申请日2015.03.08
公开(公告)日2015.05.20
IPC分类号C12P7/64; C12N11/10; C12N11/04; C12R1/89; C11B1/10; C11B1/04; C02F3/32
摘要
本发明的目的是构建一种利用固定化微藻处理城市二级处理废水并进行微藻油脂生产的方法。本发明通过生物固定化技术将自由微藻固定起来并将其投入到二次处理废水中来实现废水中营养盐的去除，同时从收获的微藻中提取油脂。本发明的培养方法可将这两个模块有效的结合起来，这样既达到了废水深度处理的要求又获得了生产油脂的经济效益。
权利要求书
1.一种利用固定化微藻处理城市二级废水的方法，其特征在于，所述的方 法包括如下步骤：
1)微藻扩大化培养：将微藻置于培养基中进行扩大培养，提高藻细胞密度;
2)微藻固定化：将培养至对数期的微藻与固定化溶剂混合，通过蠕动泵将 混合液滴入CaCl2溶液中，形成固定化藻珠;
3)双阶段培养模式：将固定化藻珠投入到城市二级处理废水中，并进行双 阶段培养，在第一个阶段是半连续培养，期间对二级废水进行更新，提高微藻 生产率;第二个阶段是批培养，此时不再对废水进行更新，诱导微藻油脂积累， 回收培养后的藻珠。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)中的固定化溶 剂为海藻酸钠溶液，其浓度为2-6%。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)中的CaCl2溶 液的浓度为2-4%。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中城市二级处 理废水的碳酸氢根的浓度为0.5-1g/L。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的培养条件 如下：光照度为12000lux，温度为23±0.2℃，初始pH为7.5±0.1，光暗比为 12h：12h。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的双阶段培 养周期为10天，其中半连续培养与批培养时间各为5天。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的半连续培 养阶段中二级废水的日更新率为20-40%。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的微藻为斜生栅藻。
9.一种提取权利要求1所述的方法获得的微藻藻珠中油脂的方法，其特征 在于，所述的方法是将收集到的固定化微藻藻珠放入到柠檬酸钠溶液中溶解， 离心清洗获得藻泥，并在低温条件下烘干，使用甲醇和氯仿混合溶剂提取其中 的油脂。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的甲醇和氯仿混合溶剂 中甲醇和氯仿的体积比为2:1。
说明书
一种利用固定化微藻处理城市二级废水及生产油脂的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种利用固定化微藻处理城市二 级废水及生产油脂的方法。
背景技术
过去的二十年，快速的工业化及日益增加的废水排放使得中国的地表水质 量严重恶化，其中最紧迫的问题就是国内湖泊富营养化的持续恶化。由于我国 社会经济发展程度相对较低，城市生活污水是以二级处理为主体，三级处理很 少使用。研究表明城市二级废水中含有大量的营养盐如PO43-、NH4+、NO3-等， 这是导致自然水体富营养化的重要因素。因此，城市废水排放标准也提高至一 级A水平。然而，我国的大多数的污水处理厂采用活性污泥法处理工艺，这使 得排放出的废水很难达到这个标准。另外，就实现城市处理污水的循环利用而 言，即便城市二级废水水质满足一级A的排放标准，其营养盐含量也是相当高 的，某种程度上城市污水处理厂本身成了较大的污染源。随着城市水资源危机 的日益加剧，未来的城市废水排放标准有望与地表水质量标准接轨
微藻具有低成本高效净化废水的潜能，也是制备生物柴油的理想燃料。在 目前日益严峻的能源危机与急剧恶化的水环境条件下，这受到了越来越多研究 人员的关注。然而微藻高昂的回收成本限制了该技术的规模化应用，仅仅收获 微藻这一项的投入成本就能占到总成本的20-40%。研究表明，固定化技术能有 效的降低微藻的回收成本，并且更加有效的去除废水中的营养盐。对于油脂生 产而言，高浓度营养盐废水虽能提高微藻的生长速率但不能提高其油脂含量， 反之，则降低了微藻的生长速率。要想真正的提高微藻中油脂的生产量，一方 面要提高微藻的生物量;另一方面要提高微藻中的油脂含量。因此需要提供一 种培养方法既能实现废水的深度处理又能提高微藻的油脂产量，进而提升其规 模化应用价值。
发明内容
本发明的目的是构建一种利用利用固定化微藻处理城市二级处理废水并进 行微藻油脂生产的方法，对城市二级废水进行深度净化又能提取固定化微藻中 的油脂，从而弥补现有技术的不足。
本发明首先提供一种利用固定化微藻处理城市二级废水的方法，包括如下 步骤：
1)微藻扩大化培养：将微藻置于培养基中进行扩大培养，提高藻细胞密度;
2)微藻固定化：将培养至对数期的微藻与固定化溶剂混合，通过蠕动泵将 混合液滴入CaCl2溶液中，形成固定化藻珠;
所述的固定化溶剂为海藻酸钠溶液;
3)双阶段培养模式：将固定化藻珠投入到城市二级处理废水中，并进行双 阶段培养，在第一个阶段是半连续培养，每隔一定时间对二级废水按一定比率 进行更新，提高微藻生产率;第二个阶段是批培养，此时不再对废水进行更新， 诱导微藻中油脂积累。
本发明的进一步技术方案是，固定化藻珠制备出来后，不能立刻进行处理， 在CaCl2溶液中进行硬化处理，这样保证CaCl2与海藻酸钠有更长的时间进行交 联反应，增强固定化膜的稳定性，不易发生泄漏。
本发明的进一步技术方案是：在将固定化微藻投入城市二级处理废水前添 加碳酸氢盐，使废水中碳酸氢根的浓度为0.5～1g/L，特别在不进行CO2曝气的 条件下，效果尤为明显。.
上述方法的双阶段培养获得的固定化藻珠中的油脂提取方法，是将收集到 的固定化微藻放入到柠檬酸钠溶液中溶解，离心清洗获得藻泥，并在低温条件 下烘干，使用甲醇和氯仿(体积比为2:1)混合溶剂提取其中的油脂。
本发明构建一种利用固定化微藻处理城市二级废水及生产油脂的方法。固 定化技术增大了回收粒径，降低了回收成本，并能有效的去除废水中的营养盐。 双阶段培养方法既提高了微藻的生产量又实现了微藻中的脂积累，这使微藻在 城市二级废水中的油脂生产量有了大幅度提高。另外，第一阶段与第二阶段的 出水水质分别能满足一级A与回用水的要求，达到了城市二级废水深度净化的 目标。
