申请日2014.05.05
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号C12P7/64; C12R1/01; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种微藻净化污水及积累油脂的方法，属于污水处理与生物质合成技术领域。所述方法首先进行水华束丝藻的分离、培养和驯化，然后将其接种到富营养化水体中进行处理;通过设定合理的温度、相对湿度、光照强度和光照比参数，实现对富营养化水体中氮磷的有效去除，同时实现微藻中脂的积累收集。本发明提供的方法操作简便，成本低廉;水华束丝藻对环境的适应性强，并对不同浓度的富营养化污水均具有处理效果。
权利要求书
1.一种微藻净化污水及积累油脂的方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
第一步：水华束丝藻的分离、培养和驯化;
第二步：水华束丝藻对富营养化水体的处理;
第三步：污水处理过程参数监测;
测定440nm处的吸光度，当水华束丝藻达到稳定期或衰亡期，标志污水中氮磷去除接近 终点，利用分光光度法或者离子色谱监测污水中氮磷的浓度;通过尼罗红染色荧光光谱法监 测水华束丝藻的中性脂的含量的增长情况，中性脂的含量和尼罗红染色后的荧光强度呈显著 相关;每日定时水华束丝藻藻液，加入尼罗红，在20℃下染色10分钟，使用荧光分光光度 计监测微藻中脂的积累情况;激发和发射波长分别为480nm和580nm。微藻中脂在稳定期后 期至衰亡期大量积累，污水中氮磷去除基本完成后1～2天，对微藻进行收集，获得微藻合成 的脂。
2.根据权利要求1所述的一种微藻净化污水及积累油脂的方法，其特征在于：第一步具体为， 从发生水华的水域采集大量生长的浮游藻类，经分离得到水华束丝藻后，置于灭菌之后的 BG11液体培养基中培养，然后驯化;水华束丝藻进行驯化条件为：温度15～25℃，光照强度 为3000～20000lx，光暗周期比为14h:10h，持续曝气，获得对数期的水华束丝藻细胞液。
3.根据权利要求1所述的一种微藻净化污水及积累油脂的方法，其特征在于：第二步具体为， 首先用0.45μm膜真空过滤对数期的水华束丝藻细胞液，然后超纯水清洗，2500×g离心15min; 摇匀后用移液枪均匀加入需要处理的富营养化水体中;
将接种有水华束丝藻的富营养化的水体置于的人工气候培养箱内恒温恒湿培养，培养过 程中不断曝气;培养条件为：设定温度10℃～30℃、相对湿度30～70%RH、光照强度 3000～22000lx，光照比(14h:10h)～(12h:12h)。
4.根据权利要求3所述的一种微藻净化污水及积累油脂的方法，其特征在于：所述光照强度 为12000lx。
5.根据权利要求3所述的一种微藻净化污水及积累油脂的方法，其特征在于：第二步中所述 的抽滤洗涤离心过程重复三次。
6.根据权利要求1所述的一种微藻净化污水及积累油脂的方法，其特征在于：所述富营养化 水体中氮磷比为16:1。
说明书
一种微藻净化污水及积累油脂的方法
技术领域
本发明属于污水处理与生物质合成技术领域，具体涉及一种利用水华束丝藻这种水华藻 种，对污水脱氮除磷并合成脂类的方法，适用于生活污水、农业污水、工业污水的处理与再 利用。
背景技术
由于化石燃料的日益减少和温室气体的产生，寻找其他相对可再生的燃料能源具有很大 意义。生物柴油是清洁、环境友好型可再生能源，具有广阔的发展前景。微藻生长快、周期 短，光合效率高，生物质产量大，是未来生物柴油发展的趋势之一。
污水厂常规处理工艺，如活性污泥法、氧化沟工艺等可有效去除大部分的有机、无机污 染物，但对氮磷的去除效果不高。磷的处理是特别难以从废水中去除。对于去除废水中的磷， 与化学处理方法相比，以藻类为基础的处理方法已被认为是更有效率的方法。藻处理具有显 著优势，它可以节约成本，并且利用的是更简单的技术。藻类细胞可以用来去除污水中富集 的氮、磷等营养物质，并以有机物的形式将其储存在藻细胞中。因此若能将氮磷的去除与产 能综合考虑，则可实现污水处理和资源利用的双重目的。
