一种利用小球藻净化垃圾沥出液的方法

1.本发明涉及水质处理技术领域，尤其涉及一种利用小球藻净化垃圾沥出液的方法。


背景技术：

2.随着我国村镇经济的快速提高，村镇产生的垃圾及生活污水排放量也逐年增加。大量的垃圾经过中转站压缩处理会产生垃圾沥出液，垃圾沥出液是一种具有高浓度污染、组成复杂、色度高、臭味重等特点的有机废水。垃圾沥出液中的有机物和氮磷等营养物如不经过处理直接排放，将对环境及人体造成不可逆转的危害。传统的ao处理技术往往需要大量的资金与运营投入，如何降低垃圾中转站沥出液的处理成本并减少对环境的影响是目前村镇经济发展过程中亟待解决的难题。
3.微藻细胞中含有大量的脂质、多糖和蛋白质是生物产油、乙醇、饲料及肥料的优质原料。现有技术并未发现利用微藻来解决水质污染问题的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种利用小球藻净化垃圾沥出液的方法。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种利用小球藻净化垃圾沥出液的方法，包括如下步骤：将小球藻接种于垃圾沥出液中，培养14～16d；
7.所述小球藻的接种密度为1
×
105～1
×
106个细胞/ml。
8.作为优选，所述小球藻为小球藻hq；
9.所述小球藻hq的分类命名为：chlorella sp；保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为：2013年05月07日，保藏编号为：cgmcc no.7601。
10.作为优选，所述小球藻为富集培养后的小球藻。
11.作为优选，所述富集培养的培养基以水为溶剂，包括如下质量浓度的组分：nano390～92mg/l、k2hpo410～12mg/l、mgso4·
7h2o 36.5～38.5mg/l、cacl2·
2h2o 17～19mg/l、na2edta0.4～0.6mg/l、na2co39～11mg/l、c6h8o72.5～3.5mg/l、c6h8feno72.5～3.5mg/l、h3bo32.5～3.22mg/l、mncl2·
4h2o1.5～2.1mg/l、znso4·
7h2o 0.2～0.24mg/l、cuso4·
5h2o 0.06～0.09mg/l、(nh4)6mo7o
24
·
4h2o 0.35～0.45mg/l、co(no3)2·
6h2o 0.04～0.06mg/l。
12.作为优选，所述小球藻与垃圾沥出液的体积比为0.1～0.5:100。
13.作为优选，所述垃圾沥出液为经过污水或纯水稀释的垃圾沥出液；
14.所述稀释的倍数为3～20倍。
15.作为优选，所述污水为生活污水；
16.所述生活污水的cod值为40～80mg/l，nh
4+-n值为15～35mg/l，tn值为15～50mg/l，
tp值为5～10mg/l，ph值为8～9。
17.作为优选，所述垃圾沥出液的cod值为30000～35000mg/l，nh
4+-n值为1000～1200mg/l，tn值为1200～1400mg/l，tp值为100～150mg/l，ph值为5～6。
18.作为优选，所述培养的温度为20～25℃，所述培养的光照强度为1000～1500lux，所述培养的光暗比为11～13h：13～11h。
19.本发明提供了一种利用小球藻净化垃圾沥出液的方法，本发明的方法具有如下优点：
20.(1)本发明提供的方法可以净化垃圾沥出液，极大降低垃圾沥出液中的cod、nh
4+-n、tn及tp的含量，大大降低了水体富营养化的潜在风险。
21.(2)本发明提供的方法能够利用生活污水代替纯水稀释降低垃圾沥出液中的高毒性物质，从而减少对小球藻的抑制作用，并且能够显著提升小球藻的生长速率，提高藻细胞内蛋白质、脂质和多糖产物的含量，增加小球藻的产出效益。
22.(3)本发明提供的方法不仅节约了水资源及营养源，降低了培养及运营成本的投入，有利于实现小球藻的低成本规模化培养及资源的回收循环利用，同时高价值物的产出促进了小球藻产业化的发展。
附图说明
23.图1为各处理中小球藻的细胞密度。
