一种利用固定化微藻处理城市二级废水及生产油脂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于废水处理技术领域，具体设及一种利用固定化微藻处理城市二级废水 及生产油脂的方法。
【背景技术】
[0002] 过去的二十年，快速的工业化及日益增加的废水排放使得中国的地表水质量严重 恶化，其中最紧迫的问题就是国内湖泊富营养化的持续恶化。由于我国社会经济发展程度 相对较低，城市生活污水是W二级处理为主体，=级处理很少使用。研究表明城市二级废水 中含有大量的营养盐如P043\NH4+、N03-等，该是导致自然水体富营养化的重要因素。因此， 城市废水排放标准也提高至一级A水平。然而，我国的大多数的污水处理厂采用活性污泥 法处理工艺，该使得排放出的废水很难达到该个标准。另外，就实现城市处理污水的循环利 用而言，即便城市二级废水水质满足一级A的排放标准，其营养盐含量也是相当高的，某种 程度上城市污水处理厂本身成了较大的污染源。随着城市水资源危机的日益加剧，未来的 城市废水排放标准有望与地表水质量标准接轨
[0003] 微藻具有低成本高效净化废水的潜能，也是制备生物柴油的理想燃料。在目前日 益严峻的能源危机与急剧恶化的水环境条件下，该受到了越来越多研究人员的关注。然而 微藻高昂的回收成本限制了该技术的规模化应用，仅仅收获微藻该一项的投入成本就能占 到总成本的20-40%。研究表明，固定化技术能有效的降低微藻的回收成本，并且更加有效 的去除废水中的营养盐。对于油脂生产而言，高浓度营养盐废水虽能提高微藻的生长速率 但不能提高其油脂含量，反之，则降低了微藻的生长速率。要想真正的提高微藻中油脂的生 产量，一方面要提高微藻的生物量；另一方面要提高微藻中的油脂含量。因此需要提供一 种培养方法既能实现废水的深度处理又能提高微藻的油脂产量，进而提升其规模化应用价 值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是构建一种利用利用固定化微藻处理城市二级处理废水并进行微 藻油脂生产的方法，对城市二级废水进行深度净化又能提取固定化微藻中的油脂，从而弥 补现有技术的不足。
[0005] 本发明首先提供一种利用固定化微藻处理城市二级废水的方法，包括如下步骤：
[0006] 1)微藻扩大化培养；将微藻置于培养基中进行扩大培养，提高藻细胞密度；
[0007] 2)微藻固定化；将培养至对数期的微藻与固定化溶剂混合，通过蠕动累将混合液 滴入化C12溶液中，形成固定化藻珠；
[000引所述的固定化溶剂为海藻酸钢溶液；
[0009] 3)双阶段培养模式；将固定化藻珠投入到城市二级处理废水中，并进行双阶段培 养，在第一个阶段是半连续培养，每隔一定时间对二级废水按一定比率进行更新，提高微藻 生产率；第二个阶段是批培养，此时不再对废水进行更新，诱导微藻中油脂积累。
[0010] 本发明的进一步技术方案是，固定化藻珠制备出来后，不能立刻进行处理，在 CaCl2溶液中进行硬化处理，该样保证CaCl 2与海藻酸钢有更长的时间进行交联反应，增强 固定化膜的稳定性，不易发生泄漏。
[0011] 本发明的进一步技术方案是：在将固定化微藻投入城市二级处理废水前添加碳酸 氨盐，使废水中碳酸氨根的浓度为0. 5~Ig/l，特别在不进行C〇2曝气的条件下，效果尤为 明显。.
