本發(fā)明涉及微藻培養(yǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可快速沉淀收獲的顆粒微藻培養(yǎng)方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，微藻作為生物柴油原料的潛在價(jià)值受到了越來(lái)越多的關(guān)注，微藻能有效地利用太陽(yáng)能將CO₂、H₂O和無(wú)機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，生產(chǎn)包括生物柴油在內(nèi)的各種高價(jià)值產(chǎn)品，對(duì)于解決能源持續(xù)供應(yīng)問(wèn)題和全球暖化問(wèn)題都具有巨大的潛在價(jià)值。目前微藻的培養(yǎng)主要采用懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)，所得的微藻濃度通常在2g/L以下，然而, 微藻的分離與采收一直是限制其大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。

目前通過(guò)離心分離、絮凝分離等手段從懸浮藻液中收獲微藻通常需要付出較高的費(fèi)用，并且所需操作時(shí)間也較長(zhǎng)，這些都極大地制約了微藻生產(chǎn)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的微藻分離方法所存在的上述問(wèn)題，提供了一種步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，能能實(shí)現(xiàn)微藻的沉淀分離，大大簡(jiǎn)化微藻收獲操作，顯著降低微藻收獲費(fèi)用的可快速沉淀收獲的顆粒微藻培養(yǎng)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可快速沉淀收獲的顆粒微藻培養(yǎng)方法，具體步驟為：在柱狀光生物反應(yīng)器中進(jìn)水至工作體積后接種微藻進(jìn)行培養(yǎng)，期間每天按進(jìn)水、生長(zhǎng)、沉淀、出水四個(gè)階段操作，培養(yǎng)至微藻的顆粒直徑為0.4~1.0 mm，顆粒的沉降速度為12~20 m/h時(shí)完成整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程，進(jìn)行沉淀分離即可收獲顆粒微藻；其中，以柱狀光生物反應(yīng)器中水體積為基準(zhǔn)，第一個(gè)月中柱狀光生物反應(yīng)器的日進(jìn)水、日出水體積為15~20%，之后日進(jìn)水、日出水體積以每月5~10%的速度遞增，控制日進(jìn)水、日出水體積為40~50%，控制每日進(jìn)水、出水時(shí)間≤30min；每日生長(zhǎng)時(shí)間控制在10~15h，期間進(jìn)行不間斷曝氣；第一周，每日沉淀時(shí)間控制在120~150min，之后每日沉淀時(shí)間按每周減少10~20min的速度遞減，最終控制每日沉淀時(shí)間20~40min。微藻的直徑通常在10μm以下，懸浮培養(yǎng)的微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)通常無(wú)法完成微藻的沉淀分離過(guò)程，需要通過(guò)投加絮凝劑或離心等方法完成微藻的收獲，本發(fā)明利用柱狀光生物反應(yīng)器進(jìn)行微藻培養(yǎng)、收獲，對(duì)培養(yǎng)過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，空氣可在反應(yīng)器內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)逐步提高每一周期的進(jìn)出水體積，同時(shí)縮短沉淀時(shí)間，達(dá)到利用水力篩分作用逐漸淘汰懸浮微藻并促進(jìn)微藻以團(tuán)聚方式緊密結(jié)合的效果，在培養(yǎng)過(guò)程中通過(guò)沉降即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)沉淀分離并最終以獲得具有較好沉淀性能的顆粒微藻，且所需沉淀時(shí)間只需20~40 min，不僅能快速實(shí)現(xiàn)沉淀分離，而且極大地簡(jiǎn)化了微藻的收獲操作，能顯著降低微藻的收獲費(fèi)用。采用本方法培養(yǎng)出的顆粒微藻外觀顏色為綠色至深綠色，形狀為球形或橢球型，直徑為0.4~1.0 mm，顆粒的沉降速度為12~20 m/h，曝氣采用安裝在反應(yīng)器底部的連接空壓機(jī)的曝氣頭，通過(guò)曝氣帶動(dòng)培養(yǎng)的微藻在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，在供氧的同時(shí)使懸浮微藻上浮，提高分離效果；進(jìn)水采用富含氮磷的微藻培養(yǎng)基如BG11培養(yǎng)基或通過(guò)超濾膜過(guò)濾去除了細(xì)菌等雜質(zhì)的富含氮磷的廢水，其根據(jù)需要培養(yǎng)的微藻種類進(jìn)行選擇調(diào)整。

作為優(yōu)選，所述柱狀光生物反應(yīng)器的高度與直徑比值為8~12：1

作為優(yōu)選，所述柱狀光生物反應(yīng)器的工作體積為柱狀光生物反應(yīng)器體積的75~80%。

作為優(yōu)選，微藻接種量為100~200mg/L。

作為優(yōu)選，所述微藻為小球藻、衣藻或柵藻。

作為優(yōu)選，柱狀光生物反應(yīng)器的光源采用室外光源或人工光源，反應(yīng)器表面的光照強(qiáng)度在80~110μmol m^?2 s^?1。

