（环境科学专业论文）畜禽养殖废水的资源化利用研究.pdf

t h e s i st o p i c t h es t u d yo nr e s o u r c eu t i l i z a t i o no fr u n o f ff r o ml i v e s t o c k p r o f e s s s i o n a ld i s c i p l i n e s e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e d e g r e ea p p l i c a n t z h a n gh o n g h o n g d i r e c t o r l i ur u i z h a n gy o n g m i n g a b s t r a c t w i mt h ei n t e n s i v ed e v e l o p m e n to fl i v e s t o c k f a r m i n gs y s t e m s al a r g eh i g l a c o n c e r l t r a t i o no fw a s t ew a t e rw a si n t ot h es u r f a c ew a t e rb o d i e s c a u s e dab i gw a t e r e u t r o p h i c a t i o n a d d i n gt oas h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c ei nc h i n a b r e e d i n gi n d u s t r y w a s t e w a t e ru s u a l l yw a so na n a e r o b i cf e r m e n t a t i o nb ym e t h a n ep r o j e c t a n da n a e r o b i c f e r m e n t e dl i q u i du s u a l l ya d o p t st h eo r d i n a r yu r b a ns e w a g et r e a t m e n tm e t h o ds u c ha s a oo ra 2 op r o c e s so rs b ra n dm u l t i l e v e la oc o m p o s i t et e c h n o l o g yt or e a l i z e d e n i t r i f i c a t i o na n dp h o s p h o r u s b u ti ti sd i f f i c u l tt oc o n t r o le n a b l e si tt oa c h i e v et h e b e s td e n i t r i f i e a t i o na n dp h o s p h o r u se f f c c ts i n c ei t sh i g hd e g r e eo fa u t o m a t i o n t h e t o p i ct r e a t e da n a e r o b i cf e r m e n t e dl i q u i ds i m p l ep r e t r e a t m e n tt h r o u g ha g op r o c e s s a n du s em i c r o a l g a et r e a t e dw a s t e w a t e r o nt h eo n eh a n dd e g r a d a t e dt h ew a s t e w a t e r n u t r i e n t s a n do nt h eo t h e rh a n dh a r v e s tt h ep a r to fm i c r o a l g a et h u so b t a i nac e r t a i no f p r o t e i n se c o n o m i cb e n e f i t s t h ee x p e r i m e n tu s et h ep i gf a r mw a s t e w a t e ra n a e r o b i cf e r m e n t e dl i q u i da sam i c r o a l g a em e d i u m w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gal a r g ea m o u n to fn pn u t r i t i o n a b u n d a n c e o r g a n i cm a t t e r a n dm i n e r a ls u c h 嬲k c aa n ds oo n m i c r oa l g a en e e d c a np r o v i d e a b u n d a n tg o o ds o u r c e so fn u t r i t i o nf o rm i