CN103087919A - 连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连续培养与原位自絮凝沉降法采收微藻的方法及装置,属于微生物培养技术领域。本发明通过鼓泡搅拌柱式光生物反应器培养微藻细胞,采用原位自絮凝沉降法分离藻细胞,并从柱下端锥体底部放出浓缩藻浆;再通过絮凝上清液中直接补料继续培养藻细胞,可同时实现有机废水的再利用、CO2的生物固定、微藻的连续培养与分离,降低了大规模培养微藻的成本,提高了培养和采收的效率;培养液的循环利用使其处理量大大降低;微藻培养和采收工艺简单、操作方便;设备结构简单,成本低,适用范围广,具有产业化推广应用的潜力。
Description
技术领域
本发明属于微生物培养技术领域,涉及一种培养与采收微藻的方法,尤其涉及一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法;本发明同时还涉及一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的装置。
背景技术
藻类具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应能力强、生长周期短、蛋白质和油脂含量高以及环境友好等突出特点。小球藻属于单细胞绿藻,含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质、食物纤维、核酸及叶绿素等,是维持和促进人体健康所不可缺少的营养素。小球藻具有增强人体免疫、防止病毒增殖、抑制癌细胞增殖、降低血清胆固醇含量、排毒等功能。小球藻为世界上公认的健康食品,是全世界微藻产业中产量最大的品种。
目前,微藻的培养方法主要有罐式、室外开放池、循环池、跑道池、室内密闭培养器和管式反应器等。微藻的大规模采收方法有离心法、絮凝沉淀法、过滤法和筛分法等。但是,这几种方法均存在一些问题:在低密度培养时,离心法的动力成本较高;常规的絮凝法不仅要用到絮凝剂,而且采收后的培养液不能循环使用,生产成本较高,而且若使用化学絮凝剂,大量废水会造成环境污染;过滤法采收微藻时,容易造成滤布堵塞;筛分法只适用于个体较大的微藻。
大规模采收小球藻的难点主要在于:(1)培养液中藻细胞的密度一般较低,若要获得一定规模的藻体,必须要大量培养,因此,培养液的处理量非常大。(2)小球藻细胞的个体比较小,一般只有3~8μm,因而一般的固液分离方法不太适用。(3)小球藻浓度达到一定值时,黏度很大造成分离困难。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题,提供一种低成本、高效率、培养液可循环利用的连续培养与原位自絮凝采收小球藻细胞的方法。
本发明的另一目的是提供一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的装置。
(一)连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法
本发明连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法,包括以下工艺步骤:
1、配制废水培养基:在经静止沉降、40~100目过滤预处理的有机废水中,添加相应的物质,配制成以下浓度组分的培养基:
氮源:0.25~1.5 g/L,磷源:0.05~0.25 g/L,NaHCO3:0.05~1.0 g/L,MgSO4·7H2O:0.075~0.15 g/L,CaCl2·2H2O:25~100 mg/L,NaCl:25~500 mg/L,FeCl3 . 6H2O:5~50 mg/L。
所述氮源为KNO3、NaNO3或尿素。
所述磷源为KH2PO4、K2HPO4、NaH2PO4或Na2HPO4。
所述有机废水为啤酒工业废水、城市生活污水、畜禽养殖废水或食品加工废水。
调整上述废水培养基的pH值为6.5~8.0,并采用微滤除菌或高压蒸汽灭菌后待用。
2、接种与培养微藻:在柱式反应器中,将培养至对数生长期的藻种细胞接入上述废水培养基进行培养:接入湿重藻种细胞浓度为100~500 mg/L,在自然光源照射下或控制光照强度为2000~10000 lux、光暗比为(8h~16h):(16h~ 8h)的光源照射下,控制搅拌转速为150~300 r /min;通入空气或空气与CO2的混合气体,通气量控制在为200~1200 ml/min;调节培养液的pH在7.0~9.0,在培养温度20~35℃下培养6~12天。
所述藻种为小球藻属的微藻品种。
所述空气与CO2的混合气体中,CO2的体积分数为1 %~10 %。
