申请日2012.07.16
公开(公告)日2012.10.24
IPC分类号C12N1/12; C02F11/00; C12R1/89; C02F11/06; C02F11/02; C02F11/10
摘要
一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法，它涉及一种异养培养小球藻的方法。本发明要解决现有微藻生物柴油成本高的问题。本发明的方法：一、取生活污水处理厂的剩余污泥，超声处理;二、将污泥在转速为180r/min，温度为35℃的条件下，进行厌氧水解2~3d，调pH值至9.0，每12h进行氮气吹脱，得污泥水解液，加入除氮磷外的微量元素和其他营养元素，进行高压蒸汽灭菌，得培养液;三、按体积百分比10~20%接种小球藻，然后置于振荡培养箱中，进行培养150~180h，即完成小球藻的培养。本发明的方法能够节省小球藻的生产成本，为生物柴油的商业化生产提供廉价的原料。本发明应用于生物柴油制备领域。
权利要求书
1.一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法，其特征在于利用污泥水解液异养培养小 球藻的方法是按照以下步骤进行的：一、污泥超声处理：取生活污水处理厂的剩余污泥，将 污泥含水率浓缩至质量百分含量为98%~98.5%，在声能密度为5~10W/mL、脉冲比例为2:1 的条件下，进行超声处理8~10min;二、污泥水解液的制取：将步骤一超声处理后的污泥在 转速为180r/min，温度为35℃的条件下，进行厌氧水解2~3d，水解过程中，每12h调节一次 pH值至9.0，并在氮气流量为0.3m3/h的条件下，每12h进行一次氮气吹脱，即得污泥水解液; 三、向步骤二得到的污泥水解液中加入微量元素和其它营养元素，进行高压蒸汽灭菌，得培 养液;四、小球藻的异养培养：将步骤三得到的培养液冷却至室温后，在超净工作台中将小 球藻按体积百分比为10%~20%的接种量接种到培养液中，然后置于振荡培养箱中培养 150~180h，即完成小球藻的培养;其中，步骤三中的培养液中微量元素加入量为1mL/L，培 养液中其它营养元素的加入量1mL/L，培养液中污泥水解液加入量为3500~4000mg/L，步骤 四中所述的培养条件为0lux、30℃和120rpm。
2.根据权利要求1所述的一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤 二中所述的pH值调节采用1mol/L的NaOH进行。
3.根据权利要求1所述的一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤 三中所述的高压蒸汽灭菌操作条件为：121℃，121KPa，灭菌30min。
4.根据权利要求1所述的一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤 四中所述的接种小球藻为生长到吸光度为1~2的小球藻。
5.根据权利要求1所述的一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤 三中所述的微量元素是由286mg/L的H3BO3、80mg/L的CuSO4·5H2O、186mg/L的 MnCl2·4H2O、390mg/L的Na2MoO4·2H2O、50mg/L的Co(NO3)2·6H2O和220mg/L的ZnSO4·7H2O 组成的。
6.根据权利要求1所述的一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤 三中的其它营养元素是由75mg/L的MgSO4·7H2O，25mg/L的CaCl2·2H2O，25mg/L的NaCl 和0.5mg/L的FeCl3·6H2O组成的。
7.根据权利要求1所述的一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤 二中的污泥水解液的制取方法还包括热解法、臭氧氧化法、碱破解法或加酶强化法。
说明书
一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法
技术领域
本发明涉及一种异养培养小球藻的方法。
背景技术
