CN102070283A - 一种高效处理畜禽养殖废水的技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效处理畜禽养殖废水的技术，它是经过厌氧-好氧微生物处理，先将污水中大的悬浮物祛除，再祛除细的悬浮物和污泥，完成物理性的祛除后，再利用微生物处理，祛除污水中的大肠杆菌、蛔虫卵等病原生物和重金属等污染物，经过这样的处理后，原污水中90%左右的有害物质都能够被去除，厌氧菌和木霉菌能够对氨、硫化醇、硫化氢等进行催化和发酵，转化和分解为无毒、无害的化合物，达到治污除臭降氨净化环境的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理技术，确切的说是一种用于畜禽养殖废水的处理方法。
背景技术
伴随着畜禽养殖业向规模化、集约化发展，畜禽废弃物总量呈逐年增长态势，畜禽养殖业污染已成为农村面源污染的主要因素之一。国家环保总局对全国23个省市的调查发现，90%的规模化畜禽养殖场未经过环境影响评价，60%的养殖场缺乏必要的污染防治措施。据测算，一只成年鸡一天大约排泄粪便0.11kg，10万只鸡一年排出粪尿约4000t。年产1万头猪的养殖场(按6个月出栏计算)每天的排污量相当于5万人粪尿的BOD(生化需氧量，又称生化耗氧量)值。一些省市将规模化畜禽养殖作为调整产业结构、增加农民收入的重要途径加以鼓励，却忽视了污染防治工作。每年由畜禽养殖场排放的废水，其COD(化学耗氧量)总量已接近工业废水的COD排放总量，排放的固体物是工业固体废弃物的4倍，达19亿t。其中氮年产生量约为1597万t，磷年产生量约为363万t，氮、磷流失量大于化肥流失量。畜禽养殖产生的污染已成为中国农村地区的主要污染源，处理不当将对生态环境产生巨大威胁，严重影响生态环境和社会的可持续发展。
利用生物安全性的微生物来处理畜禽养殖污水具有无毒、无残留、无二次污染等优点，无疑是消除和解毒农药残留的一种安全、有效、廉价的方法，也是近年来的一个主要努力方向。木霉菌（Trichoderma）是国际上应用最为广泛的生物防治菌，已在多种作物病害的防治上得到成功应用。木霉能够降解氰化物(Ezzi and Lynch，2005; Zhou et al.，2007)、农药(付文祥，2005)、甲醛(Sawada et al.，2006)、柴油(Nwaogu et al.，2008)、酚类(Karetnikova and Zhirkova，2005)及吸附重金属等(Sanna et al.，1997; Yazdania et al.，2009)。我们研究还发现，木霉菌能够利用多种有机物作为碳源、氮源或磷源；酵母菌FJ1含絮凝基因，能使污水浑浊物快速沉淀下来。
采用微生物固定化技术在生物反应器应用中具有以下优点：较为容易的实现固液分离、增加对外界环境的抗逆性和反复使用性。此外，固定化技术可以保持较高的微生物菌体浓度从而保证在整个反应过程中获得更高的效率，同时固定化能够改变微生物细胞膜的通透性从而使外界物质更加容易的进入微生物细胞反应系统中。海藻酸钙交联固定法由于其制作过程简单、无毒和相对的温和性，成为最常用的一种固定微生物活体细胞的技术。但是这项重要的技术至今尚未应用于利用生物固定化菌株处理畜禽养殖污水方面。
发明内容
本发明旨在建立一个适合处理畜禽养殖污水的固定化体系，实现更加快速、有效、安全的处理畜禽养殖污水。
目前还没有发现关于本发明的有关报道，本发明人经过反复试验研究，终于成功的探索出一种高效处理畜禽养殖的污水处理技术，从而完成了本发明。
本发明的目的是提供一种高效处理畜禽养殖污水的方法，实现达标排放，以改良环境和实现可持续发展。
