[发明专利]一种利用农业废水废气生产微藻的生物反应系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用农业废水废气生产微藻的生物反应系统及方法，工程菌株为小球藻属Chlorella sorokiniana，生物反应器采用地上棚式地下地埋式结构，能够较好的保温、采光、利用废气中的CO₂、利用农业废水做培养基、爆发式的增殖。本发明可以通过微藻的迅速增殖净化废水、废气，并产生大量生物质，一方面实现废弃物资源化利用解决环境污染，另一方面利用快速繁殖的微藻形成生物量规模化快速生产，收获的藻体可以作为生物能源、饲料、或肥料进一步开发利用，实现环境效益、经济效益、社会效益多赢的格局。

技术领域

本发明涉及生物工程领域，具体涉及一种利用农业废水废气生产微藻的生物反应系统及方法。

背景技术

规模化养殖场每天排放的养殖废水量相当可观，储存废水需要占用大面积土地，养殖废水中含有大量的氮、磷等营养成分，直接排入水体易引起富营养化，造成环境二次污染，若远距离输送，能耗大，成本高，建设单位难以承受。

沼气工程中，厌氧发酵生产的粗沼气除甲烷外主要含有20～40％的CO₂，与纯化后沼气比较，这部分CO₂使得沼气热值下降了37～45％，增加了企业运行成本，降低了沼气的应用范围，提取的CO₂若直接排入大气，又会造成温室效应，不符合低碳农业的发展方式。目前针对沼液消纳和沼气脱碳，主要是利用单项技术分别进行处理，沼液做液态肥还田，沼气采用物理吸附法或者化学吸收法进行脱碳，但传统处理工艺存在工艺设备复杂、技术运行成本高、技术集成度低、处理容量有限等问题。

微藻是地球生态系统中最基本最重要生产者，具有生长速率快、适应性强、光合速率高等优点。微藻细胞就像一台台精密的有生命的“光合仪器”，其光合作用效率是植物的10-50倍，在生长过程中，能吸收利用大量氮、磷营养元素，在光合作用过程中能固定大量的CO₂。因此，对于沼气中CO₂和沼液中氮磷等元素的去除可以利用微藻这一生长特性。基于微藻的这种联合解决方案将在解决沼气工程上述瓶颈问题过程中提供重要的技术价值。如果把沼气发酵和微藻培养结合起来，即利用沼气中的CO₂作为微藻培养的碳源，沼液或养殖废水作为培养微藻的基础培养基(或者培养液)，不仅能利用微藻捕集沼气中的CO₂气体，还可对沼液或养殖废水进行脱氮除磷，以及其它微量重金属元素的去除，一方面实现农业废弃物资源化利用解决环境污染，另一方面利用快速繁殖藻类形成生物量规模化快速生产，收获的藻体可以作为生物能源、饲料、或肥料进一步开发利用，实现环境效益、经济效益、社会效益多赢的格局。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用农业废水废气生产微藻的生物反应系统及方法，通过微藻的迅速增殖净化废水、废气，同时产生大量可开发利用的生物质。

第一方面，本发明提供一种利用农业废水废气生产微藻的生物反应系统，包括地埋反应池和地上棚结构；

地埋反应池包括开挖于地面的池体，池体底部铺设有用于通入CO₂废气的曝气管道，池体还配套铺设有用于通入清水的清水管道、用于通入农业废水的废水管道、用于接种Chlorella sorokiniana小球藻的藻液管道、以及用于排出净化水体的排水管道；

地上棚结构包括罩住池体的支撑骨架和敷设在支撑骨架上的采光层，地上棚结构密封住地埋反应池的池体。

作为本发明的一种改进，所述的池体内还设置有用于收集微藻的固液分离装置。

作为本发明的一种改进，还包括自动温控装置，用于控制棚内空气温度大于25℃，池内水体温度大于23℃。

作为本发明的一种改进，还包括CO₂浓度自动调节装置，用于控制棚内空气的CO₂浓度大于2％。

作为本发明的一种改进，还包括电导率自动调节装置，用于控制池内水体电导率在1200-1800ms/cm之间。