同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法
【專利摘要】本發明提供了一種同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，該方法的操作如下：向設置在密閉、透光大棚內的污水處理池中輸入污水，然后將浮萍接種在污水表面，且每天白天向大棚內通入CO2，污水處理池的進出水方式為連續進水、連續排水或者為間歇進水、間歇排水，控制污水在污水處理池中的水力停留時間為2～15天，浮萍在生長的同時實現污水的處理，污水處理和浮萍生長期間需定期打撈部分浮萍。本發明所述方法可同時大幅度提高浮萍的淀粉和粗蛋白產量，同時實現污水中氮磷的高效去除，有利于推進浮萍的大規模應用。
【專利說明】同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水生植物培養及污水處理領域，特別涉及一種同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著工業化進程的加快，人類社會正面臨著嚴峻的水污染和資源短缺危機。氮磷等營養物質的大量排放是水污染和水體富營養化的主要原因之一，同時氮磷又是提高生物資源產量必不可少的營養元素。因此，通過植物修復回收污水中的氮磷等營養物質并將其轉化為有價值的生物質資源是同時解決水污染和資源短缺的一種有效途徑。
[0003]浮萍(Duckweed)是浮萍科(Lemnaceae)植物的統稱，共有5個屬37個種，是最小的水生開花植物，分布非常廣泛。浮萍的生長速度極快，在理想條件下16~48小時內其生物量即可翻倍，其生物量積累速度是玉米的28倍。浮萍的粗蛋白含量可高達其干重的45%,目前已廣泛地用作家畜飼料和魚的餌料。浮萍是未來生物質液體燃料最具發展潛力的戰略性原料之一。
[0004]利用浮萍回收污水中的氮、磷，生產液體燃料(主要是乙醇)的工藝已較為成熟，限制浮萍進一步大規模利用的主要因素是浮萍的粗蛋白以及淀粉的產量過低的問題，其中淀粉產量過低的問題尤為突出。目前只能通過在富營養水體中培養浮萍來提高其粗蛋白產量，但在富營養水體中浮萍的淀粉產量卻非常的低。在寡營養水體中培養浮萍，可以得到淀粉含量較高的浮萍，但該方法存在著以下不足:(I)要求在寡營養的水體中培養浮萍，隨著水體污染的日益加重，自然水體很難達到該要求，該方法的使用范圍受到了很大的局限；
(2)在寡營養水體中培養，雖然浮萍的淀粉含量得到了提高，但浮萍的生長和產量卻受到了嚴重的限制，因而淀粉產量仍然未得到提高；(3)由于寡營養水體中不含氮，在此條件下培養浮萍，浮萍中的粗蛋白含量不僅無法提高，反而會快速下降，加之浮萍的生長和產量受限制，浮萍的粗蛋白產量也會大幅度的下降；(4)在寡營養條件下培養，浮萍對水體中的氮、磷幾乎沒有吸收，無法達到同時處理污水的目的。由此可見，采用現有的方法培養浮萍，無法同時提高浮萍的粗蛋白和高淀粉產量，并同時達到污水處理的效果。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，該方法可同時大幅度提高浮萍的淀粉和粗蛋白產量，并實現污水中氮磷的高效去除，有利于推進浮萍的大規模應用。
[0006]本發明提供的同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，操作如下:向設置在密閉、透光大棚內的污水處理池中輸入污水，然后將浮萍接種在污水表面，且每天白天向大棚內通入CO2，污水處理池的進出水方式為連續進水、連續排水或者為間歇進水、間歇排水，控制污水在污水處理池中的水力停留時間為2~15天，浮萍在生長的同時實現污水的處理，污水處理和浮萍生長期間需定期打撈部分浮萍。[0007]上述方法中，白天大棚氣體中的CO2濃度越高，越有利于浮萍的淀粉和粗蛋白產量的提高，但CO2濃度越高，成本越高，因此綜合考慮成本和浮萍的淀粉、粗蛋白增產情況，CO2的通入量應使白天大棚內氣體中的CO2濃度為500~3000ppm，白天大棚內氣體中CO2濃度優選為1000~2000ppm ;連續或者間歇向大棚中通入CO2均可。
