申请日2016.04.26
公开(公告)日2016.08.10
IPC分类号C12N1/12; C02F9/02; C12R1/89
摘要
一种多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法，根据螺旋藻、不完整螺旋藻、胞外多糖等代谢产物物理大小差异，采用孔径不同的滤布和膜实现多级分离，以提高膜处理效率，从而达到处理螺旋藻养殖废水的目的;同时螺旋藻废水处理过程中回收的不完整螺旋藻可用作水产饵料等，避免资源浪费。本发明创新了螺旋藻养殖废水的处理方法，处理效率高，成本较低，实用性很强，易于规模化，是一种满足工业化需求、环境友好型的新方法。
权利要求书
1.一种多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法，其特征在于按以下步骤：
(1)将螺旋藻藻种接种至培养液中，培养液组成如下(mg/L)：NaHCO3 16800; NaNO3 5000;K2HPO4 1000;NaCl 1000;K2SO4·7H2O 1000;MgSO4·7H2O 200;CaCl·2H2O 40;FeSO4·7H2O 10;Na2EDTA·2H2O 80;H3BO3 2.86;MnCl2·4H2O 1.8;ZnSO4·7H2O 0.22;MoO3 0.01;CuSO4·5H2O 0.08;NH4VO3 22.9;NiSO3·7H2O 47.8;NaWO4 17.9;Ti(SO4)2 40.0;Co(NO3)2·6H2O 4.4;接种量1/10(体积比)，于100升光生物反应器中培养，温度30℃，光照强度5000勒克斯，光暗周期12小时/12小时，通3%CO2气体，通气速率0.5vvm，培养周期10天。
(2)培养周期结束的螺旋藻，用孔径20~50微米的滤布采收;滤液经1~5微米滤布过滤，再次经超滤膜装置处理。
2.根据权利要求1所述的多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法，其特征是在步骤(2)所述的超滤膜装置中的膜组件为陶瓷膜或中空纤维素膜，孔径为0.01~0.2微米。
3.根据权利要求2所述的多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法，其特征是所述的超滤膜装置中的膜组件为陶瓷膜时，工作温度25~30℃，工作压力0.4~1.2MPa，错流速率2~4m /s。
4.根据权利要求2所述的多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法，其特征是所述的超滤膜装置中的膜组件为中空纤维素膜时，工作温度26~32℃，工作压力0.2~0.8MPa，错流速率1~3m /s。
说明书
一种多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法
技术领域
本发明属于环境科学技术领域。
背景技术
螺旋藻是一类低等原核生物，由单细胞或多细胞组成的丝状体，体长200~500μm，宽5~10μm，圆柱形，呈疏松或紧密的有规则的螺旋旋形弯曲。螺旋藻营养丰富，富含藻蓝蛋白等蛋白质，蛋白质含量高达60~70%;此外，螺旋藻还含有维生素、叶绿素、类胡萝卜素、多不饱和脂肪酸等物质，且生长繁殖快，单位面积产量高。螺旋藻生产受到国内外广泛关注，据不完全统计，全世界螺旋藻年产量已达万余吨。世界卫生组织(WHO)评价螺旋藻——“人类21世纪最佳保健品”，联合国粮农组织(FAO)评价螺旋藻——“21世纪最理想的食品”。
因螺旋藻营养全面，已广泛用于保健食品，广受国内外消费者的青睐。螺旋藻叶绿素、类胡萝卜素等色素含量比较高，已成为天然叶绿素、类胡萝卜素生产载体，用于食品等领域。因螺旋藻富含蛋白质、多不饱和脂肪酸等物质，螺旋藻已成为优质水产饵料。由于螺旋藻具有抗氧化、抗衰老、抗疲劳、抗辐射等功效，螺旋藻已广泛应用于化妆品领域。螺旋藻藻蓝蛋白含量比较高，藻蓝蛋白具有抑制癌细胞繁殖、提高免疫力等作用，故产自螺旋藻的藻蓝蛋白应用于医药等工业领域。
螺旋藻养殖过程对水质的要求非常高，同时对水的量需求非常大，水也是螺旋藻养殖成本的关键影响因素之一。目前，螺旋藻养殖方式主要是开放式大池养殖，大池中螺旋藻生长繁殖到一定程度进行收获，由于螺旋藻生长繁殖过程中会代谢一些胞外产物，当胞外产物在水中积累到一定程度，会抑制螺旋藻生长繁殖，严重影响水资源循环利用。螺旋藻收获后所产生的大量养殖废水目前往往没有得到有效的处理，给生产企业带来沉重的成本负担，同时对环境造成巨大的压力。
发明内容
针对现有技术螺旋藻规模化养殖过程中废水处理效率不高，产生的大量废水没有得到有效处理等问题。本发明的目的在于提供一种多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法，提高废水处理效率，减轻水污染，降低生产成本，该方法水处理效率高、可规模化、实现螺旋藻养殖环境友好。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法，其特征在于按以下步骤：
(1)将螺旋藻藻种接种至培养液中，培养液组成如下(mg/L)：NaHCO3 16800; NaNO3 5000;K2HPO4 1000;NaCl 1000;K2SO4·7H2O 1000;MgSO4·7H2O 200;CaCl·2H2O 40;FeSO4·7H2O 10;Na2EDTA·2H2O 80;H3BO3 2.86;MnCl2·4H2O 1.8;ZnSO4·7H2O 0.22;MoO3 0.01;CuSO4·5H2O 0.08;NH4VO3 22.9;NiSO3·7H2O 47.8;NaWO4 17.9;Ti(SO4)2 40.0;Co(NO3)2·6H2O 4.4。接种量1/10(体积比)，于100升光生物反应器中培养，温度30℃，光照强度5000勒克斯，光暗周期12小时/12小时，通3%CO2气体，通气速率0.5vvm，培养周期10天。
(2)培养周期结束的螺旋藻，用孔径为20~50微米的滤布采收;滤液经1~5微米滤布过滤，再次经超滤膜装置处理后，废水可达到排放标准。
步骤(2)中所述的超滤膜装置中的膜组件为陶瓷膜或中空纤维素膜，孔径为0.01~0.2微米。
步骤(2)中所述的超滤膜装置中的膜组件为陶瓷膜时，工作温度25~30℃，工作压力0.4~1.2MPa，错流速率2~4m/s。
步骤(2)中所述的超滤膜装置中的膜组件为中空纤维素膜时，工作温度26~32℃，工作压力0.2~0.8MPa，错流速率1~3m/s。
本发明步骤(2)中所述滤液经1~5微米滤布再次过滤的目的，主要是将螺旋藻采收过程中残留在滤液中的不完整螺旋藻收集，可用作水产饵料等，同时也是超滤的预处理，可提高膜处理效率。
本发明步骤(2)中所述超滤膜装置处理，主要是为了去除水中螺旋藻养殖过程的代谢产物如胞外多糖等。
本发明建立多级膜分离技术处理螺旋藻养殖废水的方法，根据螺旋藻、不完整螺旋藻、代谢产物胞外多糖等物理大小差异，采用孔径不同的滤布和膜等来实现分离，从而达到处理螺旋藻养殖废水的目的，本发明废水处理效率高、易于规模化，是一种实用性很强且满足工业化需求的新方法。