申请日2016.12.30
公开(公告)日2017.06.06
IPC分类号H01M8/16; C02F3/00
摘要
本发明公开了一种以生活污水为原料制备微藻‑微生物电池系统的方法，属于微藻生物技术领域。本发明通过向微生物燃料电池中加入藻类生物膜，在一定温度和连续光照的条件下利用燃料电池和微藻处理生活污水，实现产电和收获微藻生物质的目的。本发明对废水中污染物有较好的去除效果，总氮，总磷和化学需氧量均达到国家一级A排放标准，同时可产生350mV到560mV的电压。生物质产率为34.48mg·(L·d)‑1，油脂7.33mg·(L·d)‑1。本发明对治理水污染和能源回收利用有很好的效果，值得推广利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取四尾栅藻SDEC-8置于BG11培养基中进行富集培养;
(2)将步骤(1)得到的四尾栅藻转入过滤后的生活污水中驯化;
(3)向设置有阴阳极的反应器中加入生活污水后，闭合回路，在25℃下培养至反应器产电稳定，形成微生物燃料电池;
(4)将玻璃棉置于步骤(3)中的反应器中，加入生活污水，再接入步骤(2)的藻液，闭合回路;
(5)在温度25±1℃，6000lux连续光照的培养条件下，使微藻在玻璃棉上富集;
(6)8-10天后，排出反应器中的生活污水，取出步骤(4)中的玻璃棉进行冲洗，接种新的生活污水后闭合回路，形成微藻-微生物电池。
2.根据权利要求1所述的以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的BG11培养基的成分为：NaNO3：1.5g/L，K2HPO4：0.04g/L，MgSO4·7H2O：0.075g/L，CaCl2·2H2O：0.036g/L，柠檬酸：0.006g/L，柠檬酸铁铵：0.006g/L，EDTA·2Na：0.001g/L，Na2CO3：0.02g/L，A5(微量元素)：1ml/L。
3.根据权利要求2所述的以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，其特征在于，所述A5(微量元素)包含H3BO3：2.86g/L，MnCl2·4H2O：1.86g/L，ZnSO4·7H2O：0.22g/L，Na2MoO4·2H2O：0.39g/L，CuSO4·5H2O：0.08g/L，Co(NO3)2·6H2O：0.05g/L。
4.根据权利要求1所述的以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的过滤后的生活污水的水质为：COD 235.70mg/L,TP 3.47mg/L,TN34.23mg/L，pH 7.48。
5.根据权利要求1所述的以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，其特征在于，步骤(3)中的培养时间为1-2月。
6.根据权利要求1所述的以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，其特征在于，步骤(4)中的玻璃棉的厚度为0.8-1.5cm。
7.根据权利要求1所述的以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，其特征在于，步骤(5)中的培养时间为6-12天。
8.根据权利要求1所述的以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，其特征在于，步骤(6)中的冲洗步骤为用蒸馏水除去玻璃棉表面未固定和老化的藻。
9.根据权利要求1-8任一所述的微藻-微生物电池系统的反应器，其特征在于，反应器主体材料为有机玻璃，内径为40-50mm，高度为180-220mm，所述阴阳极的材料为碳布。
说明书
以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法
技术领域
本发明涉及微藻生物技术领域，特别是指一种以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法。
背景技术
随着经济与社会的迅速发展，人类对煤、石油、天然气等化石燃料的需求量越来越高。然而化石燃料的大规模使用严重加剧了能源危机和全球气候变化，因此，迫切需要寻求一种新的可再生能源。同时在人类的发展过程中也对环境造成巨大影响，因此治理环境污染也是人类社会面临的一个难题。如果能在污染治理的同时产生再生能源，必将会对人类发展做出巨大贡献。
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。阳极室中，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子通过外电路传递到阴极形成电流，同时氧化剂在阴极得到电子被还原。所以污染物可在燃料电池的作用下转化为电能，但是燃料电池对污染物的去除并不彻底，特别是对氮、磷的去除。微藻对氮磷有很好的去除效果，同时微藻在培养过程中可以收获生物质和生物柴油。但微藻的单独培养对有机物去除效率不高，所以如果能将燃料电池和微藻培养两者结合，不仅有利于污染物的去除，同时也能更高效对能源进行回收利用。
人类生活会大量产生生活污水，生活污水含有大量有机物及氮、磷等营养元素。生活污水中的有机物可作为微生物燃料电池中的电子供体，同时，其中的氮磷元素也可作为藻类生长的营养元素。已经有大量研究表明生活污水可作为微生物燃料电池和藻类生长的原料。却很少有将两者结合的报道，然而如果将两者结合，就会达到利用燃料电池去除有机物和藻类去除氮磷的效果，同时燃料电池的产电效率也会因为藻类的存在而提高，所以这将会是一个高效的污染物去除和能源回收利用的方法。
发明内容
本发明提供了一种以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法。该方法能同时达到产电、获得生物质和去除污染物的效果。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种以生活污水为原料制备微藻-微生物电池系统的方法，包括以下步骤：
(1)取四尾栅藻SDEC-8置于BG11培养基中进行富集培养;
(2)将步骤(1)得到的四尾栅藻转入过滤后的生活污水中驯化;
(3)向设置有阴阳极的反应器中加入生活污水后，闭合回路，在25℃下培养至反应器产电稳定，形成微生物燃料电池;
(4)将玻璃棉置于步骤(3)中的反应器中，加入生活污水，再接入步骤(2)的藻液，闭合回路;
(5)在温度25±1℃，6000lux连续光照的培养条件下，使微藻在玻璃棉上富集;
(6)8-10天后，排出反应器中的生活污水，取出步骤(4)中的玻璃棉进行冲洗，接种新的生活污水后闭合回路，形成微藻-微生物电池。
其中，步骤(1)中所述的BG11培养基的成分为：NaNO3：1.5g/L，K2HPO4：0.04g/L，MgSO4·7H2O：0.075g/L，CaCl2·2H2O：0.036g/L，柠檬酸：0.006g/L，柠檬酸铁铵：0.006g/L，EDTA·2Na：0.001g/L，Na2CO3：0.02g/L，A5(微量元素)：1ml/L。所述A5(微量元素)包含H3BO3：2.86g/L，MnCl2·4H2O：1.86g/L，ZnSO4·7H2O：0.22g/L，Na2MoO4·2H2O：0.39g/L，CuSO4·5H2O：0.08g/L，Co(NO3)2·6H2O：0.05g/L。
其中，步骤(2)中所述的过滤后的生活污水的水质为：COD 235.70mg/L,TP3.47mg/L,TN 34.23mg/L，pH 7.48。
其中，步骤(3)中的培养时间为1-2月。
其中，步骤(4)中的玻璃棉的厚度为0.8-1.5cm。
其中，步骤(5)中的培养时间为6-12天。
其中，步骤(6)中的冲洗步骤为用蒸馏水除去玻璃棉表面未固定和老化的藻。
本发明还提供一种微藻-微生物电池系统的反应器，反应器主体材料为有机玻璃，内径为40-50mm，高度为180-220mm，所述阴阳极的材料为碳布。
本发明具有以下有益效果：
(1)以生活污水为原料，达到废水利用与净化的效果，环保经济。
(2)利用生活污水中的有机物达到产电的目的。
(3)利用生活污水中的营养物质培养微藻，得到生物质和油脂，降低了微藻培养的成本，可以作为一种较好的培养方式。
