申请日2015.10.22
公开(公告)日2016.01.20
IPC分类号C12M1/36; C12M1/34; C12M1/04; C12N1/12; C02F3/02
摘要
本发明的实施例公开一种利用动物粪尿水养殖微藻的系统及方法。系统包括：废水曝气处理池、微藻培养池、微藻离心机、微藻收成池以及空压机，其中，废水曝气处理池与微藻培养池通过连通管连通，废水曝气处理池以及微藻培养池分别被分隔为多个子池，每一子池之间通过开设在子池上的上下交错排列的孔连通;在废水曝气处理池以及微藻培养池的各子池底部，布设有曝气管线，所述曝气管线与空压机相连;微藻收成池被分隔为微藻收成子池以及微藻浓缩液收成子池，所述微藻收成子池与微藻浓缩液收成子池之间不连通。应用本发明，可以降低处理动物粪尿水所需的成本以及动物粪尿水对环境的污染。
摘要附图
权利要求书
1.一种利用动物粪尿水养殖微藻的系统，其特征在于，该系统包括：废水曝气处理池、微藻培养池、微藻离心机、微藻收成池以及空压机，其中，
废水曝气处理池与微藻培养池通过连通管连通;
废水曝气处理池以及微藻培养池分别被分隔为多个子池，每一子池之间通过开设在子池上的上下交错排列的孔连通;
在废水曝气处理池以及微藻培养池的各子池底部，布设有曝气管线，所述曝气管线与空压机相连;
预处理得到的液态粪污水COD在2000到4000之間，通过废水曝气处理池上开设的粪污废水入水口注入废水曝气处理池内，并通过废水曝气处理池内各子池开设的上下交错排列的孔，流经各子池后通过与微藻培养池相连通的连通管流入微藻培养池，调节流入废水曝气处理池内的粪污废水流量或流速，使注入所述废水曝气处理池内的粪污废水量在所述废水曝气处理池以及微藻培养池内停留预定的天数，以使后续流出微藻培养池的微藻浓度达到预先设置的微藻浓度阈值;
在与废水曝气处理池相连通的微藻培养池前端上方，设置有微藻培养液入口，在微藻培养池后端，开设有用于与微藻收成池相连通的孔;
在微藻养殖初始期，微藻浓缩液通过所述微藻培养液入口注入微藻收成池内，所述微藻浓缩液在微藻收成池的各子池内，随粪污水的流动生长、繁殖，形成微藻培养液;在微藻养殖稳定期，关闭所述微藻培养液入口;
微藻收成池被分隔为微藻收成子池以及微藻浓缩液收成子池，所述微藻收成子池与微藻浓缩液收成子池之间不连通;
微藻培养液通过微藻培养池后端开设的与微藻收成池相连通的孔流入微藻收成子池;
微藻离心机抽取微藻收成子池内的微藻培养液进行离心处理，得到微藻浓缩液以及离心水，所述微藻浓缩液排出至微藻浓缩液收成子池内进行后续处理，所述离心水经收集后用于农业灌溉。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
废水预处理系統，用于对动物粪尿水进行固液分离或厌氧酸化处理或耗氧曝气处理，并将预处理得到的液态粪污水排入所述废水曝气处理池。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述预处理得到的液态粪污水化学需氧量值介于2000～4000毫克/升后才引入所述废水曝气处理池。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述预定的天数为10～20 天。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
显微微藻细胞计数器，用于对流出微藻培养池的微藻培养液进行检测，如果检测得到的微藻浓度小于预先设置的微藻浓度，提示通过微藻培养液入口注入微藻浓缩液，所述预先设置的的微藻浓度为104～105个/毫升。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述微藻离心机包括碟片式离心机以及管道式离心机，所述微藻浓缩液的微藻浓度为1x107～5x108个/毫升。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述废水曝气处理池曝气30～50分钟/小时，所述微藻培养池曝气5～15分钟/小时。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述微藻包括：小球藻、微拟球藻、布朗葡萄藻、纤细角毛藻、海绿球藻、球等鞭金藻、新月菱形藻、三角褐指藻、杜氏藻、棱形藻中的一种或任意组合。
9.一种利用动物粪尿水养殖微藻的方法，其特征在于，该方法包括：
