一种可快速沉淀收获的颗粒微藻培养方法技术

本发明专利技术公开了一种可快速沉淀收获的颗粒微藻培养方法，在柱状光生物反应器中进水至工作体积后接种微藻进行培养，期间每天按进水、生长、沉淀、出水四个阶段操作，培养至微藻的颗粒直径为0.4~1.0 mm，颗粒的沉降速度为12~20 m/h时完成整个培养过程，进行沉淀分离即可收获颗粒微藻。本发明专利技术利用柱状光生物反应器进行微藻培养、收获，通过逐步提高每一周期的进出水体积，同时缩短沉淀时间，利用水力筛分作用逐渐淘汰悬浮微藻并促进微藻以团聚方式紧密结合，通过沉降即可同时实现沉淀分离并最终以获得具有较好沉淀性能的颗粒微藻，不仅能快速实现沉淀分离，而且极大地简化了微藻的收获操作，能显著降低微藻的收获费用。

Method for culturing granular microalgae capable of rapid precipitation and harvest

The invention discloses a method for culturing microalgae can quickly harvest precipitation particles, in a cylindrical photobioreactor inlet to working volume after inoculation microalgae were cultured during the day under the water, growth, precipitation, water four stage operation, to cultivate microalgae particle diameter of 0.4~1.0 mm, the settling velocity of particles 12~20 m/h to complete the whole training process, precipitation separation can be harvested grains of microalgae. The invention uses cylindrical photobioreactor for microalgae cultivation and harvesting, by gradually increasing the import volume of water per cycle, and shorten the settling time, the use of hydraulic sieving effect gradually eliminated and promote the combination of microalgae suspension of microalgae to reunion, which can be realized simultaneously by sedimentation and finally precipitation separation to obtain particles with better microalgae sedimentation performance, not only can achieve rapid precipitation separation, but also greatly simplifies the operation of microalgae harvesting, can significantly reduce the cost of harvesting of microalgae.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微藻培养
，尤其是涉及一种可快速沉淀收获的颗粒微藻培养方法。
技术介绍
