1.本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種含硝酸根離子廢水的處理方法。

背景技術(shù)：

2.人類社會(huì)的快速發(fā)展極大的提升了對水資源的需求量。而工業(yè)化進(jìn)程的加速在改善人們生活質(zhì)量的同時(shí)帶來了嚴(yán)重的水污染。水污染物的種類繁多，其中含氮廢水，特別是含硝酸根離子廢水，給人類健康、生態(tài)環(huán)境都帶來了嚴(yán)重的威脅。在世界各地，飲用水中硝酸鹽超標(biāo)的情況時(shí)有發(fā)生。而環(huán)境水體中氮含量過高導(dǎo)致富營養(yǎng)化、水體老化等現(xiàn)象也帶來了嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難，而且水環(huán)境的恢復(fù)更是極為困難與漫長。因此，含硝酸根離子廢水的處理一直是水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是難點(diǎn)和重點(diǎn)。

3.目前對含硝酸根離子廢水進(jìn)行處理的方法主要有生物反硝化法、中和法與化學(xué)還原法等幾種。應(yīng)用的最廣泛的方法是生物反硝化法，這種方法利用反硝化細(xì)菌的反硝化作用，將硝態(tài)氮還原為氮?dú)?，釋放至大氣中。但由于反硝化?xì)菌生長速度慢、反硝化效率低、對ph耐受范圍窄等因素的限制，這種方法無法處理高濃度的含硝酸根離子廢水，需要用大量的水進(jìn)行稀釋，占地面積大，導(dǎo)致廢水處理成本高，也未對氮元素進(jìn)行資源化利用。中和法使用堿性物質(zhì)對廢水中的硝酸進(jìn)行中和，再通過提濃等方式進(jìn)行處理。這種方法實(shí)際只是將硝酸轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，并沒有真正的對污染物進(jìn)行清除?；瘜W(xué)還原法利用硝酸根離子的氧化性，使用化學(xué)還原劑將硝態(tài)氮還原為氮?dú)饣虬薄＿@種方法需要投加大量藥劑，可能會(huì)帶來新的污染，還原產(chǎn)生的氨態(tài)氮也是嚴(yán)重的污染物，需要進(jìn)行進(jìn)一步處理，容易產(chǎn)生二次污染?？梢钥闯觯壳斑€缺少能夠高效率處理含較高濃度硝酸根離子的廢水的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的處理效率不高、資源化利用程度低、帶來二次污染等問題，提供一種含硝酸根離子廢水的處理方法，該處理方法的處理效率和穩(wěn)定性均較高，且在處理廢水的同時(shí)高產(chǎn)量地獲得了微藻生物質(zhì)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)、社會(huì)效益，并且特別適用于硝酸根離子含量較高的廢水。

5.為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種含硝酸根離子廢水的處理方法，該方法包括：向開放式廢水處理裝置中導(dǎo)入微藻以及含有所述含硝酸根離子廢水的培養(yǎng)液，并利用所述培養(yǎng)液進(jìn)行微藻的培養(yǎng)；其中，所述開放式廢水處理裝置包括用于容納所述培養(yǎng)液的培養(yǎng)池、以及設(shè)置在所述培養(yǎng)池中的導(dǎo)光部件和通氣部件；所述導(dǎo)光部件包括一個(gè)以上的導(dǎo)光板，所述導(dǎo)光板用于將照射在其頂部的光線導(dǎo)入培養(yǎng)液的液面下方，其頂端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面上方，底端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面下方。

6.優(yōu)選地，所述導(dǎo)光板由透明材料構(gòu)成，所述導(dǎo)光板包括上部的光吸收部和下部的光散射部。

7.更優(yōu)選地，所述光吸收部的截面為倒梯形，所述光散射部的截面為矩形。

8.更優(yōu)選地，所述光散射部經(jīng)過基材摻雜處理和/或激光刻蝕處理使其光透過性降

低。

9.更優(yōu)選地，在所述光散射部中，下部的光透過性高于上部。

10.優(yōu)選地，所述通氣部件包括通氣管與一根以上的曝氣管，所述曝氣管上布設(shè)有曝氣孔。

11.更優(yōu)選地，所述曝氣管設(shè)置于所述培養(yǎng)池的底部。

12.更優(yōu)選地，所述曝氣管設(shè)置于所述導(dǎo)光板的下方。

13.更優(yōu)選地，所述曝氣孔朝向所述導(dǎo)光板設(shè)置。

14.更優(yōu)選地，所述含硝酸根離子廢水中，以氮元素計(jì)的總氮元素含量≥200mg/l。

15.更優(yōu)選地，所述含硝酸根離子廢水中，以硝酸根離子的形式存在的氮元素占總氮元素的比例≥1％。

16.優(yōu)選地，所述含硝酸根離子廢水的導(dǎo)入使得所述培養(yǎng)液中以no

3-計(jì)的硝酸根離子的含量為0.005-5g/l。

17.優(yōu)選地，所述培養(yǎng)液的ph值為8.0-11.0。

18.優(yōu)選地，通過加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的ph值；更優(yōu)選地，所述ph調(diào)節(jié)劑為硝酸、碳酸氫鈉和co2中的一種或多種。