3、采收微藻:培养结束后,用碱液调节培养液的pH值在11~13,并以150~300 r/min的转速搅拌处理5~15min;停止搅拌后自然静置沉降,使藻种细胞自然沉降至柱式反应器的底部,待沉降完全后从底部阀门分离沉降的藻浆。
调整pH所用的碱液为NaOH或KOH,碱液浓度为1 mol/L至饱和;而且不同批次处理中交替使用不同种类的碱液。
4、微藻的连续培养与采收:沉降上清液用酸液调整pH值至6.5~8.0,在其中补加相应的物质,使培养基的浓度组分同步骤(1),并按步骤(2)、(3)的工艺进行连续接种、培养和采收。
调整pH所用的酸液为硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸或醋酸,酸液浓度为1 mol/L至饱和;而且不同批次处理中交替使用不同种类的酸液。
(二)连续培养与原位自絮凝采收微藻的装置
一种连续培养与原位自絮凝采收微藻的装置,包括柱式反应器,该柱式反应器的底部为倒锥体,并在倒锥体的底端设有排藻阀;柱式反应器的下部设置有通气装置和采样阀;柱式反应器内中间部位设置有搅拌桨,该搅拌桨有安装在搅拌机外部的电机传动;柱式反应器的内壁设有加热器,外周设置有光源;柱式反应器的上部设有营养盐储罐、pH电极、温度传感器(pH电极、温度传感器不与搅拌桨相撞)和接种口(同时作为调酸碱口和尾气出口)。
所述通气装置包括设置在柱式反应器内的气体分布器(为环形管,并在环形管设置有向上的通气口)及安装在柱式反应器外的通气管路,该通气管路内设置有滤膜或滤芯;并在通气管路上设置有气体转子流量计。
操作要点:先将微藻培养基注入柱式反应器中,按上述工艺要求通过接种口接入已培养好的藻种细胞;控制搅拌速度、pH值、温度、光照强度、光周期和通气量培养微藻;连续培养一定时间后,搅拌状态下在培养液中加入碱液调整其pH值,使藻细胞发生自絮凝沉降,停止搅拌,自然静止沉降使藻细胞沉降完全,从柱底部的排藻阀门放出藻浆;再通过反应器顶部的接种口调整沉降后的培养上清液的pH值,并通过营养盐补料口补加浓缩营养盐母液(已灭菌)调整pH值后,继续接入已培养好的藻种细胞,在相同条件下进行培养;如此反复,实现了微藻的连续培养与原位自絮凝采收,解决了大规模培养微藻时的技术难题,降低了微藻的培养成本、提高了培养效率,同时实现了微藻培养液的重复利用。
本发明相对现有技术具有以下优点:
1、通过鼓泡搅拌柱式光生物反应器培养微藻细胞,采用原位自絮凝沉降法分离藻细胞,并从柱下端锥体底部放出浓缩藻浆;再通过絮凝上清液中直接补料,可继续培养藻细胞,实现了微藻的连续培养与原位自絮凝采收,降低了大规模培养微藻的成本,提高了微藻培养和采收的效率;
2、以有机废水为主要基质配制微藻培养基,实现了废水再利用,降低了培养基成本;
3、培养液的循环利用,大大降低了培养液的处理量,从而降低了处理废水造成的环境污染;
4、微藻的连续培养与原位自絮凝采收工艺简单、操作方便,分离效率高;
5、微藻的连续培养与原位自絮凝采收设备结构简单,成本低,适用范围广,具有产业化推广应用的潜力。
附图说明
图1为本发明连续培养与原位自絮凝采收微藻装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明微藻连续培养与原位自絮凝采收的装置和工艺进一步说明。
实施例一
1、微藻连续培养与原位自絮凝采收装置
微藻连续培养与原位自絮凝采收装置(参照图1),包括一个底部为倒锥体2(锥体高10~40 cm)的柱式反应器1(反应器的材质无色透明的有机玻璃;柱体为圆柱状,柱内直径为10~40 cm,柱身高度为50~200 cm);并在倒锥体的底端设有排藻阀4。柱式反应器1的下部设置有通气装置,给柱体内通入含一定比例CO2的无菌空气,以实现供气和CO2的生物固定。该通气装置包括设置在柱式反应器1内的气体分布器12及安装在柱式反应器外的通气管路10,通气管路内设置有滤膜或滤芯,并在通气管路上还设置有气体转子流量计11。柱式反应器内的中轴上安装有搅拌桨6,并由柱体外的电机7提供动力。柱式反应器的内壁设有加热器14,对柱体内的物料进行控温加热,以保证工艺所需要的温度。柱式反应器的外周设置有光源3(LED人工光源),以提供反应所需光照条件。柱式反应器的上部设有营养盐储罐5、pH电极8、温度传感器9(pH电极8、温度传感器9的安放位置与叶片旋转位置错开)和接种口(13同时也是调酸碱口和尾气出口)。柱式反应器1的下部设有采样阀15。
2、微藻连续培养与原位自絮凝采收工艺
(1)普通小球藻(Chlorella vulgaris)种子的制备:以土壤浸出液培养基(SEM)作为普通小球藻的种子培养基,SEM组成如表1所示。
表1:SEM培养基组成