作為優(yōu)選，生長(zhǎng)期間曝氣量為0.05~0.1m³/(m³?h)。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：利用柱狀光生物反應(yīng)器進(jìn)行微藻培養(yǎng)、收獲，對(duì)培養(yǎng)過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，通過(guò)逐步提高每一周期的進(jìn)出水體積，同時(shí)縮短沉淀時(shí)間，達(dá)到利用水力篩分作用逐漸淘汰懸浮微藻并促進(jìn)微藻以團(tuán)聚方式緊密結(jié)合的效果，在培養(yǎng)過(guò)程中通過(guò)沉降即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)沉淀分離并最終以獲得具有較好沉淀性能的顆粒微藻，不僅能快速實(shí)現(xiàn)沉淀分離，而且極大地簡(jiǎn)化了微藻的收獲操作，能顯著降低微藻的收獲費(fèi)用。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

在高度與直徑比值為8：1的柱狀光生物反應(yīng)器中進(jìn)水至工作體積后接種微藻（小球藻）進(jìn)行培養(yǎng)，柱狀光生物反應(yīng)器的工作體積為柱狀光生物反應(yīng)器體積的75%，接種量為100mg/L，柱狀光生物反應(yīng)器的光源采用室外光源，反應(yīng)器表面的光照強(qiáng)度在80μmol m^?2 s^?1，期間每天按進(jìn)水、生長(zhǎng)、沉淀、出水四個(gè)階段操作，培養(yǎng)至微藻的顆粒直徑為0.4mm，顆粒的沉降速度為12m/h時(shí)完成整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程，進(jìn)行沉淀分離即可收獲顆粒微藻；其中，以柱狀光生物反應(yīng)器中水體積為基準(zhǔn)，第一個(gè)月中柱狀光生物反應(yīng)器的日進(jìn)水、日出水體積為15%，之后日進(jìn)水、日出水體積以每月5%的速度遞增，控制日進(jìn)水、日出水體積為40%，控制每日進(jìn)水、出水時(shí)間≤30min；每日生長(zhǎng)時(shí)間控制在10h，期間進(jìn)行不間斷曝氣，曝氣量為0.05m³/(m³?h)；第一周，每日沉淀時(shí)間控制在120min，之后每日沉淀時(shí)間按每周減少10min的速度遞減，最終控制每日沉淀時(shí)間40min。

實(shí)施例2

在高度與直徑比值為12：1的柱狀光生物反應(yīng)器中進(jìn)水至工作體積后接種微藻（衣藻）進(jìn)行培養(yǎng)，柱狀光生物反應(yīng)器的工作體積為柱狀光生物反應(yīng)器體積的80%，接種量為200mg/L，柱狀光生物反應(yīng)器的光源采用人工光源，反應(yīng)器表面的光照強(qiáng)度在110μmol m^?2 s^?1，期間每天按進(jìn)水、生長(zhǎng)、沉淀、出水四個(gè)階段操作，培養(yǎng)至微藻的顆粒直徑為1.0 mm，顆粒的沉降速度為20 m/h時(shí)完成整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程，進(jìn)行沉淀分離即可收獲顆粒微藻；其中，以柱狀光生物反應(yīng)器中水體積為基準(zhǔn)，第一個(gè)月中柱狀光生物反應(yīng)器的日進(jìn)水、日出水體積為20%，之后日進(jìn)水、日出水體積以每月10%的速度遞增，控制日進(jìn)水、日出水體積為50%，控制每日進(jìn)水、出水時(shí)間≤30min；每日生長(zhǎng)時(shí)間控制在15h，期間進(jìn)行不間斷曝氣，曝氣量為0.1m³/(m³?h)；第一周，每日沉淀時(shí)間控制在150min，之后每日沉淀時(shí)間按每周減少20min的速度遞減，最終控制每日沉淀時(shí)間20min。

實(shí)施例3

在高度與直徑比值為10：1的柱狀光生物反應(yīng)器中進(jìn)水至工作體積后接種微藻（柵藻）進(jìn)行培養(yǎng)，柱狀光生物反應(yīng)器的工作體積為柱狀光生物反應(yīng)器體積的78%，接種量為150mg/L，柱狀光生物反應(yīng)器的光源采用室外光源，反應(yīng)器表面的光照強(qiáng)度在100μmol m^?2 s^?1，期間每天按進(jìn)水、生長(zhǎng)、沉淀、出水四個(gè)階段操作，培養(yǎng)至微藻的顆粒直徑為0.8 mm，顆粒的沉降速度為15m/h時(shí)完成整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程，進(jìn)行沉淀分離即可收獲顆粒微藻；其中，以柱狀光生物反應(yīng)器中水體積為基準(zhǔn)，第一個(gè)月中柱狀光生物反應(yīng)器的日進(jìn)水、日出水體積為18%，之后日進(jìn)水、日出水體積以每月7%的速度遞增，控制日進(jìn)水、日出水體積為45%，控制每日進(jìn)水、出水時(shí)間≤30min；每日生長(zhǎng)時(shí)間控制在12h，期間進(jìn)行不間斷曝氣，曝氣量為0.08m³/(m³?h)；第一周，每日沉淀時(shí)間控制在130min，之后每日沉淀時(shí)間按每周減少15min的速度遞減，最終控制每日沉淀時(shí)間30min。

采用本發(fā)明的方法培養(yǎng)出的顆粒微藻外觀顏色為綠色至深綠色，形狀為球形或橢球型，所需沉淀時(shí)間只需20~40 min，極大地簡(jiǎn)化了微藻的收獲操作，從而能顯著降低微藻的收獲費(fèi)用。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。