19.優(yōu)選地，相對于1m3培養(yǎng)液，所述通氣部件的通氣量為0.02-2m3/min。

20.優(yōu)選地，所述通氣部件中通入的氣體為選自空氣、二氧化碳和氮?dú)庵械囊环N或多種。

21.優(yōu)選地，所述培養(yǎng)液中還含有提供微藻生長的其他營養(yǎng)成分。

22.優(yōu)選地，其他營養(yǎng)成分包括碳源、磷源、鐵源、鎂源、微量元素中的一種或多種。

23.優(yōu)選地，該方法還包括：取出至少部分所述培養(yǎng)液，并補(bǔ)加所述含硝酸根離子廢水。

24.優(yōu)選地，所述培養(yǎng)液中微藻的od

560

為1.5以上時(shí)，取出所述培養(yǎng)液；

25.優(yōu)選地，取出所述培養(yǎng)液的方式為連續(xù)式或間歇式。

26.優(yōu)選地，通過過濾處理從取出的所述培養(yǎng)液中分離微藻。

27.優(yōu)選地，所述過濾處理的方式為一級(jí)過濾處理或者兩級(jí)以上的串聯(lián)過濾處理。

28.優(yōu)選地，所述過濾處理至少包括截留分子量≤100kda的超濾。

29.優(yōu)選地，所述過濾處理得到的清液中不含有微藻細(xì)胞和分子量>100kda的分子。

30.優(yōu)選地，從取出的所述培養(yǎng)液中分離微藻后，將得到的清液返回所述開放式廢水處理裝置；更優(yōu)選地，返回所述清液時(shí)，控制培養(yǎng)液中微藻的od

560

為0.5-1.5。

31.優(yōu)選地，所述微藻為真核藻類和/或原核藻類，優(yōu)選為原核藻類，更優(yōu)選為螺旋藻。

32.通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用微藻吸收廢水中的硝酸根離子，實(shí)現(xiàn)了微藻處理(轉(zhuǎn)化)含硝酸根離子廢水的目的，處理效率和穩(wěn)定性均較高，不會(huì)產(chǎn)生二次污染物，且在處理廢水的同時(shí)高產(chǎn)量地獲得了微藻生物質(zhì)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)、社會(huì)效益。微藻生物質(zhì)通過后加工，可以在飼料、保健品、材料等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。進(jìn)而，通過通氣部件與導(dǎo)光部件布置匹配、通氣量以及曝氣孔朝向的優(yōu)化，可以減少微藻在導(dǎo)光部件表面的附著，改善光照效果，降低處理裝置的操作與清潔成本。

附圖說明

33.圖1為本發(fā)明的開放式廢水處理裝置的正視圖。

34.圖2為本發(fā)明的開放式廢水處理裝置的剖面圖。

35.圖3為各實(shí)施例與對比例的處理過程中no

3-清除效率。

36.圖4為各實(shí)施例與對比例的處理過程中no

3-清除率。

37.附圖標(biāo)記說明

38.1、培養(yǎng)池

??????????

2、導(dǎo)光板

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3、通氣部件

39.201、光吸收部

??????

202、光散射部

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301、曝氣管

40.302、曝氣孔

具體實(shí)施方式

41.在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。在本發(fā)明中，“上”、“下”、“垂直”等方位名詞均為附圖中相應(yīng)的方向。

42.本發(fā)明的含硝酸根離子廢水的處理方法包括：向開放式廢水處理裝置中導(dǎo)入微藻以及含有所述含硝酸根離子廢水的培養(yǎng)液，并利用所述培養(yǎng)液進(jìn)行微藻的培養(yǎng)；如圖1-2所示，所述開放式廢水處理裝置包括用于容納所述培養(yǎng)液的培養(yǎng)池1、以及設(shè)置在培養(yǎng)池中的導(dǎo)光部件和通氣部件3；所述導(dǎo)光部件包括一個(gè)以上的導(dǎo)光板2，所述導(dǎo)光板2用于將照射在其頂部的光線導(dǎo)入培養(yǎng)液的液面下方，其頂端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面上方，底端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面下方。

43.根據(jù)本發(fā)明，所述開放式廢水處理裝置用于提供微藻培養(yǎng)的過程中的條件，從而達(dá)到針對含硝酸根離子廢水進(jìn)行處理的目的，其結(jié)構(gòu)能夠完成微藻的高效培養(yǎng)即可。所述開放式廢水處理裝置中，培養(yǎng)池1為開放式培養(yǎng)池，具體可以為不具有頂壁的柱狀結(jié)構(gòu)。

