一种微藻的培养方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种微藻的培养方法及其应用，通过在微藻的培养过程中，去除废水中的钴离子及氮和磷。本发明专利技术的微藻培养方法为在贴壁培养装置中接种微藻，通入CO2气体、光照以及含有培养液的废水，废水来自工业废水，富含大量的金属离子钴以及氮和磷。本发明专利技术培养的微藻可作为汽油、柴油和航空燃料的原料。通过本发明专利技术提供的微藻培养方法，不仅能够去除废水中的钴离子及氮和磷，在一定高钴浓度下，微藻的油脂产量也得到了相应的提高。本发明专利技术为废水中金属离子的去除、微藻生物燃料的产业化提供了一种可行的新技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境工程及生物能源
，尤其涉及一种微藻的培养方法及其应用。
技术介绍
随着能源消耗的日益增长，石油、煤炭等不可再生资源的耗竭，以及全球环境气候恶化的加剧，能源、资源与环境问题已成为影响人类社会可持续健康发展的首要因素，开发利用“绿色”可再生资源作为燃料变得极为迫切与重要。理想的化石能源替代品需要具备高能量密度、低吸湿性、低挥发性、可再生性及与现存发动机设备和运输设施相兼容等特性。从生物能源替代化石能源的角度，烃类燃料比脂肪酸甲酯更接近于传统化石燃料，而且烃类燃烧后产热值高，对大气CO2含量无净增加，是一种非常有潜力的可再生能源。微藻因其光合效率高、相对含油量高、固碳效率高及综合利用价值高等优势，被认为是最具发展潜力的生物质资源之一。除了传统能源面临枯竭，水体污染也严重威胁着社会的发展与人类的健康，金属污染因其危害大、治理难等特点成为工业废水治理过程中的一大难题。2015年新实施的环保法明确指出在进行农业生产用水灌溉时，应当采取措施，防止重金属和其他有毒有害物质污染环境，因此治理工业废水中的金属污染问题成为净化废水的关键。钴(Co2+)是我国比较稀缺的矿产资源之一，然而随着科技的进步和人类生活环境的恶化，以及核技术的开发利用，钴污染也随之而来。当钴离子浓度较高时会对植物产生毒害作用，危害人类健康。目前对于废水中Co2+的去除比较常见的方法是物理-化学技术，如化学沉淀、溶剂萃取、离子交换及膜分离等去除废水中的金属，这些技术由于金属去除不完全、昂贵的设备及大量的试剂和能量需求等原因而难以应用。专家提倡通过微藻培养，不仅可以净化环境污水，还能产生生物燃料，解决传统能源枯竭引发的危机。以藻类净化为首的生物学方法，可克服传统的物理-化学方法缺陷成为金属废水污染净化或恢复的研究热点。然而，前人研究表明通过传统的液体悬浮培养藻类净化金属废水，藻细胞的生长受到抑制，生物产率较低。如公开号为CN103305425A的中国专利技术专利申请公开了一种通过光照调节提高布朗葡萄藻烃产量的方法，该方法是通过在布朗葡萄藻生长过程中，根据布朗葡萄藻的浓度逐步增加光强，避免在布朗葡萄藻浓度较低时过高光强对细胞造成损伤，维持光照在适宜布朗葡萄藻细胞生长的条件，使得生物量迅速积累，至细胞生长到对数期后期时，调整光照至较高的水平，在适宜烃合成的条件下继续培养，使得细胞在此阶段大量积累烃类物质以及其他脂质。但该方法只能提高布朗葡萄藻的烃产量，不能解决水体污染问题。微藻在培养过程中需要消耗培养液、营养盐及CO2等，因此导致微藻生物能源的成本居高不下。另外一方面，也有研究人员通过传统的液体悬浮培养方式用经过二次处理的生活污水培养微藻，结果发现生活污水中的氮和磷含量减小，同时有毒重金属元素砷、铬、镉等的浓度有所降低，但遗憾的是微藻生物产率很低，经济效益不佳，很难产业化推广应用。因此，亟需寻找一种微藻培养方法，通过该方法不仅能够解决传统能源危机对人类带来的不便，还能解决水体污染对人类带来的健康影响。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供了一种微藻的培养方法，该方法是在贴壁培养装置中接种微藻，通入CO2气体、光照以及含有培养液的废水，所述的培养液的配方为：KNO30.1～0.6g/LMgSO4.7H2O0.1～0.5g/LCaCl2.2H2O0.02～0.08g/LNa2EDTA0.01～0.03g/LK2HPO40.04～0.07g/LH3BO32.1～2.9mg/LMnSO4.H2O1.1～1.8mg/LZnSO4.7H2O0.1～0.4mg/LNa2MoO4.2H2O0.03～0.08mg/LCuSO4.5H2O0.5～1.0mg/LCo(NO3)2.6H2O0.09mg/L优选地，所述培养液的配方为：KNO30.3～0.5g/LMgSO4.7H2O0.2～0.4g/LCaCl2.2H2O0.03～0.06g/LNa2EDTA0.01～0.02g/LK2HPO40.04～0.06g/LH3BO32.3～2.7mg/LMnSO4.H2O1.3～1.6mg/LZnSO4.7H2O0.1～0.3mg/LNa2MoO4.2H2O0.04～0.06mg/LCuSO4.5H2O0.6～0.8mg/LCo(NO3)2.6H2O0.09mg/L其中，所述的废水来自工业废水。