其中,土壤提取液的配制方法:取未施过肥的肥力较好的土壤0.5 kg置于烧杯或三角瓶中,加入蒸馏水1000ml,瓶口用透气塞封口,在水浴中沸水加热2h,冷却后在无菌条件下过滤,取上清液,将灭菌蒸馏水加入上清液至总体积1000ml。
EDTA-Fe的配置方法:将EDTA和FeCl3·6H2O分别溶于蒸馏水和0.1mol/L HCl,混匀即可。
培养基灭菌条件:121℃、0.1MPa、20min。
在SEM上接种经SEM固体培养基(SEM中加2%琼脂固化)分离纯化后的普通小球藻种子,培养条件:25±2℃,光照强度4000 lux,光周期:12h:12h,摇瓶转速150rpm,培养时间6~12天,取对数生长期的藻细胞接种。
(2)废水培养基的配置:取某啤酒厂生产废水,静置沉降预处理,取上清液用40目滤网过滤后,添加相应的物质,配制成以下浓度组分的微藻培养基:NaNO3 1.5 g/L,KH2PO4 0.25 g/L,MgSO4·7H2O 0.15 g/L,CaCl2·2H2O 100 mg/L,FeCl3 . 6H2O 50 mg/L。调整培养基的pH为6.5;121℃、0.1 MPa、灭菌20 min后冷却待用。
(3)接种与培养:将上述培养基注入已消毒灭菌的柱式反应器中,接入湿重藻细胞浓度为500 mg/L,人工控制光照强度为10000 lux,光暗比为16h:8h,搅拌转速为150 r /min,通入无菌空气(含1% CO2,通气量为1200 ml/min),培养温度35℃,培养液pH值控制在7.0~7.5,培养时间为12天。
(4)微藻采收:在以150 r/min的搅拌转速下,从柱式反应器顶部的接种口缓慢滴加1mol/L NaOH,使培养液的pH值为11,继续搅拌5 min后停止自然静止沉降,使絮凝藻细胞沉降至柱式反应器的底部,待沉降完全后从底部的排藻阀放出浓缩藻浆,保留上清液。通过测定沉降前后培养液在660nm处的吸光值测得藻细胞的絮凝率为93%。
(5)微藻的连续培养和采收:从反应器顶部的接种口13向沉降后的上清液中缓慢滴加1 mol/L HCl溶液使培养液的pH值为6.5,通过营养盐储罐5向反应器中补加相应的营养盐母液(已灭菌),使沉降上清液的浓度组分同步骤(2)中微藻培养基的浓度组分,并调整pH值为6.5,继续按500 mg/L(湿重)接种量接入已培养好的普通小球藻种子,再于步骤(3)相同条件下连续培养12天。在以150r/min的搅拌转速下,从反应器顶部的接种口缓慢滴加1 mol/L KOH 使培养液的pH值为11,继续搅拌5min后停止,自然静止沉降使絮凝藻细胞沉降完全,最后从柱底部的排藻阀门放出浓缩藻浆,保留上清液。沉降上清液用1 mol/L H2SO4 调整pH值至7.2。通过测定沉降前后培养液在660nm处的吸光值得出藻细胞的絮凝率为90%。在循环使用培养液第三次时,由于受小球藻胞外代谢产物和盐积累的影响,小球藻长势减弱,但藻细胞絮凝沉降率仍达95%。
实施例二
1、微藻连续培养与原位自絮凝采收装置:与实施例1同。
2、微藻连续培养与原位自絮凝采收工艺:
(1)蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)种子的制备:同实施例1;
(2)废水培养基的配置:取某处城市生活废水,静置沉降预处理,取上清液用60目滤网过滤后按以下浓度加入营养盐(g/L):KNO3 1.0 g/L,NaH2PO4 0.2 g/L,NaHCO3 0.5 g/L,MgSO4·7H2O 0.1 g/L,CaCl2·2H2O 50 mg/L,NaCl 200 mg/L,FeCl3 . 6H2O 20 mg/L。调整培养基的pH为7.2;121℃、0.1 MPa、灭菌20 min后冷却待用。
(3)接种与培养:将上述培养基注入已消毒灭菌的柱式反应器中,接入湿重藻细胞浓度为400 mg/L,人工控制光照强度为6000 lux,人工控制光暗比为12h:12h,搅拌转速为200 r /min,通入无菌空气(含4% CO2,通气量为800 ml/min),培养温度30℃,培养液pH值控制在7.5~8.0,培养时间为10天。
(4)微藻采收:在以200 r/min的搅拌转速下,从柱式反应器顶部的接种口缓慢滴加5mol/L NaOH,使培养液的pH值为12,继续搅拌10min后停止,自然静止沉降使絮凝藻细胞沉降完全,最后从柱底部的排藻阀门放出浓缩藻浆,保留上清液。通过测定沉降前后培养液在660nm处的吸光值测得藻细胞的絮凝率为85%。
