[发明专利]一种利用粪便污水培养产油微藻的方法

摘要

本发明涉及一种利用粪便污水培养产油微藻的方法，包括：粪便污水的前处理、微藻接种活化和驯化培养、微藻扩大培养、微藻脂质含量的积累、微藻的浓缩和微藻的收集。本发明利用粪便资源化处理过程中排出的符合排放标准的液体来培养微藻，节约了微藻培养过程中培养用水和试剂，同时无需灭菌即可使用，缩短生产工艺，降低获取微藻生物柴油的成本，同时液体中的氮磷作为微藻培养时的营养物质，进一步降低污水中各项指标，净化污水水质。另外利用粪便资源化处理过程中产生的沼气作为供热燃料、沼气提纯时分离得到的CO2作为微藻培养碳源，将微藻培养与粪便资源化处理有机耦合，在降低成本的同时促进节能减排。

主权项

一种利用粪便污水培养产油微藻的方法，它包括：（1）粪便污水的前处理：固液分离、絮凝脱水、好氧堆肥、厌氧处理、兼氧处理、好氧处理、膜生物反应处理和臭味治理后得到的达标排放液体，该液体不含微生物，悬浮物小于3mg/L，pH6‑9,氨氮含量30‑35mg/L,总磷含量1‑6mg/L, 它直接作为微藻的培养液，处理得到的沼气收集备用；其中：它还包括以下步骤：（2）微藻扩种和驯化培养：在无菌室中，将产油微藻的藻种接入5个装有2L F/2培养液的锥形瓶中，摇匀，微藻藻种的初始密度为(200‑300)*104个细胞/mL，将微藻藻种接种在F/2培养液的中，微藻与F/2培养液体积比是1：（4‑6)，在22‑26℃，光照和黑暗的时间周期为14h:10h，光照强度1800‑2000 lux的条件下进行扩种培养，每隔6‑8小时向每个锥形瓶中通入一次CO2气体，CO2的通气速率2‑5 L/min，每次通气时间为3分钟，当锥形瓶中的微藻个数达到(20‑100)*104个细胞/mL时，得到了扩种培养后藻液；将上述5个锥形瓶中的扩种培养后藻液转接到装有步骤（1）微藻的培养液的1号光生物反应器中进行驯化培养，扩种培养后藻液与1号光生物反应器内装有的微藻的培养液的体积比为1:1‑1:4，1号光生物反应器的体积为50L，驯化培养温度为22‑26℃，光照和黑暗的时间周期为14h:10h，在光照强度为1800‑2000 lux的条件下进行驯化培养，每隔6‑8小时向光生物反应器中通入一次CO2气体，CO2通气速率3‑6 L/min，每次通气时间为5分钟；驯化培养1‑2天后藻种适应培养液，开始繁殖生长，繁殖生长中的培养液称为藻液,当藻液的吸光度（OD680）达到0.5—0.8时进行步骤（3a）；（3a） 微藻扩大培养：将步骤（2）中的藻液放入2号光生物反应器中，2号光生物反应器的体积为50L，培养温度保持为22‑26℃，光照和黑暗的时间周期为12h:12h，光照强度为2500‑4000lux，每隔6‑8小时向光生物反应器中通入一次CO2气体， CO2通气速率3‑6 L/min，每次通气时间为5分钟，培养36‑48小时后，当藻液的吸光度（OD680）达到1.8—2时进入步骤（4）；（3b） 微藻扩大培养：将从步骤（4）中返回的藻液放入2号光生物反应器中，同时将步骤（1）中微藻的培养液加入到2号光生物反应器中，加入步骤（1）中微藻的培养液的量为2号光生物反应器的体积为减去将从步骤（4）中返回的藻液体积，2号光生物反应器的体积50L，培养温度保持为22‑26℃，光照和黑暗的时间周期为12h:12h，光照强度为2500‑4000lux，每隔6‑8小时向光生物反应器中通入一次CO2气体， CO2通气速率3‑6 L/min，每次通气时间为5分钟，培养36‑48小时后，当藻液吸光度（OD680）达到1.8—2时进入步骤（4）；（4）微藻脂质含量的积累：将从步骤（3a）或（3b）中送来的藻液放入3号光生物反应器中，3号光生物反应器的体积为50L，光照和黑暗的时间周期为16h:8h, 光照强度调整为6000‑8000lux，CO2通气速率降低为1‑3 L/min,3‑4小时向光生物反应器内送一次CO2，每次通气时间为5分钟，培养3‑5天后，当藻液的吸光度（OD680）达到2.5—3.2时，97.5%‑98%的藻液进行步骤（5）的微藻的浓缩；2%‑2.5&的藻液返回步骤（3b）进行微藻扩大培养；（5）微藻的浓缩：将从3号光生物反应器中送来的藻液通过输送泵送入膜反应器中，膜反应器内部安装有超滤膜，超滤膜下方装有CO2气体的通气管，藻液中的液体由超滤膜表面的孔径进入，由超滤膜中心汇集成为清水排出，没有排出去的藻液被截留在膜生物反应器外，成为浓缩液，在超滤膜过滤时，从通气管向膜生物反应器中充入CO2气体，用CO2气体清除掉超滤膜表面的粘附物，CO2气体的通入量与超滤膜投影面积的比为100‑200Nm3/m2/h,膜生物反应器中浓缩液分成两部分，其中占浓缩液体积比的10%—20%的浓缩液返回步骤（4）的3号光生物反应器中继续进行培养，以提高微藻的吸光度，浓缩液体积比的80—90%的送步骤（6）；（6）微藻的收集：将从步骤（5）中送来的浓缩液送入离心机中，在6000转/分钟的条件下进行离心，液体被抛出离心机，微藻留在离心机中，将留在离心机上的微藻取出收集，并在80‑110℃下烘干12小时，得到比重为0.4‑0.75 g/L的微藻，微藻的总脂肪含量占微藻总重量的20‑30%；上述CO2气体为CO2和空气的混合气体，其中CO2的体积含量为总混合气体的6‑8%(V/V)。