[发明专利]一种利用水华蓝藻生产挥发性短链脂肪酸的方法

说明书

本发明提供了一种水华蓝藻生产挥发性短链脂肪酸的方法，属于藻类资源化处理与处置领域。本发明过氧化钙预处理技术为主，辅以快速搅拌，最后进行厌氧发酵生产挥发性短链脂肪酸，不仅促进水华蓝藻胞外聚合物及细胞壁的破裂和胞内有机物的释放，提高了其发酵过程中的碳氮比，从而在较短的时间周期内大幅度提高了蓝藻厌氧发酵过程中挥发性短链脂肪酸的产量，同时，避免藻毒素的产生和积累，实现了水华蓝藻减量化、无害化及资源化处理与处置。

技术领域

本发明涉及到藻类资源化处理与处置领域，具体指一种利用水华蓝藻生产挥发性短链脂肪酸的方法。

背景技术

随着城市化进程的进一步加快，大量氮、磷等营养盐进入湖泊，导致湖水富营养化日趋严重，湖内蓝藻大量繁殖，水华现象大规模爆发，我国许多著名淡水湖泊如滇池、太湖、巢湖等都面临此难题。为了解决此难题，研究者研发了诸多防控措施，如打捞、絮凝除藻和生物控藻，这些防控措施有效的抑制了水华的进一步爆发。然而，打捞或杀灭的水华蓝藻如果不经过科学有效的处理与处置，定然会对湖泊水体或周边环境造成二次污染，需要对其进行无害化、减量化处理。同时，由于水华蓝藻中本身含有大量蛋白质和糖类等有机质，因此使之变害为利、变废为宝将对解决当前面临的环境、能源等问题从而达到综合治理目的具有十分重要的现实意义。

目前国内外对于水华蓝藻资源化利用的研究主要有将其加工为高效氨基酸肥料、焚烧和提取蛋白质等，但在其产业化开发过程中，蓝藻脱水和脱毒已逐渐成为蓝藻资源化利用的瓶颈。而将蓝藻作为生物质原料进行厌氧发酵既可以大规模产业化处理，又无需对其进行脱水，并且发酵过程中藻毒素也会得到一定程度的降解，从而实现水华藻类的减量化、无害化和资源化。藻类中富含的蛋白质、糖等可以被厌氧微生物作为底物来生产短链脂肪酸、氢气以及甲烷等。其中，挥发性短链脂肪酸既可以作为污水处理厂脱氮除磷过程的一种经济适用的碳源，也可以作为生物塑料回收利用，它的生产已成为近几年的研究热点。但是，由于蓝藻含氮量高，碳氮比低，且其胞外物和细胞壁限制了其胞内有机物在厌氧发酵过程中的释放和水解，导致未经处理的蓝藻厌氧发酵生产挥发性短链脂肪酸效果很差。然而，到目前为止，针对此问题的研究很少，限制了蓝藻资源化利用的发展。

因此，如何经济有效的提高水华蓝藻碳氮比、促进其胞外聚合物及细胞壁的破裂和胞内有机物的释放，从而提升其厌氧发酵生产挥发性短链脂肪酸，同时克服蓝藻脱水难题，避免藻毒素的产生和积累是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种水华蓝藻生产挥发性短链脂肪酸的方法。该方法以过氧化钙预处理技术为主，辅以快速搅拌，最后进行厌氧发酵生产挥发性短链脂肪酸，以解决蓝藻厌氧发酵生产挥发性短链脂肪酸效果差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方法包括以下步骤：

(1)浓缩沉淀：将打捞和收集的水华蓝藻浓缩沉淀，控制总固体含量为10000～20000mg/L；

(2)预处理：将浓缩后的水华蓝藻转移至预处理反应池中；之后添加过氧化钙，添加量为蓝藻总固体含量的5％～20％(w/w)；投加后立即进行搅拌，搅拌速率在150～250rpm，预处理时间为0.5～2.0天；

(3)厌氧发酵：将预处理后的蓝藻混合液作为发酵底物转移至厌氧发酵罐，氮气吹脱3～10min；之后接种挥发性固体含量为10000～30000mg/L的厌氧发酵污泥，接种量为蓝藻混合液的8％～15％(v/v)；之后对发酵罐进行密封，搅拌条件下进行厌氧发酵生产挥发性短链脂肪酸。