[发明专利]一种强化养猪废水中污染物降解的电活性菌藻生物膜、制备方法及应用

说明书

本发明属于养殖废水处理领域，具体涉及一种强化养猪废水中污染物降解的电活性菌藻生物膜、制备方法及应用，本发明选取了小球藻Chlorella和胞外呼吸菌Shewanella sp.进行电活性菌藻生物膜养猪废水处理系统的构建，以厌氧‑人工湿地耦合电极为构建模式，并在阴极室中加入所述菌种构建电活性菌藻生物膜，实现了养猪废水中碳氮磷及抗生素和重金属的高效降解；本方法具有结构简单、操作灵活、启动迅速、运行稳定、无需曝气以及运行费用低等优点，可通过pH值、接种比和水力停留时间来调控养猪废水中污染物降解的最适条件。

技术领域

本发明属于养殖废水处理领域，具体涉及一种强化养猪废水中污染物降解的电活性菌藻生物膜、制备方法及应用。

背景技术

养猪废水是一种高浓度的有机废水，富含氮磷等污染物。由于家庭养殖规模小，受技术经济条件的限制，传统的好氧生物处理方法在我国农村地区的小型家庭养殖场中并没有得到广泛应用。污水处理能力差严重制约了我国家庭农业的发展。因此，开发高效、经济的家庭农场废水处理技术在我国农村具有重要意义。

近年来，人们研究了许多针对养猪废水处理的低成本技术，如厌氧消化(AD)和人工湿地(CWs)处理养猪废水。厌氧消化法由于具有除污、节能等优点，在含氮养猪废水处理中得到了广泛的应用。人工湿地通常用于处理AD系统的出水，以改善出水的整体水质。然而对于不同的厌氧消化、人工湿地工艺，其对养猪废水的处理效果不同，目前采用厌氧消化复配人工湿地进行养猪废水污染物降解的性能有待进一步提高。因此，开发一种强化养猪废水污染物降解的工艺，对于进一步改善养猪废水处理效果具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种强化养猪废水中污染物降解的电活性菌藻生物膜、制备方法及应用，本发明所述电活性菌藻生物膜能够高效降解养猪废水中的COD、氮磷及抗生素和重金属等主要污染物，在厌氧消化和人工湿地的基础上，进一步强化对养猪废水中污染物的降解。

基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种强化养猪废水中污染物降解的电活性菌藻生物膜，所述电活性菌藻生物膜由小球藻和胞外呼吸菌混合培养得到；所述小球藻为小球藻Chlorella；所述胞外呼吸菌为Shewanella sp.。

本发明提供的由小球藻Chlorella和胞外呼吸菌为Shewanella sp.混合培养得到的电活性菌藻生物膜有助于进一步增强对养猪废水中污染物的降解。

第二方面，本发明提供上述强化养猪废水中污染物降解的电活性菌藻生物膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：将利用养猪废水驯化的小球藻Chlorella培养至对数生长期，制得小球藻悬液，其中小球藻悬液中小球藻的生物量为14.2～18.3g/L；

S2：以微生物燃料电池为胞外呼吸菌的富集载体，将利用养猪废水驯化的含胞外呼吸菌Shewanella sp.的颗粒污泥加入阳极液和/或阴极液，经微生物燃料电池富集驯化，收集阳极液和/或阴极液，即得富集胞外呼吸菌的污泥悬液；

S3：将步骤S1所得小球藻悬液与步骤S2所得富集胞外呼吸菌的污泥悬液按照重量比1:(0.2～0.5)混合，并于室温、明暗交替培养得到电活性菌藻生物膜。

本发明采用上述方法将养猪废水驯化后的小球藻和胞外呼吸菌进行混合培养构建得到电活性菌藻生物膜，由本发明构建的电活性菌藻生物膜对养猪废水中的污染物如COD、氮磷及抗生素和重金属等具有较高的降解作用。

优选地，在步骤S1中，按照8.4～10.6g/L的生物量将小球藻Chlorella接种于Tris-Acetate-Phosphorus(简称：TAP)培养基中，并于培养基中加入5～15％(v:v)的养猪废水，其中养猪废水的氨氮浓度为1300～1500mg/L。