利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，包括步骤A：投加步骤，将一定浓度的自絮凝藻液投入产油微藻藻液中；步骤B：絮凝步骤，对步骤A获得的混合藻液进行絮凝处理；步骤C：分离步骤，进行藻水分离处理。利用自絮凝微藻的自絮凝特性收获产油微藻，避免了物理或化学絮凝剂的高能耗及对终产物的污染问题，显著降低了收获过程中的生产和运行成本，是一种高效、经济、环保的微藻收获方法。微藻利用城市污水中的碳、氮、磷等营养物质进行生长代谢和油脂积累，促进了水中有机污染物的降解，并在一定程度上减少了城市污水处理过程中的碳排放，实现了污水由污染物向微藻生长原料的转化。

【技术实现步骤摘要】
利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法
本专利技术涉及一种微藻的收获方法，尤其涉及一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法。
技术介绍
面对能源危机和环境水污染的双重挑战，利用城市污水培养的产油微藻生产生物柴油，既有助于探索一条城市污水处理的新途径，又能缓解能源相对匮乏的压力。利用城市污水培养的产油微藻生产生物柴油这一工艺主要包括微藻的培养、收获、提脂及转酯化等环节，其中，收获生物质的费用占总生产成本的20～30％，再加上微藻细胞具有体积小、密度低、在培养系统中均匀分布的特点，使得微藻的高效、经济收获仍存在技术瓶颈。微藻收获的方法主要包括离心、气浮、沉降、过滤、絮凝等。离心法能耗高；过滤法成本高，且易造成膜堵塞；沉降法耗时长；气浮法需预处理，均不适合大规模工业应用。目前，多通过絮凝法高效收获微藻，絮凝可以分为化学、物理和生物絮凝，但化学絮凝剂的使用会增加生产成本，其残留物还会给下游处理带来困扰；而物理絮凝成本高、能耗大；生物絮凝可以避免化学絮凝剂对终产物的污染，但技术要求或成本较高。例如，CN101748068A公开了一种微藻收获方法,主要有高密度培养光反应器、沉降池、潜水泵、日光系统、粉碎机/研磨机五部分组成。其步骤是:A、沉降；B、去上清,用潜水泵将上层藻液抽走,循环利用；C、干燥,下层浓缩藻液用日光照射,晒干,形成藻片；D、再经过粉碎机或研磨将藻片制成藻粉,即可用于后续加工。此方法操作较为简单，但由于藻体往往不易于沉降，故而收获过程耗时较长，难以满足规模化生产的收获速率需求。CN106995248A公开了一种本专利技术公开了一种绿色安全、快速的微藻收获方法，首先利用食品级天然大分子絮凝剂“电中和”藻颗粒表面负电荷，促使藻颗粒失去稳定性，并在大分子链的“架桥网捕”作用下进一步形成藻絮体。然后利用电气浮产生的微小气泡粘附藻絮体，形成水-气-絮体三相混合体系，快速上浮到水面，实现藻类快速收集。此方法耗时较短，但是需要维持大功率电能输出，耗能较高，且食品级天然大分子絮凝剂往往成本较高，难以满足藻类生物燃料工业化生产对低成本的要求。因此，寻找一种具有成本效益的绿色收获方法成为藻类生物燃料研究中最具挑战性的领域之一，也是限制微藻商业化的关键因素。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的技术问题，本专利技术构建一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，用来克服现有微藻收获方法成本高、能耗大、难以工业化应用的问题。本专利技术的技术方案是：提供一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，包括如下步骤：步骤A：投加步骤，所述投加步骤系将一定浓度的自絮凝藻液投入产油微藻藻液中；步骤B：絮凝步骤，所述絮凝步骤系对步骤A获得的混合藻液进行絮凝处理；步骤C：分离步骤，所述分离步骤系取步骤B获得的絮凝体进行藻水分离处理。由于所形成絮体体积较大，可利用滤布，在重力作用下实现藻水分离。通过该方法可以绿色、高效、经济的对产油微藻进行收获。本专利技术的进一步技术方案是：所述产油微藻是诱变、驯化、筛选所得小球藻、斜生栅藻、新月藻、杜氏盐藻藻种中的一种或几种，油脂含量20％以上。该方法适用范围广泛。本专利技术的进一步技术方案是：所述自絮凝微藻是城市污水培养的易于沉降的丝状藻、空星藻、镰形纤维藻、栅藻中的一种或几种。12h内的沉降率可达90％以上。本专利技术的进一步技术方案是：通过测定OD680，自絮凝微藻和产油微藻均在城市污水中培养至稳定期前期，处于最高生物量时进行收获。本专利技术的进一步技术方案是：步骤A中自絮凝藻液利用分散机制成分布均匀的悬液，分散机的转速为1000-1500rpm；当自絮凝藻投加量较少时，能够吸附絮凝的产油微藻细胞有限，自絮凝藻投加量过大时，易形成自絮凝微藻之间的相互吸附，从而影响对产油微藻的吸附，均会降低对产油微藻的收获率。因此自絮凝藻的投加量存在较优浓度，实验所得较优浓度区间为0.06～0.10g/L。本专利技术的进一步技术方案是：步骤B中通过调控混合藻液的pH、投加钙、镁离子等条件诱导藻絮凝体的形成，上述条件对微藻的收获效率起到决定性作用。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤B中利用自絮凝微藻收获产油微藻时的初始pH设定为8～10。