CN101525576B - 利用生活污水和工业废水生产微藻的方法 - Google Patents

利用生活污水和工业废水生产微藻的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101525576B
CN101525576B CN2009101313337A CN200910131333A CN101525576B CN 101525576 B CN101525576 B CN 101525576B CN 2009101313337 A CN2009101313337 A CN 2009101313337A CN 200910131333 A CN200910131333 A CN 200910131333A CN 101525576 B CN101525576 B CN 101525576B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microalgae
sewage
oil
algae
bio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009101313337A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101525576A (zh
Inventor
李凝
弥永利
兰玉
张仕华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Promethean Green Energy (Shenzhen) Co., Ltd.
Original Assignee
PROMETHEAN GREEN ENERGY (SHENZHEN) CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PROMETHEAN GREEN ENERGY (SHENZHEN) CO Ltd filed Critical PROMETHEAN GREEN ENERGY (SHENZHEN) CO Ltd
Priority to CN2009101313337A priority Critical patent/CN101525576B/zh
Publication of CN101525576A publication Critical patent/CN101525576A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101525576B publication Critical patent/CN101525576B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开一种利用生活污水和工业废水生产微藻的方法，包括以下步骤：初期培养步骤，将污水处理厂经过一级处理并过滤的生活污水加入生物反应器，并按照每升生活污水200毫克的比例添加尿素，然后，在生物反应器中加入藻种，在光照、通空气和二氧化碳的条件下搅拌培养，直到微藻细胞生长进入稳定期；油脂诱导步骤，在生物反应器中按照1∶200～1∶1000的体积比加入来自蔗糖厂的蔗糖渣发酵后的工业废液，诱导微藻细胞内的油脂积累；提取步骤，在油脂积累达到稳定后，提取生物反应器中的微藻细胞。本发明可连续生产高油脂含量的微藻，并显著降低微藻的培养成本，有利于微藻生物培养的产业化。

