[发明专利]一种高温制氢与微藻产油耦合产能的方法

说明书

本发明公开了一种高温制氢与微藻产油耦合产能的方法，属于生物能源技术领域。该方法是将废水通入CSTR厌氧反应器中，并接种经高温驯化培养后的二沉池污泥进行连续高温制氢反应，在高温制氢反应期间将经过CSTR厌氧反应器分离处理后的发酵液连续输送至微藻生长反应器中，并将高温制氢反应器中产生的二氧化碳和氢气连续输送至微藻生长反应器中发酵液的液面以下，待高温制氢反应器产生发酵产物连续通入微藻生长反应器一天后向微藻生长反应器中接种微藻，并培养微藻；然后将培养后的微藻发酵液输送至微藻产油反应器中进行循环产油培养，收集经产油培养后的微藻并收集氢气，提取微藻中的油脂。本发明方法可以连续流作业，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种高温制氢与微藻产油耦合产能的方法，属于生物能源技术领域。

背景技术

高温生物制氢作为一种稳定的生物制氢技术也会得到更广泛的应用。但是目前暗发酵制氢技术同样存在制氢效率较低，制氢成本较高，底物利用率低，产生发酵产物造成二次污染的问题。所以暗发酵生物制氢技术还需要进行不断完善才能够推进生物制氢工业化应用。

如今制约微藻生物柴油规模化的瓶颈问题是昂贵的生产成本，其根本也取决于微藻藻种的含油量。因此，降低成本并培育出生长迅速、环境适应力强、含油量高的微藻是微藻生物柴油提高产率的关键。研究表明，选育的微藻含油量范围在10％-40％，而且能够具有高二氧化碳耐受力、环境适应能力强的富油藻种仍然缺乏，需要进一步加强在自然环境筛选、诱变育种和基因工程改造以获取性状优良的藻种，丰富藻种资源，降低柴油生产成本，提高生物柴油生产过程的转化率。

将高温暗发酵制氢技术和微藻产油技术二者结合起来，可以同时解决原料短缺与发酵产物利用两个瓶颈问题，不仅为提高基质利用率及系统的产能能力提供理论指导和技术支持，而且对于加快生物柴油和生物制氢技术的产业化步伐也具有重要的意义。

专利CN 201310533944.0公开了一种产氢细菌与含有微藻梯级耦合产能的方法，该专利采用的方案为：在常温条件下发酵培养产氢细菌，然后将产氢细菌产生的有机酸发酵液调节PH 值后进行高压蒸汽灭菌处理，再向上清液中接种含油微藻进行培养，然后收集提取含油微藻中的油脂，该方法操作繁琐，不能够实现连续流操作，仅适用于实验室中实验，不适合产业化生产，在常温条件下暗发酵制氢效率较低并且对应用反应底物范围相对较窄，常温制氢产物主要以乙醇、乙酸为主，微藻生长产油过程中利用乙醇较少，过高的乙醇浓度反而抑制微藻生长所以常温制氢不是与微藻耦合的最优方法。

专利CN 201510255887.3公开了一种细菌与微藻共培养处理淀粉废水同步产能的方法，该专利所采用的方案是：对产氢菌进行预处理后将其与微藻混合，然后接种到装有淀粉废水的密闭反应器中培养，微藻与细菌在同一个反应器中培养，后续需要面临菌藻分离的难题，并且菌藻在同一个反应器中控制较难，该方法在实际产业化生产过程也很难推广应用。

发明内容

为解决现有制氢与微藻耦合产油方法操作复杂、无法实现连续流生产、不适合工业化生产、生物制氢和微藻产油成本较高的问题，本发明提供了一种无外加能源高温制氢与微藻产油耦合产能的方法，该方法具有低成本、无能耗、底物利用率高和产能效率高等优点。采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种高温制氢与微藻产油耦合产能的方法，包括以下步骤：

步骤一：以CSTR厌氧反应器作为高温制氢反应器，将废水通入高温制氢反应器中并接种经高温驯化培养后的二沉池污泥，在50℃-60℃、无光照、密闭、厌氧的条件下进行连续高温制氢反应；

步骤二：在高温制氢反应期间将经过CSTR厌氧反应器分离处理后的发酵液连续输送至微藻生长反应器中作为微藻培养液，并将高温制氢反应器中产生的二氧化碳和氢气的混合气体连续输送至微藻生长反应器中微藻培养液的液面以下，待高温制氢反应器产生发酵产物连续通入微藻生长反应器一天后向微藻生长反应器中接种微藻，并培养微藻；