[发明专利]基于稻草吸附微藻成膜的纤维载体、其制备方法和用途

说明书

本发明公开了基于稻草吸附微藻成膜的纤维载体、其制备方法和用途，本发明利用稻草纤维载体吸附微藻并形成生物膜，其成膜方法包括(1)微藻接种物初步培养；(2)稻草纤维载体床层预备；(3)微藻生物膜培养及采收；(4)微藻生物膜复生。本发明的稻草生物载体是一种价格低廉、持久耐用且较易大规模化应用的微藻生物膜载体，其兼生物吸附剂不仅环境友好、表面粗糙、产量大可再生、分布广泛且无生物毒性，在支撑微藻细胞附着成膜的同时还可进一步用于去除废水中各类污染物，也可作为原料生产有机肥、高活性生物炭和能源、化工品；当纤维载体被真菌部分降解成的半腐烂稻草后作为有机复合肥可用于生态养殖或用于厌氧发酵产沼气。

技术领域

本发明属于微藻生物技术应用技术领域，具体涉及基于稻草吸附微藻成膜的纤维载体、其制备方法和用途。

背景技术

目前，微藻主流的生产培养模式或废水处理模式以悬浮式为主。但微藻的悬浮培养具有细胞干物质浓度低，能耗水耗大，气体传质效率低，微藻生物质收获难等缺点。且由于藻水分离不充分，还需借助气浮、离心、絮凝等高能耗技术用于收获，成本较高。相对于悬浮培养，附着培养系统中藻细胞与废水实现天然分离，可直接通过简单的刮除操作得以收获微藻，大大降低了微藻生产培养和废水处理的成本。因此，微藻生物膜不仅被认为是一种高效低耗的微藻培养方式，也是极具潜力的微藻基废水处理工艺之一。

生物膜系统中，附着微藻细胞形成生物膜的载体是该技术的关键。优良的生物膜载体材料应该具有表面粗糙、价格低廉、广泛易得、经久耐用、对细胞无生物毒性特性。现被广泛研究和运用的膜载体如玻璃纤维滤纸、不锈钢板、铝板、金属筛网这类材料不仅商业化应用代价高、难获得，且部分易腐蚀、生锈；滤纸、报纸和微孔滤膜等材料机械强度低，可重复利用性差，不适用于规模化的机械刮藻操作；棉布、棉绳等棉织物由于是天然纤维，长时间浸泡于废水中会腐蚀降解，损失较大。且在腐蚀变坏或生锈过程中可能会向培养液释放各种有机或者无机物质，比如金属板的腐蚀生锈，棉织物、纸张的腐蚀溶出等，对于藻生长存在潜在影响或生理毒性。通过砂纸打磨，激光刻蚀，3D打印和微结构化等操作粗糙化载体表面可促进微藻细胞附着，但这些方法相对费时费力，代价高昂，不适用于大规模化。

利用农林废弃物作为微藻生物膜的载体，相对于各种代价高昂，难以获得的优良人工载体，以稻草为例的木质纤维材料与微藻分别称为第二代生物质资源和第三代生物质资源，其环境友好、廉价易得、可再生、产量大且分布广泛，不仅表面存在丰富的天然粗糙，还具有优良的持水性。同时还可有效吸附去除废水中部分N、P、COD(20-40％)，且具有一定的阳离子交换能力，可部分去除废水中的铵根离子，可以起到吸附缓释废水中部分污染物的作用，进而有效降低废水对于微藻的初始抑制或者毒性作用。

发明内容

针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种基于稻草吸附微藻成膜的纤维载体、其制备方法和用途。

本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明之一提供了基于稻草吸附微藻成膜的纤维载体的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)微藻接种物初步培养：利用BG 11作为标准培养基，将微藻在一定条件进行培养，经过4-7天的培养，当悬浮藻液吸光度(OD₆₈₅)达到0.8-1.0后即可被用作微藻生物膜的接种物；

(2)载体床层预备：稻草在太阳光下自然干燥15天或通过105.0℃烘干24h后，将稻草进行破碎和筛分预处理后获得的一定粒径范围内的稻草原料，再将其均匀的铺设于微倾的斜面之上形成稻草纤维载体床层，斜面尾部设置有一片有机玻璃过滤筛网(孔径1.0mm)和一个集液槽；