[发明专利]一种菌藻溞生态采收方法

说明书

技术领域

本发明属于环境技术和可再生能源领域。特别涉及一种在富营养水条件下，菌藻溞生态采收方法，同时达到水体净化的目的。 

背景技术

传统生物柴油的生产原料由农田作物、非农陆地植物向水生藻类转变。第1代生物柴油主要以大豆、油菜等作物为原料。由于这种以传统农作物为原料来源的生物能源生产方式危及人类粮食安全。所以非农陆地植物原料如中国南方的麻风树，北方的黄连木等也逐渐受到重视。 然而由于产量限制，陆生农林植物原料根本无法满足化石燃料替代品的需求。所以，纷纷开发以水生生物微藻为原料的第二代生物燃料。以微藻为原料生产生物能源，可以缓解全球粮食危机，节约全球水资源，缓解温室效应以及缓解全球淡水湖泊和近海的富营养化现象改善环境等一系列优点。科学家从上世纪50年代起就对从海藻生产燃料产生兴趣。研究表明，通过异养生长（即为其提供CO₂和有机物），可使海藻产油率提高40％。微藻经过催化热解，可以转化成高芳烃含量、高辛烷值的生物物质，这种生物物质燃油值高，平均高达33MJ/kg，是木材或农作物秸秆的1.6倍。这种生物柴油与传统石化柴油的性质和成分相似，某些指标如发动机低温启动性能甚至更好。 

随着社会的发展，在人类活动（人为大量排放富含营养物质的工业废水和生活污水）的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，水体恶化，鱼类及其他生物大量死亡。我国几乎所有淡水水系和近海均存在严重的富营养化问题，而先前的各类物理、化学和生物（污泥）净化技术虽在一定程度上可以净化水体，但是次生污染严重且不能够有效地将污水中的物质资源化利用，因此，迫切需要开发新型的 低成本高效率的水体净化方法。

自上世纪80年代第一次石油危机以来，各国研究机构相继加强了利用水生藻类生产生物燃料的研究，30年来，分别以大型海藻和微藻进行了大量研究。 在微藻筛选、分子生物基础、基因改良、油质提取分溜等方面取得一系列重要进展。尤其使微藻的含油率有较大提高。开发了开放培养池和各类生物反应器培养方法。目前在技术上完全可以利用海水或淡水微藻生产出符合商用标准的生物柴油。 然而远高于市场价格的高成本（10-20元人民币/升，是目前市场油价的2倍以上）限制了其产业化和商品化。 

限制其产业化的高成本难题主要如下2个： 

（1）单细胞微藻的采收过程的高耗能和高成本：开放池式养殖易于扩大规模和推广，但由于微藻密度低，导致采收过程成本居高不下，而集中式养殖的反应器成本高。由于单细胞藻类个体微小，因其快速阻塞微孔滤网而无法过滤采收，只能使用离心或加絮凝剂沉淀的方法采收。然而，离心方法耗能极高，仅此步骤就可消耗掉大部分藻类产能，使整个过程能效极低或“得不偿失”。而絮凝剂沉淀方法采收微藻需要添加特别的絮凝剂，不仅污染环境，而且也显著地提高了成本。

（2）提高含油率的贫营养条件使微藻生长慢，产量低。由于微藻在适生条件下会将绝大部分能量用于繁殖和形成细胞结构及其遗传和代谢组分，只有在氮、磷营养缺乏或生长受阻的不利环境中才将主要同化能量转化为脂类储存起来。虽然经过多年基因改良有所改进，但无法打破其基本自然规律。目前仍然是适宜生境下产量高生长快的藻体含油少，而适合提高脂肪含量的培养条件或高脂的藻类又无法提高产量。而且在纯系的单种群培养条件下，为防止其它生物的污染，不仅需要对培养水体消毒处理，而且存在环境中各类矿物质资源利用率低和种群稳定性差的问题。 这严重限制了单位水体的产量并提高了生产成本。 

发明内容

本发明的目的是针对上述水体净化和限制微藻生物柴油产业化的高成本难题，提供一种菌藻溞生态采收方法，通过以下步骤实现： 

（1）构建菌藻溞生态系统，由培养池、培养液、CO₂气体、虾网构成，培养池内用隔墙分隔成2.0±0.1米左右的水道，水深1.5-2米，培养池和隔墙的材料选用透明玻璃或水泥，培养池内安装一叶轮，以推动培养池内的水体循环，培养液为富含原生菌类、藻类和溞类的生活污水或工业污水。

虾网设置在培养池的入水口前，设置1-3道，使得培养液在进入培养池前通过虾网，阻隔所有个体大于2-3毫米（水蚤成龄个体2毫米左右）的生物体进入池内。每天清除虾网上可能有的鱼虾。