(5)微藻的连续培养和采收:从反应器顶部的调酸碱口向沉降后的培养上清液中缓慢滴加5 mol/L HCl 使培养液的pH值为7.0,通过营养盐储罐向反应器中补加相应的营养盐母液(已灭菌),使沉降上清液的浓度组分同步骤(1)中微藻培养基的浓度组分,并调整pH值为7.2,继续按400 mg/L(湿重)接种量接入已培养好的蛋白核小球藻种子,再于步骤 (3)相同条件下连续培养10天。在以200 r/min的搅拌转速下,从反应器顶部的调酸碱口缓慢滴加5 mol/L KOH 使培养液的pH值为12.0,继续搅拌10min后停止,自然静止沉降使藻细胞沉降完全,从柱底部的排藻阀门放出藻浆,沉降上清液用5 mol/L HNO3调整pH值至7.0。测定沉降前后培养液在660nm处的吸光值得出藻细胞的絮凝率为89%。在第三次重复循环培养时,调整培养液pH值的碱为5mol/L的NaOH,酸为5mol/L的H3PO4,藻细胞长势良好,絮凝沉降率为91%。
实施例三
1、微藻连续培养与原位自絮凝采收装置:与实施例1同。
2、微藻连续培养与原位自絮凝采收工艺:
(1)蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)种子的制备:同实施例1;
(2)废水培养基的配置:取某养殖场废水,静置沉降预处理,取上清液用60目滤网过滤,加自来水按1:1体积稀释后,再按以下浓度加入营养盐(g/L):尿素 0.25 g/L,K2HPO4 0.05 g/L,MgSO4·7H2O 0.075 g/L,CaCl2·2H2O 50 mg/L,NaCl 100 mg/L,FeCl3 . 6H2O 5 mg/L。调整培养基的pH为7.5;采用微滤除菌。
(3)接种与培养:将上述培养基注入已消毒灭菌的柱式反应器中,接入湿重藻细胞浓度为250 mg/L,人工控制光照强度为2000 lux,人工控制光暗比为8h:16h,搅拌转速为250 r /min,通入无菌空气(含6% CO2,通气量为500 ml/min),培养温度25℃,培养液pH值控制在7.5~8.0,培养时间为8天。
(4)微藻采收:在以250 r/min的搅拌转速下,从柱式反应器顶部的接种口缓慢滴加10 mol/L NaOH,使培养液的pH值为12.5,继续搅拌15 min后停止,自然静止沉降使絮凝藻细胞沉降完全,最后从柱底部的排藻阀门放出浓缩藻浆,保留上清液。通过测定沉降前后培养液在660nm处的吸光值测得藻细胞的絮凝率为88%。
(5)微藻的连续培养和采收:从反应器顶部的调酸碱口向沉降后的培养上清液中缓慢滴加10 mol/L 醋酸使培养液的pH值为7.0,通过营养盐储罐向反应器中补加相应的营养盐母液(已灭菌),使沉降上清液的浓度组分同步骤(1)中微藻培养基的浓度组分,并调整pH值为7.5,继续按250 mg/L(湿重)接种量接入已培养好的蛋白核小球藻种子,再于步骤 (3)相同条件下连续培养8天。在以250 r/min的搅拌转速下,从反应器顶部的调酸碱口缓慢滴加10 mol/L KOH 使培养液的pH值为12.5,继续搅拌15min后停止,自然静止沉降使藻细胞沉降完全,从柱底部的排藻阀门放出藻浆,沉降上清液用10 mol/L HNO3调整pH值至7.5。测定沉降前后培养液在660nm处的吸光值得出藻细胞的絮凝率为92%。在第三次重复循环培养时,调整培养液pH值的碱为10mol/L的NaOH,酸为10mol/L的H3PO4,藻细胞长势良好,絮凝沉降率为85%。在进行第四次循环培养时,培养液受污染,小球藻细胞的长势受到抑制。
实施例四
1、微藻连续培养与原位自絮凝采收装置:与实施例 1同。
2、微藻连续培养与原位自絮凝采收工艺:
(1)普通小球藻(Chlorella vulgaris)种子培养液的制备:同实施例1;
(2)废水培养基的配置:取某淀粉加工厂生产废水,静置沉降预处理,再用100目滤网过滤后按以下浓度加入营养盐(g/L):尿素 0.5 g/L,Na2HPO4 0.15 g/L,MgSO4·7H2O 0.125 g/L,CaCl2·2H2O 25 mg/L,NaCl 25 mg/L,FeCl3 . 6H2O 10 mg/L。调整培养基的pH为8.0;微滤除菌后待用。
(3)接种与培养:将上述培养基注入已消毒灭菌的柱式反应器中,接入湿重藻细胞为100 mg/L,自然光源,自然光周期,搅拌转速为300 r /min,通入无菌空气(含10% CO2,通气量为200 ml/min),培养温度20±2℃,培养液pH值控制在8.0~9.0,培养时间6天。
(4)微藻采收:在以300 r/min的搅拌转速下,从柱式反应器顶部的接种口缓慢滴加饱和 KOH,使培养液的pH值为13,继续搅拌10min后停止,自然静止沉降使絮凝藻细胞沉降完全,最后从柱底部的排藻阀门放出浓缩藻浆,保留上清液。通过测定沉降前后培养液在660nm处的吸光值测得藻细胞的絮凝率为78%。