近年来，微藻作为生物柴油原料的潜在价值受到了越来越多的关注，微藻能有效地利用太阳能将CO2、H2O和无机盐转化为有机物，生产包括生物柴油在内的各种高价值产品，对于解决能源持续供应问题和全球暖化问题都具有巨大的潜在价值。目前微藻的培养主要采用悬浮培养系统，所得的微藻浓度通常在2g/L以下，然而,微藻的分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈。目前通过离心分离、絮凝分离等手段从悬浮藻液中收获微藻通常需要付出较高的费用，并且所需操作时间也较长，这些都极大地制约了微藻生产的发展。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术的微藻分离方法所存在的上述问题，提供了一种步骤简单，可操作性强，能能实现微藻的沉淀分离，大大简化微藻收获操作，显著降低微藻收获费用的可快速沉淀收获的颗粒微藻培养方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可快速沉淀收获的颗粒微藻培养方法，具体步骤为：在柱状光生物反应器中进水至工作体积后接种微藻进行培养，期间每天按进水、生长、沉淀、出水四个阶段操作，培养至微藻的颗粒直径为0.4~1.0mm，颗粒的沉降速度为12~20m/h时完成整个培养过程，进行沉淀分离即可收获颗粒微藻；其中，以柱状光生物反应器中水体积为基准，第一个月中柱状光生物反应器的日进水、日出水体积为15~20%，之后日进水、日出水体积以每月5~10%的速度递增，控制日进水、日出水体积为40~50%，控制每日进水、出水时间≤30min；每日生长时间控制在10~15h，期间进行不间断曝气；第一周，每日沉淀时间控制在120~150min，之后每日沉淀时间按每周减少10~20min的速度递减，最终控制每日沉淀时间20~40min。微藻的直径通常在10μm以下，悬浮培养的微藻养殖系统通常无法完成微藻的沉淀分离过程，需要通过投加絮凝剂或离心等方法完成微藻的收获，本专利技术利用柱状光生物反应器进行微藻培养、收获，对培养过程进行了优化改进，空气可在反应器内部循环流动，通过逐步提高每一周期的进出水体积，同时缩短沉淀时间，达到利用水力筛分作用逐渐淘汰悬浮微藻并促进微藻以团聚方式紧密结合的效果，在培养过程中通过沉降即可同时实现沉淀分离并最终以获得具有较好沉淀性能的颗粒微藻，且所需沉淀时间只需20~40min，不仅能快速实现沉淀分离，而且极大地简化了微藻的收获操作，能显著降低微藻的收获费用。采用本方法培养出的颗粒微藻外观颜色为绿色至深绿色，形状为球形或椭球型，直径为0.4~1.0mm，颗粒的沉降速度为12~20m/h，曝气采用安装在反应器底部的连接空压机的曝气头，通过曝气带动培养的微藻在反应器内进行循环流动，在供氧的同时使悬浮微藻上浮，提高分离效果；进水采用富含氮磷的微藻培养基如BG11培养基或通过超滤膜过滤去除了细菌等杂质的富含氮磷的废水，其根据需要培养的微藻种类进行选择调整。作为优选，所述柱状光生物反应器的高度与直径比值为8~12：1作为优选，所述柱状光生物反应器的工作体积为柱状光生物反应器体积的75~80%。作为优选，微藻接种量为100~200mg/L。作为优选，所述微藻为小球藻、衣藻或栅藻。作为优选，柱状光生物反应器的光源采用室外光源或人工光源，反应器表面的光照强度在80~110μmolm−2s−1。作为优选，生长期间曝气量为0.05~0.1m3/(m3·h)。因此，本专利技术具有如下有益效果：利用柱状光生物反应器进行微藻培养、收获，对培养过程进行了优化改进，通过逐步提高每一周期的进出水体积，同时缩短沉淀时间，达到利用水力筛分作用逐渐淘汰悬浮微藻并促进微藻以团聚方式紧密结合的效果，在培养过程中通过沉降即可同时实现沉淀分离并最终以获得具有较好沉淀性能的颗粒微藻，不仅能快速实现沉淀分离，而且极大地简化了微藻的收获操作，能显著降低微藻的收获费用。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。实施例1在高度与直径比值为8：1的柱状光生物反应器中进水至工作体积后接种微藻（小球藻）进行培养，柱状光生物反应器的工作体积为柱状光生物反应器体积的75%，接种量为100mg/L，柱状光生物反应器的光源采用室外光源，反应器表面的光照强度在80μmolm−2s−1，期间每天按进水、生长、沉淀、出水四个阶段操作，培养至微藻的颗粒直径为0.4mm，颗粒的沉降速度为12m/h时完成整个培养过程，进行沉淀分离即可收获颗粒微藻；其中，以柱状光生物反应器中水体积为基准，第一个月中柱状光生物反应器的日进水、日出水体积为15%，之后日进水、日出水体积以每月5%的速度递增，控制日进水、日出水体积为40%，控制每日进水、出水时间≤30min；每日生长时间控制在10h，期间进行不间断曝气，曝气量为0.05m3/(m3·h)；第一周，每日沉淀时间控制在120min，之后每日沉淀时间按每周减少10min的速度递减，最终控制每日沉淀时间40min。