一种微藻自絮凝颗粒、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种微藻自絮凝颗粒、其制备方法及其应用，属于微藻培养和稀土尾矿废水处理领域。本发明专利技术将泽丝藻和克莱曼都普帝藻分别接种在BG11培养基中扩培；将扩培后的两种微藻通过离心收获并进行预处理，按照一定比例投入新的BG11培养基或者待处理实际废水中并置于摇床上进行振荡培养，经过2～4周培养得到稳定存在，基本不泄露的微藻自絮凝颗粒。本发明专利技术将微藻培养成具备类似活性污泥相似甚至更优的絮凝效果的微藻自絮凝颗粒，使微藻具备优异稳定的絮凝沉淀效果，从而解决微藻分离难、回收成本高以及微藻密度低等问题，为微藻应用于处理污水提供有力的技术支撑，具有实现污水处理和微藻培养相结合的工业化应用潜力。微藻培养相结合的工业化应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种微藻自絮凝颗粒、其制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及微藻领域，尤其涉及一种利用泽丝藻与克莱曼都普帝藻共培养制备的微藻颗粒，以及其应用于废水处理的方法。

技术介绍

[0002]近年来，采用生物学方法治理环境污染的概念逐渐被公众接受，也广泛应用于污水、土壤、废气等的处理，并取得了不错的效果。
[0003]传统活性污泥法通过设置好氧区、缺氧区、厌氧区等不同条件进行硝化反硝化以及厌氧释磷好氧吸磷从而实现脱氮除磷，不但工艺复杂、操作难度大、效果一般，还很难实现同步脱氮除磷。相较传统活性污泥法，微藻在污水处理中去除氮磷优势很大。微藻去除氮磷的机理包括直接吸收转化作用和间接作用。部分微藻细胞能利用水体中多种无机氮和有机氮化合物作为氮源，利用无机磷和有机磷作为磷源，利用二氧化碳、碳酸盐和有机碳作为碳源，从而自养或异养生长繁殖。被藻细胞吸收的硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐可以用于氨基酸和蛋白质等物质的合成；水中的磷可直接被藻细胞吸收，并通过多种磷酸化途径转化成ATP、磷脂等有机物。而且微藻具有光合速率高、繁殖快、环境适应性强、处理效率高等优点。除此之外，与传统的污水生物处理技术相比，其在节能、CO2减排和运行成本方面具有明显优势；同时污水中的营养元素被藻类吸收利用转化成生物质能源生产原料，也降低了培养藻类生物质的成本。所以基于废水生物处理和藻类生物质生产的耦合技术具有广阔的应用前景。但目前微藻处理废水技术仍存在着微藻分离和回收成本高、密度低、废水处理效果不佳等难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种由泽丝藻和克莱曼都普帝藻混合培养形成的自絮凝颗粒微藻，通过将微藻培养成类似活性污泥的絮状颗粒，使其既具备生物活性，同时也保持稳定的絮凝沉淀效果。
[0005]本专利技术还提供该微藻自絮凝颗粒的制备方法。
[0006]另外，本专利技术还提供该微藻自絮凝颗粒在处理污水中的应用。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种微藻自絮凝颗粒的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将泽丝藻和克莱曼都普帝藻分别接种在BG11培养基中扩培；
[0010]将扩培中处于对数生长期的两种微藻通过离心分离并用无菌水清洗2～3次后饥饿处理备用；
[0011]将两种微藻按照一定比例加入装有新的BG11培养基或者待处理污水的锥形瓶中并置于摇床上进行振荡培养，得到微藻自絮凝颗粒。
[0012]优选地，所述克莱曼都普帝藻：泽丝藻的投加比例为30:1～10:1。
[0013]优选地，所述振荡培养时两种微藻生物量总投加量为1～3g/L。
[0014]优选地，所述摇床震荡速度为60～180rpm。
[0015]优选地，所述锥形瓶水体积：刻度容量为1:5～3:5。
[0016]优选地，所述克莱曼都普帝藻：泽丝藻的投加比例为15:1，所述两种微藻生物量总投加量为2g/L，所述摇床震荡速度为130rpm，所述锥形瓶内水体积：刻度容量为1:2。
[0017]所述微藻自絮凝颗粒通过静置沉淀过滤方式收获，所述两种微藻的离心分离富集的转速优选为6000r/min。
[0018]所述克莱曼都普帝藻、泽丝藻接种前经过待处理污水的筛选驯化。
[0019]所述BG11培养基的组成见下表：
[0020][0021]所述克莱曼都普帝藻为油面克莱曼都普帝藻属，泽丝藻为泽丝藻属。
[0022]优选地，所述振荡培养的环境湿度为55～80％，光照为LED全天光照，强度为8000～10000Lx，时间为2～28天。