本发明以生物安全性厌氧菌和好养菌株木霉和酵母菌为主要菌株，通过固定化包埋技术，实现高效修复畜禽养殖的污水。
所述的厌氧菌（anaerobicbacteria）是一类在无氧条件下比在有氧环境中生长好的细菌，而不能在空气（18%氧气）和（或）10%二氧化碳浓度下的固体培养基表现生长的细菌。木霉属于半知菌亚门，丛梗孢目，木霉属，常见的木霉有绿色木霉、康宁木霉等。木霉具有较强分解纤维素能力，绿色木霉通常能够产生高度活性的纤维素酶，对纤维素的分解能力很强。酵母菌是一些单细胞真菌，并非系统演化分类的单元。酵母菌是人类文明史中被应用得最早的微生物，可在缺氧环境中生存。
本发明经过厌氧-好氧微生物处理，先将污水中大的悬浮物祛除，再祛除细的悬浮物和污泥。完成物理性的祛除后，再利用微生物处理，祛除污水中的大肠杆菌、蛔虫卵等病原生物和重金属等污染物。经过这样的处理后，原污水中90%左右的有害物质都能够被去除。厌氧菌和木霉菌能够对氨、硫化醇、硫化氢等进行催化和发酵，转化和分解为无毒、无害的化合物，达到治污除臭降氨净化环境的目的，具有高效性、专一性、反应条件温和及多样性特点。
本发明的处理方法具体包括以下步骤
1、木霉菌和酵母菌的大规模培养
木霉菌FM1和酵母菌FJ1从冰箱保存的斜面培养基上活化接种，用营养丰富的马铃薯葡萄糖液体培养基25-30℃，转速为200 rpm的摇床震荡培养使其扩繁。培养3d后，用转速为8000rpm离心机收集木霉菌丝和酵母菌的菌体用于细胞固定化。
2、木霉菌丝和酵母菌的包埋
新鲜的木霉菌丝和酵母菌按1:20的比例加入到3%海藻酸钠和1%硅藻土中，200rpm震荡4h使菌丝和海藻酸钠悬液充分混合。然后吸取悬液，匀速滴入3%CaCl2水溶液中，在液滴接近水面时，海藻酸钠迅速与Ca2+反应形成海藻酸钙包裹的小球。控制温度4℃硬化4h后，取出小球，备用。
3、畜禽废水的快速固液分离
畜禽养殖排放的废水通过专用收集池回收后，加入固定好的海藻酸钙包裹的酵母菌小球，浑浊的污水能够在5-10min内快速变得澄清，收集固体到高温杀菌机经80℃高温处理彻底杀灭蛔虫卵和大肠杆菌等有害微生物。
4、厌氧发酵
将固液分离后的滤液转入厌氧发酵池，厌氧菌可以把不溶性有机物分解为溶解性有机物或无机物，实现无害化生产，从而达到净化环境的目的。畜禽粪便经过较长时间的密封厌氧发酵，也可直接杀死病菌和寄生虫，减少生物污染。
5、木霉处理
经厌氧发酵处理的废水中加入固定化的木霉菌丝小球，24h后，回收菌丝小球。对处理后的污水进行COD、BOD、NH3-N、总P、大肠菌群数、蛔虫卵个数等相关指标测定，符合《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596）后直接排出。
本发明制作工艺简单，操作方便，利用生物技术处理畜禽养殖污水，效率高，速度快。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
1、木霉菌和酵母菌的大规模培养
分别取活化的新鲜木霉菌FM1孢子和酵母菌FJ1到营养丰富的马铃薯葡萄糖液体培养基，初始接种量按107个孢子（菌）/毫升，温度为28℃，转速为200rpm的摇床震荡培养使其扩繁。培养3d后，用转速为8000rpm离心机收集木霉菌丝和酵母菌的菌体用于细胞固定化。
2、木霉菌丝和酵母菌的包埋
新鲜的木霉菌丝和酵母菌按1:20的比例加入到3%海藻酸钠和1%硅藻土中，200rpm震荡4h，使菌丝和海藻酸钠悬液充分混合。然后吸取悬液，匀速滴入3%CaCl2水溶液中，在液滴接近水面时，海藻酸钠迅速与Ca2+反应形成海藻酸钙包裹的小球。控制温度4℃硬化4h后，取出小球，备用。
3、畜禽废水的快速固液分离