化石燃料耗尽是全球关注的焦点，现有的科学技术也不能解决目前的能源需求问题。对 原油的大量应用导致化石燃料价格的增加(其中运输系统是消耗主体)，同时，由于温室气体 排放量增加，引起了环境问题。对可再生能源的开发成为能源与环境领域的研究热点，例如 太阳能、生物质能、地热、水和风能其中，生物质能。因为可再生能源的可再生性、可生物 降解性、无毒性，使其成为一种非常具有潜力的能源，并且具有大量的资源来源，例如，农 牧业废弃物、市政废弃物、工业废弃物、陆生和水生植物等。
目前，可以替代传统柴油的能源是生物柴油。种植陆生作物来提取生物柴油具有很大的 吸引力，但是由于土地的限制因素，在理论上很难成立，因为这对经济和能源平衡发展不利 (Klass,1979)。在生物能源的研究中，原料的高成本和生态-食物链系统是必须要考虑的因素。
与传统作物的油料作物种子不同，微藻可以固定高浓度工业CO2，具有更高的光合效率， 更高的生物积累量，生长更快，还具有多样的代谢物，能够在开放式池塘跑道系统和密闭发 酵系统中生长，而不必占用耕地和森林。另外，研究表明，某些微藻在异养条件或混合培养 条件下，与自养条件相比，会生长得更快，并且会积累更多的生物量和油脂含量。所以，微 藻产生物柴油成为一个研究的热点。
虽然目前国内对于微藻能源的研究很多，但是以工农业废水作为培养基的研究还是近几 年才兴起的，系统全面地综述还是空白。与此同时，在我国，污泥中有机质含量约为37.18%。 这些有机物质主要以蛋白和多糖等大分子物质的形式存在，在厌氧条件下，这些有机物经过 厌氧微生物的水解后可以转化为小分子有机酸和甲烷等物质，这些小分子的有机物很容易被 微生物利用，因此可以作为一种潜在的资源被回收利用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有微藻生物柴油成本高的问题，而提供的一种利用污泥水解 液异养培养小球藻的方法。
本发明的一种利用污泥水解液异养培养小球藻的方法是按照以下步骤进行的：一、污泥 超声处理：取生活污水处理厂的剩余污泥，将污泥含水率浓缩至质量百分含量为98%~98.5%， 在声能密度为5~10W/mL、脉冲比例为2:1的条件下，进行超声处理8~10min;二、污泥水 解液的制取：将步骤一超声处理后的污泥在转速为180r/min，温度为35℃的条件下，进行厌 氧水解2~3d，水解过程中，每12h调节一次pH值至9.0，并在氮气流量为0.3m3/h的条件下， 每12h进行一次氮气吹脱，即得污泥水解液;三、向步骤二得到的污泥水解液中加入微量元 素和其它营养元素，进行高压蒸汽灭菌，得培养液;四、小球藻的异养培养：将步骤三得到 的培养液冷却至室温后，在超净工作台中将小球藻按体积百分比为10%~20%的接种量接种到 培养液中，然后置于振荡培养箱中培养150~180h，即完成小球藻的培养;其中，步骤三中的 培养液中微量元素加入量为1mL/L，培养液中其它营养元素的加入量1mL/L，培养液中污泥 水解液加入量为3500~4000mg/L，步骤四中所述的培养条件为0lux、30℃和120rpm。
本发明包含以下有益效果：
本发明采用污泥水解液异养培养小球藻制备生物柴油，能够节省小球藻的生产成本，为 生物柴油的商业化生产提供廉价的原料;同时使污水处理厂剩余污泥中的营养成分得到充分 的利用，变废为宝，实现污泥的资源化利用。
本发明采用生活污水处理厂的剩余污泥含有丰富的营养物质，包括可利用的碳源，氮磷 营养盐等。剩余污泥是指由于微生物的代谢和生物合成作用，使得曝气池中的活性污泥生物 量增加，经二次沉淀池沉淀下来的污泥，其中一部分回流到曝气池供再处理污水用，多余的 排放到系统之外。排放的这部分污泥称为剩余污泥。本发明即利用这部分剩余污泥，由于生 活污水厂剩余污泥由菌体细胞组成，其经过厌氧水解后，均可以产生多种小分子有机酸，主 要包括乙酸，丙酸，丁酸，异丁酸，戊酸和异戊酸。此外，由于生活污水厂剩余污泥中不含 有工业有毒物质，其水解液可不经过脱毒处理直接用于小球藻的培养。其中异戊酸，异丁酸 被用来小球藻的生长，乙酸，丙酸，丁酸，戊酸在小球藻的生长对数期和稳定期有很大消耗 速率，在生长对数期用于小球的生长，在稳定期用于合成小球藻能量物质进行储存，小球藻 能够很容易利用这些小分子有机酸。污泥水解液中的多糖和蛋白也会被分解，然后用于小球 藻的生长和能量物质储存，污泥水解液中所含的氮磷营养元素也得到了很好的利用。