c r oa l g a e t 1 1 i se x p e r i m e n tt r e a t e d w a s t e w a t e rw i t hs p i r u l i n ap l a t e n s i s i n v e s t i g a t e dt h ee f f e c to fn h 3 n t n t pa n d c o di nw a s t e w a t e rb ys p i r u l i n ap l a n t e n s i sa n dt h eb e s tc o n d i t i o no fe x p l o r a t i o no f m i c r o a l g a eg r o w t hi nw a s t e w a t e r e x p e r i m e n t s s h o w t h a tt h e w a s t e w a t e rb e仃e a t e d b yc o a g u l a t i o n p r e c i p i t a t e a n a e r o b i c o x i d a t i o np r e t r e a t m e n tc a nb eu s e da sm e d i u mo fs p i r u l i n a p l a n t e n s i s a d d2 9 lp a c t ow a s t e w a t e r a n a e r o b i c3 d o x i d a t i o n3 d s l u d g ed e n s i t y 6 9 l 9 h 2 0 2 c a nd e g r a d a t e d c h r o m ao fw a s t e w a t e ru n d e r4 0 0 n h 3 no f w a s t e w a t e ru n d e r3 2 0m e g ls a t i s f yt h eg r o w t hc o n d i t i o no fs p i r u l i n ap l a t e n s i s t h eb i o d e g r a t i o ne f f e c to fs p i m l i n ap l a n t e n s i st ow a s t e w a t e rw a so b v i o u s l y t h e e m c i e n c yr e m o v eo f n h 3 n t n t pa n dc o d c a nr e a c ha t7 9 7 6 7 5 a n d 6 2 k e y w o r d s m i c r o a l g a e a n a e r o b i cf e r m e n t a t i o nl i q u i d p r e t r e a t m e n t r e m o v a lr a t e f o rna n dp w a s t ew a t e rc l e a n 2 上海师范大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 养殖废水处理与利用研究现状 1 1 1 畜禽养殖业污染现状 近年来我国畜禽养殖业的大力发展虽然有利于提高管理水平 降低生产成本 从而增加经济效益 但是因其农村畜禽养殖厂分布广泛 其集约式的发展造成粪 便集中且冲洗水量大 给生态环境造成很大的压力 据调查所知 2 0 0 7 年我国 农业面源污染物化学需氧量 c o d 的排放量为13 2 5 0 9 万吨 占c o d 排放总 量的4 3 7 总氮 t n 总磷 t p 的排放量分别为2 7 0 4 6 万吨和2 8 4 7 万 吨 分别占排放总量的5 7 2 和6 7 4 2 0 0 7 年畜禽养殖业的c o d t n 和t p 分别占农业源的9 6 3 8 和5 6 这表明 随着我国畜禽养殖业的迅猛发 展 畜禽养殖产生的污染已经成为我国农村面源污染的主要来源 若大量的畜禽 养殖养殖废水不经任何处理直接排放水体会造成大量地表水体富营养化 有毒有 害物质进入地下水体将会产生很难恢复的生态破坏f 2 o 所以我国将畜禽养殖污染 治理纳入十二五规划 十二五 水污染控制总量控制首次把农业源纳入总量控 制范围 畜禽养殖污染已经发展成为农业源的主要来源 3 规模化畜禽养殖场和 养殖小区将会是农业污染源减排的重点 1 1 2 沼气工程发展现状 为了实现畜禽养殖养殖废水的减量化 资源化 根据实际情况因地制宜建设 了多项不同规模的沼气工程 目前农村沼气工程共建设了7 2 7 万处 其中大型 沼气工程有4 6 3 1 处 中型沼气工程有2 2 8 万处 小型沼气工程有4 5 3 万处 4 1 产生能源相等于2 4 0 0 万吨的标准煤 减排二氧化碳5 0 0 0 多万吨 减少了7 6 万 吨c o d 的排放 并呈现出装备专业化 标准化 规模化 能源环保型和管理专 业化等发展趋势 沼气工程一般以秸秆 猪粪为原料 进行厌氧发酵产生沼气做 清洁能源协j 其主要分为能源环保模式以及能源生态模式 前者是通过固液分离 的方式将粪便分离出来做成有机肥 液体则进行厌氧处理产生沼气做清洁能源从 