[发明专利]连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于微生物培养技术领域，涉及一种培养与采收微藻的方法，尤其涉及一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法；本发明同时还涉及一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的装置。

背景技术

藻类具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应能力强、生长周期短、蛋白质和油脂含量高以及环境友好等突出特点。小球藻属于单细胞绿藻，含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质、食物纤维、核酸及叶绿素等，是维持和促进人体健康所不可缺少的营养素。小球藻具有增强人体免疫、防止病毒增殖、抑制癌细胞增殖、降低血清胆固醇含量、排毒等功能。小球藻为世界上公认的健康食品，是全世界微藻产业中产量最大的品种。

目前，微藻的培养方法主要有罐式、室外开放池、循环池、跑道池、室内密闭培养器和管式反应器等。微藻的大规模采收方法有离心法、絮凝沉淀法、过滤法和筛分法等。但是，这几种方法均存在一些问题：在低密度培养时，离心法的动力成本较高；常规的絮凝法不仅要用到絮凝剂，而且采收后的培养液不能循环使用，生产成本较高，而且若使用化学絮凝剂，大量废水会造成环境污染；过滤法采收微藻时，容易造成滤布堵塞；筛分法只适用于个体较大的微藻。

大规模采收小球藻的难点主要在于：（1）培养液中藻细胞的密度一般较低，若要获得一定规模的藻体，必须要大量培养，因此，培养液的处理量非常大。（2）小球藻细胞的个体比较小，一般只有3~8μm，因而一般的固液分离方法不太适用。（3）小球藻浓度达到一定值时，黏度很大造成分离困难。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种低成本、高效率、培养液可循环利用的连续培养与原位自絮凝采收小球藻细胞的方法。

本发明的另一目的是提供一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的装置。

（一）连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法

本发明连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法，包括以下工艺步骤：

1、配制废水培养基：在经静止沉降、40~100目过滤预处理的有机废水中，添加相应的物质，配制成以下浓度组分的培养基：

氮源：0.25~1.5 g/L，磷源：0.05~0.25 g/L，NaHCO₃：0.05~1.0 g/L，MgSO₄·7H₂O：0.075~0.15 g/L，CaCl₂·2H₂O：25~100 mg/L，NaCl：25~500 mg/L，FeCl₃ ^. 6H₂O：5~50 mg/L。

所述氮源为KNO₃、NaNO₃或尿素。

所述磷源为KH₂PO₄、K₂HPO₄、NaH₂PO₄或Na₂HPO₄。

所述有机废水为啤酒工业废水、城市生活污水、畜禽养殖废水或食品加工废水。

调整上述废水培养基的pH值为6.5~8.0，并采用微滤除菌或高压蒸汽灭菌后待用。

2、接种与培养微藻：在柱式反应器中，将培养至对数生长期的藻种细胞接入上述废水培养基进行培养：接入湿重藻种细胞浓度为100~500 mg/L，在自然光源照射下或控制光照强度为2000~10000 lux、光暗比为（8h~16h）:（16h~ 8h）的光源照射下，控制搅拌转速为150~300 r /min；通入空气或空气与CO₂的混合气体，通气量控制在为200~1200 ml/min；调节培养液的pH在7.0~9.0，在培养温度20~35℃下培养6~12天。

所述藻种为小球藻属的微藻品种。

所述空气与CO₂的混合气体中，CO₂的体积分数为1 %~10 %。

3、采收微藻：培养结束后，用碱液调节培养液的pH值在11~13，并以150~300 r/min的转速搅拌处理5~15min；停止搅拌后自然静置沉降，使藻种细胞自然沉降至柱式反应器的底部，待沉降完全后从底部阀门分离沉降的藻浆。

调整pH所用的碱液为NaOH或KOH，碱液浓度为1 mol/L至饱和；而且不同批次处理中交替使用不同种类的碱液。