CN101565675B - 一种小球藻及其培养方法和它在生物柴油生产中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于生物柴油生产技术领域的一种小球藻及其培养方法。本发明的小球藻，命名为小球藻YJ1，菌种保藏登记号为CGMCC No.3037。本发明还公开了该小球藻在生物柴油生产中的应用，它以城市污水二级出水作为培养基生长，不需要外加氮磷等营养元素，可减少生物柴油生产的成本和减轻水资源负担。利用该小球藻构建城市污水深度处理工艺，在处理污水的同时可获得生物柴油，是一种生态友好、成本低廉的污水再生利用与生物柴油生产技术。

Description

一种小球藻及其培养方法和它在生物柴油生产中的应用
技术领域
本发明属生物柴油生产技术领域，特别涉及一种小球藻及其培养方法和它在生物柴油生产中的应用。
背景技术
化石能源正面临枯竭的困境，寻找可持续再生、环境友好的新型能源势在必行。微藻具有生长速率快、收获时期短、光合利用率高等特点，利用微藻作为生物柴油原材料受到越来越多的关注。目前已有的作为生物柴油原料的微藻多分离于海水中，主要采用高营养浓度的培养基进行培养，生产成本过高。因此有必要将生产生物柴油与生产其他副产品(如动物饲料、化肥等)或服务行为(利用废水培养藻细胞，在生产生物柴油的同时去除废水中的氮磷元素)相结合(Vasudevan P T，Microbiology Biotechnology，2008)。
发明内容
本发明的目的是提供一种小球藻。
本发明的第二个目的在于提供上述小球藻的培养方法。
本发明的最后一个目的在于提供上述小球藻在生物柴油生产中的应用。
一种小球藻，所述小球藻的藻种是从城市污水处理厂二级出水中分离得到的，命名为小球藻YJ1，分类命名为小球藻Chlorella sp.，于2009年4月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏登记号为CGMCC No.3037。
所述城市污水处理厂二级出水来自北京市高碑店城市污水厂，其处理工艺采用活性污泥法，其水质指标如表1所示。
表1北京市高碑店城市污水厂二级出水水质
Figure G2009100837975D00021
所述小球藻藻种的分离方法采用平板划线法，取50mL的二级出水加入到50mL的BG11液体培养基中富集培养藻细胞，3～4d后将富集的藻细胞分别以1倍、2倍、5倍、10倍和20倍的稀释度涂布于BG11固体培养基的平板上，其中，琼脂含量为2.5％，放置于光暗比为14h∶10h，光照强度为1100lux，温度为25℃，相对湿度为75％的人工气候箱中培养，三到四周后固体平板上长出绿色的单个藻落。挑取单藻落在BG11固体培养基的平板上进行平板划线分离，反复3次后，得到纯藻种，命名为小球藻YJ1。
所述小球藻的培养方法，其具体操作步骤如下：以城市污水二级出水为培养基，向该培养基中接种小球藻藻种YJ1，其中，初始接种密度为1×104个～1×105个·mL-1，然后在光暗比为12h∶12h～14h∶10h，光照强度为800～1300lux，温度为22℃～27℃，相对湿度为70％～80％的条件下培养10～22d，离心小球藻液，收获小球藻。
所述小球藻在生物柴油生产中的应用，以小球藻YJ1为生物柴油的原料，以城市污水二级出水为培养基，通过小球藻的生长累积油脂。
所述城市污水二级出水为城市污水二级处理工艺的二沉池出水，其中，水中氨氮浓度小于25mg·L-1，总磷浓度小于1.0mg·L-1，pH处于6～8。
本发明的有益效果：与其他作为生物柴油原料的藻种相比，本发明的小球藻可以将城市污水二级出水作为培养基，不需要外加氮磷等营养元素，可减少生物柴油生产成本和减轻水资源负担。利用本发明的小球藻构建城市污水深度处理工艺，在处理污水的同时可获得生物柴油，是一种生态友好、成本低廉的污水再生利用与生物柴油生产技术。
附图说明
图1为小球藻YJ1以北京高碑店污水处理厂二沉池出水为培养基的生长曲线和油脂含量变化曲线；
图2为小球藻YJ1以北京清河污水处理厂二沉池出水为培养基的生长曲线和油脂含量变化曲线；
图3为小球藻YJ1以北京酒仙桥污水处理厂二沉池出水为培养基的生长曲线和油脂含量变化曲线。
具体实施方式
以下实施例中使用的城市污水二级出水分别取自北京市高碑店、清河和酒仙桥污水处理厂，其处理工艺与水质指标如表2所示。
表2不同污水处理厂二级出水处理工艺与水质指标
Figure G2009100837975D00031
以下实施例中涉及的小球藻生长曲线的测定方法采用藻细胞技术法，即利用显微镜和血球计数板计数藻细胞数目(中央25个大方格的藻细胞数量)，再换算出培养液中的藻细胞密度，其中，换算方法为：藻密度(个·mL-1)＝计数得到藻细胞数量×104。
以下实施例中的油脂测定方法参照文献(Chen F，Journal of Applied phycology，1991；林红卫，广西化工，1999)，采用氯仿∶甲醇提取法获得油脂。即取40mL藻液离心(10000rpm，10min)浓缩为0.8mL的藻液，之后加入2mL甲醇和1mL氯仿，混合10min后再加入1mL氯仿和1mL去离子水。之后离心(4000rpm，10min)将氯仿层转入预先称重的试管，60℃下氮气将氯仿吹干，称重。试管前后质量之差即为总脂质量，用以下公式计算总脂百分含量。
总脂百分含量＝(总脂质量/藻细胞干重)×100％。
实施例1
向北京市高碑店污水处理厂二级出水中接种小球藻藻种YJ1，初始接种密度为5×104个·mL-1。在光暗比为12h∶12h，温度为25℃，相对湿度为75％，光照强度1100lux的条件下培养18d左右，在培养的不同时间，测定该小球藻的生长曲线及油脂含量。待培养结束后6000rpm离心10min，收获小球藻。
结果如图1所示，小球藻在该城市污水二级出水中生长的最大藻密度可高达107个·mL-1；油脂百分含量可高达43％。
实施例2
向清河污水处理厂二级出水中接种小球藻藻种YJ1，初始接种密度为1×104个·mL-1。在光暗比为14h∶10h，温度为27℃，相对湿度为70％，光照强度1300lux的条件下培养20d左右，测定该小球藻的生长曲线及油脂含量。待培养结束后6000rpm离心10min，收获小球藻。
结果如图2所示，小球藻在该城市污水二级出水中生长的最大藻密度可高达106个·mL-1；油脂百分含量可高达43％。
实施例3
向酒仙桥污水处理厂二级出水中接种小球藻藻种YJ1，初始接种密度为1×105个·mL-1。在光暗比为13h∶11h，温度为22℃，相对湿度为80％，光照强度800lux的条件下培养21d左右，测定该小球藻的生长曲线及油脂含量。待培养结束后6000rpm离心10min，收获小球藻。
结果如图3所示，小球藻在该城市污水二级出水中生长的最大藻密度可达107个·mL-1；油脂百分含量可高达43％。
利用上述实施例获得的小球藻，可通过酯交换反应而制成生物柴油。
参考文献
1 Vasudevan P T，Briggs M.Biodiesel production-current state of the art and challenges.J.Ind.MicrobiologyBiotechnology.2008，35：421～430.
2 Chen F，Johns MR，Effect of C/N ratio and aeration on the fatty acid composition of heterotrophicChlorella sorokiniana，Journal of Applied phycology，1991，9(3)：203-209.
3 林红卫，黄文榜，覃海错等，螺旋藻中类脂提取方法的研究，广西化工，1999，28(2)：7-8

