申请日2017.03.15
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号C12N1/36; C12P7/64; C02F3/32; C02F3/34; C12R1/89; C12R1/01
摘要
本发明公开了一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，属于废水处理领域。本发明要解决低温条件下废水处理效率低、能源回收率低的技术问题。本发明方法：一、采用温度递减驯化培养方法将微藻的生长温度控制在10℃以下;二、取糖蜜废水，调节pH值，将温度控制在驯化培养后的生长温度，然后接种经步骤一驯化后的微藻，摇床中震荡培养，收集微藻后提取油脂。本发明利用废水进行发酵产能，不仅有效地处理了废水，解决了微藻培养的底物问题，也提供了一种同步进行能源回收的方法。本发明对于糖蜜废水的COD、TN和TP去除率分别可达81%、82%和80%，微藻的生物量和油脂含量可达30%和2.9g/L。
摘要附图
权利要求书
1.一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于该方法是按下述步骤进行的：
步骤一、采用温度递减驯化培养方法将微藻的生长温度控制在10℃以下;
步骤二、取糖蜜废水，调节pH值，将温度控制在驯化培养后的生长温度，然后接种经步骤一驯化后的微藻，摇床中震荡培养，收集微藻后提取油脂。
2.根据权利要求1所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤一中温度递减驯化培养过程中，每当微藻细胞处于对数期时，将驯化温度降低5～10℃，然后重新接种于新的培养基中进行培养。
3.根据权利要求1所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤一中所述的微藻为栅藻、小球藻、硅藻、隐甲藻、扁藻、杜氏藻、螺旋藻及金藻中的一种或其中几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤一中采用温度递减驯化培养方法将微藻的生长温度控制在0～10℃。
5.根据权利要求1所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤二中所述的糖蜜废水为甘蔗糖蜜废水。
6.根据权利要求1所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤二中将糖蜜废水的pH值调节至6～10。
7.根据权利要求5所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤二中利用浓度为1mol/L的HCl溶液或浓度为1mol/L的NaOH溶液来调节pH值。
8.根据权利要求1所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤二的接种量占糖蜜废水总体积的10%～15%。
9.根据权利要求4所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤二中隔绝空气条件下震荡培养，培养条件光照强度1000～5000lux，摇床转速100r/min～200r/min，培养时间48h～240h。
10.根据权利要求1所述的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法，其特征在于步骤二中采用氯仿-甲醇法提取藻种的油脂。
说明书
一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域;具体涉及一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法。
背景技术
由于对化石燃料的过度依赖，能源短缺和环境污染已经成为了世界性难题。生物质能源凭借其可再生、不对生态环境造成污染等特性，受到了越来越多的关注。其中，微藻生物柴油技术为新型生物质能源的开发和利用提供了新的方向。然而，这项技术仍然被高昂的生产成本所限制，放缓了实现工业化生产的步伐。因此，寻求适合于微藻生长的廉价底物，乃是微藻生物柴油技术在未来发展的重中之重。
废水处理通常采用传统的活性污泥法，然而这种方法需要额外的处理单元才能够达到更好的氮、磷去除效果。同时，处理过程中产生的大量活性污泥也需要进一步处置。相比于活性污泥法，微藻处理废水不仅可以实现碳、氮、磷的同步去除，而且没有活性污泥产生，更重要的是，微藻可以积累油脂，从而在废水处理过程中实现能源的同步回收。
我国北方地区冬季寒冷，为保证废水处理效率，常常采用加热等方法以确保活性污泥中的微生物活性，大大增加了废水的处理成本。
发明内容
本发明要解决低温条件下废水处理效率低、能源回收率低的技术问题，而提供了一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法。
为了解决上述技术问题，本发明中的一种微藻在低温条件下处理糖蜜废水同步产能的方法是按下述步骤进行的：
步骤一、采用温度递减驯化培养方法将微藻的生长温度控制在10℃以下;
步骤二、取糖蜜废水，调节pH值，将温度控制在驯化培养后的生长温度，然后接种经步骤一驯化后的微藻，摇床中震荡培养，收集微藻后提取油脂。
步骤一中温度递减驯化培养过程中，每当微藻细胞处于对数期时，将驯化温度降低5-10℃，然后重新接种于新的培养基中进行培养。
步骤一中所述的微藻为栅藻、小球藻、硅藻、隐甲藻、扁藻、杜氏藻、螺旋藻及金藻中的一种或其中几种的组合;当微藻为组合物时，各种微藻之间按任意比混合。
步骤一中采用温度递减驯化培养方法将微藻的生长温度控制在0～10℃。
步骤二中所述的糖蜜废水为甘蔗糖蜜废水。
步骤二中将糖蜜废水的pH值调节至6～10。
步骤二中利用浓度为1mol/L的HCl溶液或浓度为1mol/L的NaOH溶液来调节pH值。
步骤二的接种量占糖蜜废水总体积的10%～15%。
步骤二中隔绝空气条件下震荡培养，培养条件光照强度1000lux～5000lux，摇床转速100r/min～200r/min，培养时间48h～240h。
步骤二中采用氯仿-甲醇法提取藻种的油脂。
本发明通过等温递降培养法由最适温度降至低温条件的方式培养生命力旺盛、代谢可塑性强的微藻细胞，采用本发明的温度规律性递减能够让微藻更好地适应低温条件，避免因温度的随机降低造成细胞活性不稳定的情况。同时，本发明对微藻采用每个温度条件下培养2-3个细胞周期再进入下一个温度的培养方法，这有利于维持细胞在每一个温度条件下的活性，从而更好地适应下一个温度条件，确保微藻在低温条件下的细胞活性。
本发明中采用温度递减方法驯化微藻细胞，将处于对数期的、生长旺盛的细胞转接至低温条件，并在25℃条件下培养两个细胞周期，然后再转接至更低的温度条件，直至最终的温度条件为10℃。经过一系列的接种、培养，微藻细胞可以逐渐适应低温条件，并在低温条件下维持较好的生长状态。本发明的原料为废水或者废弃物，解决了微藻培养的底物问题，有利于降低产能的成本。本发明利用微藻在低温条件下将废水中的有机物、氮、磷等物质转化为自身物质，从而实现了废水处理和能源的同步回收，减轻了对环境的污染，也为我国北方的废水处理提供了新的思路。本发明对于糖蜜废水的COD、TN和TP去除率分别可达76%、78%和80%，微藻的生物量和油脂含量可达30%和2.9g/L，具有良好的经济和环境效益。