[0008]上述方法中，將污水處理池設置在大棚中，大棚起到密封(防止CO2流失)和保溫作用，同時，大棚不應影響浮萍的光合作用，因此構成密閉大棚的覆蓋材料為透光且不漏氣的材料，所述透光且不漏氣的材料優選為透光塑料薄膜或者透光玻璃。
[0009]上述方法中，按照100~200%的覆蓋率將浮萍接種在污水表面。
[0010]上述方法中，根據浮萍的生長速度確定打撈浮萍的周期，打撈周期越短，生產效率越高，但打撈周期過短會導致打撈工作量增加，優選為每隔I~8天打撈部分浮萍一次，為了使浮萍對污水中的氮磷始終具有較好的去除效果，每次浮萍的打撈量應滿足打撈后污水表面浮萍的覆蓋率為100~200%。
[0011]上述方法中，所述污水的總氮濃度為4~40ppm,總磷濃度為I~6ppm。[0012]上述方法中，密閉大棚和污水處理池的結構及污水處理池在密閉大棚中的設置方式如圖1~4所示，污水處理池是由底板和圍板組成的上端開口的長方體形腔體結構，密閉大棚由位于圍板上的支架和覆蓋在支架上的覆蓋材料組成，覆蓋材料起密封和保溫作用，污水處理池的尺寸根據污水處理量而定。
[0013]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0014]1.本發明提供了一種同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量的新方法，該方法在提高浮萍淀粉和粗蛋白產量的同時還實現了污水中氮磷的連續去除，一舉多得，打破了目前在同一污水水體中不能同時培養高淀粉和高蛋白含量浮萍的局限，有利于推進浮萍的大規模應用。
[0015]2.本發明所述方法通過補加二氧化碳的技術手段使浮萍的淀粉增產率達到了1100 %~4100 %，浮萍的粗蛋白增產率達到了 140 %~220 %，最高淀粉產量相當于0.85t/年/畝，同時粗蛋白的產量為0.85t/年/畝，最高粗蛋白產量相當于1.06t/年/畝，同時淀粉的產量為0.31t/年/畝。
[0016]3.由于本發明所述方法采用了補加二氧化碳的技術手段，在連續生產浮萍的同時還實現了污水中氮磷的高效連續去除，浮萍對污水磷去除提高率達到了 125%~161%，氮去除提高率達到了 29%~75%，有利于緩解目前所面臨的水體氮磷污染問題。
[0017]4.本發明所述方法操作簡單，成本低廉，并且不受浮萍品種限制，容易推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明所述方法中使用的密閉大棚和污水處理池的一種組合方式圖；
[0019]圖2為圖1的左視圖；
[0020]圖3為圖1中污水處理池的俯視圖；
[0021]圖4為圖1中密閉大棚的俯視圖；
[0022]圖1~4中，I一污水處理池、1-1一底板、1-2 —圍板、1-3 —隔板、2—密閉大棚、2-1—立柱、2-2—橫梁、2-3—拱形頂棚、2-4—拱形頂棚加強梁、2-5—覆蓋材料、Hl—污水處理池的高度、H2—立柱的高度、H3—拱形頂棚的高度，LI一污水處理池的長度、Wl—污水處理池的寬度、W2—處理區的寬度。
[0023]圖5為實施例和對比例中浮萍的平均干物質產量和增產率；
[0024]圖6為實施例和對比例中浮萍的平均淀粉含量和淀粉含量提高率；
[0025]圖7為實施例和對比例中浮萍的平均粗蛋白含量；
[0026]圖8為實施例和對比例中浮萍的平均粗蛋白產量和粗蛋白增產率；
[0027]圖9為實施例和對比例中浮萍的平均淀粉產量和淀粉增產率；
[0028]圖10為實施例和對比例中浮萍對污水的平均總磷去除率和總磷去除提高率；
[0029]圖11為實施例和對比例中浮萍對污水的平均總氮去除率和總氮去除提高率。
【具體實施方式】
[0030]下面通過實施例及對比例對本發明所述同時提高浮萍粗蛋白和淀粉產量及污水氮磷去除率的方法進一步說明。