44.在本發(fā)明的開放式廢水處理裝置中，所述導(dǎo)光部件用于將開放式廢水處理裝置上方入射的日光導(dǎo)入培養(yǎng)液的內(nèi)部，從而使得位于培養(yǎng)液較深處陽光無法透射的位置的微藻也能夠得到充分的光照，從而提高培養(yǎng)效率；所述通氣部件3用于提供微藻生長所需的二氧化碳等氣體，促進(jìn)微藻生長。通過如上提供適當(dāng)?shù)臈l件，微藻細(xì)胞利用其含有的多種能夠吸收特定波長范圍光子的感光色素，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，提供給微藻細(xì)胞用于物質(zhì)同化，從而達(dá)到廢水處理的目的。

45.根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)光板2的結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式?jīng)]有特別限定。從更利于將外部光線導(dǎo)入培養(yǎng)液內(nèi)部的角度考慮，優(yōu)選所述導(dǎo)光板2包括上部的光吸收部201和下部的光散射部202。該光吸收部201和光散射部202一體形成，使用時(shí)光吸收部201的至少部分位于液面上部從而用于吸收光線，光散射部202的至少部分位于液面下部從而用于將光吸收部201吸收的光線散射，從而實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)光效果。導(dǎo)光板2優(yōu)選為板狀結(jié)構(gòu)。從便于吸收和散射光的角度考慮，優(yōu)選地，如圖2所示，光吸收部201的截面的上邊長于下邊，例如可以為倒梯形，光散射部202的截面為矩形。上述截面是指垂直于導(dǎo)光板2的板狀平面的面。導(dǎo)光板的尺寸配合培養(yǎng)池的尺寸設(shè)置。此外，優(yōu)選導(dǎo)光板2在培養(yǎng)池1中垂直設(shè)置，導(dǎo)光板2的數(shù)量優(yōu)選為2-5

個(gè)/m，間距為10-50cm。

46.根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)光板2的材質(zhì)沒有特別的限定，優(yōu)選導(dǎo)光板2的組成材料為固體透明材料，例如可以為玻璃、表面處理玻璃、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、復(fù)合有機(jī)材料中的一種或多種。

47.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，為了提高光散射部202的散射效率，優(yōu)選光吸收部201為透明基材，并且光散射部202通過基材摻雜處理和/或激光刻蝕處理降低其光透過性，從而使與垂直方向成一定夾角范圍內(nèi)的入射光線向水平方向均勻散射。

48.進(jìn)而，導(dǎo)光板2的光透過性可以是均勻的，也可以是不均勻的，光透過性不均勻的導(dǎo)光板2可以達(dá)到調(diào)整培養(yǎng)液不同深度的光照強(qiáng)度的效果。通?？梢酝ㄟ^調(diào)整摻雜程度和/或激光蝕刻程度調(diào)整導(dǎo)光板2不同位置的光透過性，例如摻雜程度較高或激光蝕刻程度較高的材料透光性低，向水平方向散射的光線較多，從而其表面光照射強(qiáng)度較高。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，光散射部202經(jīng)過基材摻雜處理和/或激光刻蝕處理使其光透過性降低；更優(yōu)選在光散射部202中，下部的光透過性高于上部，進(jìn)一步優(yōu)選光散射部202越靠近下部的光透過性高。

49.微藻細(xì)胞在自養(yǎng)生長過程中進(jìn)行光合作用，將二氧化碳同化為有機(jī)物，作為微藻積累的生物質(zhì)的一部分。因此需要通過攪拌、通氣、流動(dòng)等方式與含有二氧化碳的氣體接觸，向微藻細(xì)胞提供碳源。在本發(fā)明的開放式廢水處理裝置中，通氣部件3用于提供微藻生長所需的二氧化碳等氣體。通氣部件3設(shè)置的方式?jīng)]有特別的限定，優(yōu)選通氣部件3包括通氣管與一根以上的曝氣管301，曝氣管301上按照一定間隔布設(shè)有曝氣孔302。所述通氣管用于將氣體導(dǎo)入曝氣管301，曝氣孔302用于排出通入的氣體。曝氣管301的數(shù)量優(yōu)選與導(dǎo)光板的數(shù)量相同。其中，通氣部件3中通入的氣體可以為選自空氣、二氧化碳和氮?dú)庵械囊环N或多種，優(yōu)選為空氣或二氧化碳；通氣部件3的通氣量可以根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整，例如可以為相對于1m3培養(yǎng)液，通氣量為0.02-2m3/min，優(yōu)選為0.5-2m3/min。從提高培養(yǎng)液中各處二氧化碳等氣體濃度的角度考慮，優(yōu)選曝氣管301靠近培養(yǎng)池1的底部設(shè)置，并且優(yōu)選均勻分布設(shè)置。

