專利名稱：一株混合營養(yǎng)型柵藻及其在污水資源化處理中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水污染控制與生物柴油生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一株混合營養(yǎng)型柵藻及其在污水資源化處理中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在水污染控制領(lǐng)域，以活性污泥法為代表的常規(guī)處理工藝難以實現(xiàn)對污水的資源化利用，污水中的有機物和無機鹽隨污水的處理以氣體或污泥的形式流失，加劇了資源緊缺的現(xiàn)狀。在生物柴油生產(chǎn)領(lǐng)域，微藻培養(yǎng)成本過高是制約微藻生物柴油商業(yè)化的主要限制因素，以污水為基質(zhì)培養(yǎng)微藻可以為生物柴油及其他生物質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)提供廉價的生物質(zhì)原料，從而大幅降低生產(chǎn)成本。常見的高產(chǎn)油藻種抗污染能力弱，難以在未經(jīng)滅菌處理的實際污水中穩(wěn)定生存，嚴(yán)重限制了基于污水的微藻培養(yǎng)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。篩選適應(yīng)污水環(huán)境、產(chǎn)油量高、污染物去除效果好的適宜藻種，對于實現(xiàn)污水的資源化利用和生物柴油等微藻生物質(zhì)產(chǎn)品的商業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的是提供一株混合營養(yǎng)型柵藻及其在污水資源化處理中的應(yīng)用，此微藻具有適應(yīng)污水環(huán)境、產(chǎn)油量高、污染物去除效果好的優(yōu)點。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一株混合營養(yǎng)型柵藻，柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)分離自北京市某生活污水處理廠，已于2013年I月14日保藏于中國微生物菌種保藏委員會普通微生物中心(CGMCC)，登記入冊編號為7059，CGMCC地址為北京市朝陽區(qū)北辰西路I號院3號，中國科學(xué)院微生物研究所，郵編為100101。所述的柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)定形群體扁平，由2個或4個細(xì)胞組成,群體細(xì)胞并列于一條直線上，細(xì)胞呈橢圓形，細(xì)胞壁平滑，4細(xì)胞的群體寬15 25 y m,單個細(xì)胞寬為3 6iim,長9 12iim?！昊旌蠣I養(yǎng)型柵藻在污水資源化處理中的應(yīng)用，先將該柵藻接種到污水中，通過藻細(xì)胞的同化作用去除污水中的有機物和氮磷等營養(yǎng)元素，其特征在于，具體步驟為:I)向污水中接種柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl),初始接種密度為IXlO5 IXlO6個/mL ；2)將接種藻細(xì)胞后的污水置于自然或人工光照條件下，人工光照條件為:光暗比14:10，光強800 13001ux，保持80-150r/min的攪拌速率和5 25°C的溫度，使柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)利用污水中的養(yǎng)分生長；3)培養(yǎng)2 45天后離心收獲藻細(xì)胞，同時排出處理后水；4)收獲得到的藻細(xì)胞能夠經(jīng)進(jìn)一步處理后用于生產(chǎn)生物柴油或其它微藻生物質(zhì)產(chǎn)品，也能夠接種到新的污水中繼續(xù)用于污水處理過程。
所述污水為一般城市污水處理廠的初沉池出水。本發(fā)明的有益效果為:該株柵藻可在實際污水環(huán)境中生長，無需對污水做滅菌處理或額外添加營養(yǎng)物，具有將污水中的有機物轉(zhuǎn)化為油脂的能力，并可將水體中的氮磷去除到很低水平。首先利用柵藻同化吸收污水中的營養(yǎng)元素，再通過一定方式將柵藻從污水中分離，得到污染物含量很低的污水處理出水，從而降低污水處理廠出水再生利用的風(fēng)險，并得到高油脂含量的微藻生物質(zhì)。本發(fā)明可應(yīng)用于污水處理及生物柴油等微藻生物質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)。


圖1為間歇式培養(yǎng)條件下柵藻(Scenedesmus sp.ZTY1)在生活污水中的生長曲線和油脂含量變化圖。圖2為序批式培養(yǎng)條件下柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)在生活污水中的生長曲線和污染物濃度變化圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:實施例1以間歇培養(yǎng)的方式長時間培養(yǎng)柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)可有效提高單位污水的油脂產(chǎn)出。采用實際生活污水對柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)進(jìn)行間歇式培養(yǎng)，污水中溶解性有機碳(DOC)濃度為112mg L-1，總氮(TN)濃度為41.0mg L-1，總磷(TP)濃度為8.4mg L—1，初始接種密度約為7.5 X IO5個 mL—1，在光暗比14h: 10h、溫度25°C、光照強度800 13001ux的條件下，培養(yǎng)21天后,柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)進(jìn)入穩(wěn)定期，離心收獲柵藻后獲得碳氮磷濃度很低(TN:2.9mg L^TP = 0.0Tmg-T1)的城市污水三級出水，該株柵藻對城市污水一級出水中氮磷的去除率分別為92.9%和99.1%。