一种藻菌共生反硝化生物滤器的构建方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种藻菌共生反硝化生物滤器的构建方法及应用，涉及海水养殖尾水处理技术领域。构建方法为：将海水养殖尾水通入含有填料的滤器中进行循环，实现自然挂膜，然后调整海水养殖尾水的碱度至海水螺旋藻生长的适宜碱度，作为其生长水体，并在滤器中加入海水螺旋藻，保持光照，待滤器内壁生长出藻菌生物被膜后，完成藻菌共生反硝化生物滤器的初步构建；在不短于15d的时间内，逐步降低所述海水养殖尾水的碳源含量，并逐步缩减水力停留时间，最终保持C/N为1/1，水力停留时间为2h，完成反硝化生物滤器的构建。本发明专利技术在大幅减少有机碳源投加以降低运行成本的同时，兼顾高效除磷，可在短时间内快速实现海水养殖尾水的达标排放。放。放。

【技术实现步骤摘要】
一种藻菌共生反硝化生物滤器的构建方法及应用


[0001]本专利技术涉及海水养殖尾水处理
，特别是涉及一种藻菌共生反硝化生物滤器的构建方法及应用。

技术介绍

[0002]海水养殖尾水具有碳氮比(C/N)低、盐度高、排放不集中、产量大等特点，导致其处理难度较大。
[0003]传统物理处理法(机械过滤、泡沫分离、膜分离等)无法对养殖尾水进行深度处理，难以达到排放标准，通常仅用作养殖尾水的预处理；化学处理法(臭氧氧化、絮凝、电解法等)虽然高效，但其成本也高，产生副产物，增加水产品的食用风险；而生物处理法因其低成本、低风险并可深度处理养殖尾水等优点受到广泛研究。
[0004]目前，传统的生物处理法主要包括活性污泥法、生物膜法、生物过滤法等，但对氮磷的去除效果并不理想。最大的问题在于：
①
活性污泥法尚难应用于处理海水养殖尾水，一方面是因为较低的尾水负荷难以维持污泥的高效生长，往往需要外加碳源以维持适宜C/N，提高了处理成本；另一方面该法对磷的去除通过排放剩余污泥来实现，需设置交替厌氧和好氧/缺氧条件实现多聚磷酸盐在聚磷菌中的储存，多段工艺占地面积较大，使处理成本大幅增加。
②
与活性污泥法类似，生物膜法同样受限于尾水的低C/N比，其除磷过程依赖微生物自身生长或繁殖消耗，对尾水中磷酸盐去除效果不佳，多适用于处理有机物浓度较高的尾水。
③
以贝藻混养为代表的生物过滤法，不添加外源物质即可低成本地去除尾水中的无机氮、磷，但其处理效果受限于大型藻类的生长效率。因此，迫切需要一种高效率、低成本的生物处理法用于海水养殖尾水深度处理。
[0005]目前，海水陆基工厂化循环水养殖系统中包含一级、二级、三级生物滤池，在曝气条件下，仅通过硝化细菌将对养殖生物毒害作用较大的氨氮和亚硝态氮转化为对生物毒害作用较小的硝酸盐氮后，回用或者排放，长此以往，循环系统中硝酸盐逐渐累积，且研究表明，较高浓度的硝酸盐会对养殖动物产生慢性不良影响；另外，高浓度的硝酸盐排放可能引起受纳海域的富营养化，因此，海水养殖尾水中硝酸盐的高效去除对于海水养殖业高效绿色发展具有重要的意义。
[0006]近年来，将微藻对尾水中氮磷等营养物质的去除与细菌强大的污染物降解能力有效结合而建立的藻菌共生生物技术正成为废水处理领域新的研究热点，目前已被证明可有效应用于生活污水、消化浓缩废水、酿酒废水、养猪废水和水产养殖尾水的处理，同时还可实现节能降耗和资源回收利用。但目前，对于藻菌共生废水处理技术，绝大部分研究均为自养微藻与好氧细菌之间的共生体系，自养微藻通过光合作用释放出的氧气供好氧细菌/硝化细菌利用，从而对水体中的氨氮、亚硝酸盐氮进行转化，同时微藻经过同化吸收可去除一部分的氮、磷等，但是此种方式并不适用于海水陆基工厂化养殖模式下硝酸盐含量较高的尾水处理，若以自养微藻搭配异养反硝化菌的共生模式，光合微藻产生的氧气会抑制反硝化菌的脱氮效率，从而难以达到海水养殖尾水排放标准。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种藻菌共生反硝化生物滤器的构建方法及应用，以解决上述现有技术存在的问题，进而实现养殖尾水中海水养殖尾水中TN、TP的高效去除，短时间内实现海水养殖尾水的达标排放。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]本专利技术目的之一是提供一种藻菌共生反硝化生物滤器的构建方法，包括以下步骤：
