不同预处理对沼液培育微藻的影响_叶美锋.pdf
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1、2023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK收稿日期:2022-12-09基金项目:福建省科技厅省属公益类科研项目(2021R1032004,2021R1032003)作者简介:叶美锋(1981),女,本科,助理研究员,研究方向为农业废弃物资源化利用研究。不同预处理对沼液培育微藻的影响叶美锋吴晓梅吴飞龙林代炎(福建省农业科学院农业工程技术研究所福建福州350003)摘要为推广畜禽养殖废水处理与资源化利用,研究畜禽养殖场沼液废水养殖小球藻、斜生四链藻、四尾栅藻和钝顶螺旋藻4种常用耐高污染的常用饵料微藻,试验选取高温高压灭菌法、添加漂白粉、臭氧杀菌消毒法及未处理沼液4种预处
2、理方式,探讨沼液预处理方法对微藻生长情况的影响以及筛选优质耐污微藻。试验结果表明:4个试验组中小球藻生长状况最好,在高压灭菌处理后微藻生物量提高348%,经过12 d的处理后,COD、TP、NH4+-N去除率分别为80.8%、75.7%、91.3%,处理效果良好,可作为畜禽养殖高浓度废水处理资源化利用的适用藻种。关键词微藻沼液资源化利用中图分类号:X701文献标识码:A文章编号:1672-9064(2023)0309004畜禽养殖废水的有效处置和资源化利用是当前畜禽养殖健康可持续发展的重要环节。传统的沼液施肥处理利用方式受周边环境影响,需要大量土地进行消纳,无法适用于所有养殖场废水处理,而任意
3、排放则会造成严重环境污染,并导致沼液中丰富的碳氮磷等营养元素流失。因此,研究人员对沼液的资源利用开展多元化的研究。利用沼液中含有的丰富氮磷等营养元素和活性成分,作为营养源开展微藻养殖,在实现沼液净化处理的同时,收获的微藻可作为生物柴油原料或动物饲料,具有极高的附加值1。刘林林等2对15种微藻对猪场养殖污水中的净化效果和微藻养分分析表面,15株微藻都可有效降低沼液的氮磷含量,其中多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和四尾栅藻SHOU-F35对沼液总氮和硝态氮的效果 最 好,而微 藻蛋 白 含 量 最 高 的 为 椭 圆 小 球 藻(Ch.ellip-soidea)。高保燕等3利用奶牛场
4、废水培养富含油脂的尖状栅藻(S.acuminatus),能够有效去除废水中的氮和磷等营养成分,还可以为生产生物柴油提供原料。马红芳等4比较了多种藻类,认为小球藻和栅藻是去除污水中氮、磷等物质效率最高的藻类。应用微藻高效氧化塘技术处理养猪废水、养鱼废水和生活污水均取得良好效果。由于养殖场沼液的浊度高、碳氮比失调、病原菌等因素会抑制微藻生长,因此需要对沼液进行预处理5。基于微藻养殖常用的沼液预处理方式有稀释法、高压灭菌法、吹脱法、臭氧法、化学沉淀法等6-9。这些方法在实验室研究上都取得了一定效果,但是推广过程中由于存在二次污染和操作成本高等缺点,实用性不强,因此,在沼液养殖微藻过程中找到一种易操作
5、、低成本、高效率的预处理方法十分必要。本研究采用稀释法、高压灭菌法和添加漂白粉等3种沼液预处理方法对小球藻、螺旋藻、四尾栅藻和斜生四链藻这4种微藻的养殖效果的分析,研究不同预处理方法对微藻生长情况和沼液污染物去除效果的影响,以寻求一种适用于沼液规模化养殖微藻的沼液预处理方法以及适用于高浓度养殖废水处理的微藻藻种,为后续沼液资源化利用提供技术依据和理论基础。1材料与方法1.1试验材料本实验所用藻种为蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)、斜生四链藻(Tetradesmusobliquus)及四尾栅藻(Scenedesmus
6、 quadricauda),原种从中国科学院武汉水生生物研究所淡水藻种库购得,编号为FACHB-9、FACHB-439、FACHB-416及FACHB-44。本试验所用沼液取自福清某规模化养猪场厌氧发酵池出水,静置沉淀1 d后取上清液,用300目纱布进行简单过滤去除较大颗粒物质。为防止因为沼液原液中过高的氨氮和总磷抑制微藻的生长,对过滤后原液稀释4倍后待用。1.2试验方法1.2.1微藻的扩培在恒温光培养箱中进行微藻扩培,取适量微藻与培养基按12比例混匀,蛋白核小球藻、斜生四链藻及四尾栅藻培养基为BG11培养基、钝顶螺旋藻培养基为Zarrouk培养基。试验使用500 mL三角瓶,培养箱温度设置为
7、25,光照 强度2 000 Lux、光暗比为1212,待扩培后微藻达到对数生长期后,待用。1.2.2沼液预处理本试验分5组进行,每组设计3个平行,具体操作如下。培养基组:蛋白核小球藻、斜生四链藻及四尾栅藻选取BG11培养基,钝顶螺旋藻选用培养基作培养基组。对照组(A):取沼液上清液过滤后加蒸馏水稀释4倍作无处理对照;高压灭菌组(B):取对照组A沼液在120 进行高压蒸汽灭环 境 大 视 野902023NO3.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK由表1可见,4种预处理方式中,高压灭菌会导致沼液的pH值、浊度、COD升高,对TP影响不大,而由于高温的作用促进了NH3挥发从而导致N
8、H4+-N浓度下降。加药组和臭氧灭菌组处理前后的沼液水质指标变化不大,只有臭氧灭菌组脱色效果明显,浊度显著下降。2.24种微藻在不同预处理条件下的生长情况实验应用不同微藻在其最佳光密度范围内的数值变化测试其生长情况,如图1所示。总体来说,蛋白核小球藻组的生长效果最好,在实验前4天,小球藻各实验组生长情况均较缓慢,而到第8天后开始呈现增长趋势。对实验后收获的微藻干重进行分析比较,各组生物增长率见图2。如图2可见,小球藻高压灭菌组的增长率高于其他组,生物量增长率达到348%,其次是臭氧消毒组的微藻增重达到120%,而加药组和未处理沼液组的增长缓慢。其中未经处理的沼液原液组在第8天进入相对生长下降期
9、。小球藻生物增长率为高压灭菌组对照组臭氧组加药组未处理沼液组。斜生四链藻在高压灭菌组和培养基对照组生长效果较好,其生物增长率为高压灭菌组对照组加药组臭氧组未处理沼液组。经过4 d达到对数生长期,其中高压灭菌组生长效果最好,生物增加量最高达到283%,其次是培养基对照组,未经处理的沼液组也呈持续曾趋势,但增长速率较慢,第4天后,未处理沼液组、加药组和臭氧组的都进入静止期,生物量增长减缓。而沼液未处理组的生物增加最低,为73%。四尾栅藻中除培养基组长势良好以外,其他组的生长速率相近,整体增长速度缓慢,其中臭氧组数值相对最高,增长率达到69%,各组生物增加率为培养基对照组臭氧组高压灭菌组加药组无处理
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