申请日2012.12.21
公开(公告)日2014.06.25
IPC分类号C12N1/12; C12R1/89; C02F3/32
摘要
本发明涉及一种利用焦化废水培养微藻的方法。在微藻培养介质中添加适量焦化废水，培养微藻细胞至生长稳定期收获藻体。结果表明微藻在添加了焦化废水的海水中生长速率高于仅在海水中培养，且焦化废水的总氮得到有效降解。本发明结合了微藻培养和焦化废水处理，能有效降低微藻生产成本，微藻培养的同时达到处理焦化废水的环境效益，有利于降低微藻工业化培养成本，促进微藻生物能源产业化。
权利要求书
1.一种利用焦化废水培养微藻的方法，其特征在于：向含有微藻藻种海水中加入占海 水体积6%-20%的焦化废水，在光照、通二氧化碳和空气条件下培养，培养至微藻生长进入 稳定期，离心分离收获藻体。
2.如权利要求1所述的利用焦化废水培养微藻的方法，其特征在于：在温度18-30℃、 pH值7.5-8.4、二氧化碳通入量为4ml/min–20ml/min、空气通入量为0.3vvm–0.9vvm、 光照4000lx-10000lx、光暗比12h:12h-14h:10h条件下进行微藻培养。
3.如权利要求1所述的利用焦化废水培养微藻的方法，其特征在于：所述焦化废水COD 为900mg/L-3000mg/L，总氮为100mg/L-180mg/L，pH为7.0-8.6。
4.如权利要求1所述的利用焦化废水培养微藻的方法，其特征在于：所述海水为天然 海水、人工海水或者两者的混合，盐度为2.0%-3.9%。
5.如权利要求1所述的利用焦化废水培养微藻的方法，其特征在于：所述的光照为日 光灯光照、氙灯光照或自然光。
6.如权利要求1所述的利用焦化废水培养微藻的方法，其特征在于：所述微藻培养的 反应器为管式光生物反应器、敞开池式光反应器、柱状封闭式光反应器或板式封闭光反应 器。
7.如权利要求1所述的利用焦化废水培养微藻的方法，其特征在于：所述的微藻为海 水湛江等鞭金藻、小球藻或扁藻。
说明书
一种利用焦化废水 培养微藻的方法
技术领域
本发明属于微藻生物能源领域，涉及微藻培养技术，具体涉及一种利用焦化废水培养 微藻的方法。
背景技术
近年来，随着全球经济的快速增长，石油和煤炭等化石能源的消耗大幅度上升，化石能 源短缺危机已迫在眉睫，对生物质能等可再生能源的关注渐成热点。在众多的非粮生物质 中，藻类具有分布广泛、油脂含量高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等特点，用 藻类制备生物燃料极具发展前景。二氧化碳作为一种温室气体，自《京都议定书》签署生 效后，在全球范围内受到排放限制，如何减排二氧化碳并对其进行资源化利用也成为研究 热点，藻类在培养过程中可固定大量二氧化碳，这对于二氧化碳减排这一全球性问题的解 决具有重要价值。
大规模地利用微藻制备生物燃料，必须有充分的微藻生物质来源，微藻规模培养成为微 藻生物能源产业产业化的关键环节之一，如何降低微藻生物质的获得成本，已成为微藻生 物能源技术的研究热点。目前，国内外已有多家院校、科研单位和企业涉足微藻生物能源 领域，降低微藻培养成本始终是一个亟待解决的问题，目前已有研究表明，微藻可以在生 活污水和有机废水中生长，如专利CN101525576A，公开了一种利用生活废水和工业废水 生产微藻的方法;微藻还可以利用沼气发酵废液-沼液进行培养。专利CN101285075A，公 开一种沼气发酵和自养淡水微藻培养耦合方法;微藻的浓缩和收集可以将微藻液体中的水 分过滤后通过虹吸排除并收集水分已达到微藻和水分的分离。专利CN101693878A，公开 一种微藻浓缩和收集的方法与装置;另有改变光反应器材质以降低成本。专利CN101914431 A，公开一种全塑模块化光生物反应器系统培养微藻的装置与方法。对微藻高性能藻种选育 方法主要是紫外诱变，如厦门大学硕士论文基于生物柴油制备的海洋高脂微藻筛选。解决 微藻培养高成本问题关键在于提高微藻油脂含量和对微藻进行高密度培养或者降低微藻培 养过程中物料的成本或者改进培养技术，上述专利基本上是从降低微藻培养过程中物料成 本或者改良藻种角度进而降低微藻培养成本，并没有将二者结合起来。目前国内外合理利 用焦化废水培养自养海水微藻的方法仍处在空白阶段。