50.并且，培養(yǎng)池1的內(nèi)部還可以設(shè)置有攪拌部件，該攪拌部件用于促進(jìn)微藻對培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，防止由于藻體周圍氧氣的積累對微藻光合作用的抑制效應(yīng)，防止藻體下沉帶來的細(xì)胞死亡和厭氧分解，攪拌部件可以為攪拌槳等。而本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，以曝氣孔302的方式向廢水處理體系中通氣，可以向微藻提供廢水處理所需的二氧化碳，還可以利用氣泡與液體的相互運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液的攪拌，防止藻體下沉，即通氣部件同時(shí)兼具攪拌部件的效果。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，曝氣管301設(shè)置于導(dǎo)光板2的下方(更優(yōu)選為下方正中位置)，更優(yōu)選曝氣孔302朝向?qū)Ч獍?設(shè)置。也即優(yōu)選曝氣管301的設(shè)置位置和長度配合導(dǎo)光板2的位置和尺寸進(jìn)行選擇。通過如上設(shè)置曝氣管301，不但可以提高導(dǎo)光部件周圍光照強(qiáng)度較高部分的二氧化碳濃度從而促進(jìn)微藻生長，而且可以使導(dǎo)入的含硝酸根離子廢水與其他外加成分充分混合，避免微藻出現(xiàn)絮凝沉降，同時(shí)利用從曝氣孔302導(dǎo)入的氣體吹掃導(dǎo)光部件，達(dá)到防止微藻聚集在導(dǎo)光部件上而遮擋光線、降低藻體周圍氧氣濃度、降低處理裝置的操作與清潔成本的目的。因而，在適當(dāng)設(shè)置有通氣部件3的本發(fā)明優(yōu)選的開放式廢水處理裝置中，即使不設(shè)置攪拌部件，也同樣可以達(dá)到良好的廢水處理效果。

51.在本發(fā)明中，“含硝酸根離子廢水”是指含有硝酸根離子的廢水，根據(jù)ph的不同，其中的硝酸根離子可以以硝酸、硝酸鹽等的形式存在，含有上述硝酸根離子的廢水均可以作為本發(fā)明的方法的處理對象廢水，具體可以為各種工業(yè)排放的含硝酸根離子的廢水，并且本發(fā)明的方法特別有利于處理硝酸根離子含量較高的廢水。利用本發(fā)明的方法，硝酸根離子可以作為提供微藻生長所需的氮源，從而可以通過微藻培養(yǎng)消耗含硝酸根離子廢水中的硝酸根離子，從而達(dá)到廢水處理的目的。

52.所述含硝酸根離子廢水中，優(yōu)選以氮元素計(jì)的總氮元素含量≥50mg/l，更優(yōu)選≥200mg/l，例如1000-5000mg/l。并且，優(yōu)選其中以硝酸根離子的形式存在的氮元素占總氮元素的比例≥1％，更優(yōu)選≥50％?？偟?tn)的測定方法參照hj 668-2013水質(zhì)總氮的測定流動(dòng)注射-鹽酸萘乙二胺分光光度法。硝酸根離子的測定方法參照gb 7480-87水質(zhì)硝酸鹽氮的測定酚二磺酸分光光度法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述含硝酸根離子廢水的導(dǎo)入使得培養(yǎng)液中以no

3-計(jì)的硝酸根離子的含量為0.005-5g/l，優(yōu)選為0.5-2g/l。硝酸根離子的濃度高于微藻培養(yǎng)所需濃度時(shí)，可以適當(dāng)加水稀釋。

53.為了滿足微藻培養(yǎng)的需要，所述培養(yǎng)液中還含有提供微藻生長的其他營養(yǎng)成分。所述其他營養(yǎng)成分包括碳源、磷源、鐵源、鎂源、微量元素等。具體其他營養(yǎng)成分的組成可以根據(jù)所選用微藻進(jìn)行選擇，例如可以參照bg-11培養(yǎng)基、se培養(yǎng)基、pr培養(yǎng)基、f/2培養(yǎng)基、zarrouk培養(yǎng)基中的至少一種(優(yōu)選zarrouk培養(yǎng)基)選擇上述其他營養(yǎng)成分。

54.根據(jù)本發(fā)明，為了提供微藻生長的條件，所述培養(yǎng)液的ph值優(yōu)選為8.0-11.0，優(yōu)選為8.5-10.5。通過調(diào)整培養(yǎng)液的ph值為上述范圍，可以促進(jìn)微藻的生長。當(dāng)培養(yǎng)液的ph值不在上述范圍時(shí)，可以通過加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的ph值，優(yōu)選所述ph調(diào)節(jié)劑為硝酸、碳酸氫鈉和co2中的一種或多種。

