一种方法和系统用于养殖废水培养微藻和资源化利用，通过设计内置灯管(套)用以内部提供光照，刮板加毛刷结构用以搅拌和清理反应器内壁以及灯套外壁上黏附的藻类，微孔曝气装置曝气的同时也能防止底部藻类堆积。将这些装置统一连接在电机上，通过中控箱设置参数自动运行，反应器整体采用石英或有机玻璃这类透明的材料制备，增加通透性，以达到强化养殖废水培养微藻的目的，实现资源化的价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对目前养殖废水资源化程度低和微藻培养技术存在瓶颈的现状，提供一种利用养殖废水培养微藻的方法和系统。
[0006]本专利技术提出一种利用养殖废水培养微藻的方法，主要是优化设计光生物反应器，尤其是光照形式的改变，并利用养殖废水实现微藻的高效增殖和培养过程的能源节约。具体步骤如下:（1）经过发酵后的养殖废水进入进水箱，在进水箱内静置24
‑
48h，对上层液体进行稀释，以控制养殖废水NH
4+
‑
N浓度为300
‑
400mg
•
L
‑1，pH值控制在6
‑
8，在常温条件下通过蠕动泵和管道泵入反应器柱中；（2）在反应器柱中接种微藻和菌群，调节工艺参数优化运行反应器柱，通过培养使发酵液中的营养物质富集到微藻中；所述工艺参数包括刮板搅拌器6的搅拌速度为5
‑
10转/分钟，LED灯管7的光照强度为3000
‑
5000lx，且为了保证额外光源的充足，可以选择2
‑
4根灯
管；（3）待微藻累积至一定浓度后打开反应器柱取样口，通过重力作用以及蠕动泵将混合液从反应器柱排出，收集进入出水箱，以进行后续的处理。
[0007]本专利技术中，所述为了保证额外光源的充足，LED灯管为2
‑
4根。
[0008]本专利技术中，反应器柱的运行方式采用半连续或序批式，水力停留时间为6
‑
10天。
[0009]本专利技术中，光照采用自然光照和人工光源LED灯管补偿的方式运行，每日的光暗循环设置为光照时间8
‑
12h加上黑暗时间12
‑
16h。
[0010]本专利技术中，反应器柱中接种微藻选用栅藻、蓝藻、小球藻或从废水中纯化分离而得的微藻中的一种或多种组合，接种菌群选用硝化细菌、氨氧化细菌或活性污泥中的一种或多种组合，接种微藻与菌群的比例（质量比）选用1:1、2:1或5:1中任一种。
[0011]本专利技术提出的一种利用养殖废水培养微藻的方法使用的系统，由进水箱、蠕动泵、电机、反应器柱、微孔曝气装置、刮板搅拌器、LED灯管、玻璃套、气泵、出水箱和PLC系统中控箱组成，其中：进水箱的一端通过蠕动泵和管道连接反应器柱上部一侧进样口，反应器柱顶部设有电机，LED灯管插入反应器柱内，LED灯管外套有玻璃套，反应器柱内设有刮板搅拌器，反应器柱内底部设有微孔曝气装置，所述微孔曝气装置通过管道和气泵连接PLC系统中控箱，反应器柱下部一侧取样口通过管道和蠕动泵连接出水箱；所述的两个蠕动泵分别连接至PLC系统中控箱。
[0012]本专利技术中，反应器柱的材质可为石英、透明有机玻璃或其他透明并带有一定保温作用的材料，构型可采用箱型或柱形，长宽或直径设置为20
‑
40 cm，高度为100
‑
150cm。
[0013]本专利技术中，在反应器柱内壁和灯管玻璃套外壁均设有带毛刷的刮板搅拌器。
[0014]本专利技术中微藻培养生物反应器相较于以往，在反应器柱设置内部垂直光照，保证内部的藻类也能充分受光，进而更好的增殖；在反应器柱中加上了带有毛刷的刮板，以防止藻类黏附在灯套外壁及反应器内壁，从而阻碍光线传输；在反应器柱底部加装了微孔曝气装置，提供气体的同时也能防止藻类沉积在底部，帮助刮板进行搅动。与此同时，反应器柱配置PLC系统中控箱，通过电脑设置程序控制，大大减少人力。
[0015]本专利技术的有益效果如下:(1)采用藻菌共生体系构建光生物反应系统，减少了CO2的人工补充，同时光合作用产生的O2提供给菌种，两者互惠共生；(2)能够更好地控制pH和溶解氧，进一步促进了微藻的增殖和营养物质的富集；(3)在反应器柱内部增加光源，保证内部的藻类能在微藻浓度较大的情况下也能得到充分的光照，从而更好地发挥作用；(4)反应器柱内部装有刮板搅拌器并连接在电机上，由中控箱统一控制，定时定期将黏附在内壁和灯套外壁的藻类刮下，从而保证反应器有较高的透光率；(5)反应器柱采用的材料具有一定的保温作用，只需适当调节即可达到培养及作用的温度条件，进一步节约成本；(6)反应器柱底部装有微孔曝气装置及气泵，可以随时加氧曝气，气体由下而上更容易被微藻吸收利用，同时还具有一定的搅拌作用，防止微藻堆积；(7)该系统实现了养殖废水的净化及氮磷资源的回收，有效降低了养殖废水处理的能耗并提高了资源化处理效率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构示意图。
[0017]图中标号：1为进水箱，2为蠕动泵，3为电机，4为反应器柱，5为微孔曝气装置，6为刮板搅拌器，7为LED灯管，8为玻璃套，9为气泵，10为出水箱，11为PLC系统中控箱。
具体实施方式
[0018]下面通过实施例进一步描述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0019]实施例1：如图1所示，一种利用养殖废水培养微藻的方法使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用养殖废水培养微藻的方法，其特征在于具体步骤如下:（1）经过发酵后的养殖废水进入进水箱，在进水箱内静置24
‑
48h，对上层液体进行稀释，以控制养殖废水NH
4+
‑
N浓度为300
‑
400mg
•
L
‑1，pH值控制在6
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8，在常温条件下通过蠕动泵和管道泵入反应器柱中；（2）在反应器柱中接种微藻和菌群，调节工艺参数优化运行反应器柱，通过培养使发酵液中的营养物质富集到微藻中；所述工艺参数包括刮板搅拌器6的搅拌速度为5
‑
10转/分钟，LED灯管7的光照强度为3000
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5000lx；（3）待微藻累积至一定浓度后打开反应器柱取样口，通过重力作用以及蠕动泵将混合液从反应器柱排出，收集进入出水箱，以进行后续的处理。2.根据权利要求1所述的一种利用养殖废水培养微藻的方法，其特征在于所述为了保证额外光源的充足，LED灯管设置为2
‑
4根。3.根据权利要求1所述的一种利用养殖废水培养微藻的方法，其特征在于反应器柱的运行方式采用半连续或序批式，水力停留时间为6
‑
10天。4.根据权利要求1所述的一种利用养殖废水培养微藻的方法，其特征在于光照采用自然光照和人工光源LED灯管补偿的方式运行，每日的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，叶建锋，徐天陈，朱志浩，陈浩，梁珺宇，徐慧婷，丁国平，朱弈，
申请(专利权)人：叶建锋徐天陈朱志浩陈浩梁珺宇徐慧婷丁国平朱弈，
类型：发明
国别省市：