(5)微藻的连续培养和采收:从反应器顶部的调酸碱口向沉降后的培养上清液中缓慢滴加饱和HCl溶液使培养液的pH值为8.0,通过营养盐储罐向反应器中补加相应的营养盐母液(已灭菌),使沉降上清液的浓度组分同步骤(1)中微藻培养基的浓度组分,并调整pH值为8.0,继续按100 mg/L(湿重)接种量接入已培养好的普通小球藻种子,再于步骤(3)相同条件下连续培养6天。在以300 r/min的搅拌转速下,从反应器顶部的调酸碱口缓慢滴加饱和NaOH 使培养液的pH值为13,继续搅拌10min后停止,自然静止沉降使藻细胞沉降完全,从柱底部的排藻阀门放出藻浆,沉降上清液用饱和H3PO4调整pH值至8.0。测定沉降前后培养液在660nm处的吸光值得出藻细胞的絮凝率为80%。在第三次重复循环培养时,调整培养液pH值的碱为饱和KOH溶液,酸为饱和柠檬酸溶液,藻细胞长势良好,絮凝沉降率为82%。
Claims (10)
1.一种连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法,包括以下工艺步骤:
(1)配制废水培养基:在经静止沉降、40~100目过滤预处理的有机废水中,添加相应的物质,配制成以下浓度组分的培养基:
氮源:0.25~1.5 g/L,磷源:0.05~0.25 g/L,NaHCO3:0.05~1.0 g/L,MgSO4·7H2O:0.075~0.15 g/L,CaCl2·2H2O:25~100 mg/L,NaCl:25~500 mg/L,FeCl3 . 6H2O:5~50 mg/L;
调整上述废水培养基的pH值为6.5~8.0,并采用微滤除菌或高压蒸汽灭菌后待用;
(2)接种与培养微藻:在柱式反应器中,将培养至对数生长期的藻种细胞接入上述废水培养基进行培养:接入湿重藻种细胞浓度为100~500 mg/L,在自然光源照射下或控制光照强度为2000~10000 lux、光暗比为(8h~16h):(16h~8h)的光源照射下,控制搅拌转速为150~300 r /min;通入空气或空气与CO2的混合气体,通气量控制在为200~1200 ml/min;调节培养液的pH在7.0~9.0,在培养温度20~35℃下培养6~12天;
(3)采收微藻:培养结束后,用碱液调节培养液的pH值在11~13,并以150~300 r/min的转速搅拌处理5~15min;停止搅拌后自然静置沉降,使藻种细胞自然沉降至柱式反应器的底部,待沉降完全后从底部阀门分离沉降的藻浆;
(4)微藻的连续培养与采收:沉降上清液用酸液调整pH值至6.5~8.0,在其中补加相应的物质,使培养基的浓度组分同步骤(1),并按步骤(2)、(3)的工艺进行连续接种、培养和采收。
2.如权利要求1所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法,其特征在于:步骤(1)所述有机废水为啤酒工业废水、城市生活污水、畜禽养殖废水或食品加工废水。
3.如权利要求1所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法,其特征在于:步骤(1)所述氮源为KNO3、NaNO3或尿素。
4.如权利要求1所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法,其特征在于:步骤(1)所述磷源为KH2PO4、K2HPO4、NaH2PO4或Na2HPO4。
5.如权利要求1所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法,其特征在于:步骤(2)所述藻种为小球藻属的微藻品种。
6.如权利要求1所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法,其特征在于:步骤(2)中所述空气与CO2的混合气体中,CO2的体积分数为1 %~10 %。
7.如权利要求1所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法,其特征在于:步骤(3)中,调整pH所用的碱液为NaOH或KOH,碱液浓度为1 mol/L至饱和;而且不同批次处理中交替使用不同种类的碱液。
8.如权利要求1所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法,其特征在于:步骤(4)中,调整pH所用的酸液为硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸或醋酸,酸液浓度为1 mol/L至饱和;而且不同批次处理中交替使用不同种类的酸液。
