申请日2012.07.16
公开(公告)日2012.10.24
IPC分类号C12N1/12; C02F1/44; C12R1/89; C02F9/04
摘要
一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，它涉及一种培养小球藻的方法。本发明要解决现有微藻生产生物柴油成本高的问题。本发明的方法为：一、产酸废水首先采用中空纤维膜过滤，然后加入氮源、磷源和微量元素，混合均匀后，调节pH至6.8，灭菌得培养液;二、按体积百分比为10%~20%的接种量接种小球藻至培养液中，在培养条件为：0lux，30℃，120rpm的条件下，进行培养150~180h，即完成小球藻的培养。本发明异养培养微藻制备生物柴油提供了廉价的原料，降低了原料成本的同时实现了废弃物资源化。本发明应用于生物柴油制备领域。
权利要求书
1.一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，其特征在于用产酸废水异养培养小球藻的方 法是按照以下步骤进行：一、产酸废水首先采用中空纤维膜过滤，然后加入氮源、磷源和微 量元素，混合均匀后，调节pH值至6.8，然后进行灭菌处理，得培养液;二、将步骤一得到 的培养液冷却至室温后，在超净工作台中按体积百分比为10%~20%的接种量接种小球藻至培 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，步骤一培养液 中氮源浓度为200~300mg/L，培养液中磷源浓度为200~300mg/L，培养液中微量元素浓度为 1mL/L，培养液中产酸废水浓度为5000~6000mg/L，步骤二中所述的培养条件为0lux、30℃ 和120rpm。
2.根据权利要求1所述的一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤一 中所述的中空纤维膜过滤的截留分子量为20kDa。
3.根据权利要求1所述的一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤一 中所述的灭菌预处理为：采用高压蒸汽灭菌，灭菌温度为121℃，灭菌压强为121KPa，灭菌 时间为30min;或者采用过滤孔径为0.22um的微孔过滤器进行灭菌。
4.根据权利要求1所述的一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤一 中所述的产酸废水为有机废水的产酸发酵废液。
5.根据权利要求1所述的一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤一中 所述的氮源为硝酸铵、氯化铵、硫酸铵或尿素。
6.根据权利要求1所述的一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤一中 所述的磷源为磷酸氢盐或磷酸二氢盐。
7.根据权利要求1所述的一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤一中 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。
8.根据权利要求1所述的一种用产酸废水异养培养小球藻的方法，其特征在于步骤二中 所述的小球藻的吸光度为1~2。
说明书
一种用产酸废水异养培养小球藻的方法
技术领域
本发明涉及一种培养小球藻的方法。
背景技术
化石燃料耗尽是全球关注的一个焦点，现有的科技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)，此外，由于温室气 体排放量增加，引起了环境问题。因此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。
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二氧化碳，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。此外研究表明，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。生活污水、许多工业排放的废水以及农业废水中留 有大量的有机碳、无机盐，这些废水的排放不仅污染环境而且造成资源浪费。将这些蕴藏的 潜在的废碳源加以利用，来培养异养藻，就会在废水资源化的同时大大降低了生物柴油制备 成本，对商业化具有很大的贡献。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有微藻生产生物柴油成本高的问题，而提供一种用产酸废水 异养培养小球藻的方法。
本发明的一种用产酸废水异养培养小球藻的方法是按照以下步骤进行：一、产酸废水首 先采用中空纤维膜过滤，然后加入氮源、磷源和微量元素，混合均匀后，调节pH值至6.8， 然后进行灭菌处理，得培养液;二、将步骤一得到的培养液冷却至室温后，在超净工作台中 按体积百分比为10%~20%的接种量接种小球藻至培养液中，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，步骤一培养液中氮源浓度为200~300mg/L，培养液 中磷源浓度为200~300mg/L，培养液中微量元素浓度为1mL/L，培养液中产酸废水浓度为 5000~6000mg/L，步骤二中所述的培养条件为0 lux、30℃和120rpm。
本发明产酸废水为有机废水的产酸发酵废液，其中所述的有机废水为糖蜜废水、食品加 工废水、啤酒废水、淀粉加工废水或乳品废水。
本发明包含以下有益效果：
本发明应用的产酸废水含有很多小分子有机酸，主要包括乙酸，丙酸，丁酸，异丁酸， 戊酸和异戊酸。小球藻能够利用这些小分子有机酸来进行细胞生长和合成能量物质储存。其 中，戊酸、丁酸、乙醇和丙酸量的一半用于小球藻细胞的生长，而丙酸量的一半和所有的乙 酸被小球藻用来合成能量物质储存，存储物质的合成是因为异养培养小球藻时有机底物的直 接氧化的结果;并且，乙酸和丁酸可以被同化吸收用于细胞生长，乙酸可以作为较理想的碳 源，并可转化为脂肪。在小球藻生长过程中，氮磷营养元素也被很好地利用，在小球藻的适 应期和对数期利用速率最快，到达稳定期后，基本不再消耗。多糖水解为单糖，蛋白质被小 球藻细胞分泌的胞外酶降解为氨基酸，这些单糖和氨基酸被小球藻吸收来生长并合成能量物 质进行储存。
本发明所用的产酸废水为糖蜜废水、食品加工废水、啤酒废水、淀粉加工废水、乳品废 水等有机废水的产酸发酵废液。上述废水均属于中、高浓度有机废水,且废水中不含有毒有 害物质，适宜利用厌氧处理技术进行处理。用上述废水的产酸废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的同时实现废 弃物资源化。