以生活污水為培養(yǎng)基時,該株柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)在穩(wěn)定期前期(培養(yǎng)21天)的油脂產(chǎn)量和TAG (三酰甘油酯，制取生物柴油的原材料)產(chǎn)量分別為102mg L—1和32mg L'穩(wěn)定期后期(培養(yǎng)45天)的油脂產(chǎn)量和TAG (三酰甘油酯，制取生物柴油的原材料)產(chǎn)量分別為16311^.171和148mg*L'間歇式培養(yǎng)條件下柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)在生活污水中的生長曲線和油脂含量變化圖如圖1所示。從生長曲線圖中可以看出，柵藻ZTYl在實際生活污水中長勢良好，適應(yīng)期短，大約10天后進(jìn)入穩(wěn)定期，對污水有很好的適應(yīng)性。從油脂和TAG產(chǎn)量圖中可以看出，適當(dāng)延長培養(yǎng)時間可以大幅增加單位污水的油脂產(chǎn)量，促進(jìn)藻細(xì)胞油脂積累。實施例2以序批式培養(yǎng)的方式高密度培養(yǎng)柵藻ZTYl可有效降低污水處理時間，提高處理效率。采用實際生活污水(D0C為12.9，TN為50.4mg L—1，TP為3.5mg L—1)對柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)進(jìn)行序批式培養(yǎng),培養(yǎng)條件為:光照強度800 13001ux,光暗比14h:10h，溫度25°C，攪拌速率150r/min。柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)的初始接種密度為
1.28 X IO6個每個處理周期結(jié)束后，離心排水，收獲50%的藻細(xì)胞用于制取生物柴油，剩余50%的藻細(xì)胞留在系統(tǒng)中，加入新的生活污水，繼續(xù)下一周期的培養(yǎng)工序。間歇培養(yǎng)過程中柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)的藻密度變化和對污染物的去除效果如圖2所示，設(shè)置水力停留時間為三天，污水中DOC、TN和TP的去除率分別可達(dá)75%、97%和98%，藻細(xì)胞密度隨污水中污染物含量的降低迅速升_，生物質(zhì)廣率和油脂廣率最1 可達(dá)18 Img L 1 d 1和37.9mg L"1 d -1 (以干重計)。
權(quán)利要求
1.株混合營養(yǎng)型柵藻,其特征在于:柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)分離自北京市某生活污水處理廠，已于2013年I月14日保藏于中國微生物菌種保藏委員會普通微生物中心(CGMCC)，登記入冊編號為7059，CGMCC地址為北京市朝陽區(qū)北辰西路I號院3號，中國科學(xué)院微生物研究所，郵編為100101。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一株混合營養(yǎng)型柵藻，其特征在于:所述的柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)定形群體扁平，由2個或4個細(xì)胞組成,群體細(xì)胞并列于一條直線上，細(xì)胞呈橢圓形，細(xì)胞壁平滑，4細(xì)胞的群體寬15 25 μ m,單個細(xì)胞寬為3 6μπι，長9 12 μ m。
3.據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一株混合營養(yǎng)型柵藻,其特征在于:一株混合營養(yǎng)型柵藻在污水資源化處理中的應(yīng)用，先將該柵藻接種到污水中，通過藻細(xì)胞的同化作用去除污水中的有機物和氮磷等營養(yǎng)元素，其特征在于，具體步驟為: 1)向污水中接種柵藻(Scenedesmussp.ZTYl),初始接種密度為IXlO5 IX IO6個/mL ； 2)將接種藻細(xì)胞后的污水置于自然或人工光照條件下，人工光照條件為:光暗比14:10,光強800 13001ux，保持80_150r/min的攪拌速率和5 25 °C的溫度，使柵藻(Scenedesmus sp.ZTYl)利用污水中的養(yǎng)分生長； 3)培養(yǎng)2 45天后離心收獲藻細(xì)胞，同時排出處理后水； 4)收獲得到的藻細(xì)胞能夠經(jīng)進(jìn)一步處理后用于生產(chǎn)生物柴油或其它微藻生物質(zhì)產(chǎn)品，也能夠接種到新的污水中繼續(xù)用于污水處理過程。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的一 株混合營養(yǎng)型柵藻，其特征在于:所述污水為一般城市污水處理廠的初沉池出水。
全文摘要
一株混合營養(yǎng)型柵藻及其在污水資源化處理中應(yīng)用，此株柵藻抗污染能力強，可在實際污水(非滅菌)中穩(wěn)定生長，異養(yǎng)能力強，生物質(zhì)和油脂產(chǎn)量高，即能將污水中的有機物轉(zhuǎn)化成油脂，又可以利用污水中的營養(yǎng)物質(zhì)，吸收大氣中的二氧化碳，可在有機碳源耗盡的情況下持續(xù)脫除污水中氮磷，以污水為基質(zhì)接種此柵藻可以在凈化水質(zhì)的同時積累油脂，從而有效利用污水資源、變廢為寶，具有運行成本低、出水水質(zhì)好、技術(shù)簡便易于推廣等優(yōu)點。
文檔編號C12R1/89GK103087920SQ20131002797
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者胡洪營, 張?zhí)煸?申請人:清華大學(xué)