[发明专利]耦合微藻高效培养的猪场发酵尾液连续式处理系统及其运行工艺

说明书

本发明提供了一种耦合微藻高效培养的猪场发酵尾液连续式处理系统，主要包括猪场发酵尾液营养盐回收模块、CO₂预溶解模块、微藻生物膜培养模块。猪场发酵尾液营养盐回收模块包括腔室及其内分布的微孔过滤管束；CO₂预溶解模块包含曝气器；微藻生物膜培养模块包括具有表面凸起结构的透明固体导光材料；各模块间通过管道相连通，在泵的驱动下实现各模块间的物质循环。本发明通过微孔过滤管束对猪场发酵尾液进行成分筛选，通过引入表面凸起结构的透明固体导光材料提高微藻生物质的产量，建立猪场发酵尾液处理、微藻高效培养耦合系统，实现物质的连续、循环利用，降低处理成本。

技术领域

本发明涉及一种基于微藻培养的废水处理系统，尤其涉及一种与微藻高效培养相耦合的猪场发酵尾液连续式处理系统。

背景技术

随着人口数量的增加以及经济的快速发展，我国畜禽养殖业呈现快速发展的趋势，为了追求更加高效与高产，多数畜禽养殖场从传统的“农户散养型”转变为“集约规模化”，然而猪场发酵尾液的大量排放对环境造成了极大的不利影响。因此，针对猪场发酵尾液的废水处理技术及系统已成为当前研究的热点。

微藻是一种具有单细胞或者简单多细胞结构的光合微生物，具有培养不受土地与季节的限制、藻细胞生长繁殖快、生产周期短、光合效率高、油脂产率高等优点。通过光合作用，微藻能够高效的将CO₂、水以及无机盐转化为自身的各种有机物质，具有良好的应用前景。近年来，基于微藻高效培养的废水处理技术已成为生物法废水处理的主要发展方向之一。一方面，猪场发酵尾液中富含的氮和磷可被微藻光合生长同化吸收利用，降低微藻生物质的培养成本，实现废水的资源化利用。同时，得到的微藻生物质可用于生产可再生的生物燃料、水产养殖饲料、保健品、化妆品等。另一方面，实现废水脱氮除磷、净化水体的目的。

然而，猪场发酵尾液成分十分复杂，含有高浓度的氮磷，对微藻细胞的生长具有明显的抑制作用，还含有大量的固体悬浮物、细菌等对微藻生长不利的组分。现阶段常用的方法是将猪场发酵尾液进行稀释，以降低过高浓度的氮磷和其他污染物对微藻生长的不利影响，稀释后的猪场发酵尾液与微藻细胞进行混合培养。该方法需要消耗大量的水资源，限制了其发展和应用，而且微藻悬浮式培养存在生物质产率低、采收能耗高等瓶颈问题。与微藻悬浮式培养相比，微藻生物膜式培养具有水资源需求量低、易于采收等优点而得到国内外学者的广泛关注，但高效的微藻生物膜反应器的研究相对匮乏，导致其性能较差。

因此，需要构建具有成分筛选能力的猪场发酵尾液处理系统、高效生产微藻生物质的微藻生物膜式培养系统，并将两者耦合，以实现物质的连续、循环利用，降低处理成本。

发明内容

本发明的目的在于提供耦合微藻高效培养的猪场发酵尾液连续式处理系统及其运行工艺，同步实现猪场发酵尾液资源化回收利用以及高密度微藻生物质的生产。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：耦合微藻高效培养的猪场发酵尾液连续式处理系统，主要包括猪场发酵尾液营养盐回收模块、CO₂预溶解模块、微藻生物膜培养模块。猪场发酵尾液营养盐回收模块包括腔室及其内分布的微孔过滤管束；CO₂预溶解模块包括曝气器；微藻生物膜培养模块包括具有表面凸起结构的透明固体导光材料。各模块间通过管道相连通，在泵的驱动下实现各模块间的物质连续、循环利用。