海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法技术

本发明专利技术涉及一种耦合畜禽养殖废水处理与三角褐指藻培养的方法，其包括如下步骤：（1）采用微藻兼养培养模式培养三角褐指藻藻种；（2）向畜禽养殖废水中接入三角褐指藻藻种液进行微藻光自养培养；（3）待培养结束后，采收获得三角褐指藻，并将培养后的清液回用或排放；（4）通过分离提取方法获得三角褐指藻藻细胞中的岩藻黄素。上述方法，废水的COD，氨氮、总氮及总磷浓度显著下降，实现废水COD的去除和脱氮除磷。同时，培养液中的藻细胞浓度和岩藻黄素浓度显著增加，实现废水资源生物转化为高附加值的岩藻黄素，变废为宝。变废为宝。变废为宝。

【技术实现步骤摘要】
海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法


[0001]本专利技术涉及养殖废水处理和藻类培养领域，是一种海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法。

技术介绍

[0002]养殖废水指由养殖场产生的尿液、全部粪便或残余粪便及饲料残渣、冲洗水及工人生活生产过程中产生的废水的总称，其中冲洗水占大部分。畜禽废水处理难度大，并呈现出以下特点：COD、SS、NH3‑
N含量高；可生化性好，沉淀性能好；水质水量变化大；含有致病菌并有恶臭。目前，我国畜禽养殖业发展迅速，每年产生禽畜粪便约45亿吨，其化学需氧量(COD)超过我国工业废水和生活污水之和。因此禽畜养殖污染已经是继工业污染、生活污染之后的第三大污染源。而养殖废水的主要处理方法有物化处理技术如吸附法、磁絮凝沉淀、电化学氧化等，以及传统生化法如微生物厌氧
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好氧处理法等，但这些方法存在处理过程复杂，处理成本高及资源回收利用率低等问题。
[0003]微藻是一种原始的微小生物，具有适应环境能力强，生长速率快等优势，且富含蛋白质、类胡萝卜素，不饱和脂肪酸、维生素、矿物元素等多种营养成分，广泛应用于生物医药、营养功能食品、食品和食品添加剂、饲料和动物保健、水产养殖等诸多领域。同时，微藻可以快速利用有机物、氮及磷等营养物质进行生长与繁殖，利用微藻能够去除废水中的COD、BOD并实现脱氮除磷。基于微藻的废水处理技术是当前国内外研究的热点，该技术不仅可以实现废水的净化，同步获得的高附加值微藻生物质——可以直接作为饲料、饵料及肥料；也可以分离提取微藻中的天然活性物质，如岩藻黄素、叶黄素、虾青素、多糖及不饱和脂肪酸等制备成高附加值产品。
[0004]岩藻黄素是一种类胡萝卜素, 广泛分布于海洋微藻之中，如三角褐指藻、菱形藻等。研究发现, 岩藻黄素有许多显著的功效, 如抗氧化作用、抗肿瘤作用、抗癌作用、脑血管保护作用和预防骨质疏松作用等。因此, 岩藻黄素具有广泛应用价值，目前已经作物功能营养补充剂和抗肥胖剂。
[0005]据此，针对养殖行业废水处理困难及资源化利用低等问题，有待对现有养殖废水处理方法进行改进，且现有技术也未公开采用三角褐指藻净化养殖废水并生产岩藻黄素的方法或技术。

