基于微藻培养处理畜禽养殖废水的研究进展

2019-06-22 16:13:13 宋浩哲 826

当前规模化畜禽养殖业排放含有大量氮磷、重金属和有机污染物的粪污废水,导致生态环境遭受严重的污染,治理畜禽废水的任务迫在眉睫。由于传统畜禽废水处理方式及应用存在较多不足,基于微藻生物技术处理废水的研究得到越来越多的关注。微藻是一种广泛存在于水体中的单细胞生物,具有高效的脱氮除磷及纳污能力,其主要利用同化作用吸附污水中的氮,通过磷酸化作用吸附、沉降磷,依靠细胞膜上的官能团对重金属进行富集。基于以上生理基础,大多数微藻的氮磷吸附率和重金属富集率可以高达80%。目前微藻对畜禽废水污染组分的处理的研究主要集中在氮磷、重金属,实际应用方式多为高效藻类塘、活性藻、固定化技术、光生物反应器等。但是微藻处理畜禽废水仍存在分子机理研究较少,生产实际经验不足等问题。

  近年来,我国的畜牧业得到了较大的发展,成为第一产业的重要支柱,养殖模式也由最初的散养转变为规模化养殖。规模化养殖虽然具有节省成本、优化管理、增加产量等优点,然而,由于该模式下畜禽的排便特性,养殖过程中产生了大量含有重金属、氮磷、抗生素等污染物质的粪便废水,这些处理不当的污染物对环境造成了严重的影响。2010年污染普查数据显示,畜禽业产生粪便2.43亿t,产生尿液1.63亿t。畜牧业已成为国内仅次于钢铁、煤炭的第三大污染行业。治理畜禽排泄废水,净化和保护水资源的任务已经刻不容缓。
 
  目前畜禽废水的处理主要有自然处理法、物理化学处理法和生物化学处理法等。但是传统的处理方法往往存在效率低,成本高等问题,限制了其普及率。一般情况下小型的养殖场为节省成本,往往采用直接排放或者粗处理的方法处置废水;畜禽废水也常直接还田,这样不仅会使废水中的重金属和抗生素迁移入土壤,也造成了资源的浪费。因而,一种高效、低成本、绿色环保、附加产值大的废水处理方法是企业和生态环境所急需的。
 
  微藻是一类广泛存在于各类水环境中的单细胞微生物,利用微藻净化废水的技术早已引起关注。一方面,畜禽废水中含有大量的氮磷及有机物,能够满足微藻对于氮源和碳源的需求,有效降低水中N、P含量,同时微藻也可吸附或降解废水中的重金属、抗生素等污染物,实现废水的净化;另一方面,利用废水培养微藻,也可以产生大量的微藻生物质,这为其他下游产品,例如生物柴油、肥料、饲料等的开发提供了基础。这无疑是一条绿色环保可循环的产业链,实现了藻、水、下游产品的共得。