Description

利用生活污水和工业废水生产微藻的方法
技术领域
本发明涉及微藻培养技术，尤其涉及一种利用生活污水和工业废水生产微藻的方法。
背景技术
随着世界原油的迅速消耗，石油价格的不断增长，生物柴油等可再生能源近年来开始受到人们的关注。生物柴油(Biodiesel)是生物质能的一种，它是指动植物或微生物的油脂经过酯交换等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油可再生、降解，不含硫及芳香类化合物，是一种对环境友好的能源，因此受到世界各国的广泛关注。
生物柴油早期主要来源于油料作物。现在随着石油消耗的迅速增长，尽管餐饮废油及动物脂肪已用于生物柴油的生产，但这些来源远远不能满足人们的需要，而且，油料作物还会大量的占用农业生产耕地，以美国为例，仅仅满足每年交通燃料需求的50％，即使是产油量最高的油棕，就需要占用现有耕地的24％。为了避免与农业争地，近年来各国对利用油料作物生产生物柴油比较慎重。
微藻可以利用二氧化碳和阳光，外加营养元素进行光合作用，生长繁殖。同时通过生物合成反应将碳元素转化成脂类物质储存在细胞中。同传统的油料作物相比，微藻具有很多优势：(1)油产量高，同样的单位生产面积微藻的原油产量高于最好的油料作物；(2)培养液可循环利用，节水；(3)生活及工业废水培养液经过处理才释放，对环境友好；(4)微藻可以生活在海水和污水中，不会占用耕地，不需要使用除草剂或杀虫剂，同时微藻可以吸收工业释放的二氧化碳，除去引起河水湖水污染的氮和磷元素；(3)生物质利用率高，提脂后剩余的生物质可发酵生产甲醇和乙醇，或者作为饲料添加剂添加到牲畜饲料中。正因为如此，早在半个世纪前人们就开始了对这项技术的研究，但是利用微藻生产生物柴油的方法存在很多问题，成本太高阻碍了该项技术的产业化。
现阶段微藻的培养主要以光生物反应器内的异养为主。在外加碳源、矿物质、光源及通气的条件下，微藻可在短时间内迅速生长，但是该方法需要添加微藻生长所必须的各种营养物质及微量元素，成本极高，并且受到光生物反应器体积的限制，无法实现微藻的大规模培养；另外，微藻会在氮饥饿的条件下大量积累油脂，但是在微藻生长的过程中，异养培养液中丰富的氮源反而限制了油脂的积累。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用生活污水和工业废水生产微藻的方法，该方法可连续生产高油脂含量的微藻，并显著降低微藻的培养成本，有利于微藻生物培养的产业化。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种利用生活污水和工业废水生产微藻的方法，包括以下步骤：
初期培养步骤，将污水处理厂经过一级处理并过滤的生活污水加入生物反应器，并按照每升生活污水200毫克的比例添加尿素，所述过滤的具体操作包括：以50μm的尼龙过滤膜过滤掉水中的大颗粒杂质后，通过多级过滤装置除去水中的细菌类微生物，然后，在生物反应器中加入小球藻菌，在光照、通空气和二氧化碳的培养条件下搅拌培养，直到微藻细胞生长进入稳定期，所述的培养条件为：温度20-30℃、pH值7.5-10，二氧化碳通气量为每日2升、平均光照时间为每日9小时、光照强度范围为100～1200微爱因斯坦/平方米秒；
油脂诱导步骤，在生物反应器中按照1∶200～1∶1000的体积比加入来自蔗糖厂的蔗糖渣发酵后的工业废液，诱导微藻细胞内的油脂积累，本步骤中的培养条件为：温度20℃-30℃，pH值7.5-10.0，平均光照时间为每日14小时，光照强度范围为100～1200微爱因斯坦/平方米秒；
提取步骤，在油脂积累达到稳定后，提取生物反应器中的微藻细胞。
