[發(fā)明專(zhuān)利]沼氣發(fā)酵和自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)的耦合方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810024252.2
• 申請(qǐng)日: 2008-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101285075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐陽(yáng)平凱;韋萍;何若平;李環(huán);周華;應(yīng)漢杰;黃和
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12P5/02
• 分類(lèi)號(hào): C12P5/02;C12N1/12;C12R1/89
• 代理公司: 南京天華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐冬濤

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種將沼氣發(fā)酵的沼液利用及沼氣凈化和自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)相偶聯(lián)的方法，專(zhuān)用于沼氣發(fā)酵和自養(yǎng)型淡水微藻的培養(yǎng)。

背景技術(shù)：

自養(yǎng)型微藻可在光合作用下固定CO₂，并利用無(wú)機(jī)氮、磷等無(wú)機(jī)鹽為營(yíng)養(yǎng)源，具有光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)周期短、生物產(chǎn)量高的特點(diǎn)，是理想的生物質(zhì)能源材料。微藻，特別是油脂含量較高的富油微藻的綜合開(kāi)發(fā)和利用已成為許多國(guó)家開(kāi)源節(jié)能、化害為利和保護(hù)環(huán)境的重要措施。自養(yǎng)型微藻的各種無(wú)機(jī)鹽占到其總成本的60％以上，若能采用成本低廉的培養(yǎng)技術(shù)，將會(huì)大大促進(jìn)自養(yǎng)型微藻的規(guī)模化培養(yǎng)應(yīng)用步伐。

沼氣發(fā)酵已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于廢棄生物質(zhì)的利用上。沼氣中約含60％的甲烷，其它氣體主要為CO₂，含量在30～40％之間，優(yōu)質(zhì)成品沼氣需去除這部分CO₂。沼氣發(fā)酵后的沼液一般作為廢棄物處理，由于沼液中含有較高含量的氮磷無(wú)機(jī)鹽，直接排放污染環(huán)境。故若把沼氣發(fā)酵和自養(yǎng)型淡水微藻的培養(yǎng)兩個(gè)體系進(jìn)行偶聯(lián)，即利用沼氣發(fā)酵的沼液作為自養(yǎng)型淡水微藻的培養(yǎng)基，同時(shí)把沼氣中的CO₂作為自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)的CO₂來(lái)源，既解決了自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)的培養(yǎng)基成本問(wèn)題，又提高了沼氣的純度與質(zhì)量，還減少了沼液的環(huán)境污染，達(dá)到改善環(huán)境、增加經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益的目的。

目前國(guó)內(nèi)外合理利用沼氣發(fā)酵的廢氣廢液培養(yǎng)自養(yǎng)型淡水微藻，將兩個(gè)過(guò)程合理偶聯(lián)的研究處于空白階段。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供將沼氣發(fā)酵和自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)過(guò)程相耦合的方法。針對(duì)自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)基的高成本問(wèn)題及沼氣發(fā)酵的廢氣廢液?jiǎn)栴}而提出一種構(gòu)建兩者耦合培養(yǎng)體系的方法。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)施：

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用沼氣發(fā)酵和自養(yǎng)型淡水微藻光合培養(yǎng)同時(shí)進(jìn)行的方法，包括沼氣的發(fā)酵、沼液的處理、自養(yǎng)型淡水微藻的接種和沼氣的引入、自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)控制、自養(yǎng)型淡水微藻細(xì)胞的收獲，其特征在于：

1)沼氣發(fā)酵：發(fā)酵獲得沼氣和沼液；

2)沼液的處理：取經(jīng)沼氣發(fā)酵后得到的沼液，過(guò)濾去除殘余的固體顆粒，以水稀釋為原濃度的25％～100％，作為自養(yǎng)型淡水微藻的全營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基；

3)自養(yǎng)型淡水微藻的接種和沼氣的引入：將處理后的沼液裝入自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)用的光生物反應(yīng)器，接入新鮮擴(kuò)培的自養(yǎng)型淡水微藻藻種，將沼氣從反應(yīng)器底部引入反應(yīng)器；

4)自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)控制：自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)早期光照強(qiáng)度為1000Lx～2000Lx，到培養(yǎng)中后期增大光強(qiáng)到4000Lx～8000Lx，間歇或24h連續(xù)光照；

5)自養(yǎng)型淡水微藻細(xì)胞的收獲：藻細(xì)胞生長(zhǎng)停滯后，停止光照通氣，收集藻細(xì)胞后，

去除藻細(xì)胞中的水分。

本發(fā)明可采用絮凝、過(guò)濾或離心的方法收集藻細(xì)胞，可采用室外晾曬、低溫烘箱烘干、噴霧干燥或冷凍干燥的方法去除藻細(xì)胞中的水分。

本發(fā)明培養(yǎng)的自養(yǎng)型淡水微藻包括來(lái)自于淡水域等野生環(huán)境或馴化后的自養(yǎng)型淡水微藻，也可于各大藻種保藏中心或市售獲得。如小球藻、柵藻、微藻Neochloris?oleoabundans、Ankistrodesmus?pseudobraunii等。

上述耦合培養(yǎng)體系具體培養(yǎng)方法可按以下步驟進(jìn)行：

1)沼氣發(fā)酵：按常規(guī)沼氣發(fā)酵方法獲得沼氣和沼液，如：將人畜糞，生活垃圾等廢棄生物質(zhì)和水混合，接入?yún)捬趸钚晕勰啵?5℃厭氧發(fā)酵10～20天，獲得沼氣和沼液。

2)沼液的處理：取沼氣發(fā)酵后的沼液，過(guò)濾去除殘余的固體顆粒，以水稀釋為原濃度的25％～100％，作為自養(yǎng)型淡水微藻的全營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基。

3)自養(yǎng)型淡水微藻的接種和沼氣的引入：將處理后的沼液裝入自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)用的光生物反應(yīng)器，接入新鮮擴(kuò)培的自養(yǎng)型淡水微藻藻種，將沼氣從反應(yīng)器底部引入反應(yīng)器，經(jīng)藻細(xì)胞吸收后的沼氣再通入下一級(jí)反應(yīng)器。共經(jīng)自養(yǎng)型淡水微藻3～5次吸收后的沼氣作為能源使用。

4)自養(yǎng)型淡水微藻培養(yǎng)控制：采取光照強(qiáng)度由弱至強(qiáng)的順序，在自養(yǎng)型淡水微藻對(duì)數(shù)生長(zhǎng)前期光照強(qiáng)度為1000Lx～2000Lx，進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后增大到4000Lx～8000Lx。間歇或24h連續(xù)光照，間隔1～2天取樣測(cè)定生物量及總油脂含量。