[0031]下述實施例和對比例同步進行，使用結構和尺寸相同的密閉大棚和污水處理池，所述密閉大 棚和污水處理池的結構及污水處理池在密閉大棚中的設置方式如圖1~4所示。污水處理池I是由底板1-1和圍板1-2組成的上端開口的長方體形腔體結構，污水處理池I內沿其長度方向設置有隔板1-3，隔板把污水處理池分隔成5個處理區，污水處理池的長度LI為24m，污水處理池的高度Hl為0.6m，污水處理池的寬度Wl為2.5m，各處理區的寬度W2均為0.5m。密閉大棚2由位于圍板1-2上的支架和覆蓋在支架上的透光塑料薄膜組成，塑料薄膜起密封和保溫作用，支架由多根立柱2-1、多根橫梁2-2、拱形頂棚2-3、以及拱形頂棚加強梁2-4構成，立柱2-1的一端位于圍板1-2上，另一端與橫梁相連，立柱2-1的高度H2為1.5m,拱形頂棚的高度H3為0.5m ;密閉大棚的兩端(即污水處理池的寬度方向)覆蓋的塑料薄膜可以打開，以方便打撈浮萍。實施例和對比例中向污水處理池中通入的污水的水質相同。
[0032]下述實施例和對比例中，所述綠萍Lemna.japonica0234(簡稱L.japonica0234)、綠萍 Lemna.japonica0223 (簡稱 L.japonica0223)、少根紫萍 Landoltia.punctata0224 (簡稱La.punctata0224)采集自中國云南省昆明市的滇池東岸，少根紫萍Landoltia.punctata0202 (簡稱La.punctata0202)采集自中國四川省成都市新津縣，少根紫萍Landoltia.punctata7776 (簡稱 La.punctata7776)由美國北卡羅來納州立大學(NorthCarolina State University)的Jay J.Cheng教授提供。上述5個品種的浮萍均保存于中國科學院成都生物研究所和美國羅格斯大學(Rutgers University)的浮萍種質數據庫(Rutgers Duckweed Stock Cooperative, RDSC, http://www.ruduckweed.0rg/)。
[0033]下述實施例和對比例中:
[0034]浮萍干重的測定方法:將從長方形筐內取出的浮萍用洗衣機甩干(每次甩lmin，共甩兩次)，然后在60°C的烘箱中干燥至恒重，稱重。
[0035]浮萍淀粉含量的測定方法可參見Zhang L.，Chen Q.，Jin Y.，etal.Energy-saving direct ethanol production from viscosity reduction mash ofsweet potato at very high gravity (VHG).Fuel Processing Technology.2010, 91 (12):1845-1850。具體測定方法為:將干燥的浮萍粉碎成粉末，稱取0.03~0.06g浮萍干粉置于250mL磨口錐形瓶中，加入30mL6mol/L的HCl溶液和IOOmL蒸餾水，裝上冷凝管，置沸水浴中回流2h。回流完畢，立即用流動水冷卻，待浮萍樣品水解液冷卻至室溫后，加入NaOH調節水解液的pH值為7。然后加入20mL20wt%醋酸鉛溶液，搖勻后放置lOmin，轉移至500mL容量瓶中，加蒸餾水定容至500mL，過濾，棄去初濾液，收集5mL濾液過預活化好的反相C18固相萃取小柱，棄去最初的I~2mL,收集后面的3~4mL,再用0.22 μ m的水系濾膜過濾。利用HPLC測定濾液中葡萄糖含量，根據淀粉含量=葡萄糖含量/1.1，計算浮萍的淀粉含量。
[0036]浮萍粗蛋白含量的測定方法:采用FOSS KJ2200凱氏定氮儀測定。具體為:稱取Ig干燥的浮萍粉末，倒入凱氏燒瓶內，加入0.4~0.5g硫酸銅與硫酸鉀的混合物(硫酸銅與硫酸鉀的質量比為1:15)以及12mL濃硫酸，于400°C消化3h得到消解液。然后按照FOSSKJ2200凱氏定氮儀的標準操作程序自動測定消解液中的凱氏氮含量(Kf)。根據粗蛋白含量計算公式計算浮萍粗蛋白含量，浮萍粗蛋白含量=KjN*6.25。
[0037]浮萍的干物質產量(g/m2/d)=(取樣時浮萍的干重-上次取樣時浮萍的干重)/取樣水面面積/培養時間；
[0038]浮萍的粗蛋白產量(g/m2/d)=浮萍的干物質產量*浮萍粗蛋白含量；
[0039]浮萍的淀 粉產量(g/m2/d)=浮萍的干物質產量*浮萍淀粉含量；
[0040]浮萍干物質增產率(％ )=(實施例干物質產量-對比例干物質產量)/對比例干物質產量*100% ；
[0041]淀粉增產率(％ )=(實施例浮萍淀粉產量-對比例浮萍淀粉產量)/對比例浮萍淀粉產量*100% ；
[0042]粗蛋白增產率(％)=(實施例浮萍蛋白產量-對比例浮萍蛋白產量)/對比例浮萍蛋白產量*100% ；
