[發(fā)明專利]一種利用微藻凈化沼液的光質和光照強度調配策略的方法

無效

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• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102633368A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 鄭正;顏誠;李博;王東;錢俊成;黃威;聶耳;趙永軍
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術領域，具體涉及一種利用微藻凈化沼液的光質和光照強度調配策略的新方法。

背景技術

我國沼氣事業(yè)開始于1930年前后，當時絕大多數城鎮(zhèn)均無電力供應，沼氣發(fā)酵主要用于一些商店、寺院等的照明,上世紀70年代我國又掀起了一次發(fā)展沼氣的熱潮。近年來，由于國際國內能源、環(huán)境等問題的日益嚴峻，沼氣發(fā)酵技術越來越被重視。農業(yè)部在2000年1月啟動和實施了以沼氣綜合利用和建設為重點、符合當前農業(yè)和農村經濟發(fā)展階段的“生態(tài)家園富民計劃”，極大的促進了我國沼氣事業(yè)的發(fā)展。

但是在沼氣事業(yè)發(fā)展過程中，沼液因其污染物負荷高而長期難以得到有效的處理，其對環(huán)境污染的潛在威脅極大的制約了沼氣事業(yè)在我國的發(fā)展。沼液中有機營養(yǎng)元素含量豐富。沼氣發(fā)酵的過程是碳氫等元素的代謝，發(fā)酵底物中的碳氫等經發(fā)酵轉化為沼氣，而其中的氮、磷、鉀等則保留于發(fā)酵殘留物中，而且由于結構相對較為簡單，一般可以被作物直接吸收。如果這些營養(yǎng)元素釋放到自然水體中，則極有可能造成水體的富營養(yǎng)，甚至有產生藻華的危險。沼液含有豐富的礦物質元素，其原本存在于發(fā)酵原料中參與微生物代謝，最后又殘留于沼氣發(fā)酵殘留物沼液中，這些豐富的礦物質元素大多數都是農作物生長所必需的。沼液中也還有大量的生物活性物質和各種氨基酸。

現有的沼液處理方法基本上都是應用已有的城市污水處理廠和處理其他工業(yè)廢水的處理設施。這種方法不僅因為處理設施沒有針對性處理效果差，且經濟性也較差，難以獲得實際的大規(guī)模應用。也有一些將沼液作為一種生物質資源加以資源化利用的方法，如：將沼液作為農業(yè)肥料進行葉面液肥和有機追肥等；將沼液作為生物農藥，利用于浸種、防治病蟲害等；將沼液用作飼料，用以養(yǎng)魚、養(yǎng)豬及蚯蚓等；將沼液作為培養(yǎng)料液，用以栽培食用菌、無土栽培、培育幼苗等。這些資源化利用方法都是小規(guī)模的，且實際效果難以評估，特別是食品的安全性。而且他們在使用過程中因為涉及到將沼液直接施用的步驟，所以難以保證其不會流失到環(huán)境水體中造成污染。

微藻以其高效的光和作用效率和極高的生長速率而可以大量吸收周圍環(huán)境中的營養(yǎng)元素使得其自生不斷增殖。微藻在水體環(huán)境中的生長一般可以分為準備期、對數期、穩(wěn)定期和衰亡期。在生長的適應期其因為密度較小而所需光照強度較小，此時如果采用一成不變的光照強度則有可能對微藻的生長造成光抑制；而其在生長的對數期密度不斷增加，達到穩(wěn)定期后密度達到最大，此時微藻細胞因為相互遮蔽而影響了光照效果，所以此階段需要較大的光照強度，此時如果仍然采用一成不變的關照強度則有可能因為光照不足而影響微藻的生長。同時，根據微藻在不同生長階段對于光照強度要求的不同而采取的階梯式供給光照的策略，可以極大的節(jié)省在微藻培養(yǎng)適應期和對數期的光能消耗，提高利用微藻凈化沼液工藝的經濟效益。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用微藻凈化沼液的光質和光照強度調配策略的新方法，其采用階梯式的光照策略，不僅可以促進微藻的生長以提升沼液的凈化效果，還可以節(jié)省大量的光能，提高此技術方法的經濟實用性。其具體步驟如下：

（1）設置不同光質的LED燈光源，在相同的培養(yǎng)條件和恒定光照強度條件下測試微藻的生長狀況和沼液凈化效果，選擇出最佳的光質條件；

（2）設置逐漸增加的光照強度實驗組別，測試微藻在各個光照強度下各生長時期的生長狀況和沼液凈化效果，確定出微藻在各個不同生長時期中的最優(yōu)光照強度；

（3）選擇微藻各個生長時期中生長狀況好且沼液凈化效果好的光照強度組中光照強度最小的一個，按照微藻生長的時間序列制定出最終的階梯式光照策略。

本發(fā)明中，對于確定階梯式光照策略的過程中微藻的生長時期的劃分是按照適應期，對數期和穩(wěn)定期來劃分。具體來說，采用階梯式光照策略時，微藻在生長的適應期因為藻細胞密度小而進行小強度光照，以避免光抑制；在生長的對數期因為藻類細胞密度快速增長而開始出現藻細胞相互遮蔽的現象，則必須要接受相對較高強度的光照，以避免光照不足；在生長的穩(wěn)定期因為藻類細胞密度達到最大值而有非常嚴重的相互遮蔽現象，此時則必須要接受最高強度的光照，以避免光照不足。

本發(fā)明中，對于確定階梯式光照策略的過程中所設置的光照強度實驗組，將已知的光抑制和光照不足強度作為上限和下限光照強度，然后盡可能細的劃分光照強度遞增量。

本發(fā)明中，?將最后選定的階梯式光照策略和按照最大光照強度確定的恒定式光照策略進行對比，以確定階梯式光照策略的節(jié)能程度和促進微藻生長提升沼液凈化效果的程度。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：