[发明专利]一种藻菌共培养促进小球藻生长和固碳脱硝的方法

说明书

本发明公开了一种藻菌共培养促进小球藻生长和固碳脱硝的方法，具体是将小球藻与一种假单胞菌(Pseudomonas sp.)按照一定比例进行共培养，小球藻在生长过程中释放的氧气和氨基酸、多糖、有机酸等胞外代谢物可以被细菌生长所消耗，细菌通过呼吸作用生成二氧化碳供藻细胞光合利用，同时释放维生素、糖肽类等生长刺激因子促进小球藻生长，进而提高藻细胞的固碳脱硝效率。另外，利用假单胞菌的反硝化特性，以NO₃^‑作为电子受体进行产能代谢，将NO₃^‑还原为N₂，进一步促进硝态氮的脱除，在促进小球藻快速生长的同时，实现共培养体系的高效固碳脱硝效率。

技术领域

本发明涉及生物能源及微藻固碳技术领域，具体涉及一种藻菌共培养促进小球藻生长和固碳脱硝的方法。

背景技术

随着工业化快速发展，人类对能源的消耗日益攀升。全球对化石资源过分依赖的同时，烟道气排放量急剧增加，环境问题日益突出。燃煤烟道气包含CO₂、NO_X、SO_X等无机污染物，排放到环境中易造成温室效应、光化学烟雾及酸雨等污染问题，对人类活动和环境生态系统造成严重的损害。

传统的电厂烟气处理技术包括烟气脱硫、脱硝和除尘等工艺，存在工艺设备复杂、能耗高、处理成本高及二次污染重等问题，难以达到减排节能的双重要求。相较于传统物化法，生物法因具有反应条件温和、二次污染较低、可实现资源再利用等特点而受到广泛关注。

微藻是一类可以利用水和CO₂通过光合作用合成有机质的生物，具有生长速度快、光合效率高、环境适应性强等特点。微藻细胞可以通过光合作用固定烟气中的CO₂，同时吸收NO_X，作为生长所需的碳源及氮源，获得的微藻生物质可进一步转化为高附加值产品具有广阔的发展前景。相比于传统燃煤电厂烟气减排技术，微藻固碳脱硝技术具有工艺设备简单、操作方便和绿色环保等优势。

然而，利用微藻减排烟气技术仍存在许多限制性问题：(1)烟气中CO₂浓度高、总量大，并含有NO_X、SOx等有毒气体，单一微藻耐受性差，处理效率较低；(2)面对复杂波动的烟气环境，单一微藻系统难以耐受生产过程中烟道气成份及浓度的剧烈波动，稳定运行性较差，限制了微藻固碳脱硝的规模化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过藻菌共培养提高小球藻生物量和固碳脱硝速率的方法，该方法将小球藻与假单胞菌按照一定比例进行共培养，共培养体系能够在BG11培养基中提高小球藻的生物量和固碳脱硝效率，为微藻生物固碳脱硝的规模化应用提供理论基础。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

将小球藻(Chlorella vulgaris)与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)按照一定初始比例进行共培养。在藻菌共培养体系中，微藻为微生物的生长提供所需氧气和养分，而微生物可以消耗藻类光合作用释放的氧气并产生二氧化碳供微藻利用，同时能够消耗微藻分泌的胞外多聚物来减少其对藻细胞生长的抑制作用。另外，利用假单胞菌的反硝化特性，以NO₃^-作为电子受体进行产能代谢，将NO₃^-还原为N₂，进一步促进硝态氮的脱除，这样在促进小球藻生长的同时，还可以实现共培养体系的高效固碳脱硝，具体培养方法如下：

(1)首先将小球藻在BG11培养基中培养至对数生长期，随后藻细胞用离心机6000×g离心5min去掉上清，藻细胞沉淀加入适量BG11培养基进行悬浮且将OD₇₅₀调至为1；