[发明专利]利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法。

背景技术

当前世界能源体系正面临着向低碳、高效、环保的能源供应体系的迅速转变。但是原料短缺严重制约其规模化和产业化，原料已成为决定生物柴油价格的主要因素。对于保障我国未来生物柴油发展有着重要的意义，使用微藻资源作为生物柴油的油源对象成为目前生物柴油领域的研究热点。

微藻是一类以淡水水域为生，生长繁殖迅速，生物量大，能利用光能自养，可持续供应生物质资源，利用畜禽废水养殖微藻是实现生物质低成本工业化生产和废水排放资源化的极好桥梁。其优势在于：①微藻具有高的光合作用能力，可有效地利用太阳能固定CO₂，将无机物转化为氢、高不饱和烷烃、油脂等能源物质。②微藻的含油量较高，单位生产面积生产的油脂普遍高于油料作物；③在畜禽废水中养殖微藻可以有效降低成本；畜禽废水养殖微藻的再生能源技术具有环保经济、符合自然界循环的独特优势。

现阶段微藻的培养主要在合成培养基中，以二氧化碳为碳源，在光照和混合搅拌的条件下；成本较高；微藻传统上可用于二级废水的深度净化，采用经过厌氧处理的畜禽和生活废水的二级废水进行微藻养殖，以克服较高的有机质含量，复杂菌群和水浊度对微藻生长的抑制。本领域中，畜禽粪便初级废水是指畜禽饲养场的畜禽粪便静置沉淀后得到的废水，二级废水是指初级废水进行厌氧处理后的废水。由于厌氧消化需要很大的反应体积和投资，国内一些中小型畜禽饲养场并不具备厌氧处理装置，因而需要发展有效、简单而又能够利用猪场初级废水养殖微藻的方法，实现微藻在畜禽粪便初级废水中利用丰富的有机质，转化为生物量并积累油脂的资源化。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，包括如下步骤：

1）废水处理：对畜禽粪便初级废水进行絮凝处理，取上清液，加水稀释至COD为1000mg/L以下，通入臭氧曝气灭菌，然后静置；

2）微藻培养：将藻种接种到步骤1）所得液体中，进行光照培养，培养过程中通入空气，并通入CO₂以维持液体pH值在5~7。

作为优选技术方案，上述的利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，步骤1）中通入臭氧曝气灭菌，使液体中的臭氧浓度达到2.8 mg/L以上，然后静置至液体中的臭氧浓度降至0.1mg/L以下。

作为优选技术方案，上述的利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，步骤1）以壳聚糖为絮凝剂、以海藻酸钠为助凝剂对畜禽粪便初级废水进行絮凝处理。优选地，壳聚糖和海藻酸钠分别以5~10g/L的比例加入畜禽粪便初级废水进行絮凝处理。

作为优选技术方案，上述的利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，步骤1）对畜禽粪便初级废水进行絮凝处理，取上清液，加水稀释至COD为500~1000mg/L。

作为优选技术方案，上述的利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，步骤2）将培养至对数生长期的微藻以5~20%的接种量接种到步骤1）所得液体中。

作为优选技术方案，上述的利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，步骤2）微藻培养的温度为25℃~35℃。

作为优选技术方案，上述的利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，步骤2）光照培养的光照强度为2000 lux~4000 lux。

作为优选技术方案，上述的利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，步骤2）微藻培养的培养时间为10~15天。

作为优选技术方案，上述的利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，步骤2）将藻种接种到步骤1）所得液体中，进行光照培养，培养过程中连续不断通入空气，间歇通入二氧化碳，二氧化碳的通入由pH控制器控制，pH升高时通入二氧化碳维持pH值5~7的恒定培养。

本发明的有益效果是：

本发明利用畜禽粪便初级废水生产微藻的方法，绕过初级畜禽粪便废水的厌氧消化。由于投资巨大和水处理的停留时间过高，使得很多中小型畜禽饲养场没有畜禽粪便初级废水的厌氧处理设备，而本发明的初级畜禽粪便废水的预处理方法，可以在不具备废水厌氧消化的情况下，用初级废水养殖微藻，臭氧灭菌可以除去废水中复杂的菌群，使养殖系统运行稳定，降低微藻的培养成本，提高了微藻的生物量，有利于实现微藻的规模培养和畜禽粪便废水的资源化。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中猪粪初级废水絮凝、上清液稀释后不同COD起始值的液体，臭氧灭菌、曝气后，在微藻培养过程中COD变化过程图。