24.图2为各处理中小球藻细胞中脂质、蛋白质和多糖的含量(从左到右分别为ls20组、lc20组、ls10组、ls5组)。
25.保藏说明
26.小球藻hq的分类命名为：小球藻chlorella sp；保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为：2013年05月07日，保藏编号为：cgmcc no.7601。
具体实施方式
27.本发明提供了一种利用小球藻净化垃圾沥出液的方法，包括如下步骤：将小球藻接种于垃圾沥出液中，培养14～16d，优选为15d；
28.所述小球藻的接种密度为1
×
105～1
×
106个细胞/ml，优选为5
×
105个细胞/ml。
29.在本发明中，所述小球藻为小球藻hq；
30.所述小球藻hq的分类命名为：小球藻chlorella sp；保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为：2013年05月07日，保藏编号为：cgmcc no.7601。
31.在本发明中，所述小球藻为富集培养后的小球藻。
32.在本发明中，所述富集培养的培养基以水为溶剂，包括如下质量浓度的组分：nano390～92mg/l，优选为91mg/l；
33.k2hpo410～12mg/l，优选为11mg/l；
34.mgso4·
7h2o 36.5～38.5mg/l，优选为37.5mg/l；
35.cacl2·
2h2o 17～19mg/l，优选为18mg/l；
36.na2edta0.4～0.6mg/l，优选为0.5mg/l；
37.na2co39～11mg/l，优选为10mg/l；
38.c6h8o72.5～3.5mg/l，优选为3mg/l；
39.c6h8feno72.5～3.5mg/l，优选为3mg/l；
40.h3bo32.5～3.22mg/l，优选为2.86mg/l；
41.mncl2·
4h2o 1.5～2.1mg/l，优选为1.8mg/l；
42.znso4·
7h2o 0.2～0.24mg/l，优选为0.22mg/l；
43.cuso4·
5h2o 0.06～0.09mg/l，优选为0.075mg/l；
44.(nh4)6mo7o
24
·
4h2o 0.35～0.45mg/l，优选为0.4mg/l；
45.co(no3)2·
6h2o 0.04～0.06mg/l，优选为0.05mg/l。
46.在本发明中，所述小球藻与垃圾沥出液的体积比为0.1～0.5:100，优选为0.2～0.4:100，进一步优选为0.3:100。
47.在本发明中，所述垃圾沥出液为经过污水或纯水稀释的垃圾沥出液；
48.所述稀释的倍数为3～20倍，优选为6～17倍，进一步优选为9～14倍，更有选为11.5倍。
49.在本发明中，所述污水为生活污水；
50.所述生活污水的cod值为40～80mg/l，优选为60mg/l；
51.nh
4+-n值为15～35mg/l，优选为20～30mg/l，进一步优选为25mg/l；
52.tn值为15～50mg/l，优选为25～40mg/l，进一步优选为32.5mg/l；
53.tp值为5～10mg/l，优选为7.5mg/l；
54.ph值为8～9，优选为8.5。
55.在本发明中所述生活污水为去除大颗粒物质后的生活污水；
56.所述去除大颗粒物质的方法为滤纸过滤；
57.所述滤纸的孔径为20～25μm。
58.在本发明中，所述垃圾沥出液的cod值为30000～35000mg/l，优选为31000～34000mg/l，进一步优选为32000～33000mg/l，更有选为32500mg/l；
59.nh
4+-n值为1000～1200mg/l，优选为1100mg/l；
60.tn值为1200～1400mg/l，优选为1300mg/l；
61.tp值为100～150mg/l，优选为110～140mg/l，进一步优选为120～130mg/l，更有选为125mg/l；
62.ph值为5～6，优选为5.5。
63.在本发明中，所述垃圾沥出液为去除大颗粒物质后的垃圾沥出液；
64.所述去除大颗粒物质的方法为滤纸过滤；