实施例2在高度与直径比值为12：1的柱状光生物反应器中进水至工作体积后接种微藻（衣藻）进行培养，柱状光生物反应器的工作体积为柱状光生物反应器体积的80%，接种量为200mg/L，柱状光生物反应器的光源采用人工光源，反应器表面的光照强度在110μmolm−2s−1，期间每天按进水、生长、沉淀、出水四个阶段操作，培养至微藻的颗粒直径为1.0mm，颗粒的沉降速度为20m/h时完成整个培养过程，进行沉淀分离即可收获颗粒微藻；其中，以柱状光生物反应器中水体积为基准，第一个月中柱状光生物反应器的日进水、日出水体积为20%，之后日进水、日出水体积以每月10%的速度递增，控制日进水、日出水体积为50%，控制每日进水、出水时间≤30min；每日生长时间控制在15h，期间进行不间断曝气，曝气量为0.1m3/(m3·h)；第一周，每日沉淀时间控制在150min，之后每日沉淀时间按每周减少20min的速度递减，最终控制每日沉淀时间20min。实施例3在高度与直径比值为10：1的柱状光生物反应器中进水至工作体积后接种微藻（栅藻）进行培养，柱状光生物反应器的工作体积为柱状光生物反应器体积的78%，接种量为150mg/L，柱状光生物反应器的光源采用室外光源，反应器表面的光照强度在100μmolm−2s−1，期间每天按进水、生长、沉淀、出水四个阶段操作，培养至微藻的颗粒直径为0.8mm，颗粒的沉降速度为15m/h时完成整个培养过程，进行沉淀分离即可收获颗粒微藻；其中，以柱状光生物反应器中水体积为基准，第一个月中柱状光生物反应器的日进水、日出水体积为18%，之后日进水、日出水体积以每月7%的速度递增，控制日进水、日出水体积为45%，控制每日进水、出水时间≤30min；每日生长时间控制在12h，期间进行不间断曝气，曝气量为0.08m3/(m3·h)；第一周，每日沉淀时间控制在130min，之后每日沉淀时间按每周减少15min的速度递减，最终控制每日沉淀时间30min。采用本专利技术的方法培养出的颗粒微藻外观颜色为绿色至深绿色，形状为球形或椭球型，所需沉淀时间只需20~40min，极大地简化了微藻的收获操作，从而能显著降低微藻的收获费用。以上所述的实施例只是本专利技术的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可快速沉淀收获的颗粒微藻培养方法，其特征在于，具体步骤为：在柱状光生物反应器中进水至工作体积后接种微藻进行培养，期间每天按进水、生长、沉淀、出水四个阶段操作，培养至微藻的颗粒直径为0.4~1.0 mm，颗粒的沉降速度为12~20 m/h时完成整个培养过程，进行沉淀分离即可收获颗粒微藻；其中，以柱状光生物反应器中水体积为基准，第一个月中柱状光生物反应器的日进水、日出水体积为15~20%，之后日进水、日出水体积以每月5~10%的速度递增，控制日进水、日出水体积为40~50%，控制每日进水、出水时间≤30min；每日生长时间控制在10~15h，期间进行不间断曝气；第一周，每日沉淀时间控制在120~150min，之后每日沉淀时间按每周减少10~20min的速度递减，最终控制每日沉淀时间20~40min。

【技术特征摘要】
1.一种可快速沉淀收获的颗粒微藻培养方法，其特征在于，具体步骤为：在柱状光生物反应器中进水至工作体积后接种微藻进行培养，期间每天按进水、生长、沉淀、出水四个阶段操作，培养至微藻的颗粒直径为0.4~1.0mm，颗粒的沉降速度为12~20m/h时完成整个培养过程，进行沉淀分离即可收获颗粒微藻；其中，以柱状光生物反应器中水体积为基准，第一个月中柱状光生物反应器的日进水、日出水体积为15~20%，之后日进水、日出水体积以每月5~10%的速度递增，控制日进水、日出水体积为40~50%，控制每日进水、出水时间≤30min；每日生长时间控制在10~15h，期间进行不间断曝气；第一周，每日沉淀时间控制在120~150min，之后每日沉淀时间按每周减少10~20min的速度递减，最终控制每日沉淀时间20~40min。2.根据权利要求1所述的一种可快速沉淀收获...

【专利技术属性】
技术研发人员：高锋，李晨，彭苑媛，崔伟，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33