一种基于菌藻共生的微藻采收装置

本技术涉及菌藻共生的微藻培养与采收，尤其涉及一种基于菌藻共生的微藻采收装置。

背景技术：

1、微藻在重金属废水治理方面具有巨大的潜力和独特的优势，由于微藻悬浮液的细胞个体微小、密度低、细胞表面带负电荷，在培养液中形成了自然、稳定的分散体系，吸附重金属离子后很难被采收及循环使用，因此，微藻采收的高成本问题是限制其工业应用的主要瓶颈。

2、目前微藻采收主要有离心、过滤、絮凝、重力沉降及浮选等技术，但这些方法普遍存在采收效率低、耗能高、运行成本高等问题，通常采收成本约占生产总成本的20-30％，在某些情况下甚至高达50％，急需开发简单高效、低成本的微藻采收方法。此外，现有技术还提出了真菌协同微藻培养采收的技术，如cn114456908a公开的一种真菌协同微藻培养采收与分离一体式反应器，通过二氧化碳鼓泡、丝状真菌与微藻的共培养和丝状真菌辅助包裹微藻成球，实现微藻的采收，并通过分离系统将菌藻球与培养液分离，实现真菌和微藻连续共培养采收及培养液的循环利用，但该一体式反应器对真菌培养液的利用率较低，且设备投资成本偏高。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种操作简单、投资成本及运行成本低的基于菌藻共生的微藻采收装置。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种基于菌藻共生的微藻采收装置，包括微藻光生物反应器、一级真菌培养器和二级真菌培养器，所述微藻光生物反应器、一级真菌培养器和二级真菌培养器内均设有搅拌浆和温度调节器，顶部设有可调节灯管；所述微藻光生物反应器、一级真菌培养器和二级真菌培养器的底部均设有向其内部通入气体的气体分布器；所述微藻光生物反应器底部通过第一连通管与一级真菌培养器连通或同时与一级真菌培养器、二级真菌培养器连通，所述一级真菌培养器底部通过第二连通管与二级真菌培养器连通；所述第一连通管和第二连通管上设有控制阀，其进口处分别设有第一过滤部件和第二过滤部件，第一过滤部件和第二过滤部件优选为第一滤网和第二滤网。

4、本实用新型将一级真菌培养器内的共生培养液经第二滤网初级过滤后，真菌菌丝球直接留在一级真菌培养器内，一级真菌培养器同时作为真菌-微藻共生培养系统，提高了基于菌藻共生的微藻采收装置的设备利用率，并降低了其设备投资成本，再将微藻光生物反应器的微藻经第一连通管进入仅留有菌丝球的一级真菌培养器内一起共生培养；同时，将一级真菌培养器中菌藻共生培养后的过滤液转入二级真菌培养器内继续进行真菌培养，达到对菌藻共生培养液内养分的再次利用，进而降低了真菌培养的成本，同时还减少了基于菌藻共生的微藻采收装置的废液排放。

5、真菌-微藻共生培养系统内共生培养形成的菌藻共生球通过过滤分离(可将菌藻共生培养系统内的培养液转移至板框过滤器、离心机等设备进行过滤，或者直接利用第二连通管进口处的滤网进行过滤分析)，即可完成采收。

6、在某一示范实施例中，所述一级真菌培养器和二级真菌培养器通过排液管与收集斗连通，所述收集斗内设有菌藻共生球过滤网。

7、在某一示范实施例中，所述收集斗与真空泵连通，所述菌丝球过滤网可拆卸地安装在收集斗内，且位于真空泵连通管上方。利用真空泵可以加快菌藻共生球过滤网对一级、二级真菌培养器共生培养的菌藻共生球快速过滤。

8、在某一示范实施例中，所述收集斗底部设有与真菌培养液配置罐连通的返料管，便于将共生培养后过滤的滤液作为真菌培养的培养基溶剂，进而降低基于菌藻共生的微藻采收成本。

9、优选，所述微藻光生物反应器的底部设有先光生物反应器内通入co2的气体分布器；一级真菌培养器和二级真菌培养器设有通入co2/o2的气体分布器，当一级真菌培养器和二级真菌培养器培养真菌时，气体分布器向其内通入o2；当一级真菌培养器和二级真菌培养器作为真菌-微藻共生培养系统共生培养真菌和微藻时，气体分布器向其内通入co2。

10、一种基于菌藻共生的微藻采收装置的使用方法，包括以下步骤：

11、1)分别向微藻光生物反应器、一级真菌培养器内接种微藻和真菌孢子液，并设置微藻光生物反应器、一级真菌培养器的温度和光照强度，独立培养40～72h；

12、2)打开第二连通管上的控制阀，一级真菌培养器内的培养液通过第二滤网过来后进入二级真菌培养器内，真菌菌丝球分离留在一级真菌培养器内；再关闭第二连通管上的控制阀并同时打开第一连通管上的控制阀，微藻光生物反应器内的微藻经第一连通管进入一级真菌培养器内形成菌藻共生培养系统；