而减少常规能源的使用 养殖废水厌氧发酵液通过好养生物处理等迸一步处理达 标排放 后者对养猪场粪水直接进行厌氧发酵 沼气工程可以从多种渠道获得经 济收益 一方面是沼气可以为周边农村提供生物燃气所带来一定经济收益 另外 第一章绪论 上海师范大学硕士学位论文 养殖废水厌氧发酵液和沼渣将作为有机复合肥直接用以农业灌溉等获取一定经 济效益 其次沼气工程在一定程度上促进了节能减排 减少了温室气体排放 可 获得c d m 项目或其他的温室气体减排项目的额外收益 拓展了养殖场建设以及 沼气工程的融资渠道 缩短投资回收年限 提高规模化养殖以及沼气工程积极性 6 o 沼气发酵是指有机质在厌氧条件下进行的一系列化学反应过程 主要包括三 个阶段 一是液化阶段 主要由不产甲烷的微生物分泌出的胞外酶对有机物进行 体外分解 并把固体有机物转变成可以溶于水的一类物质 二是产酸阶段 第一 阶段所讲有机物转化成为可溶于水的物质之后进入微生物细胞 并在胞外酶的作 用下将液化产物变成小分子的化合物 例如低级脂肪酸 酮 醛 醇等 以上两 个阶段是连续的 统称为不产甲烷的阶段 三是产甲烷阶段 是指在产氨细菌的 大量活动下 铵态氮的浓度逐渐升高 氧化还原势能逐渐降低 并且产甲烷菌大 量繁殖 分泌的酶将前两个阶段分泌的有机物转化成了甲烷和二氧化碳等物质 7 1 1 1 3 沼液性质与影响 沼气工程经过厌氧发酵产生沼气的过程中 发酵液中残留大部分的残留物质 形成养殖废水厌氧发酵液 沼气工程一方面可以转化废弃有机资源高效成为清洁 能源和肥料 既减少了农村化肥 农药的使用 减少农村面源污染 又为农村居 民提供清洁能源从而减少人们使用煤炭等不可再生能源的数量 并且减少二氧化 碳等气体排放从而减轻空气污染压力 8 另一方面 大量沼气工程的兴建造成大 量养殖废水厌氧发酵液的排放 这类养殖废水中含有大量的营养物质 主要包括 在发酵过程中产生的无机盐类 如钾盐 铵盐 磷酸盐等可溶性物质 还有丰 富的磷 氮 钾等营养元素和铜 钙 铁 锰 锌等微量营养元素 还有丰富的 b 族维生素 氨基酸 各种水解酶 某些植物激素以及对病虫害有抑制作用的因 子或物质 9 1 2 1 因此可以作为肥料资源化利用 如果不对其加以回收利用而直接 就近排放入水体将会产生严重的水体富营养化现象 养殖废水厌氧发酵液的性质受主要受养殖场养殖规模的影响 养殖规模不 同 则清粪方式和养殖废水原水组分不同 而不同的清粪方式会影响沼气发酵工 2 上海师范大学硕士学位论文第一章绪论 艺 从而影响其沼气发酵液的性质 目前我国的规模化养猪场主要存在有干清粪 水冲粪 水泡粪等三种工艺 干清粪是指通过机械或人工搜集 清理 集中 运 输干粪 而养殖废水流出下水道 之后分别处理干粪和养殖废水部分 干粪部分 的含水量低 且营养成分高 肥效高容易处理 同时干清粪大量减少了污水中的 有机物含量 水量少 悬浮物含量低 营养物质含量低 易经生物处理并排放 水冲粪指粪尿污水直接进入储粪池 之后进入沼气池 这一类污水冲洗水量大 污染物浓度高 水泡粪指在排粪沟中储存一定量的水 猪场所有废弃污水均排放 至排粪沟 此工艺优点是可以减少冲洗水量 缺点是污染物浓度高 难处理 就 c o d 而言 干清粪最低 水泡粪次之 水冲粪最低陋1 4 调研所知 小型的规 模化养猪场 5 0 0 5 q 0 8 而s 6 品系钝顶螺旋藻只有在养殖废水5 倍稀释液中达到采收标准 在2 倍稀释液和养殖废水原液中生长速度缓慢 上述结果表明 s t 6 品系钝顶 螺旋藻对于本地养猪养殖废水的适应性优于s 6 品系钝顶螺旋藻 s t 6 品系钝顶螺旋藻在第三周期接种后第一天没有下降 而s 6 品系钝顶螺 旋藻第三周期重复接种后第一天吸光度下降 原因可能是第三个周期补充2 3 体 积的养殖废水使其培养基中氨氮含量过高 抑制了s 6 品系钝项螺旋藻的生长 s t 6 品系钝顶螺旋藻随养殖废水稀释倍数增大增长速率减小 而s 6 品系钝 顶螺旋藻随养殖废水稀释倍数增大生长速率增大 主要因为s t 6 品系的钝顶螺 旋藻对养殖废水氨氮浓度耐受性较s 6 品系钝顶螺旋藻高 且随着养殖废水稀释 倍数增大 培养基中营养成分含量同步降低不能满足s t 一6 品系钝顶螺旋藻生长 需求 卫 1 2 隶屯l 0 4 0 0 24681 01 21 4 1 6 8 2 0 生长时间 d 图5 2 两种钝顶螺旋藻种在不同养殖废水稀释液中生长曲线 5 3 无机碳氮比对钝顶螺旋藻生长的影响 充足的无机碳源是保证钝顶螺旋藻正常生长的必要条件 研究表明n a 2 c 0 3 n a h c 0 3 c 0 2 均可以做碳源 而n a h c 0 3 既可以做碳源 又可以做缓冲剂调节 4 0 上海师范大学硕士学位论文第五章钝顶螺旋藻在养殖废水厌氧发酵中的生长 养殖废水p h 值 1 2 为操作方便 本研究选用n a h c 0 3 做无机碳源 分别在不同 n a h c 0 3 添加量下考察了c n 对不同钝顶螺旋藻生长的影响 图5 3 是s 6 品系钝顶螺旋藻种在不同无机碳氮比的养殖废水培养基中的生 长曲线 图5 4 是s t 6 品系钝顶螺旋藻在不同无机碳氮比的养殖废水培养基中 的生长曲线 试验中假设养殖废水原液中不含无机碳源 培养基中氮源含量保持 不变 通过添加不同含量的n a h c 0 3 配制成不同碳氮比的养殖废水培养基 探讨 不同c n 对两种藻种生长的影响 