水华，是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征， 大部分湖泊水华以蓝藻为主。蓝藻是一种光和自养的原核微生物，生存范围很广，可以漂浮 生活在各种水体中，对营养条件的要求也很低，而且容易进行基因重组、快速进行定位诱变、 基因插入、基因替换和切除等。水华藻在营养条件充足时会大量繁殖，形成水华，使水体污 染，鱼虾死亡，水道堵塞，严重影响水体生态系统的健康发展，降低水资源的利用效能，对 人类的生产和生活造成严重的影响。除此之外，水华藻毒素也会严重影响水体的质量，危害 人类的健康。现阶段主要有两种处理方式，一种是治理，降低藻细胞量;另一种是利用，以 水华藻为原料提取或制备一些有价值的物质，如提取游离氨基酸、藻蓝蛋白、多糖，制备复 混肥，超临界水气化制取氢气等。将水华藻类利用起来具有优势，用水华藻类生产生物燃料 具有发展前景。
水华束丝藻是造成水华的一种代表藻类，属于蓝藻门藻殖段目束丝藻属。藻丝多数为直 立的，常多数集合形成盘状或纺锤状群体，无鞘，顶端尖细，异形胞间生，孢子远离异形胞。 水华束丝藻藻丝集合成束，少数单生，或直或略弯曲;细胞宽5～6μm，长5～15μm，圆柱形， 具有气囊。水华束丝藻在我国分布广泛，生长于淡水中，是地球上最早发现的藻种。束丝藻 是一种可以食用的蓝藻，可生产作为日常保健食品。由于束丝藻的藻丝体含有大量神经传递 素苯乙胺(Phenylethylamine)，能增加人体脑部的多巴胺水平，进而促进内啡肽循环，使束 丝藻成为一种现时的时兴健康食品原材料。
发明内容
本发明提供一种微藻净化污水及积累油脂的方法，利用水华束丝藻脱氮除磷合成脂类， 具体方法步骤如下：
第一步：水华束丝藻的分离、培养和驯化。
从发生水华的水域采集大量生长的浮游藻类，经分离得到水华束丝藻后，置于灭菌之后 的BG11液体培养基中培养，然后驯化。
水华束丝藻进行驯化条件为：温度15～25℃，光照度为3000～20000lx，光暗周期比为 14h:10h，持续曝气，获得对数期的水华束丝藻细胞液。
第二步：水华束丝藻对富营养化水体的处理;
对数期的水华束丝藻细胞液，首先用0.45μm膜真空过滤，超纯水清洗，2500×g离心15min， 抽滤离心洗涤过程重复三次。摇匀后用移液枪均匀加入需要处理的水体中，水体满足富营养 化条件，包括水体市政污水、农业污水等。
设定温度(10℃～30℃)、相对湿度(30～70%RH)、光照强度(3000～22000lx)光照比 (14h:10h)～(12h:12h)，将接种有水华束丝藻的富营养化的水体置于的人工气候培养箱内恒温 恒湿培养，培养过程中不断曝气。
所述光照强度优选为12000lx。
第三步：污水处理过程参数监测;
测定440nm处的吸光度，当水华束丝藻达到稳定期或衰亡期，标志污水中氮磷去除接近 终点，利用分光光度法或者离子色谱监测污水中氮磷的浓度。通过尼罗红染色荧光光谱法监 测水华束丝藻的中性脂的含量的增长情况，中性脂的含量和尼罗红染色后的荧光强度呈显著 相关。每日定时水华束丝藻藻液，加入尼罗红(0.1mg·mL-1溶于丙酮)，在20℃下染色10 分钟，使用荧光分光光度计监测微藻中脂的积累情况。激发和发射波长分别为480nm和580nm。 微藻中脂在稳定期后期至衰亡期大量积累，污水中氮磷去除基本完成后1～2天，对微藻进行 收集，获得微藻合成的脂。
本发明的优点在于：
(1)本发明提供的是一种利用微生物处理污水的方法，操作简便，成本低廉;
(2)本发明提供的是一种利用水华微藻合成生物能源的方法，所用的水华束丝藻来源广泛， 易于获得;
(3)本发明用的水华束丝藻属于引起水华的一种常见微藻，水华微藻属于有害藻种，目前关 于这方面的利用研究较少，该方法可变废为宝;
(4)本发明提供的是一种利用水华微藻合成生物能源的方法，生物能源属于可再生能源，具 有广阔的应用前景。
(5)本发明中水华束丝藻对环境的适应性强，并对不同浓度的富营养化污水均具有处理效果。