[发明专利]一种利用粪便污水培养产油微藻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理和环保技术领域，特别涉及一种利用预处理后的粪便污水培养产油微藻的方法。

背景技术

目前，温室效应和能源紧张已经是全球面临的关键性难题，缓解温室效应和解决能源危机直接关系到全球经济的可持续发展。生物柴油具有绿色性和可再生性，被认为是解决全球能源危机的最理想途径之一，然而目前由于制备生物柴油的油料作物大都是粮食作物，例如：玉米、大豆及菜籽等，这样的生物柴油生产方式必将出现与人争粮和争地现象，可持续性较差，且生产成本较高，产业发展困难。微藻由于不占据耕地，含油量高，且在产油的同时具有碳捕捉的作用，日渐被认作是生产生物柴油的潜在原料。大规模微藻生物质资源获得困难和微藻生物能源产品成本过高是目前微藻生物能源技术面临的两大瓶颈。以目前的技术进行产业化，存在大规模培养占地面积过大、基础建设投资过高、加工过程能耗物耗过大的问题。针对以上问题，目前微藻生物柴油的研究趋势主要集中在提高微藻的产率和降低微藻培养的成本。

在降低微藻培养成本方面，研究主要集中于建立和发展利用废水和燃厂废气CO₂进行微藻生态养殖的技术，降低微藻培养过程中的物能消耗，缓解微藻培养的地域性限制，以从根本上解决培养占地、耗水的成本瓶颈。有研究希望通过利用工业废水和工业生产中产生的二氧化碳的资源培养微藻，制备生物柴油。但是往往由于工业废水的组成成分复杂含有较高浓度的污染物而抑制微藻生长。也有方法(CN 101955846A)基于生活污水低碳排放资源化进行微藻油脂生产，但是为了避免微藻培养过程中发生污染，需要进行灭菌，耗费能源。

发明内容

本发明针对以上技术背景，提供了一种粪便污水培养产油微藻的方法。该方法是利用粪便污水处理过程中通过膜生物反应器过滤出水培养微藻作为生产生物柴油的原料，同时进一步去除水中的氮、磷，可实现降低培养微藻的成本及废水处理的双重效果。

本发明采用连续培养方式，通过粪便污水处理、微藻接种及预培养、扩大培养并积累微藻脂质含量后收集获得总脂肪含量高的微藻作为生产生物柴油的原料，本发明的技术方案是通过以下步骤实现的：

本发明的一种利用粪便污水培养产油微藻的方法，它包括：

(1)粪便污水的前处理：固液分离、絮凝脱水、好氧堆肥、厌氧处理、兼氧处理、好氧处理、膜生物反应处理和臭味治理后得到的达标排放液体，该液体不含微生物，悬浮物小于3mg/L，pH6-9，氨氮含量30-35mg/L，总磷含量1-6mg/L，它直接作为微藻的培养液，处理得到的沼气收集备用；

其中：它还包括以下步骤：

(2)微藻扩种和驯化培养：在无菌室中，将产油微藻的藻种接入5个装有2L F/2培养液的锥形瓶中，摇匀，微藻藻种的初始密度为(200-300)*10⁴个细胞/mL，将微藻藻种接种在F/2培养液的中，微藻与F/2培养液体积比是1∶(4-6)，在22-26℃，光照和黑暗的时间周期为14h∶10h，光照强度1800-2000lux的条件下进行扩种培养，每隔6-8小时向每个锥形瓶中通入一次CO₂气体，CO₂的通气速率2-5L/min，每次通气时间为3分钟，当锥形瓶中的微藻个数达到(20-100)*10⁴个细胞/mL时，得到了扩种培养后藻液；将上述5个锥形瓶中的扩种培养后藻液转接到装有步骤(1)微藻的培养液的1号光生物反应器中进行驯化培养，扩种培养后藻液与1号光生物反应器内装有的微藻的培养液的体积比为1∶1-1∶4，1号光生物反应器的体积为50L，驯化培养温度为22-26℃，光照和黑暗的时间周期为14h∶10h，在光照强度为1800-2000lux的条件下进行驯化培养，每隔6-8小时向光生物反应器中通入一次CO₂气体，CO₂通气速率3-6L/min，每次通气时间为5分钟；驯化培养1-2天后藻种适应培养液，开始繁殖生长，繁殖生长中的培养液称为藻液，当藻液的吸光度(OD₆₈₀)达到0.5-0.8时进行步骤(3a)；