图5 3 5 4 均表明c n 越高钝顶螺旋藻生长 愈好 且不同钝顶螺旋藻对碳氮比的需求不同 c 小 6 9 时s 6 品系钝顶螺旋藻 达到采收标准 c n 兰1 4 时s t 6 品系钝顶螺旋藻达到采收标准 并随着c n 增 大钝顶螺旋藻周期内净增长量增大 c n 是影响钝顶螺旋藻生长的重要因子 2460 o1 2 e s 2 0 生长时间 d 图5 3 不同碳氮比对s 6 品系钝顶螺旋藻生长比较 卫 2 才 0 4 0 0 生长时阔 d 图5 4 不同碳氮比对s t 6 品系钝项螺旋藻生长影响 4 1 第五章钝顶螺旋藻在养殖废水厌氧发酵液中的生长 上海师范大学硕士学位论文 5 4 本章小结 本章通过对两种不同品系钝顶螺旋藻 s t 6 和s 6 用于养殖废水厌氧发酵 液的试验比较得出以下结论 1 对于养殖废水厌氧发酵液的理化性质 s t 6 比s 6 有更强的适应性 2 s t 6 可以在不稀释的养殖废水厌氧发酵液中生长 且生长速度较快 7 天就可以达到采收标准 并获取高浓度的钝顶螺旋藻藻体 s 6 钝顶螺旋藻只能 在稀释5 倍的养殖废水中生长 虽然也可以达到一定的生长速度 但是对于规模 化培养不适合 s 6 在不稀释的养殖废水厌氧发酵液中不能生长 3 天内变黄直至 死亡 说明s t 6 对氨氮有较强的适应性 可以吸收氨氮合成有机物 而s 6 耐污 性差 受氨氮的抑制性作用强 3 s t 6 的异样作用比s 6 强 因为在不添加碳酸氢钠的养殖废水中s t 6 和 添加碳源的养殖废水培养基中都可以达到采收标准 而s 6 不添加碳酸氢钠会抑 制它的生长 说明s 6 不能很好的吸收含碳有机物作为碳源 光合作用主要依靠 无机碳源作为碳源 4 c n 越高有助于钝项螺旋藻进行其生命活动 且不同品系的钝顶螺旋藻 对碳氮比的需求含量是不同的 c 胞6 9 时s 6 品系钝顶螺旋藻达到采收标准 c n 1 4 时s t 6 品系钝顶螺旋藻达到采收标准 并随着c n 增大钝顶螺旋藻周 期内净增长量增大 c n 是影响钝顶螺旋藻生长的重要因子 5 s t 6 品系的钝项螺旋藻可以在不稀释以及不添加任何碳源的养殖废水厌 氧发酵液中快速生长 4 2 上海师范大学硕士学位论文 第七章总结与展望 第六章钝顶螺旋藻对养殖废水的净化效果 选择s t 6 品系的钝顶螺旋藻用以养殖废水的净化实验 采用畜禽养殖废水 厌氧发酵液培养1 0 天 调研表明 钝顶螺旋藻的生长繁殖速度比一般微生物的 生长速度快好几倍 因此它可以更好更快速的净化养殖废水中的污染物质 钝顶 螺旋藻不仅生长速度快 且蛋白质 维生素等的含量很高 所以它的生长需求更 多的营养物质 且可以利用养殖废水中的有机化合物 因此对养殖废水中的无机 和有机物去除率均很高 6 1 钝顶螺旋藻对养殖废水中氨氮的净化效果 经大量文献调研以及实验证实 微藻对养殖废水中氨氮的去除作用主要是通 过其同化作用转化吸收和吹脱作用 其次在微藻新陈代谢过程中会有部分氨氮经 转化成硝酸盐氮和亚硝酸盐刻9 8 试验数据分析结果表明 养殖废水厌氧发酵液中的含氮化合物主要以氨氮的 形式存在 另外还有一部分以含氮有机物的形式存在 少量以硝酸盐氮和亚硝酸 盐氮的形式存在 氨氮是钝顶螺旋藻最易吸收的氮源物质 但是氨氮的含量过多 会对钝顶螺旋藻的生命活动产生抑制作用 本试验采用s t 6 品系钝顶螺旋藻净 化养殖废水厌氧发酵液 其中养殖废水不经过稀释并且不添加无机碳源 123458789 o 生长时间 d 图6 1s t 6 钝顶螺旋藻对养殖废水中氨氮的去除效果 图6 l 是s t 6 品系钝顶螺旋藻对养殖废水氨氮的净化效果图 由图可知 钝顶螺旋藻对养殖废水中氨氮的去除率最大可达7 9 钝顶螺旋藻接种的前两天 枷 蛳 姗 蛳 抛 伽 椭 j mv邂艇鞲豚 第六章钝顶螺旋藻对养殖废水的净化效果上海师范大学硕士学位论文 养殖废水中氨氮的去除率很低仅仅有3 5 主要是因为养殖废水中氨氮含量很 高于钝顶螺旋藻培养初期抑制了钝顶螺旋藻的生长 第3 天之后钝顶螺旋藻逐渐 适应了养殖废水培养基的环境开始达到快速生长 第7 天钝顶螺旋藻达到生长稳 定期所以氨氮的去除率也达到最大 说明s t 6 品系的钝顶螺旋藻对高浓度氨氮 的养殖废水培养基有很好的净化效果 虽然氨氮去除率不如低浓度养殖废水的去 除率高 但是其氨氮出水浓度能够达到城市污水处理厂排放标准 6 2 钝顶螺旋藻对养殖废水中总氮的净化效果 钝顶螺旋藻净化养殖废水过程中首先利用游离的铵离子 其次是硝酸盐氮 并且钝顶螺旋藻对硝酸盐氮的吸收依赖于碳氮比的含量 多项研究表明 低碳氮 比会对微生物去除养殖废水中氮磷的效率产生影响 说明含碳化合物有利于微藻 的同化作用 贾文林眇 等人通过研究不同碳氮比对人工湿地的总氮的去除率的 影响时发现碳氮比的增大会促进总氮的净化效果 因此为了验证碳氮比是否对钝 顶螺旋藻净化养殖废水总氮有影响且碳氮比大小如何影响其钝顶螺旋藻同化养 殖废水中总氮的净化机理 本试验通过向养殖废水培养基中添加o m e c l 5 7 3 m g l 8 6 0 m g l 11 4 7 m g l 碳酸氢钠配制成碳氮比分别为0 4 3 6 3 8 3 的三种碳氮比成梯度变化的培养基 4 鳓 警铷 v 瑚 斟 j 壬2 0 0 看 5 0 1 1 2 34 5 70 1 0 生长时问 d 图6 2 钝项螺旋藻对不同碳氮比的养殖废水中总氮的去除效果 