[发明专利]利用生物丁醇的工业废水废气生产微藻的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微藻培养和工业废水废气利用的技术领域，特别涉及一种利用生物丁醇的工业废水废气生产微藻的方法及其应用。

背景技术

随着世界经济发展对石油需求的不断增加，石油作为战略物资和不可再生的能源，价格不断上涨，也带动了丁醇的价格不断上扬。面对化学法生产丁醇的高成本以及丁醇需求旺盛的局面，生物发酵法生产丁醇重新具有了市场竞争优势，发展前景十分广阔，受到越来越多的关注。目前我国的丁醇发酵生产主要以玉米和木薯作为原料。在利用新鲜木薯或者木薯干为原料发酵生产丁醇的过程中，丁醇发酵液中丁醇浓度不高，丁醇发酵液需要经过后期提取流程把丁醇等溶剂和水分离开来，在这个过程中产生了大量的废水，每生产1吨溶剂约产生45吨废水。废水中含有高浓度的悬浮物和有机物，其化学需氧量又称化学耗氧量（COD）在15000～20000mg/L之间；而且发酵废液中含有机酸、有机溶剂等物质，若直接向环境排放，将会造成极大污染。

丁醇发酵过程产生的废水中有机质和各种有害物质成分复杂，含量高，为达到彻底的净化污水，通常要联合使用好氧和厌氧处理工艺来实现发酵废水的净化，而生物丁醇工业产生的废气（主要是CO₂）会增加“温室气体”的排放。丁醇废水经过厌氧处理/好氧处理工艺，其水质基本上达到了国家污水综合排放二级标准，但这样的处理工艺需要高额的处理设备的投资，处理设备的运行和维护费用也非常高昂，无形中加大了企业生产的成本。

随着废水废气资源化利用研究的不断深入，许多研究者已经将微藻培养与工业废水、废气偶联起来，将废气、废水资源利用最大化。微藻具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高等特点，并且微藻回收可以进行高值化利用，比如提取虾青素、叶黄素、类胡萝卜素等生物活性物质，制备藻粉高蛋白饲料等，通过微藻产品市场化抵消废水处理的成本，实现生物丁醇废水废气处理的低成本化，形成微藻培养与工业废水废气处理耦合的新工艺。但是，上述方法并没有综合利用丁醇生产过程中的CO₂和发酵结束后的废液。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用生物丁醇的工业废水废气生产微藻的方法。

本发明的另一目的在于提供所述的利用生物丁醇的工业废水废气生产微藻的方法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种利用生物丁醇的工业废水废气生产微藻的方法，包括如下步骤：

（1）藻种活化：用接种环从冰箱保存的藻种斜面挑取1～2环接种到新鲜藻种斜面，培养4～6d；

（2）种子液的制备：用接种环挑取步骤（1）活化后的藻种3～4环，接种至培养基中，25～30℃、140～160r/min培养至对数期，得到一级种子液；将一级种子液按培养基体积的2～15%接种至培养基中，于25～30℃、150～600rpm培养至对数期，得到二级种子液；将二级种子液按培养基体积的2～15%接种至培养基中，25～30℃、140～160r/min培养2～5d，得到藻种种子液；

（3）微藻的培养：将藻种种子液按培养基体积的2～15%加入藻液培养基中，同时通入废气进行培养，得到藻液；

（4）微藻的回收：取步骤（3）的藻液，进行回收处理，干燥，得到微藻；

步骤（1）中：

所述的藻种优选为小球藻Chlorella vulgaris、小球藻Chlorella sorokiniana、小球藻Chlorella zofingiensis或钝顶螺旋藻Spirulina platensis；更优选为小球藻Chlorella vulgaris或小球藻Chlorella zofingiensis；

所述的培养的培养基优选为CZ-M1培养基+1.5wt%琼脂；

所述的培养的条件优选为于25℃、光照强度200～2000lux、光暗时间比14:10中进行培养；

步骤（2）中：

所述的培养基优选为CZ-M1培养基或Zarrout培养基；

所述的一级种子液的培养优选在三角瓶中进行；

所述的二级种子液的培养优选在光生物反应器中进行；

所述的藻种种子液的培养优选在种子罐中进行；

步骤（3）中：

所述的藻液培养基采用以下方法进行制备：将预处理后的生物丁醇工业废水和营养元素混合均匀，消毒处理，得到藻液培养基；