[0043]淀粉含量提高率(％ )=(實施例浮萍淀粉含量-對比例浮萍淀粉含量)/對比例浮萍淀粉含量*100% ；
[0044]下述實施例和對比例中，TN是指水體中的總氮，NH4+-N是指水體中的氨氮，NOf-N是指水體中的硝酸鹽氮、NOf-N是指水體中亞硝酸鹽氮，TP是指水體中的總磷。水體中的NH/-N、NCV-N、NOf-N、TN和TP含量通過多功能水質分析儀PhotoLab6100 (WTW，德國)測定，所用試劑為默克公司(Merck Corp，德國)的配套試劑，按照配套試劑的說明書進行操作。
[0045]污水氮去除率(％ )=(進水的氮濃度-出水的氮濃度)/進水的氮濃度*100% ;
[0046]污水磷去除率(％ )=(進水的磷濃度-出水的磷濃度)/進水的磷濃度*100% ;
[0047]污水氮去除提高率(％ )=(實施例氮去除率-對比例氮去除率)/對比例氮去除 *100 % ；
[0048]污水磷去除提高率(％ )=(實施例磷去除率-對比例磷去除率)/對比例磷去除 *100 % ；
[0049]水溫、氣溫和光照強度的測定采用實時在線檢測儀ZDR_2W14(杭州澤大儀器，中國)，設定為每IOmin自動記錄一次。
[0050]對比例
[0051]向設置在密閉、透光大棚內的污水處理池的5個處理區中均泵入0.5m深的污水，然后將 La.punctata0224、L.japonica0223> La.punctata0202、L.japonica0234 和La.punctata7776分別接種在上述5個處理區的污水表面，接種覆蓋率依次為285、413、285,413和285g浮萍鮮重/m2 (覆蓋率約為100~200% )，每天從各處理區的一端泵入農村生活污水和農業廢水的混合污水lm3，同時從另一端排出Im3經浮萍處理后的污水(每天進水和排水持續的時間約為2h)，即污水在污水處理池中的水力停留時間為6天，浮萍在生長的同時實現污水中氮磷的連續去除。上述污水處理和浮萍生長的過程持續100天，這期間不額外向大棚中通入CO2，每隔4天對各處理區污水表面的浮萍進行一次定量取樣和打撈。
[0052]在上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，每天測定2次大棚內空氣中的CO2濃度，這期間白天大棚內空氣中的CO2濃度為250ppm~380ppm (平均濃度為328ppm)；大棚的氣溫為13~32 °C (平均24.41 °C )、污水處理池中的水溫為15~29 °C (平均22.68°C )、白天大棚內的光照強度為 300 ~1000 μ mol/m2/s (平均 453.58 μ mol/m2/s)。
[0053]在上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，每隔I天測定一次各污水處理區的進水和出水中污染物的濃度并計算浮萍對污水的氮去除率和磷去除率(結果見圖10~11)，進水中各污染物的濃度:TN, 4~40mg/L (平均23.17mg/L)、ΝΗ:_Ν，3~30mg/L (平均 17.98mg/L)、NOf-N, O ~10mg/L(平均 3.72mg/L)、NO2^-N, O ~1.8mg/L (平均0.53mg/L)、TP, I ~6mg/L (平均 3.37mg/L)。
[0054]浮萍的定量取樣操作如下:在每個處理區的污水表面均勻對稱地放入6個長方形框體(由外直徑為20mm的PVC管制成)，各框體中的水面面積均為0.lm2，撈取6個框體內的所有浮萍。將撈取的浮萍用洗衣機甩干(每次甩lmin，共甩2次)后稱重即得浮萍鮮重，根據浮萍鮮重計算各處理區中每Im2水面浮萍的鮮重，浮萍的打撈量=(取樣計算的每Im2水面浮萍的鮮重-初始接種時每Im2水面浮萍的鮮重)*處理區水面面積，根據計算所得的浮萍打撈量打撈浮萍，使打撈后浮萍在污水表面的覆蓋率與初始接種時的覆蓋率保持一致。
[0055]將從上述各長方形筐內取出并甩干的浮萍在60°C的烘箱中干燥至恒重，將所得干浮萍稱重、粉碎后密封保存備用。測定每次取樣浮萍的干重、淀粉含量、粗蛋白含量，計算浮萍的干物質產量、粗蛋白產量和淀粉產量，結果如圖5~9所示。
