[发明专利]利用鸟粪石沉淀耦合微藻培养进行沼液和沼气净化的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物能源开发利用和环境保护领域，具体涉及一种利用鸟粪石结晶耦合微藻培养进行沼液和沼气净化的方法。

背景技术

沼气技术是我国畜禽养殖场进行废弃物处理、资源化利用的主要手段，但是沼液的环境污染问题和沼气品位低下的问题仍然是限制沼气行业发展的主要问题。沼液中仍含有大量的氮磷等营养盐类，直接排放会造成环境污染，引起地表水体富营养化，并可能对地下水造成影响。沼气是一种混合气体，除含有甲烷（CH₄）外，还含有一定的二氧化碳(CO₂)、水汽、氮气(N₂)等气体，其中CO₂含量过高会影响沼气的适用性和热值，CO₂的去除是沼气净化的重要内容。

目前对于沼液的处置主要有“还田”、“自然处理”、“工程化处理”等模式。沼液还田需要大量土地，并难以解决沼液产生的连续性与农业使用的季节性之间的矛盾。“自然处理”是指利用氧化塘、人工湿地、土地渗滤等方法进行沼液处理，虽然投资较省，能耗少，运行管理费用低，也需要大量土地，受季节的影响，并且有污染地下水的风险。“工程化处理”是指利用曝气、吹脱、离子交换、膜过滤等物理、化学或生物的手段对沼液进行达标处理，虽然占地少，适应性广，但是投资大，能耗高，运转费用高，并且很少进行资源化利用。

目前用于沼气中CO₂去除的方法主要有高压水洗、化学吸收、变压吸附和膜分离技术等，成本都较高。

另外，微藻能源技术是一种较新的生物质能源技术，由于微藻生长速率快、收获时期短、光合利用效率高，单位面积产能率高等特点，目前国内外普遍认为是非常有竞争力的生物质能源技术，发展潜力巨大。例如，中国专利号“201310347109.8”公开了一种基于微藻养殖的沼液生态净化方法，公开日为2013-11-20，包括如下步骤：（1）沼液预处理；（2）自养型微藻的驯化培养，获得能够在70%-100%沼液中快速生长的藻株；（3）种子液的制备；（4）微藻生长耦合沼液净化方法：经驯化后的藻种经扩培后接种到开放式光生物反应器中培养，采用半连续培养方法和补料流加培养等优化的方法手段，获得高密度生长的小球藻生物量，同时净化沼液；（5）微藻细胞的生化破壁：将微藻细胞引入生化破壁池，投放淡水鱼，获得破壁的藻浆；（6）采收微藻细胞并回收利用沼液。

但是微藻培养中大量的氮磷等营养盐类和碳源的消耗会带来巨大的运行成本，降低培养成本是促进藻类能源发展的一个重要因素。利用沼液中丰富的氮磷等营养盐培养微藻被认为是可行的，但是由于沼液中含有的高浓度的氨氮不利于微藻生长，沼液中大量的悬浮物质致使透明度降低，不利于微藻的光合作用。用清水对沼液进行稀释是目前常用的方法，但是该方法会消耗大量的水资源。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种利用鸟粪石沉淀耦合微藻培养进行沼液和沼气净化的方法。本发明利用鸟粪石沉淀技术降低沼液中的氨氮浓度、提升沼液的透明度以更利于微藻的生长，利用微藻对沼气中CO₂和沼液中氮磷等营养盐净化沼液和沼气，可以提升沼气利用价值、降低沼气工程运行成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用鸟粪石沉淀耦合微藻培养进行沼液和沼气净化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、测定养殖废水厌氧发酵后的沼液中NH₄⁺、Mg²⁺和PO₄^3-的浓度；

b、向沼液中加入Mg²⁺和PO₄^3-产生鸟粪石沉淀，加入量以NH₄⁺的去除率达到70%—90%为标准；

c、鸟粪石沉淀后，自然分离固体和液体，将液体pH值调节到适合微藻生长的范围内用于微藻培养；

d、在调节pH值后的液体中接种微藻后，通入脱硫后的沼气进行培养；

e、培养后进行固液分离，对微藻藻体进行收集利用。

所述步骤a中，用于鸟粪石沉淀的沼液为经过厌氧消化处理后，且未经预处理的新鲜沼液。

所述步骤a中，养殖废水经沼气发酵罐厌氧消化后沼液进入调节池中，测定沼液中NH₄⁺、Mg²⁺和PO₄^3-的浓度。