Claims (6)

1.一种小球藻，其特征在于，所述小球藻的藻种是从城市污水处理厂二级出水中分离得到的，命名为小球藻YJ1，分类命名为小球藻Chlorella sp.，于2009年4月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏登记号为CGMCC No.3037。
2.根据权利要求1所述的小球藻，其特征在于，所述城市污水处理厂二级出水来自北京市高碑店城市污水厂。
3.权利要求1所述小球藻的培养方法，其特征在于，以城市污水二级出水为培养基，向该培养基中接种小球藻藻种YJ1，其中，初始接种密度为1×104个～1×105个·mL-1，然后在光暗比为12h∶12h～14h∶10h，光照强度为800～1300lux，温度为22℃～27℃，相对湿度为70％～80％的条件下培养10～22d，离心小球藻液，收获小球藻。
4.根据权利要求3所述的小球藻的培养方法，其特征在于，所述城市污水二级出水为城市污水二级处理工艺的二沉池出水，其中，水中氨氮浓度小于25mg·L-1，总磷浓度小于2.0mg·L-1，pH为6～8。
5.权利要求1所述的小球藻在生物柴油生产中的应用，其特征在于，以小球藻YJ1为生物柴油的原料，以城市污水二级出水为培养基，通过小球藻的生长累积油脂。
6.根据权利要求5所述的小球藻在生物柴油生产中的应用，其特征在于，所述城市污水二级出水为城市污水二级处理工艺的二沉池出水，其中，水中氨氮浓度小于25mg·L-1，总磷浓度小于2.0mg·L-1，pH处于6～8。
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