65.所述滤纸的孔径为20～25μm。
66.在本发明中，所述培养的温度为20～25℃，优选为22～23℃，进一步优选为22.5℃；
67.所述培养的光照强度为1000～1500lux，优选为1200～1300lux，进一步优选为1250lux；
68.所述培养的光暗比为11～13h：13～11h，优选为12h:12h。
69.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
70.在本发明实施例中所述的垃圾沥出液取自山东省潍坊市坊子区垃圾中转站进水。
71.在本发明实施例中所述的生活污水取自山东省潍坊市坊子区黄旗堡污水处理厂进水。
72.在本发明实施例中所述纯水为经过ro反渗透净水器制得的水。
73.在本发明实施例中所述的藻密度的测定方法为直接计数法，即吸取一定量藻液放于血球计数板上，在光学显微镜下进行计数，测定藻密度。
74.在本发明实施例中所述的cod含量的测定方法为采用消解管密闭催化消解比色法测定，参考hj/t399-2007；
75.tp含量的测定方法采用钼酸铵分光光度法测定，参考gb11893-89；
76.tn含量的测定方法采用碱性过硫酸盐消解光度法测定，参考美国epa变色酸法。
77.氨氮含量的测定方法采用纳氏试剂比色法测定，参考hj 535-2009。
78.在本发明实施例中所述的藻细胞中脂质含量的测定方法采用氯仿甲醇提取法；
79.总糖含量的测定方法采用苯酚硫酸比色法；
80.蛋白质含量的测定方法利用元素分析仪测算出氮含量并利用转换因子而测算粗蛋白含量。
81.在本发明中所述的净化效率＝[(培养前各稀释度的垃圾沥出液中各物质的含量-培养结束后各稀释度的垃圾沥出液中各物质的含量)/培养前各稀释度的垃圾沥出液中各物质的含量]
×
100％。
[0082]
实施例1
[0083]
利用bg～11自养培养基将小球藻在温度为20℃、光照强度1500lux条件下进行富集培养，培养9d后，小球藻的密度达到5
×
107个细胞/ml时，获得待接种的小球藻。所述富集培养的培养基以水为溶剂包括如下质量浓度的组分：nano
3 90mg/l、k2hpo
4 12mg/l、mgso4·
7h2o 36.5mg/l、cacl2·
2h2o 19mg/l、na2edta 0.4 mg/l、na2co
3 11 mg/l、c6h8o
7 2.5 mg/l、c6h8feno
7 2.5mg/l、h3bo
3 3.22mg/l、mncl2·
4h2o 1.5mg/l、znso4·
7h2o 0.2mg/l、cuso4·
5h2o 0.09mg/l、(nh4)6mo7o
24
·
4h2o 0.35mg/l、co(no3)2·
6h2o 0.06mg/l。
[0084]
利用生活污水将垃圾沥出液稀释3倍、5倍、10倍和20倍后得到，稀释3倍的垃圾沥出液、稀释5倍的垃圾沥出液、稀释10倍的垃圾沥出液和稀释20倍的垃圾沥出液，分别用ls3、ls5、ls10、ls20表示。未经稀释的垃圾沥出液用ll表示。生活污水用sw表示。取待接种的小球藻0.3ml分别接种于149.7ml的ls3、ls5、ls10、ls20、ll中，在20℃、光照强度1500lux，光暗比为13:11的条件下培养15d后，离心分离小球藻体，并收集分离液。
[0085]
所述生活污水和垃圾沥出液为经过孔径为25μm的滤纸过滤掉大颗粒物质后得到的生活污水和垃圾沥出液。
[0086]
测定培养结束后ls3、ls5、ls10、ls20和ll中小球藻的密度，结果如图1所示；测定培养结束后ls5、ls10、ls20中小球藻细胞中的脂质、蛋白质和多糖的含量，结果如图2所示。
[0087]
测定培养前ls3、ls5、ls10、ls20、ll和sw中的cod、nh
4+-n、tn、tp、chr的含量以及ph值，所述sw代表生活污水，结果如表1所示。
[0088]
测定培养结束后ls3、ls5、ls10、ls20、ll中的cod、nh
4+-n、tn、tp、chr的含量以及ph
值，结果如表2所示。
[0089]
实施例2
[0090]