图6 2 表示不同碳氮比的养殖废水培养基 经培养钝顶螺旋藻之后的出水中 总氮的净化效果 培养初期养殖废水中的t n 去除并不是很明显 当第2 天之后 4 4 上海师范大学硕士学位论文第六章钝顶螺旋藻对养殖废水的净化效果 钝顶螺旋藻逐渐适应了新的生长环境之后养殖废水中的总氮浓度随着钝顶螺旋 藻的快速增长 呈现急速下降的趋势 第7 天即达到了总氮去除率最大值 碳氮 比分别为8 3 6 3 4 3 0 3 的养殖废水中最大去除率分别为7 6 7 4 4 7 2 8 和6 9 8 人工向养殖废水中添加一定量的碳酸氢钠在微藻对总氮的去除时起到了其 作为缓冲剂的作用调节了养殖废水培养基中的p h 值 因为当不添加碳酸氢钠时 培养一段时间之后发现养殖废水中的p h 值有所降低 培养4 天之后养殖废水p h 值降低至7 5 左右 不适合钝顶螺旋藻生长的环境 结果显示 养殖废水中总氮的去除率受碳氮比的影响 碳氮比越大总氮的去 除率越高 另一方面 当培养基中无机碳源含量充足的情况下 钝顶螺旋藻的光 合作用优先选择无机碳源进行光合作用 在其合成有机物的同时需要大量的含氮 化合物 其次 不同的碳氮比对总氮的去除影响作用不是很大 因为钝顶螺旋藻对氮 的需求优先选择铵离子和氨气分子 而养殖废水中含氮化合物主要以氨氮形式存 在 因此可得结论 碳氮比的增大促进了钝顶螺旋藻对硝酸盐氮和烟硝酸盐氮的 吸收 6 3 钝顶螺旋藻对养殖废水中总磷的净化效果 养殖废水中总磷一般以正磷酸盐 偏磷酸盐 有机磷化合物和无机磷元素等 形态存在 它的存在形式决定于养殖废水中的p h 值以及钙 镁的含量 一方面 磷酸盐极容易与重金属结合形成沉淀 另一方面被钝项螺旋藻作为营养物质吸收 同化转化成为自身的营养物质 本实验中 通过添加0 m g l 2 m g l 5 m g l 1 0 m g l 碳酸氢钠配制成碳氮 比分别为0 4 3 6 3 8 3 的三种碳氮比成梯度变化的培养基 以此考察碳氮比 对养殖废水中磷的去除率的影响 4 5 第六章钝顶螺旋藻对养殖废水的净化效果 上海师范大学硕士学位论文 4 o 3 5 3 o 一 2 5 且 番2 0 拦 雀 5 1 且 o 5 234587891 0 生长时问 d 图6 3 钝顶螺旋藻对不同碳氮比的养殖废水中总磷的去除率 图6 3 表示碳氮比对钝项螺旋藻去除养殖废水中总磷的效果的影响 养殖废 水中总磷的含量于前3 天下降速度很快 不添加任何碳源的养殖废水中总磷的去 除率第3 天达到7 9 另外碳氮比分别为4 3 6 3 8 3 的养殖废水中总磷的去 除率分别为7 5 6 6 和5 3 养殖废水中的总磷的含量于前3 天急速下降 主 要是因为养殖废水厌氧发酵液呈碱性 在碱性的环境条件下 正磷酸盐与钙 镁 离子等结合形成沉淀 从而迅速被去耐1 0 0 1 另外养殖废水中磷的含量呈波动起 伏变化 因为碱性环境下磷所形成的g a h p 0 4 和c a p 0 4 以及m g h p 0 4 和m 妒0 4 属于微溶性沉淀 随着p h 值的降低会逐渐被溶解 如此反复存在于平衡态的附 近 所以造成养殖废水中总磷含量波动起伏的变化趋势 其次 如6 3 图所示 碳氮比对养殖废水中总磷的去除率有一定影响 1 0 1 1 碳氮比越低 钝顶螺旋藻对总磷的去除率越高 可能是因为钝项螺旋藻中磷的含 量本来就很低 所以不存在磷源不足的问题 而添加太多的碳酸氢钠在一定程度 上降低了养殖废水的p h 值影响磷酸赫以沉淀物形式被去除 所以导致磷的去除 效果不佳 6 4 钝顶螺旋藻对养殖废水中c o d 的净化效果 在光照不足或者无机碳源不充分的情况下 钝顶螺旋藻会利用养殖废水中的 有机化合物充当碳源进行异样培养n 0 2 1 养殖废水中的c o d 含量得以去除 本章 上海师范大学硕士学位论文第六章钝顶螺旋藻对养殖废水的净化效果 以s t 6 品系钝顶螺旋藻为研究对象 研究钝顶螺旋藻对养殖废水c o d 的净化 情况 胬o o 2 一 粤铷 倒 矮1 5 0 口 8 伯d 5 0 图6 4 不同初始浓度的养殖废水c o d 去除效果 图6 4 是钝顶螺旋藻对不同初始浓度的养殖废水厌氧发酵液中c o d 的去除 效果 如图所示 钝项螺旋藻培养初期 养殖废水中c o d 总体呈现下降趋势 说明钝顶螺旋藻在光合作用的同时进行异样培养 分解养殖废水中的有机化合物 从而完成生命活动 养殖废水中的初始浓度分别为3 3 3 m g l 1 6 7 m g l 和8 3 m g l 经钝顶螺旋藻养殖的第7 天达到最大去除率分别为5 7 5 9 和6 2 而第7 天之后养殖废水中的c o d 浓度又开始回升 是因为第7 天之后钝顶螺旋藻生长 达到稳定期 其生物量达到峰值 过多的钝顶螺旋藻细胞导致营养源不充分 因 此钝顶螺旋藻藻体本身的分解贡献了一部分的c o d 6 5 本章小结 本章主要考察了s t 6 品系钝项螺旋藻对养殖废水中氨氮 总氮 总磷以及 c o d 的去除效果 1 钝顶螺旋藻能有效去除养殖废水中的氨氮 对养殖废水中氨氮的最高去 除率为7 9 钝顶螺旋藻接种的前两天由于受到过高浓度的氨氮影响生长受到抑 制 在适应了新环境之后养殖废水中的氨氮含量急速下降 2 碳氮比分别为8 3 6 3 4 3 0 3 的养殖废水中最大去除率分别为7 6 7 4 4 7 2 8 和6 9 8 因养殖废水中氮大多以氨氮的形式存在 