[发明专利]微藻培养的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微藻培养技术。

背景技术

随着全球能源危机的不断加剧，以及人们环保意识的不断增强，生物柴油等可再生资源受到人们越来越多的关注。生物柴油是由动植物或微生物油脂与低碳醇经过酯交换反应得到的一种脂肪酸单酯，其可再生、可生物降解，燃烧排放性能较化石柴油优良，是一种环境友好型能源，已逐渐成为化石柴油的替代品。微藻是一种单细胞植物，具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短和生物量高的特点。近些年由于生物柴油产业的发展，油脂含量较高的富油微藻的综合开发和利用已经引起了人们越来越多的关注，微藻油脂可以解决目前生物柴油原料来源缺乏及不稳定的问题，各个国家及地区的科研机构相继开展了微藻培养方面的研究工作，使其逐渐成为许多国家开源节能、变害为利和保护环境的重要手段。

在微藻的诸多特点中，其较强的适应能力有着广泛的应用前景。目前已有研究工作表明，微藻可以在生活污水或有机废水中生长，如专利CN101525576A，一种利用生活污水和工业废水生产微藻的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：初期培养步骤，将经过一级处理并过滤的生活污水加入生物反应器后，在生物反应器中加入藻种，在光照、通空气和二氧化碳的条件下搅拌培养，直到微藻细胞生长进入稳定期；油脂诱导步骤，在生物反应器中按照1∶200～1∶1000的体积比加入蔗糖渣发酵后的工业废液，诱导微藻细胞内的油脂积累；提取步骤，在油脂积累达到稳定后，提取生物反应器中的微藻细胞。有机污水经过厌氧-好氧处理后仍含有大量的氮、磷等营养元素，其中通入烟道气后微藻可以利用CO₂进行生长繁殖并积累油脂，这既降低了微藻的培养成本，同时对污水进行了生物处理，使其可以循环利用。

微藻还可以利用沼气发酵废液-沼液进行培养，如专利CN 101285075A，公开一种沼气发酵和自养型淡水微藻培养的耦合方法，将沼气发酵和自养型淡水微藻光合培养同时进行，其特征在于：1)沼气发酵：发酵获得沼气和沼液；2)沼液的处理：取经沼气发酵后得到的沼液，过滤去除残余的固体颗粒，以水稀释为原浓度的25％～100％，作为自养型淡水微藻的全营养培养基；3)自养型淡水微藻的接种和沼气的引入：将处理后的沼液装入自养型淡水微藻培养用的光生物反应器，接入新鲜扩培的自养型淡水微藻藻种，将沼气从反应器底部引入反应器；4)自养型淡水微藻培养控制：自养型淡水微藻培养早期光照强度为1000Lx～2000Lx，到培养中后期增大光强到4000Lx～8000Lx，间歇或24h连续光照；5)自养型淡水微藻细胞的收获：藻细胞生长停滞后，停止光照通气，收集藻细胞后，去除藻细胞中的水分。微藻接种到稀释一定程度的沼液中，并以沼气中的CO₂为无机碳源进行自养过程，经过9天后最终生物量达到6g/L，该过程中微藻与沼气发酵的偶联既实现了微藻的培养，提高了沼气的纯度，又减少了沼液的排放带来的环境污染，达到了增加社会和经济效益的目的。但上述方法主要是采用自养的培养方式，存在着生长速度慢，生物量相对较低等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：耦合沼气发酵的产酸阶段与微藻培养过程，异养与自养相结合，在培养高生物量的富油微藻的同时可以获得浓度较高的富氢气体。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

(1)产酸发酵

以动物粪便、农作物秸秆、城市农村生活污水、工农业生产有机废水和废渣等为发酵底物，将其置于发酵反应装置，加入活性污泥后控制温度在25±1℃，进行发酵12-72h，产生的混合气收集在储气罐中。所述活性污泥是指用于污水处理厌氧发酵工艺的微生物菌群。

(2)微藻培养

本发明培养的淡水微藻包括来自于淡水域等野生环境或驯化后的自养型淡水微藻，可于各大藻种保藏中心或市售获得，如小球藻、栅藻和螺旋藻等。所述微藻藻种为小球藻(chlorella vulgaris)，曾记载于2009年11月19公开的美国专利申请公开说明书US 20090288223中，还可于美国德克萨斯藻种保藏中心获得，其保藏编号为UTEX 2714。