[发明专利]微藻的循环养殖工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产微藻生物质的工艺方法，尤其涉及一种微藻的循环养殖工艺。

背景技术

随着不可再生的化石能源的日渐枯竭和日益严峻的环境问题，全球面临影响广泛的能源危机、气候变暖、粮食短缺、土地紧张、环境污染等全球性问题。因而，越来越多的自然科学研究集中于新能源的开发利用、环境的生物修复、可循环材料的开发利用等领域。在新能源的开发利用与环境的生物修复中，微藻因为具备一些独特的特点而成为研究热点材料。这些特点包括：(1)微藻广泛分布在海洋、湖泊、滩涂等水域，种类繁多。微藻直接利用阳光、二氧化碳和含氮、磷等元素的简单营养物质快速生长，并在细胞内合成大量油脂；(2)与大豆、油菜和麻风树等油料植物相比，微藻的生长周期短，含油量高，油脂产率高，单位面积产油量是大豆的数百倍，每公顷可年产几万升生物柴油。微藻可利用滩涂、盐碱地、荒漠等非耕种土地及利用海水、荒漠地区的地下水等廉价水源，不与农作物争地、争水；(3)微藻在培养过程中还可固定大量二氧化碳。据计算，每培养1吨微藻，可消耗约吨二氧化碳。因此，利用微藻制造生物柴油能大量减少二氧化碳排放。此外，微藻还可在光自养培养过程中利用废水中的氮、磷等营养成分而净化各种工业废水和城市生活污水。因此，微藻的用途十分广泛，遍及水产养殖、医药制造、食品加工、环境保护、能源炼制等行业和领域。然而，微藻生物质的大量获取是微藻养殖的最大瓶颈，集中体现在微藻的高密度培养和高效、低成本采收环节。其中，以离心为主的采收过程占总成本的20％～30％，而絮凝技术可大幅浓缩藻液、增大微藻粒径，从而降低采收成本。因此，本发明申请人前期发明中提出了氨絮凝技术(专利号：201110390674.3)。氨絮凝技术基于碱诱絮凝机理，具有絮凝效率高、不引入外源金属离子、不影响后续产品炼制等优势。此外，Knuckey等还指出了来自碱诱絮凝的藻粉更适用于水产养殖。尽管如此，该技术仍存在不足：一是氨氮回收所采用的CO2中和协同蒸氨法的处理方法，效率过低、能耗过大；二是后续培养中，微藻的生长状态不佳；三是后续培养的藻液二次氨絮凝采收可行性未曾探明。

鸟粪石沉淀法，即在氨氮废水中投加PO₄^3-和Mg²⁺，使之与NH₄⁺形成难溶于水的复盐磷酸铵镁沉淀(俗称鸟粪石，一种优质缓释肥料)。

发明内容

因此，本发明拟用鸟粪石沉淀法高效回收氨氮并改善后续培养中微藻的生长状态，从而将氨絮凝-氨回收-微藻后续培养-再次氨絮凝采收串联为一体。

本发明的目的是提供一种微藻的循环养殖工艺，本发明通过基于鸟粪石沉淀法回收微藻絮凝后的培养液中的氨，并利用氨回收后的培养基再次进行微藻的培养，并可再次使用氨絮凝方法来采收微藻。可解决微藻氨絮凝后的的氨回收难的问题，并将后续培养和再次氨絮凝采收串联成一体化系统，大幅了提高氨絮凝工艺的工业可行性。

为此，本发明提供的技术方案为：

一种微藻的循环养殖工艺，包括如下步骤：

步骤一、向培养有微藻的培养液中加入氨，利用氨将所述微藻絮凝；之后进入步骤二，

步骤二、将微藻絮凝和培养液分离，得到培养清液，之后向培养清液中加入PO₄^3－和Mg²⁺，使培养清液中的NH₄⁺与PO₄^3－和Mg²⁺反应以生成NH₄MgPO₄·6H₂O沉淀；之后进入步骤三，

步骤三、将NH₄MgPO₄·6H₂O沉淀与培养清液分离，得到处理清液，之后向处理清液中添加一定组分构成新的培养液，并再利用该新的培养液循环培养微藻；以及，

步骤四、依次重复步骤一、步骤二和步骤三的方法以实现微藻的循环养殖。

优选的是，所述的微藻的循环养殖工艺中，所述步骤二中，向培养清液中加入Na₂HPO₄·12H₂O以提供PO₄^3－，向培养清液中加入MgCl₂·6H₂O以提供Mg²⁺，且N:P:Mg的摩尔比例为1:1.05:1.10。