构建包括废水曝气处理池、微藻培养池、微藻离心机、微藻收成池以及空压机的系统，其中，废水曝气处理池与微藻培养池通过连通管连通，废水曝气处理池以及微藻培养池分别被分隔为多个子池，每一子池子池之间通过开设在子池上的上下交错排列的孔连通，在废水曝气处理池以及微藻培养池的各子池底部，布设有曝气管线，所述曝气管线与空压机相连，在与废水曝气处理池相连通的微藻培养池前端上方，设置有微藻培养液入口，在微藻培养池后端，开设有用于与微藻收成池相连通的孔，微藻收成池被分隔为微藻收成子池以及微藻浓缩液收成子池，所述微藻收成子池与微藻浓缩液收成子池之间不连通;
通过废水曝气处理池上开设的粪污废水入水口向废水曝气处理池内注入预处理得到的液态粪污水，并通过废水曝气处理池内各子池开设的上下交错排列的孔，流经各子池后通过与微藻培养池相连通的连通管流入微藻培养池;
调节流入废水曝气处理池内的粪污废水流量或流速，使注入所述废水曝气处理池内的粪污废水量在所述废水曝气处理池以及微藻培养池内停留预定的天数，以使后续流出微藻培养池的微藻浓度达到预先设置的微藻浓度阈值;
在微藻养殖初始期，微藻浓缩液通过所述微藻培养液入口注入微藻收成池内，所述微藻浓缩液在微藻收成池的各子池内，随粪污废水的流动生长、繁殖，形成微藻培养液，在微藻养殖稳定期，关闭所述微藻培养液入口;
收集通过微藻培养池后端开设的与微藻收成池相连通的孔流入微藻收成子池内的微藻培养液;
利用微藻离心机抽取微藻收成子池内的微藻培养液进行离心处理，得到微藻浓缩液以及离心水，所述微藻浓缩液排出至微藻浓缩液收成子池内进行后续处理，所述离心水经收集后用于农业灌溉。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预定的天数为10～20 天，预处理得到的液态粪污水化学需氧量值介于2000～4000毫克/升后才引入所述废水曝气处理池，pH5～8，所述空压机对废水曝气处理池曝气30～50分钟/小时，所述微藻培养池曝气5～15分钟/小时，所述预先设置的的微藻浓度为104～105个/毫升，所述微藻浓缩液的微藻浓度为1x107～5x108个/毫升。
说明书
一种利用动物粪尿水养殖微藻的系统及方法
技术领域
本发明涉及农业与环保技术，尤其涉及一种利用动物粪尿水养殖微藻的系统及方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对肉禽产品的需求量日益增长，借助于科技的革新以及菜篮子工程的实施，我国畜禽养殖业实现了连续多年的快速发展。但随着畜禽养殖业规模化的发展，畜禽养殖产生的动物粪污废水产量也迅速增加，由此带来日益严重的环境污染问题。例如，由于大多数规模化养殖场缺乏必要的畜禽粪污废水污染治理设施，畜禽粪污废水未经处理或处理未达标而直接排入环境，对水体、土壤和大气环境均造成严重的危害。
目前，沼气工程是动物粪污废水处理较为常用的一种方式，沼气工程使用地上式罐体或地下囊式厌氧发酵，处理动物粪污废水。但沼气工程处理动物粪污废水，首先，所需的场地较大、设备较为复杂，以一家6000头存栏猪的规模养殖场，需要建造容量为500立方米的厌氧发酵池，并需配有沼气脱水及脱硫设备、沼气贮气罐;其次，生成沼液中的化学需氧量(COD，ChemicalOxygen Demand)较高，即在强酸性条件下，重铬酸钾氧化一升动物粪污废水中的有机物所需的氧量，可大致表示动物粪污废水中的有机物量，以氧的毫克/升表示，仍在2000以上;而且，沼气工程在厌氧发酵期间仍需不断补充热源，以维持50～55 度的有效厌氧发酵温度(高温)或维持30～35度的有效厌氧发酵温度(中温)，能源消耗较大，且用于补充热源的发电设备投资大，维修保护不易，难以长久运作;最后，发酵处理得到的沼液利用率较低，一般仅倚靠还田消化利用，但沼液还田的利用率不高，仍会造成巨大的环境压力。
为了降低动物粪污废水对环境的影响，改进的方法是采用三级式废水处理法，具体来说，采用一级物理沉淀法，使得动物粪污废水经调节池进入沉淀池进行物理沉淀，经过沉淀处理的动物粪污废水进入活性污泥法曝气池进行二级需氧生物处理，然后，再通过三级处理法去除难分解的营养物，将污水净化为可回收再利用的干净水源，从而可以有效降低动物粪污废水对环境的污染。其中，三级处理法包括：离子交换法、电渗分析法、生物脱氮除磷法、砂滤法、逆渗透法、活性碳吸附等。
但上述的三级式废水处理法，属于纯消耗性处理手段，处理一吨动物粪污废水的成本约为15元，基本无产出价值，使得处理动物粪污废水所需的成本高;进一步地，三级式废水处理法在去除难分解的营养物时，需要使用化学药剂，而使用的化学药剂会造成二次污染。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种利用动物粪尿水养殖微藻的系统及方法，降低处理动物粪污废水所需的成本以及动物粪污废水对环境的污染。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种利用动物粪尿水养殖微藻的系统，包括：废水曝气处理池、微藻培养池、微藻离心机、微藻收成池以及空压机，其中，
