[发明专利]循环培养微藻的方法和系统

说明书

本发明涉及微藻培养领域，公开了循环培养微藻的方法和系统。循环培养微藻的方法包括：1)对微藻进行培养，获得微藻培养液；2)将收获的微藻培养液在设有膜过滤设备的回路中循环，微藻培养液中的部分液体透过膜过滤设备的滤膜，从而在滤膜两侧分别得到透过液和浓缩的藻液；将透过液回用至步骤1)，滤膜的截留分子量≤30kDa。本发明还公开了循环培养微藻的系统，包括微藻培养单元和用于收集微藻培养单元产生的微藻的微藻采收单元，微藻采收单元包括膜过滤设备，膜过滤设备的透过液输出口与微藻培养单元的进料口相连从而使输出的透过液被回用至微藻培养单元，膜过滤设备的滤膜的截留分子量≤30kDa。本发明实现了养殖水体的循环利用。

技术领域

本发明涉及微藻培养领域，具体涉及一种循环培养微藻的方法和系统。

背景技术

“能源”与“环境”是新世纪在可持续发展中人类社会所面临的重要问题，一方面，支撑人类现代文明的化石能源是不可再生的，因而世界各国在加紧开发替代能源技术；另一方面，人类在加工和使用化石能源时不可避免地产生严重的废气与污水的排放问题，对气候和人类的生存环境已经造成了严重的影响。这些问题需要有统筹协调的解决方案。

微藻是效率极高的由阳光驱动的“活的化工厂”，通过微藻细胞高效的光合作用，将光能转化为脂肪或淀粉等碳水化合物的化学能，并放出O₂。利用微藻生产生物能源与化学品可以同时达到“替代化石能源和减少工业废气排放”的双重目的。微藻是一类非常原始的生物资源，没有器官分化，故而具有生长快、产量高、环境适应性强的特点，并且与高等植物相比，它们的脂类、淀粉和蛋白质等有效成分的含量更高。微藻的传统商业应用包括将它们用作食品添加剂、在农业中的饲料以及水产养殖业和化学工业的原料。此外，某些藻类具备含油量高、易于培养、单位面积产量大、不与农业争地等优点，被视为新一代的，甚至是唯一能实现替代化石燃料的生物柴油原料。

在微藻养殖过程中，微藻的采收通常采用离心或絮凝方法，但是这样的方法能耗较高，不利于实现绿色生产。此外，微藻的采收和养殖水体的循环利用是影响微藻循环养殖成败的关键因素，一般情况下，通过离心或絮凝的方式采收微藻后的剩余养殖水体直接回用至微藻培养过程会严重影响后续过程中的微藻产量(稳定性较弱)，因此一般难以在确保微藻产量的同时实现养殖水体的循环利用。

利用膜过滤能有效截留水中的微粒、胶体和有机物等，被广泛地用于食品、轻纺、化工、医药和环保电子等行业。但是，一般的膜过滤采用内压式过滤方式，膜过滤设备在运行一段时间后滤膜容易出现堵塞，需要进行反冲洗，这不仅使过程变得复杂，还会大幅度增加能耗。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的微藻培养能耗高和难以循环利用养殖水体的问题，提供一种能耗降低地循环培养微藻的方法。

本发明的发明人发现，选择特定截留分子量的滤膜对微藻培养液以连续循环流经滤膜的方式进行膜过滤能够同时实现养殖水体的循环利用，且相对于常规的离心工艺能耗更低，滤膜也不易堵塞。因此。为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种循环培养微藻的方法，该方法包括：

(1)对微藻进行培养，获得微藻培养液；

(2)将步骤(1)收获的微藻培养液在设有膜过滤设备的回路中循环，微藻培养液流经膜过滤设备中的滤膜时，微藻培养液中的部分液体透过滤膜，从而在滤膜两侧分别得到透过液和浓缩的藻液；将所述透过液回用至步骤(1)；其中，滤膜的截留分子量≤30kDa。