55.在確定的處理裝置中，微藻生長的細(xì)胞密度存在上限，當(dāng)接近這一上限時(shí)，微藻對外界物質(zhì)的吸收速率會(huì)顯著下降。為了將處理裝置的處理效率維持在較高水平，本發(fā)明的方法還可以包括：取出至少部分所述培養(yǎng)液，并補(bǔ)加所述含硝酸根離子廢水。優(yōu)選所述培養(yǎng)液中微藻的od

560

為1.5以上時(shí)，取出所述培養(yǎng)液。取出所述培養(yǎng)液的具體方式可以為連續(xù)式或間歇式，更優(yōu)選連續(xù)或間歇取出的所述培養(yǎng)液占培養(yǎng)液總量的5-80重量％，優(yōu)選為30-70重量％。例如可以通過過濾處理從取出的所述培養(yǎng)液中分離微藻；所述過濾處理的方式為一級(jí)過濾處理或者兩級(jí)以上的串聯(lián)過濾處理。

56.并且，本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中還發(fā)現(xiàn)，微藻在生長過程中會(huì)向周圍環(huán)境分泌多種生物活性物質(zhì)，當(dāng)這些活性物質(zhì)濃度積累到一定水平時(shí)，可能會(huì)對微藻的生長產(chǎn)生抑制作用，從而影響裝置的硝態(tài)氮清除效率。因此，從取出的培養(yǎng)液中分離微藻時(shí)，最好能夠?qū)⑦@些活性物質(zhì)一并去除，避免過濾清液回用影響處理體系中微藻的生長。具體地，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用截留分子量≤100kda的超濾設(shè)備對培養(yǎng)液進(jìn)行過濾后，得到的過濾清液中不含有對微藻的生長產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)，過濾清液回用不會(huì)對微藻的生長效率以及硝態(tài)氮的清除效率產(chǎn)生不利影響。因此，本發(fā)明所述的過濾處理至少包含一級(jí)截留分子量≤100kda的超濾。通過上述超濾，所述過濾處理得到的清液中不含有微藻細(xì)胞和分子量>100kda的分子。特別地，綜合考慮過濾效率、能耗、設(shè)備維護(hù)成本等因素，本發(fā)明優(yōu)選兩級(jí)串聯(lián)過濾，其中包含一級(jí)截留分子量≤100kda的超濾。

57.此外，微藻從培養(yǎng)液中吸收硝態(tài)氮，通過同化作用固定為自身生物質(zhì)的一部分。因

此，微藻清除廢水中硝態(tài)氮的效率在很大程度上依賴于微藻生物量的積累速率。將處理體系中的微藻生物量維持在較高水平，有利于提高微藻生物量的積累速率，從而提高處理裝置的處理能力。另一方面，當(dāng)微藻生物量達(dá)到較高水平時(shí)，由于環(huán)境條件的限制，微藻生物量的積累速率會(huì)出現(xiàn)下降。因此，處理體系中的微藻生物量不宜過高。綜合以上兩方面的因素，再結(jié)合廢水處理工藝的控制條件，本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)控制處理裝置中微藻的細(xì)胞密度(以560nm下的光密度od

560

來衡量)有利于維持廢水處理裝置較高的處理效率。對于螺旋藻來說，優(yōu)選控制培養(yǎng)液中微藻的od

560

為0.5-1.5，特別地，將od

560

控制在0.8-1.2的范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)最高的硝酸根處理能力。上述微藻的細(xì)胞密度可以通過調(diào)整含硝酸根離子廢水的加入量、返回清液的量、配加的水量等進(jìn)行調(diào)節(jié)。分離微藻后得到的清液可以返回處理裝置，從而使培養(yǎng)液中的微藻細(xì)胞密度遠(yuǎn)離前述上限，避免處理裝置的處理效率下降。

58.為了進(jìn)一步處理分離微藻后的培養(yǎng)液中的硝酸根離子，從取出的所述培養(yǎng)液中分離微藻后，將得到的清液返回開放式廢水處理裝置；更優(yōu)選返回所述清液時(shí)，控制培養(yǎng)液中微藻的od

560

為0.5-1.5。通過取出一部分培養(yǎng)液并將其中的微藻分離出來，可以供給下游高值化應(yīng)用。

59.另外，由于培養(yǎng)池1為開放式培養(yǎng)池，整個(gè)處理過程中培養(yǎng)液在不斷蒸發(fā)，此時(shí)可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)卦谂囵B(yǎng)液中補(bǔ)加含硝酸根離子廢水，從而達(dá)到不間斷處理廢水的效果。并且，通過采用本發(fā)明的方法控制培養(yǎng)液中微藻的od