废水曝气处理池与微藻培养池通过连通管连通;
废水曝气处理池以及微藻培养池分别被分隔为多个子池，每一子池之间通过开设在子池上的上下交错排列的孔连通;
在废水曝气处理池以及微藻培养池的各子池底部，布设有曝气管线，所述曝气管线与空压机相连;
预处理得到的液态粪尿水通过废水曝气处理池上开设的粪污废水入水口注入废水曝气处理池内，并通过废水曝气处理池内各子池开设的上下交错排列的孔，流经各子池后通过与微藻培养池相连通的连通管流入微藻培养池，调节流入废水曝气处理池内的粪污废水流量或流速，使注入所述废水曝气处理池内的粪污废水量在所述废水曝气处理池以及微藻培养池内停留预定的天数，以使后续流出微藻培养池的微藻浓度达到预先设置的微藻浓度阈值;
在与废水曝气处理池相连通的微藻培养池前端上方，设置有微藻培养液入口，在微藻培养池后端，开设有用于与微藻收成池相连通的孔;
在微藻养殖初始期，微藻浓缩液通过所述微藻培养液入口注入微藻收成池内，所述微藻浓缩液在微藻收成池的各子池内，随粪污废水的流动生长、繁殖，形成微藻培养液;在微藻养殖稳定期，关闭所述微藻培养液入口;
微藻收成池被分隔为微藻收成子池以及微藻浓缩液收成子池，所述微藻收成子池与微藻浓缩液收成子池之间不连通;
微藻培养液通过微藻培养池后端开设的与微藻收成池相连通的孔流入微藻收成子池;
微藻离心机抽取微藻收成子池内的微藻培养液进行离心处理，得到微藻浓缩液以及离心水，所述微藻浓缩液排出至微藻浓缩液收成子池内进行后续处理，所述离心水经收集后用于农业灌溉。
本发明实施例提供的利用动物粪污废水养殖微藻的系统，通过建构通孔错别排列的废水曝气处理池以及微藻培养池，并设置多个子池，预处理得到的液态粪污废水经过废水曝气处理池的曝气处理后流入微藻培养池，在微藻培养池内，将微藻与经固液分离后调节酸化的粪污废水混合培养，培养比例为10～20： 1，培养天数为10～20天，最终通过溢流收成出口流出至微藻收成池进行微藻培养液收集，应用微藻离心机，对收集的微藻培养液进行离心处理，可以得到藻细胞数达1x107～5x108个/毫升的微藻浓缩液，从而利用自然光及粪污废水中的营养源，进行微藻培养，加速污水净化，有效降低了处理动物粪污废水所需的成本以及动物粪污废水对环境的污染。
另一方面，本发明实施例提供一种利用动物粪污废水养殖微藻的方法，包括：
构建包括废水曝气处理池、微藻培养池、微藻离心机、微藻收成池以及空压机的系统，其中，废水曝气处理池与微藻培养池通过连通管连通，废水曝气处理池以及微藻培养池分别被分隔为多个子池，每一子池上开设有用于与相邻子池相通的孔，子池之间通过开设在子池上的上下交错排列的孔连通，在废水曝气处理池以及微藻培养池的各子池底部，布设有曝气管线，所述曝气管线与空压机相连，在与废水曝气处理池相连通的微藻培养池前端上方，设置有微藻培养液入口，在微藻培养池后端，开设有用于与微藻收成池相连通的孔，微藻收成池被分隔为微藻收成子池以及微藻浓缩液收成子池，所述微藻收成子池与微藻浓缩液收成子池之间不连通;
通过废水曝气处理池上开设的粪污废水入水口向废水曝气处理池内注入预处理得到的液态粪污废水，并通过废水曝气处理池内各子池开设的上下交错排列的孔，流经各子池后通过与微藻培养池相连通的连通管流入微藻培养池;
调节流入废水曝气处理池内的粪污废水流量或流速，使注入所述废水曝气处理池内的粪污废水量在所述废水曝气处理池以及微藻培养池内停留预定的天数，以使后续流出微藻培养池的微藻浓度达到预先设置的微藻浓度阈值;
在微藻养殖初始期，微藻浓缩液通过所述微藻培养液入口注入微藻收成池内，所述微藻浓缩液在微藻收成池的各子池内，随粪污废水的流动生长、繁殖，形成微藻培养液，在微藻养殖稳定期，关闭所述微藻培养液入口;
收集通过微藻培养池后端开设的与微藻收成池相连通的孔流入微藻收成子池内的微藻培养液;
利用微藻离心机抽取微藻收成子池内的微藻培养液进行离心处理，得到微藻浓缩液以及离心水，所述微藻浓缩液排出至微藻浓缩液收成子池内进行后续处理，所述离心水经收集后用于农业灌溉。
本发明实施例提供的利用动物粪尿水养殖微藻的方法，通过建构包含多个子池的废水曝气处理池以及微藻培养池，粪尿水经过废水曝气处理池的曝气处理后流入微藻培养池与微藻混合培养，最终通过溢流收成出口流出至微藻收成池进行微藻培养液收集，得到微藻浓缩液，利用粪污废水中的营养源进行微藻培养，可以加速污水净化，有效降低了处理动物粪污废水所需的成本以及动物粪污废水对环境的污染。