菌藻共生技术在畜禽养殖沼液资源化治理领域的研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-1068

摘要/Abstract

摘要：

我国规模化畜禽养殖场快速发展，大量经过厌氧处理的养殖沼液的治理与资源化利用成为污水治理领域的研究热点之一。介绍了传统生化处理法与微藻技术在沼液资源化治理中的不足与瓶颈，以及菌藻共生技术在沼液治理与资源化领域的兴起与发展，进一步根据菌藻共生系统的作用机理与沼液处理效能，系统论述了菌藻共生技术研究现状，包括反应器的开发及应用，功能菌种、藻种的选择，菌藻接种比的确定和菌藻颗粒污泥的开发等。最后，分析了菌藻共生技术在沼液治理与资源化领域的研究方向，提出未来菌藻颗粒污泥资源化技术将是沼液资源化处理技术的重点研究方向之一。

关键词: 沼液, 微藻, 资源化利用, 菌藻共生

Abstract:

The treatment and resource utilization of a large amount of anaerobically treated livestock and poultry manure has become a significant research focus in sewage treatment due to the rapid expansion of large-scale livestock and poultry farms in China. This article discussed the drawbacks and limitations of traditional biochemical treatment methods and microalgae technology in biogas slurry resource treatment, and explored the emergence and progression of bacteria-algae symbiosis technology in this area. The research status of bacteria-algae symbiosis technology were systematically examined, including the development and application of reactors, the selection of functional bacterial and algal species, the determination of bacteria-algae inoculation ratio, and the development of bacteria-algae granular sludge, all based on the mechanism and efficiency of biogas slurry treatment. Additionally, the research direction of bacteria-algae symbiosis technology in the field of biogas slurry treatment and resource utilization was analyzed, emphasizing the potential of bacteria-algae granular sludge resource utilization technology as a pivotal research area in biogas slurry resource treatment technology.

Key words: biogas slurry, microalgae, resource utilization, bacteria-algae symbiosis

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2024/V44/I10/32

图/表 6

参考文献 47

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沼液类型	污染物质量浓度/ （mg·L^-1）	处理工艺	处理后污染物质量浓度/（mg·L^-1）	参考文献
黑膜沼气池沼液	COD 332.54~380.79 NH₄ ⁺-N 457.46 TP 70.35	活性污泥法+化学强化法+人工湿地	COD 208.10 NH₄ ⁺-N 5.83~68.94 TP 2.21	〔3〕
厌氧发酵沼液	COD 2 712.64 NH₄ ⁺-N 295.52 TN 642.48 TP 450.76	倒置A²/O²+沉淀池+人工湿地	COD 112.31 NH₄ ⁺-N 103.38 TN 182.25 TP 5.21±0.5	〔4〕
猪场废水发酵沼液	COD 1 320 NH₄ ⁺-N 585 SS 560 TP 27.9	A/O+SBBR+氧化塘+人工湿地	COD 211 NH₄ ⁺-N 34 SS 81 TP 3.4	〔5〕
厌氧发酵沼液	COD 1 878.61±116.72 NH₄ ⁺-N 512.44±41.97 TN 517.29±43.71	集水池+固液分离+水解酸化调节池+UASB+多级A/O	COD 97.33 NH₄ ⁺-N 7.58 TN 39.56	〔6〕

沼液类型	污染物质量浓度/ （mg·L^-1）	处理工艺	处理后污染物质量浓度/（mg·L^-1）	参考文献
黑膜沼气池沼液	COD 332.54~380.79 NH₄ ⁺-N 457.46 TP 70.35	活性污泥法+化学强化法+人工湿地	COD 208.10 NH₄ ⁺-N 5.83~68.94 TP 2.21	〔3〕
厌氧发酵沼液	COD 2 712.64 NH₄ ⁺-N 295.52 TN 642.48 TP 450.76	倒置A²/O²+沉淀池+人工湿地	COD 112.31 NH₄ ⁺-N 103.38 TN 182.25 TP 5.21±0.5	〔4〕
猪场废水发酵沼液	COD 1 320 NH₄ ⁺-N 585 SS 560 TP 27.9	A/O+SBBR+氧化塘+人工湿地	COD 211 NH₄ ⁺-N 34 SS 81 TP 3.4	〔5〕
厌氧发酵沼液	COD 1 878.61±116.72 NH₄ ⁺-N 512.44±41.97 TN 517.29±43.71	集水池+固液分离+水解酸化调节池+UASB+多级A/O	COD 97.33 NH₄ ⁺-N 7.58 TN 39.56	〔6〕