560

，微藻可以持續(xù)維持較高的活性，整個(gè)處理過程中不需要補(bǔ)充藻種。

60.在本發(fā)明中，使用的微藻可以為各種能夠以廢水中的硝酸根離子作為氮源的微藻，包括真核藻類和/或原核藻類，優(yōu)選為原核藻類，優(yōu)選情況下，所述微藻為小球藻(如普通小球藻(chlorella vulgaris)、橢圓小球藻(c.ellipsoidea)或蛋白核小球藻(c.pyrenoidosa))、單針藻(如戴氏單針藻(monoraphidiumdybowskii))、柵藻(如斜生柵藻(scenedesmusobliqnus)、尖細(xì)柵藻(s.acuminatus)、彎曲柵藻(s.arcuatus)、被甲柵藻(s.armatus)或四尾柵藻(s.quadricauda))或螺旋藻(如鈍頂螺旋藻(spirulina platensis)或極大螺旋藻(spirulina maxima))，其中優(yōu)選為螺旋藻。

61.以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。以下實(shí)施例中，含硝酸根離子廢水的組成為：no

3-18.7g/l、so

42-34mg/l、po

43-16.5mg/l、na

+

553mg/l、k

+

13.1mg/l、ca

2+

36.8mg/l、甲苯0.01mg/l、己內(nèi)酰胺1mg/l，來源于己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝的硝酸清洗工段。

62.培養(yǎng)液的吸光度(od值)測定：采用分光光度計(jì)測定，以蒸餾水作對照，然后在最大吸收峰波長(560nm)處測定培養(yǎng)液的吸光值，作為微藻濃度的指標(biāo)。

63.硝酸根離子的測定方法參照gb 7480-87水質(zhì)硝酸鹽氮的測定酚二磺酸分光光度法。

64.no

3-清除效率＝(培養(yǎng)液的初始no

3-濃度-處理結(jié)束后培養(yǎng)液的no

3-濃度+加入廢水折合no

3-濃度)

×

培養(yǎng)液的深度/處理天數(shù)。

65.no

3-清除率＝(培養(yǎng)液的初始no

3-濃度-處理結(jié)束后培養(yǎng)液的no

3-濃度+加入廢水折合no

3-濃度)/加入廢水折合no

3-濃度

×

100％。

66.其中，加入廢水折合no

3-濃度＝18.7g/l

×

0.3l

×

處理天數(shù)/1000l。

67.以下實(shí)施例中，所述微藻為來源于中國科學(xué)院淡水藻種庫的編號(hào)為fachb-314的

鈍頂螺旋藻。

68.實(shí)施例1

69.采用如圖1-2所示的開放式廢水處理裝置進(jìn)行含硝酸根離子廢水處理，所述開放式廢水處理裝置包括用于容納培養(yǎng)液的培養(yǎng)池1、以及設(shè)置在培養(yǎng)池1中的導(dǎo)光部件和通氣部件3。培養(yǎng)池1長度1m，寬度1m，液體深度30cm，可容納培養(yǎng)液總體積0.3m3。

70.導(dǎo)光部件包括5個(gè)聚甲基丙烯酸甲酯形成的導(dǎo)光板2，其由上部的光吸收部201和下部的光散射部202一體形成，光吸收部201的截面為倒梯形(頂端寬度5cm，高度5.6cm，下部寬度1cm)，光散射部202的截面為矩形(寬度1cm，高度22cm)，導(dǎo)光板2的寬度0.9m，間距15cm。導(dǎo)光板2的頂端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面上方，導(dǎo)光板2的底端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面下方(底邊距離培養(yǎng)池1底部7cm)。導(dǎo)光板2側(cè)面進(jìn)行激光刻蝕，將頂部入射的光線導(dǎo)向側(cè)面。導(dǎo)光板2的光散射部202刻蝕程度較大，從而增大光散射部202的光照強(qiáng)度。

71.通氣部件3包括布設(shè)于培養(yǎng)池1底部的曝氣管301，曝氣管301上每間隔5cm設(shè)置有直徑2.5mm的曝氣孔302，曝氣孔302位于導(dǎo)光板2底部正中下方，距導(dǎo)光板2底部5cm。

72.在培養(yǎng)池1中導(dǎo)入zarrouk培養(yǎng)基(不添加硝酸鹽)，接入螺旋藻藻種，并導(dǎo)入待處理的含硝酸根離子廢水，得到培養(yǎng)液，并使培養(yǎng)液的no

3-濃度為1g/l(培養(yǎng)液總體積0.3m3)。接種后培養(yǎng)液的od

560

為0.3左右，通過曝氣管301向培養(yǎng)池1中通入空氣，在28℃、自然光照、通氣量為0.2m3/min(相對于1m3培養(yǎng)液)的條件下進(jìn)行處理。