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤B中投加钙、镁离子的浓度为4～6mmoL/L。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤B中使用震荡摇床混匀藻液并加快藻絮凝体的形成，摇床的转速为120～140rpm。本专利技术的进一步技术方案是：为了使自絮凝藻种与产油微藻充分混合，形成微藻絮体，步骤B进行6～12h后，静置30min再进行步骤C。本专利技术的进一步技术方案是：滤布孔径过小，影响过滤速率；孔径过大，会造成藻体流失。步骤C中采用60～100目的滤布进行藻水分离。藻液在重力作用下通过滤布，微藻絮体被截留在滤布上，实现藻水分离。相较于产油微藻单独收获时须采用滤膜真空抽滤，可大幅降低藻水分离能耗。本专利技术的有益效果是：本方案构建了一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，自絮凝微藻具有安全、环保、成本低、操作简单的优势；同时，城市生活污水里的有机物、氮磷等营养物质含量高有利于微藻大量繁殖，实现了污水由污染物向微藻生长原料的转化，为微藻收获提供了一种具有良好工业化前景的技术。利用自絮凝微藻的自絮凝特性收获产油微藻，避免了物理或化学絮凝剂的高能耗及对终产物的污染问题，显著降低了收获过程中的生产和运行成本，是一种高效、经济、环保的微藻收获方法。微藻利用城市污水中的碳、氮、磷等营养物质进行生长代谢和油脂积累，促进了水中有机污染物的降解，并在一定程度上减少了城市污水处理过程中的碳排放，实现了污水由污染物向微藻生长原料的转化。附图说明图1为本专利技术的流程图，其中，1、自絮凝微藻悬液；2、产油微藻；3、混合藻液；4、摇床；5、絮凝体。具体实施方式下面结合具体实施例和附图，对本专利技术的较优实施案例做进一步的详细说明，但本专利技术不局限于此。本专利技术提供一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法。以下结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术的具体实施方式是：提供一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，包括：1、自絮凝微藻悬液；2、产油微藻；3、混合藻液；4、摇床；5、絮凝体。具体实施过程如下：将一定浓度的自絮凝微藻制成分散均匀的自絮凝微藻悬液1投入城市污水培养的产油微藻藻液2中，向混合藻液3中加入钙、镁离子并调节pH后，将其放置于摇床4上进行絮凝反应，絮凝完成后，采用滤布将絮凝体5和城市污水分离。具体实施例中，所述自絮凝微藻是城市污水培养的易于沉降的丝状藻、空星藻、镰形纤维藻、栅藻中的一种或几种。具体实施例中，所述产油微藻是诱变、驯化、筛选所得小球藻、斜生栅藻、新月藻、杜氏盐藻藻种中的一种或几种。该方法适用范围广泛。具体实施例中，自絮凝藻液利用分散机制成分布均匀的悬液，分散机的转速为1000～1500rpm，投加量0.06～0.10g/L。具体实施例中，通过调控混合藻液的pH、投加钙、镁离子等条件诱导微藻絮凝体的形成；混合藻液的初始pH为8～10；投加钙、镁离子的浓度为4～6mmoL/L。具体实施例中，使用震荡摇床混匀藻液并加快藻絮凝体的形成，摇床的转速为12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：投加步骤，所述投加步骤系将一定浓度的自絮凝藻液投入产油微藻藻液中；步骤B：絮凝步骤，所述絮凝步骤系对步骤A获得的混合藻液进行絮凝处理；步骤C：分离步骤，所述分离步骤系取步骤B获得的絮凝体进行藻水分离处理。

【技术特征摘要】
1.一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：投加步骤，所述投加步骤系将一定浓度的自絮凝藻液投入产油微藻藻液中；步骤B：絮凝步骤，所述絮凝步骤系对步骤A获得的混合藻液进行絮凝处理；步骤C：分离步骤，所述分离步骤系取步骤B获得的絮凝体进行藻水分离处理。2.根据权利要求1所述的一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，其特征在于，所述产油微藻是诱变、驯化、筛选所得小球藻、斜生栅藻、新月藻、杜氏盐藻藻种中的一种或几种；所述自絮凝微藻是城市污水培养的易于沉降的丝状藻、空星藻、镰形纤维藻、栅藻中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，其特征在于，自絮凝微藻和产油微藻均处于稳定期前期。4.根据权利要求1所述的一种利用自絮凝微藻收获城市污水培养系统中产油微藻的方法，其特征在于，步骤A中自絮凝藻液利用分散机制成分布均匀的悬液，分散机的转速为1000-1500rpm；自絮凝微藻的投加量0.06～0.10g/L。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：金文标，韩松芳，涂仁杰，屈凡琦，边小雨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44