[0012] 上述方法的双阶段培养获得的固定化藻珠中的油脂提取方法，是将收集到的固定 化微藻放入到巧樣酸钢溶液中溶解，离屯、清洗获得藻泥，并在低温条件下烘干，使用甲醇和 氯仿（体积比为2:1)混合溶剂提取其中的油脂。
[0013] 本发明构建一种利用固定化微藻处理城市二级废水及生产油脂的方法。固定化技 术增大了回收粒径，降低了回收成本，并能有效的去除废水中的营养盐。双阶段培养方法既 提高了微藻的生产量又实现了微藻中的脂积累，该使微藻在城市二级废水中的油脂生产量 有了大幅度提高。另外，第一阶段与第二阶段的出水水质分别能满足一级A与回用水的要 求，达到了城市二级废水深度净化的目标。
【具体实施方式】
[0014] 本发明通过生物固定化技术将自由微藻固定起来并将其投入到城市二级处理废 水中来实现废水中营养盐的去除，同时从收获的微藻中提取油脂。本发明的培养方法可将 该两个模块有效的结合起来，该样既达到了废水深度处理的要求又获得了生产油脂的经济 效益。
[0015] 城市二级处理主要应用生物处理方法对经过预处理的城市污水进行处理，它是污 水处理的主体，城市二级废水水质要求满足排放标准。
[0016] 下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
[0017] 实施例1
[0018] 本发明的利用固定化微藻处理城市二级废水及油脂生产油脂的方法，包括如下步 骤：
[0019] 步骤1 ;在培养基中对斜生栅藻进行扩大培养，使其维持较高的生长速率，达到较 高的藻细胞密度。
[0020] 具体实施过程如下；在锥形瓶中加入500mL BG11培养基中，接入斜生栅藻进行扩 大培养，其培养条件如下；光照度为80001UX，温度为23 + 0. 5°C，光暗比为12h:12h，初始 pH调整为7. 5 + 0. 3,并定期对培养液中的藻细胞计数。
[0021] 步骤2 ;待微藻生长进入到对数期，使用海藻酸钢对微藻细胞进行包埋固定，按照 表1对微藻固定化条件进行优化，下面的实施步骤采用的均是最优固定化组。
[0022]
【主权项】
1. 一种利用固定化微藻处理城市二级废水的方法，其特征在于，所述的方法包括如下 步骤： 1) 微藻扩大化培养：将微藻置于培养基中进行扩大培养，提高藻细胞密度； 2) 微藻固定化：将培养至对数期的微藻与固定化溶剂混合，通过蠕动泵将混合液滴入 CaCl2溶液中，形成固定化藻珠； 3) 双阶段培养模式：将固定化藻珠投入到城市二级处理废水中，并进行双阶段培养， 在第一个阶段是半连续培养，期间对二级废水进行更新，提高微藻生产率；第二个阶段是批 培养，此时不再对废水进行更新，诱导微藻油脂积累，回收培养后的藻珠。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)中的固定化溶剂为海藻酸钠 溶液，其浓度为2-6%。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)中的CaCl 2溶液的浓度为 2-4 % 〇
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中城市二级处理废水的碳酸 氢根的浓度为〇. 5-lg/L。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的培养条件如下：光照度 为 120001ux，温度为 23±0. 2°C，初始 pH 为 7. 5±0. 1，光暗比为 12h :12h。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的双阶段培养周期为10 天，其中半连续培养与批培养时间各为5天。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的半连续培养阶段中二级 废水的日更新率为20-40%。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的微藻为斜生栅藻。
9. 一种提取权利要求1所述的方法获得的微藻藻珠中油脂的方法，其特征在于，所述 的方法是将收集到的固定化微藻藻珠放入到柠檬酸钠溶液中溶解，离心清洗获得藻泥，并 在低温条件下烘干，使用甲醇和氯仿混合溶剂提取其中的油脂。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的甲醇和氯仿混合溶剂中甲醇和氯仿 的体积比为2:1。
【专利摘要】本发明的目的是构建一种利用固定化微藻处理城市二级处理废水并进行微藻油脂生产的方法。本发明通过生物固定化技术将自由微藻固定起来并将其投入到二次处理废水中来实现废水中营养盐的去除，同时从收获的微藻中提取油脂。本发明的培养方法可将这两个模块有效的结合起来，这样既达到了废水深度处理的要求又获得了生产油脂的经济效益。
【IPC分类】C11B1-04, C12R1-89, C02F3-32, C12N11-04, C11B1-10, C12P7-64, C12N11-10
【公开号】CN104630295
【申请号】CN201510100048
【发明人】李正炎, 王朋涛, 郭蕾, 白洁, 胡泓
【申请人】中国海洋大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月8日