所以钝项螺旋 4 7 第六章钝顶螺旋藻对养殖废水的净化效果上海师范大学硕士学位论文 藻对于总氮的去除主要在于氨氮的去除 对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的去除作用于 养殖废水中碳氮比有关 碳氮比越大总氮的去除率越高 3 钝顶螺旋藻对养殖废水中总磷去除效果明显 最大去除率达到7 5 由 于养殖废水中磷的存在形式很大程度上取决于养殖废水的p h 值 所以p h 值的 变化导致养殖废水中磷的浓度呈现总体下降 并波动起伏的的变化 磷的去除作 用主要在前2 天通过沉淀作用迅速去除 之后主要通过钝顶螺旋藻的吸收利用得 到净化 上海师范大学硕士学位论文第七章总结与展望 第七章总结与展望 7 1 论文总结 钝项螺旋藻不仅可以利用养殖废水中一切可利用的无机有机化合物以及金 属元素等合成自身物质 而且其本身含有丰富的蛋白质 维生素 矿物质以及各 种生命活性物质 因此利用钝顶螺旋藻处理养殖废水不仅可以使使养殖废水得以 净化达标排放 又可以获取一定的钝项螺旋藻藻体生物量 本课题的主要目的在 于探索一种嘉兴市大规模化生产钝顶螺旋藻的技术 研究了藻种的筛选 钝顶螺 旋藻营养需求分析以及抑制因素阈值 优化了养殖废水厌氧发酵液的预处理工 艺 考察了钝顶螺旋藻对于养殖废水中氨氮 总氮 总磷以及c o d 的去除情况 主要结论如下 1 通过藻种的筛选得出结论 采集于嘉兴市本地的s t 6 品系钝顶螺旋藻比 s 6 品系钝顶螺旋藻更适宜于在养殖养殖废水沼气厌氧发酵液环境中培养 2 研究分析钝顶螺旋藻对氮磷等营养条件的分析说明 氮源是钝顶螺旋藻 生长的必要条件 不添加任何氮源的z a r r o u k 培养基中钝顶螺旋藻生长极其缓慢 而添加了8 0 6 4 m g l 的培养基中钝顶螺旋藻生长速度很快 达到了1 4 5 15 5 个 m l 另外 培养基中的氮源浓度并不是越高越好 添加过量的氮源虽然会增加 钝项螺旋藻的生长量但是增长效果并不是很大 所谓从经济角度考虑 氮浓度 8 0 6 4 m g l 即可以满足其钝顶螺旋藻的生长需求 磷酸盐是钝顶螺旋藻生长的另一个必须元素 培养基中磷酸盐浓度越高 钝 顶螺旋藻生物越大 因此培养基中所含磷酸盐浓度对钝顶螺旋藻的生长起到至关 重要的作用 3 色度和氨氮是养殖废水培养钝项螺旋藻时两个最重要的限制因素 研究 发现 本文通过设置不同色度的培养基培养钝顶螺旋藻 发现色度对钝顶螺旋藻 的抑制有一个阈值4 0 0 当色度保持在4 0 0 以下钝顶螺旋藻可以很好的生长 另外 氨氮过高也会抑制钝项螺旋藻的生长 研究表明 s t 6 品系钝顶螺 旋藻对氨氮有很强的适应性 当氨氮低于3 6 0 m g l 时氨氮对其的抑制作用不明 显 反而充当钝顶螺旋藻生长很好的氮源 4 9 第七章总结与展望上海师范大学硕士学位论文 4 根据钝顶螺旋藻对营养条件的需求分析以及抑制作用的研究建立一套适 合s t 6 品系钝顶螺旋藻生长条件的养殖废水厌氧发酵液预处理装置 最后确定 为混凝沉淀 厌氧好氧生物处理 氧化脱色 混凝沉淀过程中p a c 的投加量为 2 4 l 厌氧和好氧反应的水力停留时间均设定3 天 其中活性污泥浓度保持 6 m l 氧化脱色采用双氧水 添加3 的双氧水于养殖废水中于4 0 下反应 4 5 m i n 5 将s t 6 品系钝顶螺旋藻用于养殖废水的净化处理 从而探索本文选定的 特定钝顶螺旋藻种对养殖废水中氨氮 总氮 总磷以及c o d 的净化效果 研究 表明 钝顶螺旋藻对养殖废水氨氮的最大去除率为7 9 说明s t 6 品系钝项螺 旋藻很适用于高浓度氨氮养殖废水的培养 钝顶螺旋藻对总氮的最大去除率为 7 6 对于硝酸盐氮的去除效果取决于养殖废水中的碳氮比 碳氮比越高硝酸盐 氮的去除率越高 钝顶螺旋藻对总磷的去除率最大为7 8 且受p h 值的影响 一般8 5 9 5 去除效果最佳 主要因为碱性养殖废水使磷酸盐沉淀 因这种沉淀 不稳定所以随着p h 值的变化总磷呈现波动起伏的趋势 钝顶螺旋藻对c o d 的 最大去除率为6 2 7 2 存在问题与建议 本课题初步探索了钝顶螺旋藻对于嘉兴市养殖废水厌氧发酵液的适应性以 及对养殖废水的污染物的去除效果 证实了利用钝项螺旋藻净化养殖养殖废水的 可行性 但是仍然存在不足之处 存在问题与建议 1 本试验只是在两种温系的钝顶螺旋藻中做选择 并没有真正的完成藻种 的筛选 不同品系的钝顶螺旋藻都有其特定的性质 建议多选用几个藻种进行筛 选 2 试验中最后确定的预处理工艺虽然可以将养殖废水厌氧发酵液处理到钝 顶螺旋藻可以生长的环境条件 但是经济上需要投入很多 对于农村低利润的养 殖行业尚不适用 建议试验探索其它的一些经济又实惠的水处理工艺 3 实验室环境中并不能完全模拟室外培养 有很多不可预测的因素都会对 钝顶螺旋藻的生长产生影响 因此对于钝顶螺旋藻的规模化养殖尚且需要研究其 它的影响因素 5 0 上海师范大学硕士学位论文 第七章总结与展望 4 钝顶螺旋藻的采收方面仍然有很大的难题 建议研究开发一种经济高效 且环保的采收工艺及设备 5 1 致谢上海师范大学硕士学位论文 致谢 本论文是在导师刘锐研究员的细心指导下完成的 从论文的选题到论文方案 的确定 再到具体实施的过程 以及论文指定的每一个细节 都得到了导师大量 的帮助 导师知识渊博 平易近人 