技术实现思路

[0006]为克服上述不足，本专利技术的目的是向本领域提供一种海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法，使其解决现有养殖废水处理过程复杂，成本高，资源回收利用率底，附加产值低的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
[0007]一种海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法，其要点包括如下步骤：（1）采用微藻兼养培养模式培养海洋微藻三角褐指藻藻种；
（2）向畜禽养殖废水中接入三角褐指藻藻种液进行微藻光自养培养；（3）待培养结束后，采收获得三角褐指藻，并将培养后的清液回用或排放；（4）通过分离提取方法获得三角褐指藻藻细胞中的岩藻黄素。
[0008]所述步骤（1）中，所述兼养培养模式采用甘油作为碳源，蛋白胨作为氮源，碳源浓度为0.1～0.5 mmol/L, 蛋白胨浓度为0.5g/L，并加入1g/L的小球藻热水提取物。
[0009]所述步骤（2）中，所述畜禽养殖废水稀释至COD浓度为400～1700 mg/L，氨氮浓度为90～300 mg/L, 总磷浓度2～5 mg/L，稀释方法为采用盐度千分之25的海水或采用所述步骤三中回用的上清液，畜禽养殖废水稀释倍数为3～12倍。
[0010]所述微藻培养的温度为20～25℃，培养周期14～16天。
[0011]所述畜禽养殖废水的pH调节至6.5～7.5。
[0012]所述三角褐指藻藻种液的接入量为畜禽养殖废水体积的25%。
[0013]所述步骤（2）之前，将畜禽养殖废水经物理沉降和膜过滤后去除颗粒悬浮物和杂质，并对畜禽养殖废水进行消毒杀菌处理，杀菌消毒通过次氯酸钠法、紫外消毒法、微滤膜过滤法任意一种或两种以上结合的方式。
[0014]所述三角褐指藻在避光或光照条件下培养，当采用光照条件下培养时，光照强度为1000～5000lux；培养采用的装置包括摇瓶、发酵罐或可灭菌光生物反应器，当培养装置为摇瓶时，摇床转速控制在100rpm～200rpm；当培养装置为发酵罐或可灭菌光生物反应器时，开启搅拌和通气，控制溶解氧不低于10%。
[0015]所述步骤（3）中，通过离心法、气浮法、絮凝法任意一种方式获得微藻。
[0016]所述步骤（4）中，通过乙醇提取法或超临界CO2提取法提取三角褐指藻种的岩藻黄素。
[0017]本专利技术通过三角褐指藻快速利用养殖废水中的有机物、氮及磷等营养物质进行生长与繁殖，达到去除养殖废水中的COD、BOD并实现脱氮除磷的作用，实现废水高效净化处理，且同时通过三角褐指藻提取高附加值微藻生物质岩藻黄素，岩藻黄素具有许多显著的功效，如抗氧化作用、抗肿瘤作用、抗癌作用、脑血管保护作用和预防骨质疏松作用等，故岩藻黄素的应用相当广泛，具有较高的应用价值。除此以外，上述废水处理中的三角褐指藻培养液可以重复回收利用，实现低成本高养殖废水处理效率，大都高度资源化利用。其适合作为现有畜牧业养殖废水处理方法使用，或同类废水处理方法的改进。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的方法流程示意图。
[0019]图2是本专利技术实施例1的用于三角褐指藻培养的藻细胞干重、COD， 氨氮和总磷浓度变化过程图。
[0020]图3是本专利技术实施例1的三角褐指藻培养中岩藻黄素浓度的变化过程图。
[0021]图4是本专利技术实施例2的用于三角褐指藻培养的藻细胞干重、COD， 氨氮和总磷浓度变化过程图。
[0022]图5是本专利技术实施例2的三角褐指藻培养中岩藻黄素浓度的变化过程图。
具体实施方式
[0023]现结合附图，对本专利技术作进一步描述。
[0024]实施例1：如图1所示为本专利技术方法的流程图，首先采用微藻兼养培养模式培养三角褐指藻藻种，兼养培养模式采用甘油作为碳源，蛋白胨作为氮源，碳源浓度为0.1
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0.5 mmol/L, 蛋白胨浓度为0.5g/L，并加入1g/L的小球藻热水提取物。然后将畜禽养殖废水静止沉降3
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5小时，然后用微滤膜过滤，用盐度千分之25的海水稀释3倍后使得畜禽养殖废水中的COD浓度为1700mg/L，氨氮300 mg/L，总磷5mg/L，pH调节至6.5～7.5。取200mL此液体装入规格为500mL的摇瓶中，然后在115℃、25min的灭菌条件高温灭菌。待冷却后，接入25 mL三角褐指藻藻种液体，初始接种密度0.27g/L，然后将摇瓶放置于摇床之中，转速调节为150rpm，控制培养温度为25℃。
[0025]过程中测定干重条件下的藻细胞浓度、COD、氨氮及总磷的变化过程。从图2中可以看出，藻细胞接种后快速生长，培养至第16天，三角褐指藻的浓度达到0.9g/L；废水的COD从1700mg/L下降至812mg/L，氨氮和总磷分别从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）采用微藻兼养培养模式培养海洋微藻三角褐指藻藻种；（2）向畜禽养殖废水中接入三角褐指藻藻种液进行微藻光自养培养；（3）待培养结束后，采收获得三角褐指藻，并将培养后的清液回用或排放；（4）通过分离提取方法获得三角褐指藻藻细胞中的岩藻黄素。2.根据权利要求1所述的海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法，其特征在于所述步骤（1）中，所述兼养培养模式采用甘油作为碳源，蛋白胨作为氮源，碳源浓度为0.1～0.5 mmol/L, 蛋白胨浓度为0.5g/L，并加入1g/L的小球藻热水提取物。3.根据权利要求1所述的海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法，其特征在于所述步骤（2）中，所述畜禽养殖废水稀释至COD浓度为400～1700 mg/L，氨氮浓度为90～300 mg/L, 总磷浓度2～5 mg/L，稀释方法为采用盐度千分之25的海水或采用所述步骤三中回用的上清液，畜禽养殖废水稀释倍数为3～12倍。4.根据权利要求1所述的海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法，其特征在于所述微藻培养的温度为20～25℃，培养周期14～16天。5.根据权利要求1所述的海洋微藻培养与养殖废水净化相耦合产岩藻黄素的方法，其特征在于所述畜禽养殖废水的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建科，江金顺，范江鹏，张超，余昕玥，王灿，秦萌，廖静，徐雪峰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：