[0056]由圖5中的干物質產量數據可知，上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，La.punctata0224、L.japonica0223、La.punctata0202、L.japonica0234 和La.punctata7776 這 5 種浮萍的平均干物質產量分別為 4.16g/m2d、3.61g/m2d、3.60g/m2d、
3.51g/m2d和4.23g/m2d, 5種浮萍均生長得較為緩慢。
[0057]由圖6中的淀粉含量數據可知，上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，La.punctata0224、L.japonica0223、La.punctata0202、L.japonica0234 和La.punctata7776這5種浮萍的平均淀粉含量均低于6%，分別為5.97%、1.36%、5.46%、
2.49%和2.47%。加之浮萍生長緩慢，干物質積累量非常有限，導致浮萍淀粉產量非常低，由圖9中的淀粉產量數據可知，5種浮萍的平均淀粉產量僅分別為0.25g/m2d、0.05g/m2d、0.18g/m2d、0.09g/m2d 和 0.10g/m2d。
[0058]由圖7可知，上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，La.punctata0224、L.japonica0223、La.punctata0202、L.japonica0234 和 La.punctata7776 這 5 種浮萍的平均粗蛋白含量可達到34.56~38.77%，但由于浮萍生長緩慢，干物質積累量非常少，導致浮萍粗蛋白產量較低，由圖8中的粗蛋白產量數據可知，5種浮萍的平均粗蛋白產量僅分別為 1.49g/m2/d、1.36g/m2/d、1.32g/m2/d、1.21g/m2/d 和 1.65g/m2/d。
[0059]由圖9和圖10可知，上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，La.punctata0224、L.japonica0223、La.punctata0202、L.japonica0234 和La.punctata7776這5種浮萍對污水的總磷去除率均較低，分別為20.36 %、25.54 %、19.64 %、26.07 %和18.7 %，對污水的總氮去除率較總磷去除率稍高，分別為30.32 %、30.30%,29.04%,32.27%和 27.93%。
[0060]實施例
[0061] 向設置在密閉、透光大棚內的污水處理池的5個處理區中均泵入0.5m深的污水，然后將 La.punctata0224、L.japonica0223> La.punctata0202、L.japonica0234> 和La.punctata7776分別接種在上述5個處理區的污水表面，接種覆蓋率依次為285、413、285、413和285g浮萍鮮重/m2 (覆蓋率約為100~200% )，每天從各處理區的一端泵入農村生活污水和農業廢水的混合污水lm3，同時從另一端排出Im3經浮萍處理后的污水(每天進水和排水持續的時間約為2h)，即污水在污水處理池中的水力停留時間為6天，每天白天8:00~18:00從大棚內的4個對稱點向大棚內連續通入C02，CO2來自工業用的CO2氣罐，浮萍在生長的同時實現污水中氮磷的連續去除。上述污水處理和浮萍生長的過程持續100天，每隔4天對各處理區污水表面的浮萍進行一次定量取樣和打撈。
[0062]在上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，每天測定2次大棚內氣體中的CO2濃度，這期間白天大棚內氣體中的CO2濃度為500~3000ppm (平均濃度為1560ppm)；大棚的氣溫為13~32 °C (平均24.41 °C )、污水處理池中的水溫為15~29 °C (平均22.68°C )、白天大棚內的光照強度為 300 ~1000 μ mol/m2/s (平均 453.58 μ mol/m2/s)。
