[發明專利]一種微藻凈化污水及積累油脂的方法

在審

• 申請號: 201410186629.X
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103966272A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 李曉敏;王興玥;范文宏
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64;C02F3/34;C12R1/01
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明屬于污水處理與生物質合成技術領域，具體涉及一種利用水華束絲藻這種水華藻種，對污水脫氮除磷并合成脂類的方法，適用于生活污水、農業污水、工業污水的處理與再利用。

背景技術

由于化石燃料的日益減少和溫室氣體的產生，尋找其他相對可再生的燃料能源具有很大意義。生物柴油是清潔、環境友好型可再生能源，具有廣闊的發展前景。微藻生長快、周期短，光合效率高，生物質產量大，是未來生物柴油發展的趨勢之一。

污水廠常規處理工藝，如活性污泥法、氧化溝工藝等可有效去除大部分的有機、無機污染物，但對氮磷的去除效果不高。磷的處理是特別難以從廢水中去除。對于去除廢水中的磷，與化學處理方法相比，以藻類為基礎的處理方法已被認為是更有效率的方法。藻處理具有顯著優勢，它可以節約成本，并且利用的是更簡單的技術。藻類細胞可以用來去除污水中富集的氮、磷等營養物質，并以有機物的形式將其儲存在藻細胞中。因此若能將氮磷的去除與產能綜合考慮，則可實現污水處理和資源利用的雙重目的。

水華，是淡水水體中藻類大量繁殖的一種自然生態現象，是水體富營養化的一種特征，大部分湖泊水華以藍藻為主。藍藻是一種光和自養的原核微生物，生存范圍很廣，可以漂浮生活在各種水體中，對營養條件的要求也很低，而且容易進行基因重組、快速進行定位誘變、基因插入、基因替換和切除等。水華藻在營養條件充足時會大量繁殖，形成水華，使水體污染，魚蝦死亡，水道堵塞，嚴重影響水體生態系統的健康發展，降低水資源的利用效能，對人類的生產和生活造成嚴重的影響。除此之外，水華藻毒素也會嚴重影響水體的質量，危害人類的健康。現階段主要有兩種處理方式，一種是治理，降低藻細胞量；另一種是利用，以水華藻為原料提取或制備一些有價值的物質，如提取游離氨基酸、藻藍蛋白、多糖，制備復混肥，超臨界水氣化制取氫氣等。將水華藻類利用起來具有優勢，用水華藻類生產生物燃料具有發展前景。

水華束絲藻是造成水華的一種代表藻類，屬于藍藻門藻殖段目束絲藻屬。藻絲多數為直立的，常多數集合形成盤狀或紡錘狀群體，無鞘，頂端尖細，異形胞間生，孢子遠離異形胞。水華束絲藻藻絲集合成束，少數單生，或直或略彎曲；細胞寬5～6μm，長5～15μm，圓柱形，具有氣囊。水華束絲藻在我國分布廣泛，生長于淡水中，是地球上最早發現的藻種。束絲藻是一種可以食用的藍藻，可生產作為日常保健食品。由于束絲藻的藻絲體含有大量神經傳遞素苯乙胺(Phenylethylamine)，能增加人體腦部的多巴胺水平，進而促進內啡肽循環，使束絲藻成為一種現時的時興健康食品原材料。

發明內容

本發明提供一種微藻凈化污水及積累油脂的方法，利用水華束絲藻脫氮除磷合成脂類，具體方法步驟如下：

第一步：水華束絲藻的分離、培養和馴化。

從發生水華的水域采集大量生長的浮游藻類，經分離得到水華束絲藻后，置于滅菌之后的BG11液體培養基中培養，然后馴化。

水華束絲藻進行馴化條件為：溫度15～25℃，光照度為3000～20000lx，光暗周期比為14h:10h，持續曝氣，獲得對數期的水華束絲藻細胞液。

第二步：水華束絲藻對富營養化水體的處理；

對數期的水華束絲藻細胞液，首先用0.45μm膜真空過濾，超純水清洗，2500×g離心15min，抽濾離心洗滌過程重復三次。搖勻后用移液槍均勻加入需要處理的水體中，水體滿足富營養化條件，包括水體市政污水、農業污水等。

設定溫度(10℃～30℃)、相對濕度(30～70％RH)、光照強度(3000～22000lx)光照比(14h:10h)～(12h:12h)，將接種有水華束絲藻的富營養化的水體置于的人工氣候培養箱內恒溫恒濕培養，培養過程中不斷曝氣。

所述光照強度優選為12000lx。

第三步：污水處理過程參數監測；

測定440nm處的吸光度，當水華束絲藻達到穩定期或衰亡期，標志污水中氮磷去除接近終點，利用分光光度法或者離子色譜監測污水中氮磷的濃度。通過尼羅紅染色熒光光譜法監測水華束絲藻的中性脂的含量的增長情況，中性脂的含量和尼羅紅染色后的熒光強度呈顯著相關。每日定時水華束絲藻藻液，加入尼羅紅(0.1mg·mL^-1溶于丙酮)，在20℃下染色10分鐘，使用熒光分光光度計監測微藻中脂的積累情況。激發和發射波長分別為480nm和580nm。微藻中脂在穩定期后期至衰亡期大量積累，污水中氮磷去除基本完成后1～2天，對微藻進行收集，獲得微藻合成的脂。

本發明的優點在于：