本发明的有益效果是：本发明的实施例通过利用生活污水和工业废水中含有的微藻生长及油脂积累所必须的营养物质及微量元素对藻种进行培养及诱导油脂积累，从而实现了连续生产高油脂焊料的微藻，同时亦对污水进行了生物处理，并且污水可以循环利用，极大地降低了微藻的培养成本，有利于微藻生物培养的产业化。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明提供的利用生活污水和工业废水生产微藻的方法一个实施例中初期培养步骤中微藻细胞的生长曲线图。
图2是本发明提供的利用生活污水和工业废水生产微藻的方法一个实施例中油脂诱导步骤中微藻细胞中油脂含量变化图。
图3是本发明提供的利用生活污水和工业废水生产微藻的方法一个实施例中以生活污水培养与以生活污水和工业废水混合液培养的微藻油脂含量差异图。
图4是本发明提供的利用生活污水和工业废水生产微藻的方法一个实施例中以生活污水培养的微藻的油脂含量气质色谱图。
图5是本发明提供的利用生活污水和工业废水生产微藻的方法一个实施例中以生活污水和工业废水培养的微藻的油脂含量气质色谱图。
具体实施方式
本发明的核心在于尽可能地利用生活污水中的营养元素，最大限度地促进微藻生物量和油脂的积累，减少了藻类培养的成本，同时降低了污水的各种生物指标，使其更容易达到排放标准，变废为宝，一举多得。
下面详细描述本发明提供的利用生活污水和工业废水生产微藻的方法的一个实施例。具体实现时，本实施例培养一次微藻的流程主要包括以下步骤：
初期培养步骤，将经过一级处理并过滤的生活污水加入生物反应器后，在生物反应器中加入藻种，在光照、通空气和二氧化碳的条件下搅拌培养，直到微藻细胞生长进入稳定期，具体实现时，此步骤中可采取以下养条件：温度20-30℃、pH值7.5-10，二氧化碳通气量为每日2升、平均光照时间为每日9小时、光照强度范围为100～1200微爱因斯坦/平方米秒(μE/m2/s)；
油脂诱导步骤，在生物反应器中按照1∶200～1∶1000的体积比加入蔗糖渣发酵后的工业废液，诱导微藻细胞内的油脂积累，具体实现时，所加入的工业废水与生物反应器内藻培养液的体积比为1∶800的情况下，可达到最佳效果，此步骤中可采取以下培养条件：温度20℃-30℃，pH值7.5-10.0，平均光照时间为每日14小时，光照强度范围为100～1200微爱因斯坦/平方米秒(μE/m2/s)；
提取步骤，在油脂积累达到稳定后，对微藻培养液进行过滤脱水，提取生物反应器中的微藻细胞，并冷冻干燥。
另外，在初期培养步骤中，可采用以下方法对生物污水进行过滤：
以50μm的尼龙过滤膜过滤掉水中的大颗粒杂质后，通过多级过滤装置除去水中的细菌类微生物。
将生物污水加入生物反应器时，还可以添加适量尿素，尿素添加量优选为每升200毫克。
在初期培养阶段，可每天进行细胞计数及培养液OD值检测，直至细胞生长进入稳定期，参考图1，经多次实验结果表明，一般培养时间为10～15天。
另外，为了减少工业废水的加入量考虑，在初期培养完成后，还可以将达到稳定生长期的微藻培养液通过脱水装置进行脱水，以减小藻液体积。
在油脂诱导阶段，可每天取样尼罗红染色后进行荧光强度检测，直至脂类积累量达到平稳，如图2，经多次实验结果表明，一般诱导时间为5～14天。
具体实现时，本实施例采用的藻种为小球藻：Chlorella sorokiniana和Chlorella sp.IFRPD 1014。该藻种的确定是通过对从中国污染最严重的两个淡水湖：云南滇池和江苏太湖收集到的藻样进行混合培养、高速离心分层之后，将收集到的不同藻种，涂抹在固体琼脂平板上，并挑选单克隆微藻分开培养，并选取生长最快的藻种，对其进行rDNA分子鉴定，最终确定的可达到最佳培养效果的两个藻种：Chlorella sorokiniana和Chlorella sp.IFRPD 1014。