9.一种连续培养与原位自絮凝采收微藻的装置,包括柱式反应器(1),其特征在于:所述柱式反应器的底部为倒锥体(2),并在倒锥体的底端设有排藻阀(4);柱式反应器的下部设置有通气装置和采样阀(15);柱式反应器内中间部位设置有搅拌桨(6);柱式反应器的内壁设有加热器(14),外周设置有光源(3);柱式反应器的上部设有营养盐储罐(5)、pH电极(8)、温度传感器(9)和接种口(13)。
10.如权利要求9所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的装置,其特征在于:所述通气装置包括设置在柱式反应器内的气体分布器(12)及安装在柱式反应器外的通气管路(10),所述通气管路(10)内设置有滤膜或滤芯;并在通气管路(10)上还设置有气体转子流量计(11)。
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Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103589644A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-19 | 黑龙江省能源环境研究院 | 一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法 |
CN103960118A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-06 | 临沂大学 | 一种利用淀粉厂废水养殖青岛大扁藻的培养基及培养方法 |
CN104073435A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-01 | 杭州鑫伟低碳技术研发有限公司 | 一种可移动式全天候微藻补光生物反应培养系统及培养方法 |
CN104673673A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-06-03 | 上海海洋大学 | 一种聚球藻的无菌收集方法 |
CN104962474A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-10-07 | 新奥科技发展有限公司 | 一种藻类细胞的培养方法 |
CN104973275A (zh) * | 2014-04-14 | 2015-10-14 | 东营大振生物科技有限公司 | 小球藻分装设备 |
CN105087371A (zh) * | 2014-05-04 | 2015-11-25 | 北京工商大学 | 一种自动化培养微藻的光生物反应器 |
CN105733950A (zh) * | 2014-12-10 | 2016-07-06 | 中国农业大学 | 一种收集养殖于猪场废水中小球藻的方法 |
CN105861371A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-17 | 南昌大学 | 一种基于原位连续采收的螺旋藻养殖方法 |
CN106367351A (zh) * | 2015-07-23 | 2017-02-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种微藻收集方法及其应用 |
CN109880741A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-14 | 重庆大学 | 一种混合微藻的稳定培养装置 |
CN110129204A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-16 | 上饶师范学院 | 一种微藻自絮凝采收方法 |
CN111205986A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-05-29 | 湛江国联水产开发股份有限公司 | 一种杜氏盐藻的连续培育方法 |
CN111908679A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-10 | 重庆工商大学 | 一种通过提高藻类自絮凝能力去除水体中藻类污染物的方法 |
CN113046247A (zh) * | 2019-12-26 | 2021-06-29 | 云南爱尔发生物技术股份有限公司 | 采用连续补料方式的微藻培养方法 |
CN113186079A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-07-30 | 云南爱尔发生物技术股份有限公司 | 一种实现微藻培养光生物反应器中产生循环液流的系统 |