无论在生活还是学业上都给予了我无微不至 的关怀 导师孜孜不倦的追求精神 严谨的治学态度和默默无闻的奉献精神 是 学生学习的楷模 与导师共处短短两年的时间将对我今后的工作和生活产生极其 深远的影响 在此谨像恩师致以最崇高的敬意和衷心的感谢 对环境科学专业的张永明教授在研一期间学习过程中给予了很大的帮助 在 此表示感谢 另外感谢生态环境研究所的范举红 罗金飞等同学在实验以及论文的写作上 给予的帮助表示感谢 最后 向多年来一直支持我学业的父母及家人表示感谢 感谢你们一直以来 对我精神和物质上的给予 教会我如何进取和做人 研究生学习生涯即将结束 我会秉承不断学习的理念 继续迎接新的挑战 不断完善自我 努力实现自己的人生价值 5 2 张红红 2 0 1 2 年3 月 上海师范大学硕士学位论文 参考文献 参考文献 l 李淑兰 邓良伟 2 0 0 7 年我国畜禽养殖废弃物处理的宏观政策及技术进展 j 猪业科学 2 0 0 8 1 2 f i b 翔 刘菊萍 张小生 规模化养殖场面源污染问题调查及治理对策研究 j 南方农机 2 0 0 9 5 3 仁继慧 畜禽治污纳入 十二五 规划 j 农经 2 0 1l 1 4 裴建川 中国沼气工程发展现状 j 第十届中国科协年会论文集 2 0 0 8 9 5 郝元元 刘荣厚 大中型沼气工程工艺流程 发酵原料及其产物测试分析 j 安徽农业科学 2 0 0 6 3 4 1 4 3 4 2 9 3 4 3 1 6 张无敌 沼液发酵残留物利用基础 m 昆明 云南科技出版社 2 0 0 2 7 林斌 规模化养猪场沼气工程发展的影响因素研究 d 福建农林大学博士学位论文 2 0 0 9 6 8 赵立军 京郊农村发展沼气 t 程对能源和环境的贡献及发展思路 j 中国沼气 1 9 9 8 3 9 隋倩雯 董红敏 朱志平等 沼液深度处理技术研究与虑川现状 j 中国农业科技导报 2 0 11 1 3 1 8 3 8 7 1 0 于金莲 阎宁 畜禽养殖废水处理方法探讨 j 给水排水 2 0 0 0 2 6 9 4 4 4 7 l l q i nw e g o l f o p o u l o sf n t s o t s i stt f u n d a m e n t a la n de n v i r o n m e n t a la s p e c t so f l a n df i l l g a su t i l i z a t i o n f o rp o w e rg e n e r a t i o n j c h e m i c a l e n g i n e e r i n gj o u r n a l 2 0 0 1 8 2 1 5 7 1 7 2 1 2 宋成芳 眚禽养殖废弃物沼液的浓缩及其成分 j 农业工程学报 2 0 1l 1 2 1 3 r i j 静华 养殖规模发展反馈仿真应用研究 d 南昌大学硕士学位论文 2 0 1 0 6 1 4 崔理华 国内外规模化猪场废水处理组合工艺进展 j 农业环境保护 2 0 0 0 1 9 3 1 8 8 1 9 1 1 5 李远 我国规模化眚禽养殖业存在的环境问题与防治对策 j 上海环境科学 2 0 0 2 2 1 1 0 5 9 7 5 9 9 1 6 j 少华 养殖场沼液处理使用技术探索与应用实例 j 中国沼气 2 0 1 0 2 8 3 8 4 0 1 7 徐丽荣 传统浸种与沼液浸种对番茄苗期生长的影响 j 科学时代 2 0 1l 3 4 3 4 j 4 1 8 吕松林 高浓度沼液淹灌土水系统中氮 磷和有机物的动态变化 j 水土保持学报 2 0 1l 2 1 2 5 1 2 9 1 9 侏灵峰 a 2 o 工艺中的反硝化除磷现象 j 人民黄河 2 0 11 3 3 1 2 0 1 牛明芬 a o 反应器处理养殖场废水 j 沈阳建筑人学学报 2 0 1l 2 7 1 2l 施云芬 交替a o 工艺处理养猪废水脱氮研究 j 2 0 0 4 2 5 2 2 t 磊 s b r 处理养猪场废水研究 d 两南交通人学硕十学位论文 2 0 0 5 6 2 3 颜智勇 u a s b s b r 化学混凝沉淀 i 艺处理养猪废水 j 中国给水排水 2 0 0 7 1 4 2 4 胡鸿钧 螺旋藻生物学及生物技术原理 m 北京 科学出版社 2 0 0 3 2 5 c 0 2 p h 对三种藻生长及光合作用的影响 j 中国环境科学 2 0 0 7 1 2 6 微藻生物技术 m 2 7 m a r q u e zfj s a s a k ik k a k i z o n ot n i s h i on n a g a is g r o w t hc h a r a c t e r i s t i c so fs p i r u l i n a p l a t e n s i s i n m i x o t r o p h i c a n dh e t e r o t r o p h i ec o n d i t i o n s j o u r n a lo ff e r m e n t a t i o na n d b i o e n g i n e e r i n g 1 9 9 3 7 6 4 0 8 4 1 0 2 8 徐建祥 螺旋藻的藻种选育及其生长特性的研究 d 华南理工大学硕士学位论文 1 9 9 8 5 参考文献 上海师范大学硕士学位论文 