[0063]在上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，每隔I天測定一次各污水處理區的進水和出水中污染物的濃度并計算浮萍對污水的氮去除率和磷去除率(結果見圖10~11)，進水中各污染物的濃度:TN, 4~40mg/L (平均23.17mg/L)、ΝΗ:_Ν，3~30mg/L (平均 17.98mg/L)、NOf-N, O ~10mg/L(平均 3.72mg/L)、NO2^-N, O ~1.8mg/L (平均0.53mg/L)、TP, I ~6mg/L (平均 3.37mg/L)。
[0064]浮萍的定量取樣操作如下:在每個處理區的污水表面均勻對稱地放入6個長方形框體(由外直徑為20mm的PVC管制成)，各框體中的水面面積均為0.lm2，撈取6個框體內的所有浮萍。將撈取的浮萍用洗衣機甩干(每次甩lmin，共甩2次)后稱重即得浮萍鮮重，根據浮萍鮮重計算各處理區中每Im2水面浮萍的鮮重，浮萍的打撈量=(取樣計算的每Im2水面浮萍的鮮重-初始接種時每Im2水面浮萍的鮮重)*處理區水面面積，根據計算所得的浮萍打撈量打撈浮萍，使打撈后浮萍在污水表面的覆蓋率與初始接種時的覆蓋率保持一致。
[0065]將從上述各長方形筐內取出并甩干的浮萍在60°C的烘箱中干燥至恒重，將所得干浮萍稱重、粉碎后密封保存備用。測定每次取樣浮萍的干重、淀粉含量、粗蛋白含量，并計算浮萍的干物質產量、粗蛋白產量、淀粉產量、干物質增產率、淀粉含量提高率、淀粉增產率和粗蛋白增產率，結果如圖5~9所示。
[0066]由圖5中的干物質產量數據可知，上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，La.punctata0224、L.japonica0223、La.punctata0202、L.japonica0234 和La.punctata7776這5種浮萍的平均干物質產量分別高達12.41g/m2/d、13.74g/m2/d、12.91g/m2/d、12.04g/m2/d 和 12.23g/m2/d，其中，L.japonica0223 的干物質產量在上述 100天期間的最高值超過了 19g/m2/d，其平均干物質產量相當于3.35t/畝/年，說明通入0)2能夠促進浮萍積累干物質，5種浮萍的平均干物質增產率分別為198%,280%,259%>243%和 189%。
[0067]由圖6中的淀粉含量數據可知，上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，La.punctata0224、L.japonica0223、La.punctata0202、L.japonica0234 和La.punctata7776這5種浮萍的平均淀粉含量與對比例相比有大幅度的增長，分別達到了 24.26%,14.33%,26.91 %,13.17%和 19.79%，其中，La.punctata0202 的平均淀粉含量在上述100天期間的最高值超過了 30% ；5種浮萍的淀粉含量提高率分別為307%、953%、393%、429%和701%。由圖9可知，本實施例中浮萍的淀粉產量均較高，5種浮萍的平均淀粉產量依次為 3.02g/m2/d、L 99g/m2/d>3.49g/m2/d、L 60g/m2/d 和 2.43g/m2/d，其中，La.punctata0202的平均淀粉產量最高，相當于0.85t/年/畝，同時粗蛋白的產量為
0.85t/年/畝，其次是La.punctata0224,其淀粉產量為0.74t/年/畝，同時粗蛋白產量為
0.90t/年/畝。5種浮萍的平均淀粉增產率為1111%~4110%。
[0068]由圖7可知，上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，La.punctata0224、L.japonica0223、La.punctata0202、L.japonica0234 和 La.punctata7776 這 5 種浮萍的平均粗蛋白含量為27.42~32.93%，與對比例相比略有下降，但粗蛋白產量均有大幅度提高，5種浮萍的粗蛋白產量分別為3.70g/m2/d、4.37g/m2/d、3.51g/m2/d、3.60g/m2/d和4.01g/m2/d，其中，L.japonica0223的平均粗蛋白產量最高，其粗蛋白產量相當于1.06t/年/畝，同時淀粉產量為0.31t/年/畝；5種浮萍的平均粗蛋白增產率為142%~222%。