技术名称	技术概述	优势	不足	参考文献
直接还田	沼液通过罐车、管道等方式运输到农田直接施用	操作简单，管理方便	用量不当会造成土壤污染；沼液量大，运输距离受限	〔13〕
膜浓缩技术	采用预处理和膜分离技术，浓缩沼液养分，实现沼液水肥分离	分离效率高，安全可靠，不改变养分组成	成本较高，能耗大，产生膜污染问题	〔14〕
微藻技术	微藻自身生长繁殖能够吸收、同化水中营养物质，去除污染物并积累生物质	适应性广，处理效果好，无二次污染，资源化潜力大	需光照，容易受水质和环境影响，COD去除效果不理想，微藻回收成本高	〔10〕
菌藻共生技术	微藻和细菌形成共生体，利用沼液实现菌藻生长繁殖	COD去除效果好，工艺稳定；CO₂排放少；生物质含量高；实现营养物质循环利用	需光照，菌藻之间可能出现拮抗作用	〔15〕

技术名称	技术概述	优势	不足	参考文献
直接还田	沼液通过罐车、管道等方式运输到农田直接施用	操作简单，管理方便	用量不当会造成土壤污染；沼液量大，运输距离受限	〔13〕
膜浓缩技术	采用预处理和膜分离技术，浓缩沼液养分，实现沼液水肥分离	分离效率高，安全可靠，不改变养分组成	成本较高，能耗大，产生膜污染问题	〔14〕
微藻技术	微藻自身生长繁殖能够吸收、同化水中营养物质，去除污染物并积累生物质	适应性广，处理效果好，无二次污染，资源化潜力大	需光照，容易受水质和环境影响，COD去除效果不理想，微藻回收成本高	〔10〕
菌藻共生技术	微藻和细菌形成共生体，利用沼液实现菌藻生长繁殖	COD去除效果好，工艺稳定；CO₂排放少；生物质含量高；实现营养物质循环利用	需光照，菌藻之间可能出现拮抗作用	〔15〕

藻类	细菌（微生物）	实验装置		去除率/%			参考文献
藻类	细菌（微生物）	反应器	类型	N	TP	有机物	参考文献
普通小球藻	赖氨酸杆菌属	批次实验（锥形瓶）	开放式	NH₄ ⁺-N 83.17 TN 82.07	76.60	34.03（以TOC计）	〔22〕
小球藻	硝化污泥	PSBBR反应器	开放式	NH₄ ⁺-N 96.25 TN 93.36	82.66		〔34〕
普通小球藻	芽孢杆菌属	批次实验（锥形瓶）	开放式	TN 72.24	74.12	69.72（以COD计）	〔35〕
		菌藻塘工艺	开放式	NH₄ ⁺-N 99.1	99.9	99.6（以COD计）	〔36〕
耐盐耐氨氮小球藻藻种	活性污泥	管式光生物反应器	开放式	NH₄ ⁺-N 80.21 TN 61.58	95.46	88.58（以COD计）	〔37〕
微藻	活性污泥	柱状光反应器	封闭式	NH₄ ⁺-N 64.4 TN 62.8	91.2	81.9（以SCOD计）	〔38〕
微藻	硝化菌	生物膜反应器	封闭式	NH₄ ⁺-N 99	90		〔32〕
微藻	活性污泥	厌氧消化+菌藻电活性生物膜	封闭式	NH₄ ⁺-N 91.56 TN 89.94	92.12	96.10（以COD计）	〔39〕
小球藻	灵芝菌真菌	罐式光生物反应器	封闭式	TN 77.05±6.25	79.36±5.08	73.68±5.32（以COD计）	〔40〕
小球藻、栅藻和绿裸藻	活性污泥	柱状光反应器	开放式	NH₄ ⁺-N 72.50~82.27	95.06~98.60	93.33~94.67（以COD计）	〔41〕
小球藻	活性污泥	SBBR反应器	开放式	NH₄ ⁺-N 97.98±0.53 TN 87.95±0.55	84.25±0.45	92.16±0.82（以COD计）	〔42〕
螺旋藻	活性污泥	柱状光反应器	封闭式	TN 87.82	77.11	76.9（以COD计）	〔43〕

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