[0010](1)将海水养殖尾水通入含有填料的滤器中进行循环，实现自然挂膜；
[0011](2)挂膜完成后，调整所述海水养殖尾水的碱度至海水螺旋藻生长的适宜碱度，作为其生长水体，然后在滤器中加入海水螺旋藻，保持光照；
[0012](3)待滤器内壁生长出藻菌生物被膜后，即完成藻菌共生反硝化生物滤器的初步构建；
[0013](4)对初步构建藻菌共生反硝化生物滤器进行优化：在不短于15d的时间内，逐步降低所述海水养殖尾水的碳源含量，并逐步缩减水力停留时间，最终将碳源控制为100mg/L，C/N为1/1，水力停留时间为2h，完成反硝化生物滤器的构建。
[0014]进一步地，自然挂膜过程中，所述海水养殖尾水的温度为30℃，水力停留时间为4h。
[0015]进一步地，在进行自然挂膜前，调整所述海水养殖尾水的C/N比为6/1。
[0016]进一步地，步骤(2)中，海水螺旋藻的藻细胞密度不低于每毫升500个。
[0017]进一步地，步骤(2)中，光照强度不超过500lux，光暗周期为12h：12h。
[0018]进一步地，步骤(2)中，采用NaHCO3调节所述海水养殖尾水的碱度。
[0019]本专利技术目的之二是提供采用上述构建方法构建得到的藻菌共生反硝化生物滤器。
[0020]本专利技术目的之三是提供上述藻菌共生反硝化生物滤器在海水养殖尾水处理中的应用。
[0021]本专利技术公开了以下技术效果：
[0022]有机碳源是反硝化脱氮的重要控速步骤，海水养殖尾水具有盐度高、水量大、C/N低的特点，为保证反硝化过程的顺利进行，大量有机碳源添加势必造成养殖尾水处理成本的升高；另外，反硝化过程不具备除磷条件，对于养殖尾水中磷的去除极其有限。因此，本专利技术通过构建一种藻菌共生反硝化生物滤器，在大幅减少有机碳源投加以降低运行成本的同时，兼顾高效除磷，最终实现海水养殖尾水达标排放的目的。
[0023]本专利技术通过兼养蓝藻海水螺旋藻与反硝化细菌构建完成藻菌共生反硝化生物滤器，可实现养殖尾水中硝酸盐的高效脱除耦合磷酸盐的快速去除，短时间内实现海水养殖尾水的达标排放。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术藻菌共生反硝化生物滤器结构示意图；其中，1
‑
法兰；2
‑
排气口；3
‑
螺丝；4
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承托层；5
‑
进水口；6
‑
取液口；
[0026]图2为本专利技术藻菌共生反硝化生物滤器实物图；
[0027]图3为藻菌共生反硝化生物滤器中进、出水TN浓度及去除率随时间变化图；
[0028]图4为藻菌共生反硝化生物滤器中进、出水TP浓度及去除率随时间变化图。
具体实施方式
[0029]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0030]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种藻菌共生反硝化生物滤器的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将海水养殖尾水通入含有填料的滤器中进行循环，实现自然挂膜；(2)挂膜完成后，调整所述海水养殖尾水的碱度至海水螺旋藻生长的适宜碱度，作为其生长水体，然后在滤器中加入海水螺旋藻，保持光照；(3)待滤器内壁生长出藻菌生物被膜后，即完成藻菌共生反硝化生物滤器的初步构建；(4)对初步构建藻菌共生反硝化生物滤器进行优化：在不短于15d的时间内，逐步降低所述海水养殖尾水的碳源含量，并逐步缩减水力停留时间，最终保持C/N为1/1，水力停留时间为2h，完成藻菌共生反硝化生物滤器的构建。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，自然挂膜过程中，所述海水养殖尾水的温度为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鸿武，汪鲁，曲克明，崔正国，王大为，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院黄海水产研究所，
类型：发明
国别省市：