[发明专利]一种利用微藻净化沼液的光质和光照强度调配策略的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种利用微藻净化沼液的光质和光照强度调配策略的新方法。

背景技术

我国沼气事业开始于1930年前后，当时绝大多数城镇均无电力供应，沼气发酵主要用于一些商店、寺院等的照明,上世纪70年代我国又掀起了一次发展沼气的热潮。近年来，由于国际国内能源、环境等问题的日益严峻，沼气发酵技术越来越被重视。农业部在2000年1月启动和实施了以沼气综合利用和建设为重点、符合当前农业和农村经济发展阶段的“生态家园富民计划”，极大的促进了我国沼气事业的发展。

但是在沼气事业发展过程中，沼液因其污染物负荷高而长期难以得到有效的处理，其对环境污染的潜在威胁极大的制约了沼气事业在我国的发展。沼液中有机营养元素含量丰富。沼气发酵的过程是碳氢等元素的代谢，发酵底物中的碳氢等经发酵转化为沼气，而其中的氮、磷、钾等则保留于发酵残留物中，而且由于结构相对较为简单，一般可以被作物直接吸收。如果这些营养元素释放到自然水体中，则极有可能造成水体的富营养，甚至有产生藻华的危险。沼液含有丰富的矿物质元素，其原本存在于发酵原料中参与微生物代谢，最后又残留于沼气发酵残留物沼液中，这些丰富的矿物质元素大多数都是农作物生长所必需的。沼液中也还有大量的生物活性物质和各种氨基酸。

现有的沼液处理方法基本上都是应用已有的城市污水处理厂和处理其他工业废水的处理设施。这种方法不仅因为处理设施没有针对性处理效果差，且经济性也较差，难以获得实际的大规模应用。也有一些将沼液作为一种生物质资源加以资源化利用的方法，如：将沼液作为农业肥料进行叶面液肥和有机追肥等；将沼液作为生物农药，利用于浸种、防治病虫害等；将沼液用作饲料，用以养鱼、养猪及蚯蚓等；将沼液作为培养料液，用以栽培食用菌、无土栽培、培育幼苗等。这些资源化利用方法都是小规模的，且实际效果难以评估，特别是食品的安全性。而且他们在使用过程中因为涉及到将沼液直接施用的步骤，所以难以保证其不会流失到环境水体中造成污染。

微藻以其高效的光和作用效率和极高的生长速率而可以大量吸收周围环境中的营养元素使得其自生不断增殖。微藻在水体环境中的生长一般可以分为准备期、对数期、稳定期和衰亡期。在生长的适应期其因为密度较小而所需光照强度较小，此时如果采用一成不变的光照强度则有可能对微藻的生长造成光抑制；而其在生长的对数期密度不断增加，达到稳定期后密度达到最大，此时微藻细胞因为相互遮蔽而影响了光照效果，所以此阶段需要较大的光照强度，此时如果仍然采用一成不变的关照强度则有可能因为光照不足而影响微藻的生长。同时，根据微藻在不同生长阶段对于光照强度要求的不同而采取的阶梯式供给光照的策略，可以极大的节省在微藻培养适应期和对数期的光能消耗，提高利用微藻净化沼液工艺的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微藻净化沼液的光质和光照强度调配策略的新方法，其采用阶梯式的光照策略，不仅可以促进微藻的生长以提升沼液的净化效果，还可以节省大量的光能，提高此技术方法的经济实用性。其具体步骤如下：

（1）设置不同光质的LED灯光源，在相同的培养条件和恒定光照强度条件下测试微藻的生长状况和沼液净化效果，选择出最佳的光质条件；

（2）设置逐渐增加的光照强度实验组别，测试微藻在各个光照强度下各生长时期的生长状况和沼液净化效果，确定出微藻在各个不同生长时期中的最优光照强度；

（3）选择微藻各个生长时期中生长状况好且沼液净化效果好的光照强度组中光照强度最小的一个，按照微藻生长的时间序列制定出最终的阶梯式光照策略。

本发明中，对于确定阶梯式光照策略的过程中微藻的生长时期的划分是按照适应期，对数期和稳定期来划分。具体来说，采用阶梯式光照策略时，微藻在生长的适应期因为藻细胞密度小而进行小强度光照，以避免光抑制；在生长的对数期因为藻类细胞密度快速增长而开始出现藻细胞相互遮蔽的现象，则必须要接受相对较高强度的光照，以避免光照不足；在生长的稳定期因为藻类细胞密度达到最大值而有非常严重的相互遮蔽现象，此时则必须要接受最高强度的光照，以避免光照不足。

本发明中，对于确定阶梯式光照策略的过程中所设置的光照强度实验组，将已知的光抑制和光照不足强度作为上限和下限光照强度，然后尽可能细的划分光照强度递增量。

本发明中， 将最后选定的阶梯式光照策略和按照最大光照强度确定的恒定式光照策略进行对比，以确定阶梯式光照策略的节能程度和促进微藻生长提升沼液净化效果的程度。

本发明的优点在于：