畜禽养殖排放的废水通过专用收集池回收后，加入固定好的藻酸钙包裹的酵母菌小球，浑浊的污水在10min内快速变得澄清，收集固体到高温杀菌机经80℃高温处理彻底杀灭蛔虫卵和大肠杆菌等有害微生物。
4、厌氧发酵
将固液分离后的滤液转入厌氧发酵池，厌氧发酵15d，厌氧菌可以把不溶性有机物分解为溶解性有机物或无机物，实现无害化生产，从而达到净化环境的目的。畜禽粪便经过较长时间的密封厌氧发酵，也可直接杀死病菌和寄生虫，减少生物污染。
5、木霉处理
经厌氧发酵处理的废水中加入固定化的木霉菌丝小球，24h后，回收菌丝小球。对处理后的污水进行相关指标测定，外排污水的SS、COD、BOD、NH3-N、总P、大肠菌群数、蛔虫卵个数分别为120mg/L、150mg/L、110mg/L、60mg/L、5.1mg/L、500个/100mL、0.5个/L，符合《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596）。
附：中华人民共和国国家标准GB18596—2001畜禽养殖业污染物排放标准。
Claims (3)
1.一种高效处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：它包括下列步骤：
（1）木霉菌和酵母菌的大规模培养
木霉菌FM1和酵母菌FJ1从冰箱保存的斜面培养基上活化接种，用营养丰富的马铃薯葡萄糖液体培养基25-30℃，转速为200 rpm的摇床震荡培养使其扩繁，培养3d后，用转速为8000rpm离心机收集木霉菌丝和酵母菌的菌体用于细胞固定化；
（2）木霉菌丝和酵母菌的包埋
新鲜的木霉菌丝和酵母菌按1:20的比例加入到3%海藻酸钠和1%硅藻土中，200rpm震荡4h使菌丝和海藻酸钠悬液充分混合，然后吸取悬液，匀速滴入3%CaCl2水溶液中，在液滴接近水面时，海藻酸钠迅速与Ca2+反应形成海藻酸钙包裹的小球，4℃硬化4h后，取出小球，备用；
（3）畜禽废水的快速固液分离
畜禽养殖排放的废水通过专用收集池回收后，加入海藻酸钙包裹的酵母菌小球，浑浊的污水能够在5-10min内快速变得澄清，收集固体到高温杀菌机经80℃高温处理彻底杀灭蛔虫卵和大肠杆菌等有害微生物；
（4）厌氧发酵
将固液分离后的滤液转入厌氧发酵池，厌氧菌可以把不溶性有机物分解为溶解性有机物或无机物，实现无害化生产，从而达到净化环境的目的，畜禽粪便经过较长时间的密封厌氧发酵，也可直接杀死病菌和寄生虫，减少生物污染；
（5）木霉处理
经厌氧发酵处理的废水中加入固定化的木霉菌丝小球，24h后，回收菌丝小球，对处理后的污水进行COD、BOD、NH3-N、总P、大肠菌群数、蛔虫卵个数等相关指标测定，符合《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596）后直接排出。
2.根据权利要求1所述的高效处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：取活化的新鲜木霉菌FM1孢子和酵母菌FJ1到营养丰富的马铃薯葡萄糖液体培养基，初始接种量按107个孢子（菌）/毫升，温度为28℃，转速为200rpm的摇床震荡培养扩繁。
3.根据权利要求1所述的高效处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：对处理后的污水进行相关指标测定，外排污水的SS、COD、BOD、NH3-N、总P、大肠菌群数、蛔虫卵个数分别为120mg/L、150mg/L、110mg/L、60mg/L、5.1mg/L、500个/100mL、0.5个/L。
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