[發明專利]利用含有低濃度抗生素的污水培養產油藍藻的裝置和方法

有效

• 申請號: 202111145124.5
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113862127B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 劉瑩;房友帥;徐思佳;崔夢雯
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12M1/26;C12M1/00;C12N11/10;C12N11/04;C12P7/64;C02F3/34;C10L1/02;C02F101/10;C02F101/16;C02F101/30;C02F101/38;C02F103/20;C12R1/01
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

本發明涉及一種利用含有低濃度抗生素的污水培養產油藍藻的裝置，其特征在于，包括臥式反應器，所述臥式反應器內設有擋板，反應器兩端分別設置進水口和出水口，擋板與進水口所處平面平行設置，反應器設有凝膠顆粒投入口，擋板分隔的區域為反應室，以及利用所述裝置培養海藻酸鈣凝膠包埋固定的產油藍藻的方法。可以同步提升產油藍藻的胞內油脂含量和生長速率，還可實現污水凈化和資源化。

技術領域

本發明涉及產油藍藻的規模化培養和污水資源化領域，尤其是涉及一種利用含抗生素污水提升藍藻油脂含量的培養裝置與方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

全球工業生產和交通運輸的快速增長，導致包括煤炭、天然氣和石油燃料在內的不可再生資源迅速枯竭，當今世界正迫切尋求清潔、可再生、碳中和的可替代能源。生物柴油綠色環保可再生，是化石燃料的可行替代品。

微藻可以進行自養生活，通過光合作用固定二氧化碳，合成以二酰基甘油和三酰基甘油為主要成分的油脂，微藻油脂可以與低鏈醇(如甲醇)進行酯交換反應，轉化為以脂肪酸甲酯為主要成分的生物柴油。微藻培養周期短、占地面積小，具有應用前景。

目前用于生產油脂的微藻絕大多數為真核微藻，例如綠藻、紅藻和金藻。藍藻屬于原核微藻，其胞內油脂含量在4～20％之間，比真核微藻的油脂含量低。因此，現有的利用藍藻進行規模化油脂生產的技術，通常需要對藍藻進行基因/?代謝工程改造，具有一定的生態風險。也有利用缺氮、缺磷、低溫等壓力條件來刺激藍藻合成油脂的技術，雖然可以提升胞內油脂含量，但抑制藻細胞的生長。

申請人的前期研究發現，濃度范圍在100ng/L～1μg/L的抗生素可以對藍藻產生毒物興奮效應；且抗生素的毒物興奮效應不受抗生素的種類和化學結構限制。本來與真核微藻相比油脂含量略低的原核藍藻，在低濃度抗生素共存條件下，可以產生應激性響應，胞內油脂含量可以達到和超過許多真核微藻；低濃度抗生素還可以通過毒物興奮效應促進藍藻細胞生長。

抗生素廣泛應用于人類疾病治療和禽畜水產養殖，使用后的抗生素有高達?70％-90％的比例以原藥或活性代謝物形式排出生物體外，進入城鎮生活污水或養殖業污水中。傳統的二級處理技術，無法徹底去除城鎮生活污水和養殖業污水中的抗生素污染物，因此，研究一種能夠有效去除抗生素污染物協同污水處理的方法具有重要意義。

發明內容

為了克服上述問題，本發明公開了一種利用含有低濃度抗生素的污水培養產油藍藻的裝置和方法，能夠有效提升藍藻的油脂生產能力，降低產油藍藻的培養成本，污水中低濃度抗生素對藍藻細胞產生毒物興奮效應，可以同步提升產油藍藻的胞內油脂含量和生長速率；培養過程中產油藍藻和細菌構成共生體系，還可協同去除污水中的抗生素、COD、總氮和總磷污染物，實現污水凈化和資源化。

基于上述研究成果，本公開提供以下技術方案：

本公開第一方面，提供一種利用含有低濃度抗生素的污水培養產油藍藻的裝置，包括臥式反應器，所述臥式反應器內設有擋板，進水口和出水口分別設置于反應器兩端，擋板與進水口所處平面平行設置，反應器設有凝膠顆粒投入口，擋板分隔的區域為反應室。

本公開第二方面，提供一種利用含有低濃度抗生素的污水培養產油藍藻的方法，包括：

(1)收集污水中抗生素總濃度、COD、總氮、總磷和pH滿足作為產油藍藻培養基質要求的污水；

(2)制備含有產油藍藻細胞的海藻酸鈣凝膠顆粒，并投入至反應器內；

(3)將步驟(1)中的污水通入反應器內，使其與凝膠顆粒相接觸；

(4)反應器運行初期進行馴化培養，馴化期后反應器進入正式運行階段；