[0023]上述方法制备得到的微藻自絮凝颗粒，所述微藻自絮凝颗粒粒径大小范围在0.05～1.5
㎜
之间。
[0024]微藻自絮凝颗粒在污水处理中的应用。
[0025]所述高浓度污水为稀土尾矿废水。
[0026]所述应用初步处理高浓污水时，微藻自絮凝颗粒的投加量为1～3g/L。
[0027]本专利技术提供了一种利用泽丝藻与克莱曼都普帝藻共培养制备可应用于稀土尾矿废水处理的微藻自絮凝颗粒的方法，包括以下步骤：将泽丝藻和克莱曼都普帝藻分别接种在BG11培养基中扩培；将扩培中处于对数生长期的两种微藻通过离心分离并用无菌水清洗2～3次后饥饿处理备用；将上述两种微藻按照比例加入装有新的BG11培养基或者实际废水
(如稀土矿尾水)的锥形瓶中并置于摇床上进行振荡培养。将依据所需微藻颗粒大小决定振荡培养时间。将培养好的微藻颗粒通过静置沉淀过滤方式收获，并用无菌水清洗3次后即可用于后续稀土尾矿废水处理。
[0028]本专利技术所获的微藻颗粒具有混养能力(自养+异养)，既能适应高浓废水也能适应低浓废水。在同时含有COD、N、P等物质的高浓废水中能同步去除这些污染物，在缺乏碳源的废水中可以做到高效去除N、P且COD的增加有限。对于贫营养的低浓废水则可以在处理后使水中N、P满足地表水环境质量标准Ⅲ类要求的同时，保证COD不增加(不超标)，为微藻应用于污水处理和水质提升提供了新的前景。
[0029]本专利技术中，泽丝藻和克莱曼都普帝藻不仅能够共培养，且在自身和水力的作用下能够实现结合并逐渐形成稳定的微藻颗粒。其中所筛选出来的克莱曼都普帝藻成熟个体尺寸大小在 20μm上下，其本身就具备聚集生长形成亚集结体的特征，见图1；而泽丝藻成熟个体可达到 200～400μm，相互交织，具备一定游动能力，见图2，所以在自身胞外分泌物以及外力的作用，两种藻结合在一起形成以克莱曼都普帝藻为主体，泽丝藻为网架逐渐形成稳定的微藻自絮凝颗粒，见图3、图4。该微藻颗粒直径可通过对培养参数的调控进而控制大小，微藻自絮凝粒径大小范围在0.05～1.5
㎜
之间。同时这两种微藻的紧密结合也提高了其对一些污染物毒性的耐受程度，目前已经验证其对稀土尾矿废水中高氨氮毒性具有很好耐受性并能有效去除，同时所筛选驯化的克莱曼都普帝藻营养方式为混合营养，能够直接利用废水中的某些有机物转化成自身细胞物质，包括糖类、有机酸、氨基酸和某些醇类等有机物。
[0030]本专利技术提供的方法实现将两种微藻共培养成具备类似活性污泥甚至更优絮凝沉淀效果的微藻自絮凝颗粒，使微藻具备优异稳定的絮凝沉淀效果，从而解决微藻分离难、回收成本高以及微藻密度低等问题，本专利技术的微藻自絮凝颗粒稳定存在，基本不泄露，为微藻应用于处理污水提供有力的技术支撑，具有实现污水处理和微藻培养相结合的工业化应用潜力。该方法可以将污水处理与微藻培养耦合，这样不但可以固定和净化污水中的碳氮磷等污染物质，减少碳(污泥、CO2)排放，还可以获得有价值的藻类生物质，为污水处理工程带来经济效益。
附图说明
[0031]图1为克莱曼都普帝藻显微图片；
[0032]图2为泽丝藻显微图片；A为单个细胞的显微图片，B为泽丝藻形成的藻膜的显微图片；
[0033]图3为培养成的微藻颗粒宏观图片，A的颗粒粒径在0.5mm左右，B的粒径在1.2mm左右；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微藻自絮凝颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)将泽丝藻和克莱曼都普帝藻分别接种在BG11培养基中扩培；(2)将扩培中处于对数生长期的两种微藻通过离心分离并用无菌水清洗2～3次后饥饿处理备用；(3)将两种微藻按照一定比例加入装有新的BG11培养基或者待处理污水的容量瓶中并置于摇床上进行振荡培养，得到微藻自絮凝颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，所述克莱曼都普帝藻：泽丝藻的投加比例为30:1～10:1。3.根据权利要求2所述的制备方法，所述振荡培养时两种微藻生物量总投加量为1～3g/L，摇床震荡速度为60～180rpm；所述容量瓶中液体体积：刻度容量为1:5～3:5。4.根据权利要求3所述的制备方法，所述克莱曼都普帝藻：泽丝藻的投加比例为15:1，所述两种微藻生物量总投加量为2g/L，所述摇床震荡速度为130rpm，所述容量瓶中液体体积：刻度容量为1:2...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊贞晟，丁严，肖宏雁，杨佳，杨利民，罗旭彪，邹建平，周更新，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：