73.當(dāng)培養(yǎng)液的od

560

達(dá)到0.5后，每天采集培養(yǎng)液樣品，檢測od

560

以及硝酸根濃度，并向培養(yǎng)液中加入0.3l含硝酸根離子廢水。待培養(yǎng)液的od

560

達(dá)到1.5時(shí)，從培養(yǎng)池1中取出部分培養(yǎng)液(200l)，使用320目尼龍濾網(wǎng)進(jìn)行一級(jí)過濾，然后將一級(jí)濾過液送入超濾設(shè)備進(jìn)行二級(jí)超濾。超濾裝置入口壓力0.12mpa，出口壓力0.06mpa，膜組件截留分子量100kda。將二級(jí)超濾濃縮液與一級(jí)過濾藻泥混合，干燥后低溫保存。二級(jí)超濾清液返回培養(yǎng)池1，控制池內(nèi)培養(yǎng)液的od

560

在0.5-1.5之間，繼續(xù)處理并取樣檢測，如此循環(huán)。

74.實(shí)施例2

75.按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，待培養(yǎng)液的od

560

達(dá)到1.2時(shí)從培養(yǎng)池1中取出部分培養(yǎng)液，并且將二級(jí)超濾清液返回培養(yǎng)池1時(shí)控制池內(nèi)培養(yǎng)液的od

560

在0.8-1.2之間。

76.對比例1

77.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，培養(yǎng)池內(nèi)不安裝導(dǎo)光板2。

78.對比例2

79.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，培養(yǎng)池內(nèi)不布設(shè)曝氣管301，而是安裝機(jī)械攪拌混合設(shè)備，液體循環(huán)量2m3/h。

80.實(shí)施例3

81.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，曝氣管301設(shè)置于兩塊導(dǎo)光板2間隙中間正下方，距光源底部垂直距離5cm。

82.實(shí)施例4

83.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，培養(yǎng)池中加入含硝酸根離子廢水，使no

3-濃度為5mg/l。

84.實(shí)施例5

85.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，培養(yǎng)池中加入含硝酸根離子廢水，使no

3-濃度為0.5g/l。

86.實(shí)施例6

87.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，培養(yǎng)池中加入含硝酸根離子廢水，使no

3-濃度為2g/l。

88.實(shí)施例7

89.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，培養(yǎng)池中加入含硝酸根離子廢水，使no

3-濃度為10g/l。

90.實(shí)施例8

91.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，當(dāng)培養(yǎng)液的od

560

達(dá)到0.5時(shí)，進(jìn)行過濾操作，控制池內(nèi)培養(yǎng)液的od

560

在0.2-0.5之間。

92.實(shí)施例9

93.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，待培養(yǎng)液的od

560

達(dá)到2.0時(shí)，進(jìn)行過濾操作，控制池內(nèi)培養(yǎng)液的od

560

在1.5-2.0之間。

94.實(shí)施例10

95.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，從培養(yǎng)池中取出的培養(yǎng)液在使用320目尼龍濾網(wǎng)進(jìn)行過濾后，過濾清液直接返回培養(yǎng)池，不進(jìn)行超濾。