CN113248021A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 利用蛋白核小球藻处理农村生活污水的方法 |
CN113481141A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-10-08 | 华东理工大学 | 一种利用污泥提取液耦合co2定向培养富集高价值微藻生物质的方法及定向培养微藻装置 |
CN113603301A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-05 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种利用微藻处理低浓度含砷废水的装置及方法 |
CN114276922A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-04-05 | 浙江清华长三角研究院 | 一种浅液层准静态的微藻培养系统及使用方法 |
WO2024168400A1 (en) * | 2023-02-16 | 2024-08-22 | Hydrobe Pty Ltd | Culturing phototrophic organisms |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101760429A (zh) * | 2008-12-17 | 2010-06-30 | 新奥科技发展有限公司 | 一种微藻培养简易柱式反应器 |
CN102080041A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-06-01 | 江南大学 | 一种连续流柱式光生物反应器及连续规模化培养产油微藻的方法 |
-
2013
- 2013-01-16 CN CN201310015701.8A patent/CN103087919B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101760429A (zh) * | 2008-12-17 | 2010-06-30 | 新奥科技发展有限公司 | 一种微藻培养简易柱式反应器 |
CN102080041A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-06-01 | 江南大学 | 一种连续流柱式光生物反应器及连续规模化培养产油微藻的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘伟,等: "雨生红球藻规模化培养工艺的构建与应用", 《饲料工业》 * |
杨琪,等: "响应面法优化普通小球藻混合营养培养基组成生产生物质", 《中国生物工程杂志》 * |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103589644A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-19 | 黑龙江省能源环境研究院 | 一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法 |
CN104973275A (zh) * | 2014-04-14 | 2015-10-14 | 东营大振生物科技有限公司 | 小球藻分装设备 |
CN105087371A (zh) * | 2014-05-04 | 2015-11-25 | 北京工商大学 | 一种自动化培养微藻的光生物反应器 |
CN103960118A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-06 | 临沂大学 | 一种利用淀粉厂废水养殖青岛大扁藻的培养基及培养方法 |
CN104073435A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-01 | 杭州鑫伟低碳技术研发有限公司 | 一种可移动式全天候微藻补光生物反应培养系统及培养方法 |
CN105733950A (zh) * | 2014-12-10 | 2016-07-06 | 中国农业大学 | 一种收集养殖于猪场废水中小球藻的方法 |
CN104673673B (zh) * | 2015-03-09 | 2018-04-24 | 上海海洋大学 | 一种聚球藻的无菌收集方法 |
CN104673673A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-06-03 | 上海海洋大学 | 一种聚球藻的无菌收集方法 |
