如何净化猪场养殖污水中的氮磷

如何净化猪场养殖污水中的氮磷

1 引言

养殖污水和液态排泄物是集约化畜禽养殖场污染物无害化处理的难点.目前，规模化畜禽养殖场的污水通常采用沼气池厌氧发酵进行处理，但产生的数量巨大的沼液中仍然含有高浓度的氮磷等营养盐.随着农村城镇化进程的推进，消纳沼液的耕地日渐不足，产生的沼液直排到水体中，将会导致自然水体严重富营养化.如何净化沼液越来越成为规模化畜禽养殖场可持续发展的制约因素.

微藻属于光合自养型生物，在自然界广泛分布，能有效吸收利用水体中的氮磷等营养物质，很早就被人们用以处理污水、净化环境.同时，微藻也是十分重要的生物资源，微藻细胞营养丰富，含多种生理活性物质，某些微藻在特定的培养条件下能选择性地蓄积高附加值的产品.利用微藻生产生物柴油或单细胞饲料蛋白源是当前微藻开发利用的热点.若能利用养殖场污水培养产油微藻，既可以利用微藻净化污水，还能为微藻生物柴油的生产提供资源，一举两得.

因此，本文选择了15株淡水微藻，在实验室条件下考察其在猪场养殖污水中的生长性能及其对污水中氮磷的去除效果，并检测利用猪场养殖污水培养的各株微藻的细胞蛋白含量和脂肪酸组成，以期为猪场养殖污水的无害化高效净化处理筛选出合适的藻株.

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 猪场养殖污水

猪场养殖污水取自浙江嘉兴余新镇敦好农牧有限公司的养猪场.养殖污水经过厌氧发酵及露天氧化塘沉淀处理后，用于本试验.试验用污水的水质状况如表 1所示.

表1 试验用猪场养殖污水的水质状况

2.1.2 试验藻株

试验用15个藻株均取自上海海洋大学生物饵料研究室微藻种库，分别为纤维藻(Ankistrodesmus sp.)SHOU-F1、椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)SHOU-F3、单生卵囊藻(Oocystis solitaria)SHOU-F5、多棘栅藻(Scenedesmus spinosus)SHOU-F7、多棘栅藻(S. spinosus)SHOU-F8、肥壮蹄形藻(Kirchneriella obesa)SHOU-F9、斜生栅藻(S. obliquus)SHOU-F17、淡水小球藻(Chlorella sp.)SHOU-F19、椭圆小球藻

(Ch.ellipsoidea)SHOU-F20、斜生栅藻(S.obliquus)SHOU-F21、四球藻(Tetrachlorella alternans)SHOU-F24、镰形纤维藻(A.falcatus)SHOU-F26、小球藻(Chlorella

sp.)SHOU-F28、四尾栅藻(S. quadric and a)SHOU-F35和针形纤维藻(A.

acicularis)SHOU-F120.

2.2 试验方法

2.2.1 藻种接种及培养

将各藻株先于f/2培养基中扩培，待培养到一定数量后，离心收集藻细胞，将藻细胞分别接种到经高压灭菌后的猪场养殖污水中，接种密度为2.0×106 cells · mL-1左右.将接种后的藻液在温度25 ℃、光照1800 lx、光照周期24 h/0 h(L : D)的条件下培养，每天定时摇瓶.培养20 d后，测定藻细胞密度、培养液氮磷含量、藻细胞蛋白含量及脂肪酸组成.

2.2.2 微藻生长检测

培养开始和结束时用血球计数板测定藻细胞密度，并根据公式K=(lnNt -lnN0)/t计算相对生长率，其中，N0为培养初始藻细胞密度(cells · mL-1)，Nt为经过t时间后培养液中的藻细胞密度(cells · mL-1)，t为培养时间(d).测定平行3次.

2.2.3 藻细胞干重测定

取30 mL藻液，用预先恒重的0. 45 μm 滤膜抽滤，然后将滤膜再次恒重，计算藻细胞的生物量.测定平行2次.

2.2.4 水质指标测定

用0.45 μm 滤膜过滤藻液，然后参照水和废水监测分析方法(第4版)(国家环境保测定滤液中氮磷，总氮测定采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法，氨态氮测定采用纳氏试剂分光光度法，硝态氮测定采用紫外分光光度法，总磷测定采用钼酸铵分光光度法.测定设2个平行.

氮、磷去除率r的计算公式为：r=(C0-Ct)/C0×100%，其中，C0和Ct分别为初始氮磷的浓度和培养t天后的浓度(mg · L-1).

2.2.5 蛋白含量测定

藻细胞蛋白含量的测定参照福林-酚测蛋白法进行，每藻株平行测定3次.

2.2.6 脂肪酸含量测定

藻细胞脂肪酸含量的测定参照文献方法进行.称100 mg湿样(离心后去水)至带硅胶衬里螺旋帽的15 mL棕色螺纹口顶空瓶中，加入250 μL C19-甲苯溶液(浓度0.2 mg · mL-1)，漩涡混匀后，加2 mL甲醇钠(NaOMe，0.5 mol · L-1)，置于超声波清洗机中80 ℃水浴混匀20 min;冷却至室温后，加2 mL BF3-甲醇溶液(14%)，再置于超声波清洗机中80 ℃水浴混匀20 min;冷却至室温后，加800 μL去离子水和1200 μL正己烷，漩涡混匀后，4000 r · min-1离心3min，将上层含有脂肪酸甲酯的正己烷-甲苯层转移至小玻璃瓶中，于气相

-质谱联用仪上参照文献方法检测脂肪酸含量.定量分析时采用对各组分峰面积积分，用归一化法计算出脂肪酸组分的百分含量(以占脂肪酸总量的百分比表示).

各微藻脂肪酸甲酯的理论烷基值参照文献的方法进行计算(Cetane Number，CN).

2.3 数据的统计分析

结果以平均值±标准差表示，采用PASW.Statistics.18.0软件进行方差分析并作Duncan多重比较，p<0.05表示差异显著.

3 结果

3.1 不同微藻藻株在猪场养殖污水中的生长性能

由表 2可以看出，试验条件下，小球藻SHOU-F28相对生长率最高，为0.15;其次为多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和斜生栅藻SHOU-F21，3种栅藻的相对生长率分别为0.12、0.13和0.11;单生卵囊藻SHOU-F5、椭圆小球藻SHOU-F3、斜生栅藻SHOU-F17和针形纤维藻SHOU-F120的相对生长率最低.

表2 不同微藻藻株在猪场养殖污水中的生长性能

3.2 不同微藻藻株对猪场养殖污水中总氮的去除效果