[0069]由圖10和圖11可知，上述污水處理和浮萍生長過程持續的100天期間，La.punctata0224、L.japonica0223、La.punctata0202、L.japonica0234 和La.punctata7776這5種浮萍對污水的磷去除率分別為45.80 %,66.56 %、45.39 %、58.58 %和47.9 7 %，與對比例相比，均有較大程度的提高，污水總磷去除提高率可達125%~161% ;與對比例相比，5種浮萍對污水的總氮去除率也有所增長，分別為39.03%,47.71%,43.00%,48.98%和48.79%，5種浮萍對污水總氮去除提高率可達29%~75%。
[0070] 綜合實施例和對比例中的數據及以上比較分析可知，實施例中5種浮萍的粗蛋白產量、淀粉產量、對污水的氮去除率和磷去除率同時都得到了較大幅度的提高，說明本發明所述方法能同時提高浮萍的粗蛋白和淀粉產量，并同時促進污水氮磷污染物的去除。
【權利要求】
1.一種同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于操作如下:向設置在密閉、透光大棚內的污水處理池中輸入污水，然后將浮萍接種在污水表面，且每天白天向大棚內通入CO2，污水處理池的進出水方式為連續進水、連續排水或者為間歇進水、間歇排水，控制污水在污水處理池中的水力停留時間為2~15天，浮萍在生長的同時實現污水的處理，污水處理和浮萍生長期間需定期打撈部分浮萍。
2.根據權利要求1所述同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于CO2的通入量應使白天大棚內氣體中的CO2濃度為500~3000ppm。
3.根據權利要求1或2所述同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于構成密閉大棚的覆蓋材料為透光且不漏氣的材料。
4.根據權利要求3所述同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于所述透光且不漏氣的材料為透光塑料薄膜或者透光玻璃。
5.根據權利要求1或2所述同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于按照100~200%的覆蓋率將浮萍接種在污水表面。
6.根據權利要求1或2所述同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于每隔1~8天打撈部分浮萍一次，每次浮萍的打撈量應滿足打撈后污水表面浮萍的覆蓋率為100~200%。
7.根據權利要求3所述同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于每隔I~8天打撈部分浮萍一次，每次浮萍的打撈量應滿足打撈后污水表面浮萍的覆蓋率為100~200%。
8.根據權利要求5所述同時提高浮萍淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于每隔I~8天打撈部分浮萍一次，每次浮萍的打撈量應滿足打撈后污水表面浮萍的覆蓋率為100~200%。
9.根據權利要求1或2所述同時提高浮淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于所述污水的總氮濃度為4~40ppm，總磷濃度為I~6ppm。
10.根據權利要求3所述同時提高浮淀粉和粗蛋白產量及污水氮磷去除率的方法，其特征在于所述污水的總氮濃度為4~40ppm，總磷濃度為I~6ppm。
【文檔編號】A01G31/00GK103947529SQ201410198497
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】趙海, 方揚, 靳艷玲, 趙永貴 申請人:中國科學院成都生物研究所