13、3)再次设置一级真菌培养器的温度、光照强度和搅拌速度，共生培养8～12h，直到一级真菌培养器内液体澄清，真菌菌丝球均被微藻包裹结束共生培养；

14、4)将一级真菌培养器内共生培养后的培养液进行过滤分离，回收共生菌丝球采收微藻；

15、5)一级真菌培养器内共生培养后的培养液滤液通过第二连通管进入二级真菌培养器，向二级真菌培养器内加入真菌孢子液即可继续培养获得真菌菌丝球；

16、6)将微藻光生物反应器培养好的微藻通过第一连通管进入或直接转入二级真菌培养器内形成菌藻共生培养系统，参照上述步骤3)和4)重复执行，即可对二级真菌培养器内的微藻进行采收。

17、优选，所述微藻为集胞藻pcc6803或聚球藻，真菌为烟曲霉，微藻光生物反应器内集胞藻pcc6803的接种量为5％，一级真菌培养器和二级真菌培养器内烟曲霉的接种量为2％。

18、步骤1)中，所述培养温度和光照强度为30℃和2000lux，12:12h光暗比。

19、步骤3)中，所述温度、光照和搅拌速率分别为30℃和2000lux，12:12h光暗比，100-200rpm。

20、优选，微藻光生物反应器、一级真菌培养器和二级真菌培养器大小为100-120*100-120*100-120cm。

21、本实用新型基于菌藻共生的微藻采收装置的有益效果：

22、该基于菌藻共生的微藻采收装置，利用一级真菌培养器、二级真菌培养器作为真菌-微藻共生培养系统，提高了基于菌藻共生的微藻采收装置的设备利用率，并降低了其设备投资成本；利用菌藻共生形成的菌藻共生球，降低了微藻采收的难度，以及对后续微藻进行分离采收的设备(现有的微藻采收需要离心机，而菌藻共生培养后通过常规的过滤/抽滤设备即可实现分离)要求，显著提高了微藻的采收效率，相对现有技术直接离心或过滤分离收到采收微藻，其采收率从80％提高至了98.7％。

23、该基于菌藻共生的微藻采收装置，利用二级真菌培养器对一级真菌培养器共生培养后的培养液滤液再次培养真菌，降低了微藻采收的成本，其次，二级真菌培养器还可以同时作为真菌-微藻共生培养系统，提高了微藻的采收效率和设备利用率。

技术特征：

1.一种基于菌藻共生的微藻采收装置，其特征在于，包括微藻光生物反应器(1)、一级真菌培养器(8)和二级真菌培养器(11)，所述微藻光生物反应器(1)、一级真菌培养器(8)和二级真菌培养器(11)内均设有搅拌浆(3)和温度调节器，顶部设有可调节灯管(2)；所述微藻光生物反应器(1)、一级真菌培养器(8)和二级真菌培养器(11)的底部均设有向其内部通入气体的气体分布器(4)；所述微藻光生物反应器(1)底部通过第一连通管(6)与一级真菌培养器(8)连通或同时与一级真菌培养器(8)、二级真菌培养器(11)连通，所述一级真菌培养器(8)底部通过第二连通管(10)与二级真菌培养器(11)连通；所述第一连通管(6)和第二连通管(10)上设有控制阀(7)，其进口处分别设有第一过滤部件(5)和第二过滤部件(9)。

2.如权利要求1所述的基于菌藻共生的微藻采收装置，其特征在于，所述一级真菌培养器(8)和二级真菌培养器(11)通过排液管与收集斗(13)连通，所述收集斗(13)内设有菌藻共生球过滤网(12)。

3.如权利要求2所述的基于菌藻共生的微藻采收装置，其特征在于，所述收集斗(13)与真空泵(14)连通，所述菌藻共生球可拆卸地安装在收集斗(13)内，且位于真空泵(14)连通管上方。

4.如权利要求2所述的基于菌藻共生的微藻采收装置，其特征在于，所述收集斗(13)底部设有与真菌培养液配置罐(15)连通的返料管。

5.如权利要求4所述的基于菌藻共生的微藻采收装置，其特征在于，所述微藻光生物反应器(1)的底部设有先光生物反应器内通入co2的气体分布器(4)；一级真菌培养器(8)和二级真菌培养器(11)设有通入co2/o2的气体分布器(4)，当一级真菌培养器(8)和二级真菌培养器(11)培养真菌时，气体分布器(4)向其内通入o2；当一级真菌培养器(8)和二级真菌培养器(11)作为真菌-微藻共生培养系统共生培养真菌和微藻时，气体分布器(4)向其内通入co2。

技术总结
本技术提供了一种基于菌藻共生的微藻采收装置，包括微藻光生物反应器、一级真菌培养器和二级真菌培养器，微藻光生物反应器、一级真菌培养器和二级真菌培养器内均设有搅拌浆和温度调节器，顶部设有可调节灯管；微藻光生物反应器、一级真菌培养器和二级真菌培养器的底部均设有向其内部通入气体的气体分布器；微藻光生物反应器底部通过第一连通管与一级真菌培养器连通或同时与一级真菌培养器、二级真菌培养器连通，一级真菌培养器底部通过第二连通管与二级真菌培养器连通；第一连通管和第二连通管上设有控制阀，其进口处分别设有第一过滤部件和第二过滤部件。该基于菌藻共生的微藻采收装置，设备利用率高，设备投资成本低；微藻采收率高达98.7％。

技术研发人员：申丽,王俊俊,田庆华,曾伟民,成金菊,周豪
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：20220927
技术公布日：2024/1/12