CN104069522A - 一种治理微藻固定化培养中污染的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种治理微藻固定化培养中污染的方法，涉及微藻固定化培养技术领域，操作简单、能有效地治理微藻固定化培养中的污染。本发明公开的治理微藻固定化培养中污染的方法包括：向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒。本发明公开的治理微藻固定化培养中污染的方法适用于微藻固定化培养过程中。

Description

一种治理微藻固定化培养中污染的方法

技术领域

本发明涉及微藻固定化培养技术领域，尤其涉及一种治理微藻固定化培养中污染的方法。 

背景技术

微藻固定化培养是指将游离的微藻细胞固定或包埋在载体上，细胞处于相对静止状态、而培养液具有相对流动状态的一种培养方式，具有培养体系中固含率高、培养液少等优点，可以减少混合、采收的能耗，并能解决大量废液处理的问题，因此，越来越多的研究机构开始关注微藻固定化培养技术。 

微藻固定化培养过程中，鉴于成本考虑，养殖过程不可能完全封闭、也不可能全部是无菌操作，因此，培养过程中，尤其是夏季，可能会出现一系列的污染，如细菌、原生动物等，这些污染一旦出现，往往会影响微藻的产量，甚至会导致整个培养过程颗粒无收。 

由于固定化培养起步较晚，针对微藻固定化培养过程中污染方面的研究目前还没有系统的展开。而微藻固定化培养技术要想成为一个成熟的、稳定的、可以实现产业化的技术，就迫切需要一种有效的治理污染的技术。 

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种治理微藻固定化培养中污染的方法，操作简单、能有效地治理微藻固定化培养中的污染。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一方面，本发明提供了一种治理微藻固定化培养中污染的方法，其中，包括： 

向培养液中加入二氧化氯； 

待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒。 

进一步地，在所述向培养液中加入二氧化氯之前，所述方法还包括：将当前使用的培养液更换掉； 

所述向培养液中加入二氧化氯具体包括：向更换后的未污染的培养液中加入二氧化氯。 

更进一步地，在所述将当前使用的培养液更换掉之后，所述方法还包括： 

向更换掉的培养液中加入二氧化氯，其中更换掉的培养液中加入的二氧化氯浓度大于更换后的未污染的培养液中加入的二氧化氯浓度。 

优选地，当微藻固定化培养体系中出现轻度污染时，所述向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括： 

向培养液中加入1～5ppm二氧化氯； 

待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒。 

或者，当微藻固定化培养体系中出现轻度污染时，所述向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括： 

向更换后的未污染的培养液中加入1～5ppm二氧化氯； 

待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒。 

优选地，当微藻固定化培养体系中出现中度污染时，所述向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括： 

向更换后的未污染的培养液中加入5～10ppm二氧化氯； 

待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用20～30ppm二氧化氯对反应器进行消毒。 

进一步地，当微藻固定化培养体系中出现中度污染时，所述向更换掉的培养液中加入二氧化氯具体包括： 

向更换掉的培养液中加入10～20ppm二氧化氯。 

优选地，当微藻固定化培养体系中出现重度污染时，所述向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括： 

向更换后的未污染的培养液中加入20～25ppm二氧化氯； 

直接结束当前培养批次的微藻的养殖，用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒。 

进一步地，当微藻固定化培养体系中出现重度污染时，所述向更 换掉的培养液中加入二氧化氯具体包括： 

向更换掉的培养液中加入50～70ppm二氧化氯。 

本发明实施例提供的治理微藻固定化培养中污染的方法，由于培养过程中，为微藻补充的培养液会不断地经过反应器，一旦出现污染，向培养液中加入二氧化氯，可以同时起到治理微藻污染和对反应器进行消毒的作用，实现了培养过程中对污染的治理，以减少当前培养批次的微藻的损失；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒，能够有效地治理反应器中出现的污染，从而保证下一批次微藻的养殖不受该污染的损害；这样，本发明实施例以简单的操作有效地防治了微藻固定化培养中的污染、且能保证下一批次微藻的养殖不受该污染的损害。 

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明实施例提供了一种治理微藻固定化培养中污染的方法，其中，包括： 

S1、向培养液中加入二氧化氯； 

S2、待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒。 

本发明实施例提供的治理微藻固定化培养中污染的方法，由于培养过程中，为微藻补充的培养液会不断地经过反应器，一旦出现污染，向培养液中加入二氧化氯，可以同时起到治理微藻污染和对反应器进行消毒的作用，实现了培养过程中对污染的治理，以减少当前培养批次的微藻的损失；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒，能够有效地治理反应器中出现的污染，从而保证下一批次微藻的养殖不受该污染的损害；这样，本发明实施例以简单的操作有效地治理了微藻固定化培养中的污染、且能保证下一批次微藻的养殖不受该污染的损害。 

需要说明的是，本发明实施例中所述的反应器可以包括微藻固定化培养中参与微藻培养的一切装置，比如可以包括气路、承载微藻的 反应器皿等。 

进一步地，在步骤S1所述的向培养液中加入二氧化氯之前，所述方法还可以包括：将当前使用的培养液更换掉； 

步骤S1所述的向培养液中加入二氧化氯具体可以包括： 

S1′、向更换后的未污染的培养液中加入二氧化氯。 

当培养体系中出现污染时，还可以将当前使用的被污染的培养液更换掉，选用新鲜的未污染的培养液继续培养，并向该新鲜的未污染的培养液中添加二氧化氯，用于在培养过程中治理污染，从而减少污染对当前培养批次的微藻造成的损失。 