96.實(shí)施例11

97.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，超濾膜組件的截留分子量為300kda。

98.實(shí)施例12

99.按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行廢水處理，不同的是，使用的藻種為小球藻。

100.上述實(shí)施例和對比例的no

3-清除效率和清除率如下表1所示，根據(jù)上述結(jié)果得到圖3的no

3-清除效率以及圖4的no

3-清除率。

101.表1

102.103.通過上述表1可以看出，利用本技術(shù)的處理方法進(jìn)行含硝酸根離子廢水的處理，可以達(dá)到良好的no

3-清除效率和no

3-清除率。進(jìn)而，通過適當(dāng)選擇培養(yǎng)的od

560

值范圍、培養(yǎng)液中no

3-的濃度、光源、通氣部件的設(shè)置方式、過濾的條件以及配合的藻種等，可以進(jìn)一步提高no

3-清除效率和no

3-清除率。

104.以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，包括各個(gè)技術(shù)特征以任何其它的合適方式進(jìn)行組合，這些簡單變型和組合同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種含硝酸根離子廢水的處理方法，其特征在于，該方法包括：向開放式廢水處理裝置中導(dǎo)入微藻以及含有所述含硝酸根離子廢水的培養(yǎng)液，并利用所述培養(yǎng)液進(jìn)行微藻的培養(yǎng)；其中，所述開放式廢水處理裝置包括用于容納所述培養(yǎng)液的培養(yǎng)池(1)、以及設(shè)置在所述培養(yǎng)池(1)中的導(dǎo)光部件和通氣部件(3)；所述導(dǎo)光部件包括一個(gè)以上的導(dǎo)光板(2)，所述導(dǎo)光板(2)用于將照射在其頂部的光線導(dǎo)入培養(yǎng)液的液面下方，其頂端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面上方，底端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面下方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其中，所述導(dǎo)光板由透明材料構(gòu)成，所述導(dǎo)光板包括上部的光吸收部(201)和下部的光散射部(202)；優(yōu)選地，所述光吸收部(201)的截面為倒梯形，所述光散射部(202)的截面為矩形；優(yōu)選地，所述光散射部(202)經(jīng)過基材摻雜處理和/或激光刻蝕處理使其光透過性降低；優(yōu)選地，在所述光散射部(202)中，下部的光透過性高于上部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其中，所述通氣部件(3)包括通氣管與一根以上的曝氣管(301)，所述曝氣管(301)上布設(shè)有曝氣孔(302)；優(yōu)選地，所述曝氣管(301)設(shè)置于所述培養(yǎng)池(1)的底部；優(yōu)選地，所述曝氣管(301)設(shè)置于所述導(dǎo)光板(2)的下方；優(yōu)選地，所述曝氣孔(302)朝向所述導(dǎo)光板(2)設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，所述含硝酸根離子廢水中，以氮元素計(jì)的總氮元素含量≥50mg/l；優(yōu)選地，所述含硝酸根離子廢水中，以硝酸根離子的形式存在的氮元素占總氮元素的比例≥1％；優(yōu)選地，所述含硝酸根離子廢水的導(dǎo)入使得所述培養(yǎng)液中以no

3-計(jì)的硝酸根離子的含量為0.005-5g/l。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，所述培養(yǎng)液的ph值為8.0-11.0；優(yōu)選地，通過加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的ph值；更優(yōu)選地，所述ph調(diào)節(jié)劑為硝酸、碳酸氫鈉和co2中的一種或多種。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，相對于1m3培養(yǎng)液，所述通氣部件(3)的通氣量為0.02-2m3/min；優(yōu)選地，所述通氣部件(3)中通入的氣體為選自空氣、二氧化碳和氮?dú)庵械囊环N或多種。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，所述培養(yǎng)液中還含有提供微藻生長的其他營養(yǎng)成分；優(yōu)選地，所述其他營養(yǎng)成分包括碳源、磷源、鐵源、鎂源、微量元素中的一種或多種。8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，該方法還包括：取出至少部分所述培養(yǎng)液，并補(bǔ)加所述含硝酸根離子廢水；優(yōu)選地，所述培養(yǎng)液中微藻的od

560

為1.5以上時(shí)，取出所述培養(yǎng)液；優(yōu)選地，取出所述培養(yǎng)液的方式為連續(xù)式或間歇式。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的處理方法，其中，通過過濾處理從取出的所述培養(yǎng)液中分離微藻；優(yōu)選地，所述過濾處理的方式為一級(jí)過濾處理或者兩級(jí)以上的串聯(lián)過濾處理；優(yōu)選地，所述過濾處理至少包括截留分子量≤100kda的超濾；優(yōu)選地，所述過濾處理得到的清液中不含有微藻細(xì)胞和分子量>100kda的分子；優(yōu)選地，從取出的所述培養(yǎng)液中分離微藻后，將得到的清液返回所述開放式廢水處理裝置；更優(yōu)選地，返回所述清液時(shí)，控制培養(yǎng)液中微藻的od

560

為0.5-1.5。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，所述微藻為真核藻類和/或原核藻類，優(yōu)選為原核藻類，更優(yōu)選為螺旋藻。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，公開了一種含硝酸根離子廢水的處理方法。該方法包括：向開放式廢水處理裝置中導(dǎo)入微藻以及含有所述含硝酸根離子廢水的培養(yǎng)液，并利用所述培養(yǎng)液進(jìn)行微藻的培養(yǎng)；其中，所述開放式廢水處理裝置包括用于容納所述培養(yǎng)液的培養(yǎng)池(1)、以及設(shè)置在所述培養(yǎng)池(1)中的導(dǎo)光部件和通氣部件(3)；所述導(dǎo)光部件包括一個(gè)以上的導(dǎo)光板(2)，所述導(dǎo)光板(2)用于將照射在其頂部的光線導(dǎo)入培養(yǎng)液的液面下方，其頂端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面上方，底端設(shè)置于培養(yǎng)液的液面下方。本發(fā)明所述方法的處理效率和穩(wěn)定性均較高，且在處理廢水的同時(shí)高產(chǎn)量地獲得了微藻生物質(zhì)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)、社會(huì)效益。社會(huì)效益。社會(huì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：李煦 榮峻峰 宗保寧 郄鳳翔 孫春燕

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院

技術(shù)研發(fā)日：2020.05.29

技術(shù)公布日：2021/12/2