而本实施例采用的生活污水则来自污水处理厂，为经过一级处理的生活污水；蔗糖渣发酵后的废水则来自蔗糖厂。
参考图3-图5，对通过本实施例的方法得到的微藻生物质进行油脂提取，分别对以生活污水培养的微藻以及以生活污水和工业废水混合液培养的微藻为样本，对提取到的油脂进行GC/MS定量分析表明，通过以生活污水和工业废水混合液培养得到的微藻中油脂含量比以生活污水培养的微藻的油脂含量增加了2～3倍。
本发明充分利用了生活污水和工业废水中所含有的藻类生长及油脂积累所必须的营养物质及微量元素，获得了高含油量微藻的同时对污水进行了生物处理，而且微藻培养液(即生活和工业污水)可以多次循环利用，极大降低了微藻的培养成本。因此本发明提供的方法是一种成本低，转废为宝，一举多得的方法，有利于微藻生物柴油产业及环境污水处理工程的扩大发展。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种利用生活污水和工业废水生产微藻的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
初期培养步骤，将污水处理厂经过一级处理并过滤的生活污水加入生物反应器，并按照每升生活污水200毫克的比例添加尿素，所述过滤的具体操作包括：以50μm的尼龙过滤膜过滤掉水中的大颗粒杂质后，通过多级过滤装置除去水中的细菌类微生物，然后，在生物反应器中加入小球藻菌，在光照、通空气和二氧化碳的培养条件下搅拌培养，直到微藻细胞生长进入稳定期，所述的培养条件为：温度20-30℃、pH值7.5-10，二氧化碳通气量为每日2升、平均光照时间为每日9小时、光照强度范围为100～1200微爱因斯坦/平方米秒；
油脂诱导步骤，在生物反应器中按照1∶200～1∶1000的体积比加入来自蔗糖厂的蔗糖渣发酵后的工业废液，诱导微藻细胞内的油脂积累，本步骤中的培养条件为：温度20℃-30℃，pH值7.5-10.0，平均光照时间为每日14小时，光照强度范围为100～1200微爱因斯坦/平方米秒；
提取步骤，在油脂积累达到稳定后，提取生物反应器中的微藻细胞。
2.如权利要求1所述的利用生活污水和工业废水生产微藻的方法，其特征在于，在所述油脂诱导步骤之前还包括有：
脱水步骤，将达到稳定生长期的微藻培养液通过脱水装置进行脱水。
3.如权利要求1所述的利用生活污水和工业废水生产微藻的方法，其特征在于，在所述油脂诱导步骤中，加入的工业废水与生物反应器内藻培养液的体积比为1∶800。
CN2009101313337A 2009-04-14 2009-04-14 利用生活污水和工业废水生产微藻的方法 Expired - Fee Related CN101525576B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101313337A CN101525576B (zh) 2009-04-14 2009-04-14 利用生活污水和工业废水生产微藻的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101313337A CN101525576B (zh) 2009-04-14 2009-04-14 利用生活污水和工业废水生产微藻的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101525576A CN101525576A (zh) 2009-09-09
CN101525576B true CN101525576B (zh) 2013-03-13

