一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法。本发明专利技术提供的方法包括步骤：捕获发酵排放二氧化碳废气制备得到第一溶液；净化发酵排放废水制备得到第二溶液；将第一溶液和第二溶液配制成为混合溶液，然后根据需要补加微藻生长所需其他营养物质，配制成微藻培养液；在微藻培养液中接种活性微藻，然后通入二氧化碳进行培养，获得微藻。本发明专利技术利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水，通过微藻吸收发酵废水中的营养物质，可以净化水质，可实现发酵工业生产过程中废水废气零排放，同时降低微藻生产成本，获得高价值微藻液或微藻粉，实现节能减排绿色生产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法
本专利技术属于生物能源利用
，具体涉及一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法。
技术介绍
发酵工业常以淀粉、糖类、木质纤维素、木薯等为原料，利用微生物进行大规模物质加工及转换，生产酒精、氨基酸、柠檬酸、酶制剂、维生素等产品。在发酵过程中，微生物好氧发酵繁殖，由于呼吸作用，会产生大量高浓度CO2气体，如何采取有效的废气处理方式，使废气达标排放，减少发酵废气对环境的影响，是发酵企业重点关注的问题。高效固定并利用高浓度CO2气体生产高附加值产品，微藻生物或许是个突破口。发酵工业行业多，原料广，产品种类多，发酵生产中会产生大量废水，其主要特点是，含有大量有机物和悬浮物。所含营养物主要为碳水化合物、蛋白质、纤维素、醇类、有机酸、氮、磷、钾等，还含有大量胶质和生物菌体。经传统厌氧加好氧处理后不能完全去除有机质及氮磷等，且能耗大，成本高。微藻是一类单细胞或简单多细胞光合自养型生物，其数量多、分布广、生长快、繁殖周期短，碳元素也是构成微藻细胞的主要元素，含量占细胞干重的36%-65%，碳源成本在微藻的培养过程中占有比较大的比例。因而通过微藻高效固定CO2并释放氧气，平均1kg藻细胞干重可固定1.8kgCO2。微藻不仅是高效固定CO2的“工厂”，能去除废水中残留的氮磷等营养物质，藻体还可作为食物、饲料、肥料、生物活性提取物等原料为人类所用。随着粮食安全、环境恶化，利用微藻减排已成为国际CO2减排和新资源开发领域的前沿研究热点和高技术竞争点。>
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，解决了发酵工业生产过程中废气、废水处理效果不好、成本高的问题，实现了发酵工业生产过程中废水废气零排放，同时低成本生产微藻，实现节能减排绿色生产。本专利技术提供了一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，包括步骤：捕获发酵排放二氧化碳废气制备得到第一溶液；净化发酵排放废水制备得到第二溶液；将第一溶液和第二溶液配制成为混合溶液，然后根据需要补加微藻生长所需其他营养物质，配制成微藻培养液；在微藻培养液中接种活性微藻，然后通入二氧化碳进行培养，获得微藻。另外，根据本专利技术上述的利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，还可以具有如下的附加技术特征。根据本专利技术，第一溶液为发酵排放二氧化碳废气在碳捕获装置内反应形成，第一溶液含有碳酸根和/或碳酸氢根；其中，碳捕获装置内包括饱和食盐水及氨气，或者碱溶液。第一溶液的制备方法包括但不限于：方法一，发酵排放二氧化碳废气在碳捕获装置内与碱溶液反应形成，碱溶液可以为氢氧化钠溶液；方法二，发酵排放二氧化碳废气在碳捕获装置内与饱和食盐水及氨气反应形成，制备方法可参照工业制碱氨碱法与联碱法。根据本专利技术，第二溶液是将发酵排放废水依次经两级厌氧发酵处理、好氧反应爆气处理、膜生物反应器处理而得，其中，两级厌氧发酵处理是依次采用高温厌氧连续搅拌反应器、上流式厌氧污泥床反应器进行处理，好氧反应爆气处理是采用序列间歇式活性污泥反应器进行处理；发酵排放废水中，化学需氧量3-60g/L，固体悬浮物2-30g/L，总氮40-900mg/L，氨氮20-500mg/L，总磷20-400mg/L；第二溶液中，化学需氧量70-400mg/L，固体悬浮物2-50mg/L，总氮4-45mg/L，氨氮1-35mg/L，总磷1-10mg/L。根据本专利技术，发酵排放二氧化碳废气的来源包括但不限于酒精发酵工业、氨基酸发酵工业、柠檬酸发酵工业、维生素发酵工业；发酵排放废水的来源包括但不限于酒精发酵工业、氨基酸发酵工业、柠檬酸发酵工业、维生素发酵工业。根据本专利技术，微藻培养液中，C：N：P=1：（2-30）：1；营养物质包括葡萄糖和/或无机盐；葡萄糖的加入量为0-30g/L；无机盐包括但不限于MgSO4·7H2O75mg/L、CaCl2·2H2O36mg/L、柠檬酸铁铵6mg/L、柠檬酸6mg/L、EDTA1mg/L、A5微量元素溶液1mL/L中的一种或多种；其中，A5微量元素溶液中，H3BO32.86g/L、MnCl2·4H2O1.81g/L、ZnSO4·7H2O0.22g/L、CuSO4·5H2O0.079g/L、NaMoO4·2H2O0.39g/L、Co(NO3)2·6H2O0.0494g/L。根据本专利技术，培养是采用光生物反应器，光生物反应器包括但不限于管道式光生物反应器、平板式光生物反应器、柱式光生物反应器、集装箱式光生物反应器、发酵罐式光生物反应器、封闭槽式光生物反应器，优选为管道式光生物反应器。根据本专利技术，活性微藻包括但不限于普通小球藻、浮水小球藻、蛋白核小球藻、卵囊藻、栅藻中的一种或几种。优选的，活性微藻为清华特有技术-浮水小球藻（Chlorellaemersonii.）THUZTY2037，保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏日期为2020年08月27日，保藏编号为：CGMCCNo.20291。根据本专利技术，活性微藻接入量由具体微藻种类及微藻状态决定。活性微藻为藻泥或藻液，藻泥的接入浓度为0.08-0.15g/L，藻泥的含水率为50%-60%；藻液的接入量为3%-10%，藻液的密度为（0.1-5）*106cfu/mL。根据本专利技术，培养的条件为：光暗周期12h：12h，光强度5000-15000Lux，培养温度20-30℃，pH6.0-7.7，通气CO2含量0.5%-1.5%；光源为自然光源和/或LED光源，优选为LED光源；培养的方法为自养、异养或混合培养，优选为自养培养；培养的方式为连续培养或间歇培养，优选为连续培养。本专利技术培养得到的微藻的收获方式由具体微藻浓度及用途决定，具体的：藻密度大，采用板框压滤机压滤，制成藻粉出售；藻密度低，直接罐装制成藻液出售。优选直接罐装制备藻液。本专利技术采用的活性微藻为浮水小球藻（Chlorellaemersonii.）THUZTY2037，保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏日期为2020年08月27日，保藏编号为：CGMCCNo.20291，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水，通过微藻吸收发酵废水中的营养物质，可以净化水质，可实现发酵工业生产过程中废水废气零排放，同时降低微藻生产成本，获得高价值微藻液或微藻粉，实现节能减排绿色生产。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术提供的利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法的流程图；图2为本专利技术实施例1中的某厂排放废水废气培养浮水小球藻生长及氮磷消耗曲线图；图3为本专利技术实施例2中的某厂排放废水废气培养浮水小球藻生长及氮磷消耗曲线图；图4为本专利技术实施例3中的某厂排放废水废气培养蛋白核小球藻生长及氮磷消耗曲线图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，其特征在于，包括步骤：捕获发酵排放二氧化碳废气制备得到第一溶液；净化发酵排放废水制备得到第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液配制成为混合溶液，然后根据需要补加微藻生长所需其他营养物质，配制成微藻培养液；在所述微藻培养液中接种活性微藻，然后通入二氧化碳进行培养，获得微藻。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，其特征在于，包括步骤：捕获发酵排放二氧化碳废气制备得到第一溶液；净化发酵排放废水制备得到第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液配制成为混合溶液，然后根据需要补加微藻生长所需其他营养物质，配制成微藻培养液；在所述微藻培养液中接种活性微藻，然后通入二氧化碳进行培养，获得微藻。