2 9 周志刚 三种螺旋藻及其蛋白质 多糖和脂类结合硒的研究 j 海洋与湖泊 1 9 9 7 4 3 0 于金莲 阎宁 畜禽养殖废水处理方法探讨 j 给水排水 2 0 0 0 2 6 9 4 4 4 6 3 l 陈蕊 畜禽养殖废水处理技术的研究与应用 j 农业环境科学学报 2 0 0 6 2 5 增刊 3 7 4 3 7 7 3 2 支f j 宇赜 高浓度畜禽养殖废水处理新工艺及调试运行 j 家畜生态学报 2 0 0 9 3 0 3 8 2 8 5 3 3 何占飞 混合工艺处理猪场养殖废水研究 j 广东农业科学 2 0 1l 9 1 7 1 1 7 2 3 4 刘丽娟 不同混凝剂强化除藻 除浊的研究 j 中国给水排水 2 0 1 0 2 6 5 8 0 8 3 3 5 侯翠荣 贾瑞宝 化学氧化破坏藻体及包内藻毒素释放特性研究 j 中国给水排水 2 0 0 6 2 2 1 3 9 8 1 0 1 3 6 苗晶 高浓度聚合氯化铁混凝剂的净水效果 j 环境化学 2 0 0 4 2 3 1 6 2 6 5 3 7 胡勇有 聚合氯化铝铁的混凝特性及作j j 机理 j 同济大学学报 1 9 9 3 2 1 3 3 4 轴3 4 8 3 8 o s w a l dwj b o r o w i l z k ama m i c r o a l g a lb i o t e c h n o l o g y m c a m b r i d g e c a m b r i d g e u n i v e r s i t yp r e s s 1 9 8 8 3 0 5 3 9 汪善荣 螺旋藻的研究和开发 j 云南大学学报 1 9 9 9 1 4 3 3 2 8 3 3 2 4 0 边磊 微藻对氮磷营养盐的脱除利州与废水净化 d 浙江人学硕十学位论文 2 0 1 0 9 4 1 蔡卓平 段舜山 微藻对污水中的重金属的生物吸附 j 生态科学 2 0 0 8 6 4 2 千丽平 重金属c u 对两种海洋微藻的毒性效应 j 海洋环境科学 2 0 0 7 1 4 3 张建民 微藻对海水中重金属离子的净化作用研究 j 延边大学农学学报 2 0 0 7 3 梁英 重金属对微藻胁迫的研究现状及前景 j 海洋湖沼通报 2 0 0 9 4 4 5 有机磷农药和重金属对海洋微藻的联合毒性研究 j 海洋环境科学 1 9 9 9 2 4 6 徐勤松 黑藻对水体c d c u z n 污染的反应机制研究 d 南京师范大学 2 0 0 4 4 4 7 程东祥 新型生物吸附剂的制备及净化重金属污染水体的应用研究 d 吉林大学硕士学 位论文 2 0 0 8 4 4 8 谭万能 梢物对重金属耐性的分子生态机理 d 植物生态学报 2 0 0 6 4 4 9 李英敏 海洋微藻吸附重金属的机理研究 j 海洋科学 2 0 0 0 2 5 0 傅华龙 轮藻对养殖废水中铬 镉 锚 汞去除效果研究 j 2 0 1 0 3 5 1 刘娜娜 猪场废水厌氧消化液垂直流人工湿地处理系统的研究 j 5 2 何少林 高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究 d 同济大学博士学位 论文 2 0 0 6 3 5 3 孟睿 固定化菌 藻体系净化水产养殖废水的研究 d 北京化工大学硕士学位论文 2 0 0 6 5 4 陈志华 活性污泥 螺旋藻体系处理污水的研究 d 东北师范大学硕十学位论文 2 0 0 8 5 5 黄霞 州定化硝化细菌去除养殖废水中氨氮的研究 j 华中科技大学学报 2 0 0 2 3 1 1 1 8 2 0 5 6 郑耀通 同定化细胞处理有机废水的研究 j 污染防治技术 1 9 9 5 8 3 1 3 2 1 3 6 5 7 1 郑耀通 高效菌藻系统资源化处理畜牧养殖废 d 武夷科学 2 0 0 4 1 8 6 0 2 5 8 孟睿 利用菌 藻体系净化水产养殖废水 j 环境科学研究 2 0 0 9 5 f 5 9 禽松 藻类基因 载体及表达系统 j 生物 l 程进展 1 9 9 6 6 6 0 张向阳 固定化小球藻去除污水中氮 磷的试验研究 j 冲国给水排水 2 0 0 8 2 4 1 9 5 1 0 1 6 1 c a n i z a r e sv i l l a n u e v aro d o m i n g u e zar c r u zms e ta 1 c h e m i c a lc o m p o s i t i o no f c y a n o b a c t e r i ag r o w ni nd i l u t e d a e r a t e ds w i n ew a s t e w a t e r j b i o r e s o u r e et e c h n o l o g y 19 9 5 51 2 1 1 1 1 1 6 上海师范大学硕士学位论文 参考文献 6 2 h o n gs e o k s a i l l e en a m h y u n g g r o w t ho fs p i r u l i n ap l a t e n s i si ne m u 锄t sf r o mw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp l a n to f p i gf