CN104962474B (zh) * | 2015-06-29 | 2019-06-21 | 新奥科技发展有限公司 | 一种藻类细胞的培养方法 |
CN104962474A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-10-07 | 新奥科技发展有限公司 | 一种藻类细胞的培养方法 |
CN106367351A (zh) * | 2015-07-23 | 2017-02-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种微藻收集方法及其应用 |
CN105861371A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-17 | 南昌大学 | 一种基于原位连续采收的螺旋藻养殖方法 |
CN105861371B (zh) * | 2016-04-26 | 2019-07-26 | 南昌大学 | 一种基于原位连续采收的螺旋藻养殖方法 |
CN109880741A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-14 | 重庆大学 | 一种混合微藻的稳定培养装置 |
CN110129204A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-16 | 上饶师范学院 | 一种微藻自絮凝采收方法 |
CN113046247A (zh) * | 2019-12-26 | 2021-06-29 | 云南爱尔发生物技术股份有限公司 | 采用连续补料方式的微藻培养方法 |
CN111205986A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-05-29 | 湛江国联水产开发股份有限公司 | 一种杜氏盐藻的连续培育方法 |
CN111908679A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-10 | 重庆工商大学 | 一种通过提高藻类自絮凝能力去除水体中藻类污染物的方法 |
CN113186079A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-07-30 | 云南爱尔发生物技术股份有限公司 | 一种实现微藻培养光生物反应器中产生循环液流的系统 |
CN113248021A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 利用蛋白核小球藻处理农村生活污水的方法 |
CN113481141A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-10-08 | 华东理工大学 | 一种利用污泥提取液耦合co2定向培养富集高价值微藻生物质的方法及定向培养微藻装置 |
CN113481141B (zh) * | 2021-08-04 | 2024-02-13 | 华东理工大学 | 一种利用污泥提取液耦合co2定向培养富集高价值微藻生物质的方法及定向培养微藻装置 |
CN113603301A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-05 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种利用微藻处理低浓度含砷废水的装置及方法 |
CN113603301B (zh) * | 2021-08-17 | 2023-10-24 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种利用微藻处理低浓度含砷废水的装置及方法 |
CN114276922A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-04-05 | 浙江清华长三角研究院 | 一种浅液层准静态的微藻培养系统及使用方法 |
WO2024168400A1 (en) * | 2023-02-16 | 2024-08-22 | Hydrobe Pty Ltd | Culturing phototrophic organisms |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103087919B (zh) | 2014-04-16 |
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