发明内容
本发明的目的是利用焦化废水培养微藻，一方面利用焦化废水降低物料成本，另一方 面对微藻进行高密度培养，提高微藻生长速率，同时达到对焦化废水的生物降解效应。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种利用焦化废水培养微藻的方法，向含有微藻藻种的海水中加入占海水体积6%-20% 的焦化废水，在光照、通二氧化碳和空气条件下培养，培养至微藻生长进入稳定期，离心 分离收获藻体。所述微藻生长稳定期是指微藻的藻细胞浓度不再增加的阶段。
本发明的具体培养条件为：培养温度18-30℃、pH值7.5-8.4、二氧化碳通入量为4 ml/min–20ml/min、空气通入量为0.3vvm–0.9vvm、光照4000lx-10000lx、光暗比12h:12h -14h:10h，培养至微藻细胞生长稳定期时采用8000rpm–10000rpm，10min–20min离心收 获藻体。
本发明所述焦化废水为煤化工工厂废水或石化化工厂生物处理工艺厌氧处理段的出 水，废水COD为900mg/L-3000mg/L，总氮为100mg/L-180mg/L，pH为7.0-8.6;所述 海水为天然海水、人工海水或者两者的混合，盐度为2.0%-3.9%。
本发明所述的光照为日光灯光照、氙灯光照或自然光。
本发明所述微藻培养的反应器为管式光生物反应器、敞开池式光反应器、柱状封闭式 光反应器或板式封闭光反应器。
本发明通过分离收集的微藻可以采用氯仿/甲醇(2:1,v:v)-提取方法或其他常规手段测定 油脂含量。
本发明所提及的微藻为海水湛江等鞭金藻、小球藻或扁藻，均有市售。
本发明通过利用焦化废水中含有微藻生长及油脂积累所必须的营养物质及微量元素， 如碳、氮及其他微量元素，提高微藻生长速率，从而实现了连续生产高油脂含量的微藻， 同时达到对焦化废水的生物处理，有利于降低能源微藻的工业化培养成本。
具体实施方式
下面的实施例用于进一步详细说明本发明，但并不构成对本发明的限定。本实施例采用 的焦化废水是来自某煤化工厂焦化废水生物处理工艺厌氧段出水，该废水COD为940mg/L， 总氮为111.8mg/L，pH为8.21;所用海水湛江等鞭金藻来自大连化物所藻种库。
实施例
在800ml管式光生物反应器中，加入藻细胞密度为800万个/ml的海水湛江等鞭金藻培 养液(人工海水，盐度为2.6%)282ml，再加入18ml的焦化废水，总体积为300ml;对照 样为利用人工海水培养，盐度为2.6%;焦化废水培养3个样品。培养条件为：25℃、pH值 8.2、二氧化碳8mL/min、空气0.4vvm、日光灯照射、光照10000lx、光暗比14h:10h。培养 至第13天藻体进入稳定期，离心收集藻体，对收集的藻体采用氯仿/甲醇(2:1，v:v)法提 取藻体油脂，进行油脂含量分析。
实验结果表明，在焦化废水中培养的微藻的生长速率明显高于在海水中培养的微藻，焦 化废水中微藻的藻细胞浓度是海水中的116%。此外，焦化废水和海水获得的微藻藻体油脂 含量均较高，焦化废水培养的微藻油脂含量为38.93%，海水中培养的微藻油脂含量为 36.35%，二者基本一致。对实施例中三个焦化废水培养微藻样品的总氮降解情况进行测试， 总氮浓度测定采用GB-11894-89方法，结果表明，微藻对焦化废水总氮的降解率平均为 28.16%。