Family

ID=41093646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101313337A Expired - Fee Related CN101525576B (zh) 2009-04-14 2009-04-14 利用生活污水和工业废水生产微藻的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101525576B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102443542B (zh) * 2010-10-15 2013-07-17 江南大学 一种自养产油微藻的高密度培养工艺
CN101955846A (zh) * 2010-10-15 2011-01-26 哈尔滨工业大学 基于生活污水低碳排放资源化的微藻油脂生产方法
CN102863115B (zh) * 2011-07-07 2014-07-02 江南大学 一种利用微藻处理发酵工业废水并生产藻粉的方法
CN102502996A (zh) * 2011-11-15 2012-06-20 镇江绿能环保科技有限公司 工业污水应用于微藻养殖的前处理技术流程
CN102746991B (zh) * 2012-07-16 2013-07-03 哈尔滨工业大学 一种用产酸废水异养培养小球藻的方法
CN103626362B (zh) * 2013-12-05 2016-01-13 南通大学 一种资源化处理城市废水的系统
CN105087384B (zh) * 2014-05-15 2018-02-23 中国石油化工股份有限公司 培养光合微生物的方法和生产油脂的方法
CN105087412B (zh) * 2014-05-15 2018-02-23 中国石油化工股份有限公司 培养光合微生物的方法和生产油脂的方法
CN104445800B (zh) * 2014-10-21 2016-06-01 南通大学 利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法
CN107487859B (zh) * 2017-10-11 2018-06-12 青岛爱迪福生物技术有限公司 一种污水养殖微藻生产家禽饲料添加剂的方法
CN109721163A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 中国石油化工股份有限公司 处理含硝酸根离子的废水的方法
CN108975629A (zh) * 2018-08-20 2018-12-11 朱翠帮 一种高油量的污水处理工艺
CN109516651B (zh) * 2018-12-29 2020-05-08 温州市龙湾建设园林绿化工程有限公司 一种园林水质净化系统及其净化方法
CN110591918A (zh) * 2019-09-03 2019-12-20 华东师范大学 净化二级尾水或污泥上清液耦合生产藻源糖的方法
CN110981083A (zh) * 2019-12-02 2020-04-10 齐齐哈尔龙江阜丰生物科技有限公司 结晶葡萄糖生产废水的净化工艺
CN112322610A (zh) * 2020-11-30 2021-02-05 清华大学深圳国际研究生院 一种微藻生产方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101280328A (zh) * 2008-05-27 2008-10-08 清华大学 一种从自养到异养两步培养小球藻生产生物柴油的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101280328A (zh) * 2008-05-27 2008-10-08 清华大学 一种从自养到异养两步培养小球藻生产生物柴油的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑洪立，等.产生物柴油微藻培养研究进展.《中国生物工程杂志》.2009,第29卷(第3期),正文112页左栏第2段-114页左栏第2段. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101525576A (zh) 2009-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101525576B (zh) 利用生活污水和工业废水生产微藻的方法
Gao et al. Concentrated microalgae cultivation in treated sewage by membrane photobioreactor operated in batch flow mode
Gao et al. Simultaneous nutrient removal and biomass/lipid production by Chlorella sp. in seafood processing wastewater
Jankowska et al. Biogas from microalgae: Review on microalgae's cultivation, harvesting and pretreatment for anaerobic digestion
Tsolcha et al. Biotreatment of raisin and winery wastewaters and simultaneous biodiesel production using a Leptolyngbya-based microbial consortium
Mata et al. Parametric study of a brewery effluent treatment by microalgae Scenedesmus obliquus
Ruiz-Martinez et al. Microalgae cultivation in wastewater: nutrient removal from anaerobic membrane bioreactor effluent
Gao et al. Lipid accumulation properties of Chlorella vulgaris and Scenedesmus obliquus in membrane photobioreactor (MPBR) fed with secondary effluent from municipal wastewater treatment plant
Wu et al. Microalgal species for sustainable biomass/lipid production using wastewater as resource: a review
CN105174476B (zh) 用于废水处理的活性污泥与微藻耦合颗粒化系统及其构建和运行方法
CN101921811B (zh) 微藻培养的方法
CN101285075B (zh) 沼气发酵和自养型淡水微藻培养的耦合方法
CN103396950A (zh) 一种基于微藻养殖的沼液生态净化方法
CN103113932B (zh) 利用城市生活污水培养微藻生产生物柴油的方法及系统
Zhang et al. A comparison of on-site nutrient and energy recycling technologies in algal oil production
Qiu et al. Soybean processing wastewater purification via Chlorella L166 and L38 with potential value-added ingredients production
Li et al. Effects of strain, nutrients concentration and inoculum size on microalgae culture for bioenergy from post hydrothermal liquefaction wastewater
CN110885756A (zh) 利用污泥厌氧消化液培养产油小球藻的方法
CN103074231B (zh) 利用生物丁醇的工业废水废气生产微藻的方法及其应用
CN103484370A (zh) 一种利用畜禽排泄物废水培养螺旋藻的方法
CN103981220A (zh) 一种氢烷发酵耦合微藻养殖处理有机废弃物的方法
CN109913278A (zh) 利用城市生活污水与污泥浓缩池上清液混合培养小球藻与栅藻生产生物柴油的方法
Tan et al. Growth of Chlorella pyrenoidosa on different septic tank effluents from rural areas for lipids production and pollutants removal
Shao et al. Towards biomass production and wastewater treatment by enhancing the microalgae-based nutrients recovery from liquid digestate in an innovative photobioreactor integrated with dialysis bag
Liu et al. Diplosphaera sp. MM1–a microalga with phycoremediation and biomethane potential

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: PRIME GREEN ENERGY (SHENZHEN) CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: ZHONGHUA LVYOU CO., LTD.

Effective date: 20110307

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: UNIT 3B, 20/F, FAR EAST CONSORTIUM BUILDING, NO.121, DES VOEUX ROAD CENTRAL, HONG KONG, CHINA TO: 518000 WEST OF 3/F, SECTION 2, FACTORY BUILDING 25, INDUSTRIAL AREA, SCIENCE AND TECHNOLOGY PARK, KEZHI WEST ROAD, NANSHAN DISTRICT, SHENZHEN CITY, GUANGDONG PROVINCE

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20110307

Address after: 518000 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District science and Technology Industrial Park Road, building 25, 3 West 2

Applicant after: Promethean Green Energy (Shenzhen) Co., Ltd.

Address before: Hongkong China des Voeux Road No. 121 in the Far East Development floor of building 20 unit 3B

Applicant before: China Lvyou Co., Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130313

Termination date: 20160414