其中，所述的废水中含有大量的金属离子钴以及氮和磷。其中，所述的废水中，钴的浓度为0.1～50mg/L，氮的浓度为50～400mg/L，磷的浓度为20～100mg/L。优选地，钴的浓度为0.5～10mg/L，氮的浓度为100～300mg/L，磷的浓度为40～80mg/L。进一步优选地，钴的浓度为1mg/L，2mg/L，3mg/L，4mg/L，5mg/L，6mg/L，7mg/L，8mg/L，9mg/L；氮的浓度为120mg/L，150mg/L，180mg/L，200mg/L，250mg/L，280mg/L；磷的浓度为50mg/L，55mg/L，60mg/L，65mg/L，70mg/L，75mg/L。其中，所述的微藻选自布朗葡萄藻、海绿球藻、纤细角毛藻、间囊藻和菱形藻中的一种或任意几种的组合。其中，所述微藻的培养条件为：CO2的浓度为0.5％～3％；光照时间为12～24h；光照强度为80-120μmolm-2s-1；培养的温度为18～28℃；培养的时间为6～12d。优选地，所述微藻的培养条件为：CO2的浓度为1％～2％；光照时间为20～24h；光照强度为95-110μmolm-2s-1；培养的温度为20～28℃；培养的时间为6～8d。本专利技术第二方面提供了一种利用微藻处理废水的方法，该方法通过在上述微藻的培养过程中可去除废水中的金属钴离子、氮和磷。本专利技术第三方面提供了一种从上述微藻培养方法中培养得到的微藻的用途，可作为汽油、柴油和航空燃料的原料。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的微藻生物膜贴壁培养是根据光稀释与固定化的原理，将藻细胞与培养基相分离，并固定在一定的生物膜材料上，极少量的培养基液体通过附着多孔材料的背面或内部滴入以使藻细胞处于半干湿润状态，并在一定光照强度与CO2浓度下进行生长的培养方式，其在培养过程中的取样和培养后的采收均比传统液体悬浮培养更为经济、简便。本专利技术提供的微藻培养方法能够有效去除废水中的钴离子以及氮和磷，尤其是在一定范围内随着钴离子浓度的增加，微藻的油脂产量也随之增加，尤其是布朗葡萄藻中长链烃的比例有所提高，为汽油、柴油以及航空燃料提供了更优的生物原料。附图说明图1A为本专利技术实施例1提供的葡萄藻在不同钴浓度的培养液中生物量积累效果示意图；图1B为本专利技术实施例1提供的葡萄藻在不同钴浓度的培养液中生物产率变化效果示意图；图2A为本专利技术实施例1提供的葡萄藻在正常钴浓度(0.09mg/L)与钴富余(4.50mg/L)的培养液中粗烃含量积累效果示意图；图2B为本专利技术实施例1提供的葡萄藻在正常钴浓度(0.09mg/L)与钴富余(4.50mg/L)的培养液中粗烃产率变化效果示意图；图3A为本专利技术实施例1提供的葡萄藻在正常钴浓度(0.09mg/L)与钴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微藻的培养方法，其特征在于：在贴壁培养装置中接种微藻，通入CO2气体、光照以及含有培养液的废水，所述的培养液的配方为：

【技术特征摘要】
1.一种微藻的培养方法，其特征在于：在贴壁培养装置中接种微藻，通入CO2气体、光照以及含有培养液的废水，所述的培养液的配方为：2.根据权利要求1所述的微藻的培养方法，其特征在于：所述的培养液的配方为：3.根据权利要求1所述的微藻的培养方法，其特征在于：所述的废水来自工业废水。4.根据权利要求3所述的微藻的培养方法，其特征在于：所述的废水中含有大量的金属离子钴以及氮和磷。5.根据权利要求4所述的微藻的培养方法，其特征在于：所述的废水中，钴的浓度为0.1～50mg/L，氮的浓度为50～400mg/L，磷的浓度为20～100mg/L。6.根据权利要求4所述的微藻的培养方法，其特征在于：所述的废水中，钴的浓度为0.5～10mg/L，氮的浓度为100～...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鹏飞，郑国华，王俊峰，刘天中，王艳，
申请(专利权)人：九江学院，
类型：发明
国别省市：江西;36