2.根据权利要求1所述的利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，其特征在于：所述第一溶液为发酵排放二氧化碳废气在碳捕获装置内反应形成，所述第一溶液含有碳酸根和/或碳酸氢根；其中，所述碳捕获装置内包括饱和食盐水及氨气或碱溶液。


3.根据权利要求1所述的利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，其特征在于：所述第二溶液是将发酵排放废水依次经两级厌氧发酵处理、好氧反应爆气处理、膜生物反应器处理而得，其中，所述两级厌氧发酵处理是依次采用高温厌氧连续搅拌反应器、上流式厌氧污泥床反应器进行处理，所述好氧反应爆气处理是采用序列间歇式活性污泥反应器进行处理；所述发酵排放废水中，化学需氧量3-60g/L，固体悬浮物2-30g/L，总氮40-900mg/L，氨氮20-500mg/L，总磷20-400mg/L；所述第二溶液中，化学需氧量70-400mg/L，固体悬浮物2-50mg/L，总氮4-45mg/L，氨氮1-35mg/L，总磷1-10mg/L。


4.根据权利要求1所述的利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，其特征在于：所述发酵排放二氧化碳废气的来源包括但不限于酒精发酵工业、氨基酸发酵工业、柠檬酸发酵工业、维生素发酵工业；所述发酵排放废水的来源包括但不限于酒精发酵工业、氨基酸发酵工业、柠檬酸发酵工业、维生素发酵工业。


5.根据权利要求1所述的利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法，其特征在于：所述微藻培养液中，C：N：P=1：（2-30）：1；所述营养物质包括葡萄糖和/或无机盐；所述葡萄糖的加入量为0-30g/L；所述无机盐包括但不限于MgS...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天元，董立户，李振，
申请(专利权)人：清华苏州环境创新研究院，苏州聚维元创生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32