按照实施例1的方法设置本实施例2的方案，与实施例1不同之处在于，本实施例2利用纯水稀释垃圾沥出液，稀释倍数分别为3倍、5倍、10倍和20倍，得到稀释3倍的垃圾沥出液、稀释5倍的垃圾沥出液、稀释10倍的垃圾沥出液和稀释20倍的垃圾沥出液，分别用lc3、lc5、lc10、lc20表示。
[0091]
将待接种的小球藻分别接种于lc3、lc5、lc10、lc20中，在20℃、光照强度1500lux，光暗比为13:11的条件下培养15d后，离心分离小球藻体，并收集分离液。
[0092]
之后测定培养结束后lc3、lc5、lc10、lc20中小球藻的密度，结果如图1所示；测定培养结束后lc20中小球藻细胞中的脂质、蛋白质和多糖的含量，结果如图2所示。
[0093]
测定培养前lc3、lc5、lc10、lc20中的cod、nh
4+-n、tn、tp、chr的含量以及ph值，结果如表1所示。
[0094]
测定培养后lc3、lc5、lc10、lc20中的cod、nh
4+-n、tn、tp、chr的含量以及ph值，结果如表2所示。
[0095]
表1培养前各稀释度的垃圾沥出液中cod、nh
4+-n、tn、tp、chr的含量以及ph值
[0096]
(mg/l)llswlc3ls3lc5ls5lc10ls10lc20ls20cod31416.744.010500.010791.75580.05644.03098.03146.01398.01406.7nh
4+-n1000.025.9325.0348.3184.3194.7101.8102.050.052.0tn1228.013.3410.0462.0248.7264.5120.1138.064.068.6tp108.55.245.348.727.329.911.211.96.66.6ph5.38.25.46.05.46.65.77.36.27.7chr1830.085.0710.0853.0412.0468.0256.0270.0223.0250.0
[0097]
表2培养结束后各稀释度的垃圾沥出液中cod、nh
4+-n、tn、tp、chr的含量以及ph值
[0098]
(mg/l)lllc3ls3lc5ls5lc10ls10lc20ls20cod29216.79633.39083.3356.7287.31048.7146.7126.368.0nh
4+-n943.3298.3202.556.15.225.81.50.4251.0tn1163.7381.7279.082.031.342.510.510.85.6tp107.244.07.84.91.43.00.590.20.2ph5.35.97.98.28.58.48.88.98.4chr1790.0649.0849.0401.0205.0220.0149.0101.081.0
[0099]
表1～2显示，经过小球藻净化后，每个稀释度的垃圾沥出液中的cod、nh
4+-n、tn、tp、chr的含量都显著降低，ph有所升高。经过计算小球藻净化后，垃圾沥水中的cod、nh
4+-n、tn、tp的最佳净化效率能达到95％、99％、92％和97％。
[0100]
图1显示利用生活污水稀释5、10和20倍的垃圾沥出液中小球藻细胞数得到显著提升，细胞密度分别为1.7
×
108个细胞/ml、1.4
×
108个细胞/ml和1.0
×
108个细胞/ml，利用纯水稀释5、10和20倍的垃圾沥出液中小球藻细胞的密度为1.1
×
106个细胞/ml、3.2
×
106个细胞/ml和4.5
×
107个细胞/ml。
[0101]
图2显示：小球藻在生活污水稀释的垃圾沥出液中培养后得到的蛋白、脂质和糖的含量有着显著的提高。
[0102]
由以上实施例可知，本发明提供了一种利用小球藻净化垃圾沥出液的方法。利用本发明的方法可以显著降低垃圾沥出液中的cod、nh
4+-n、tn、tp的含量，最佳的净化效率分别能达到95％、99％、92％和97％，还可显著增加小球藻的细胞密度，增加细胞中脂质、蛋白质和多糖的含量。
[0103]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。