[发明专利]基于pH调节的微藻生物膜的快速接种方法

说明书

本发明公开了基于pH调节的微藻生物膜的快速接种方法，其特征在于：包括如下步骤：选取纤维丝状的藻种作为待接种藻种所需的辅助藻种；在光生物反应器中对待接种藻种和辅助藻种这两个藻种分别进行活化和预培养，并取细胞活性较好的对数期微藻细胞用于接种；将待接种藻种和辅助藻种以一定比例混合，形成藻‑藻共聚体悬浮液；将藻‑藻共聚体悬浮液，分别用酸、碱溶液进行pH调节，并且得到的酸性藻‑藻共聚体悬浮液的Zeta电位为正，得到的碱性藻‑藻共聚体悬浮液的Zeta电位为负；再将等体积的酸性藻‑藻共聚体悬浮液和碱性藻‑藻共聚体悬浮液混合，并接种到待接种的微藻生物膜培养系统中；可广泛应用在微生物培养与发酵、污水处理、物质分析等领域。

技术领域

本发明涉及微藻生物膜式培养领域，具体涉及一种基于pH调节的微藻生物膜的快速接种方法。

背景技术

微藻可利用电厂烟气中的CO₂作为碳源、利用污水中的氮磷等作为营养物，并以太阳能作为能量来源，通过光合作用合成油脂等能源物质和其他高附加值的产物，一举达到减排除废和生物质能源产出的多重目的。微藻生物膜式培养可减少系统的需水量，有效提高培养系统内的生物质密度，且具有操作稳定、采收方便、高效节能等优势，具有更大的发展及推广潜力。对于生物膜培养，首先是将悬浮液中低浓度的游离微藻细胞接种在载体基质上，之后持续供给碳源和各种营养物质等，使藻细胞分裂增殖生物质积累，最终形成稳定的生物膜。

然而，目前微藻生物膜常用的接种方式几乎都是对微藻采收方法的借鉴应用和延伸。包括涂布法、抽滤法、流动挂膜法、自然沉降法等。涂布法，即是用涂布刷、刮刀等将高浓度的藻泥涂覆在载体基质表面，从而简单快速的完成微藻细胞在大面积载体表面的接种过程。然而，由于该方式涂布不均匀，无法定量，为生产和量化研究都带来了很大的不便。同时，接种所需的高浓度藻泥仍需要借助离心等高能耗的浓缩方法来获得，致使操作过程复杂繁琐，成本增高。基于此，在实验室及小规模的生物膜培养中，常使用抽滤法，将一定浓度的藻液定量快速的抽滤到滤膜上。这样形成的生物膜结构致密附着牢固性好，但是，一方面过于致密的生物膜结构使营养物质的传质阻力增大，不利于生物膜生长，抽滤需要消耗泵功，使成本增加。另一方面，受制于滤膜尺寸和过滤器尺寸，这种方法通常只在实验室研究和小规模精细培养中使用，无法大规模的推广。因此为降低对设备的依赖，流动挂膜法被应用于微藻生物膜的接种过程。流动挂膜法是使藻液流过载体基质表面，通过细胞与载体基质之间的作用力使一定量的藻细胞附着在载体表面。这种方式对基质材料选择和流动条件控制要求较高，仍不能作为一种普遍的接种方法进行推广应用。

鉴于以上方法存在的问题，沉降接种法开始受到重视。沉降法使悬浮液中的藻细胞定量地沉降在面积较大的载体基质上，其受基质性质影响较小，且不受水力剪切力。然而，由于微藻细胞较小(2-30μm)，密度与水相近，造成下降速度低，自然沉降接种过程通常需要持续6-24小时甚至更长，造成微藻培养时间成本增高。因此，提高微藻细胞的沉降速度，缩短沉降接种时间，对微藻生物膜培养技术的发展和推广具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于pH调节的微藻生物膜的快速接种方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：基于pH调节的微藻生物膜的快速接种方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：选取一种纤维丝状的藻种，作为待接种藻种所需的辅助藻种。

步骤二：在光生物反应器中对待接种藻种和辅助藻种这两个藻种分别进行活化和预培养，并取细胞活性较好的对数期微藻细胞用于接种。

步骤三：将待接种藻种和辅助藻种这两个藻种以一定比例混合，形成藻-藻共聚体悬浮液，混合比例由具体藻种决定。