[发明专利]一种纳米二氧化钛强化微藻利用猪场沼液中腐殖酸的方法

说明书

本发明涉及一种纳米二氧化钛强化微藻利用猪场沼液中腐殖酸的方法，利用纳米二氧化钛将猪场沼液中微藻难以吸收利用的腐殖酸分解成可被微藻吸收利用的小分子有机酸或CO₂，达到提高微藻对腐殖酸吸收利用效果目的。本发明工艺参数为：微藻初始接种浓度为0.1～0.4 g/L，纳米二氧化钛添加量为0.01～0.3 g/L，培养温度为20～40℃，光照强度为250～610μmol photons·m^‑2·s^‑1，光暗周期为12 h/12 h，摇床转速为150 rpm，培养时间为2～72 h。此时微藻叶绿素含量和废水中腐殖酸去除率分别是对照处理的2.5倍和3.3倍，工艺过程简便，易于规模化推广。

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化钛强化微藻利用猪场沼液中腐殖酸的方法，具体属于废水处理技术领域。

背景技术

我国是养猪业大国，养猪业的快速发展导致大量养猪废水的产生，水污染问题已成为制约我国养猪业发展的重要瓶颈。目前，国内外大型养猪场主要采用厌氧发酵系统对养猪废水进行处理。该系统虽然能降低养猪废水中有机物浓度并生产沼气，但也产生了大量的猪场沼液。猪场沼液中氮磷等营养盐含量非常高，且碳氮比严重失调，不利于生化处理，是一种难处理的污水。现有的猪场沼液处理技术（如好氧-厌氧联合工艺）前期投入与运行维护成本较高，这对于本身利润不高的养猪业来说难以负担。而且，传统的沼液处理技术仅仅作为一种处理工艺实现废水的无害化处理，忽略了沼液的资源化利用。

微藻是一种具有生长周期短、光合效率高、不与粮争地等优点的初级生产者。猪场沼液中氮、磷等营养元素丰富，可作为微藻生长的养分来源。近年来，因微藻在实现废水氮磷净化和油脂积累方面显示出的巨大潜力，已成为污水净化和生物质能源生产关注的焦点。将微藻培养与猪场沼液净化结合起来，在生产微藻生物质的同时又能实现沼液的循环利用。与其他处理技术相比，基于微藻培养的猪场沼液净化技术具有独特的优势：如无需添加化学物质、具有自产氧及二氧化碳减排能力、生产高附加值生物质产品（如油脂、蛋白质、色素等）等。然而，由于沼液中的有机物多为难以生物降解的惰性组分（例如腐殖酸），难以被微藻作为碳源进行利用，导致出水COD偏高。腐殖酸是广泛存在于水体中的一类大分子化合物并具有复杂的化学性质，传统处理方法的降解率较低，属于难降解的有机物质。因此，微藻虽然可以有效地实现了猪场沼液中氮磷的资源化利用，但对于猪场沼液中腐殖酸类难降解有机质的利用效果不佳，如何提高微藻对猪场沼液中腐殖酸类难降解有机质的利用效率仍是个难题。

近年来，可见光驱动的半导体光催化体系在降解甚至矿化环境中有机污染物和开发利用太阳光等领域表现出巨大的潜力，一系列新型可见光催化剂相继问世。光催化技术对于一些难降解有机物具有较好的降解效果，例如纳米二氧化钛对腐殖酸具有较好的降解效果。虽然光催化可以有效地降解废水中难降解有机物，但并未实现有机物的资源化利用，造成极大的资源浪费，同时也易造成二氧化碳等温室气体排放的问题。而将光催化技术和微藻技术联合应用到猪场沼液处理中，不仅能将沼液中腐殖酸分解成小分子有机物或CO₂，被微藻吸收利用，减少温室气体排放；同时，沼液中充足的碳源供给也会促进微藻的生长，从而提高其对沼液中碳氮磷的吸收效果，最终实现猪场沼液中碳、氮、磷的资源化利用。然而，目前鲜有关于光催化耦合微藻净化猪场沼液的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术条件限制，提供一种纳米二氧化钛强化微藻吸收利用猪场沼液中腐殖酸的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明一种纳米二氧化钛强化微藻利用猪场沼液中腐殖酸的方法采用纳米二氧化钛促进微藻对猪场沼液中腐殖酸的利用效果，具体包括以下步骤：

步骤1：将微藻接种至培养基中培养3～4d使其进入对数期；

步骤2：将步骤1中的微藻用纯水洗净，其后按微藻初始接种浓度为0.1～0.4g/L接种至猪场沼液中，加入0.01～0.3g/L的纳米二氧化钛，置于光照培养箱中培养；