更进一步地，在上述将当前使用的培养液更换掉之后，所述方法还可以包括： 

S3、向更换掉的培养液中加入二氧化氯，其中更换掉的培养液中加入的二氧化氯浓度大于更换后的未污染的培养液中加入的二氧化氯浓度。 

对于更换掉的被污染的培养液，可以向其中添加较高浓度的二氧化氯，以迅速有效地治理其中的细菌、原生动物等污染，并通过其自身不断挥发后，该治理后的培养液还可以重复使用。 

综合上述，本发明实施例中，当培养体系中出现污染时，可以将培养液中的污染和反应器中的污染分开治理，即将当前使用的被污染的培养液换掉，采用新鲜的未污染的、添加有二氧化氯的培养液继续培养，用于治理反应器和微藻的污染；而对于更换掉的被污染的培养液，可以向其中添加较高浓度的二氧化氯，从而迅速有效地治理该培养液中的污染；这样，分开治理污染既能够避免当前使用的被污染的培养液中的污染进入反应器进一步污染反应器和微藻，还能够高效迅速地分别治理反应器和微藻的污染、以及培养液中的污染。 

在微藻固定化培养过程中，随着生物量的增大及胞外分泌物的增多，培养体系中表层、中间层、底层细胞会有很大的差异，污染出现的位置也会有很大的不确定性，因此，要严格控制培养过程中各个环节中对培养液及反应器的处理，从而达到既能治理污染又不影响微藻产量的效果。 

本发明实施例中，分别用二氧化氯对培养液和反应器进行处理，并且可以根据培养过程中污染出现的严重程度分别调节二氧化氯的浓度来治理培养过程中的污染。 

例如，当微藻固定化培养体系中出现轻度污染时，步骤S1、S2所述的向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体可以包括： 

S11、向培养液中加入1～5ppm二氧化氯，比如1ppm、1.5ppm、2ppm、2.5ppm、3ppm、3.5ppm、4ppm、4.5ppm、5ppm二氧化氯； 

S21、待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒，比如用5ppm、5.5ppm、6ppm、6.5ppm、7ppm、7.5ppm、8ppm、8.5ppm、9ppm、9.5ppm、10ppm二氧化氯进行消毒，消毒时间可以在24h以上，比如24h、28h、30h、35h、40h、45h、48h、50h。 

也就是说，培养过程中，当出现轻度污染时，向培养液中加入1～5ppm二氧化氯继续培养，该浓度的二氧化氯可以治理出现的污染且能够对反应器进行消毒，并且，该浓度的二氧化氯不会对微藻产生伤害；待当前培养批次的微藻养殖结束之后，再用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒，从而治理微藻固定化培养体系中出现的污染，以避免该污染影响下一批次微藻的养殖。 

需要说明的是，当出现轻度污染时，可以继续使用当前的培养液，即直接在当前使用的培养液中添加1～5ppm二氧化氯继续培养，也可以将当前使用的培养液换掉，使用更换后的新鲜的未污染的培养液继续培养，并向更换后的未污染的培养液中添加1～5ppm二氧化氯继续培养，本发明对此不作限定。 

当微藻固定化培养体系中出现中度污染时，可以直接将当前使用的培养液更换掉，使用新鲜的培养液继续培养，并向新鲜的培养液中添加一定浓度的二氧化氯。即采用上述步骤S1′、S2对中度污染进行治理，具体地，上述步骤S1′、S2所述的向更换后的未污染的培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体可以包括： 

S12、向更换后的未污染的培养液中加入5～10ppm二氧化氯，比如5ppm、5.5ppm、6ppm、6.5ppm、7ppm、7.5ppm、8ppm、8.5ppm、9ppm、9.5ppm、10ppm二氧化氯； 

S22、待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用20～30ppm二氧化氯对反应器进行消毒，比如用20ppm、21ppm、22ppm、23ppm、24ppm、25ppm、26ppm、27ppm、28ppm、29ppm、30ppm二氧化氯进行消毒， 消毒时间可以在24h以上，比如24h、28h、30h、35h、40h、45h、48h、50h。 

也就是说，培养过程中，当出现中度污染时，将当前使用的被污染的培养液更换掉；向更换后的新鲜的未污染的培养液中加入5～10ppm二氧化氯继续培养，该浓度的二氧化氯可以有效地治理微藻和反应器中的污染；待当前培养批次的微藻养殖结束之后，再用20～30ppm二氧化氯对反应器进行消毒，从而进一步治理微藻固定化培养体系中的污染，以防止该污染影响下一批次微藻的培养。 

当出现中度污染时，上述步骤S3所述的向更换掉的培养液中加入二氧化氯具体可以包括： 

S32、向更换掉的培养液中加入10～20ppm二氧化氯，比如加入10ppm、11ppm、12ppm、13ppm、14ppm、15ppm、16ppm、17ppm、18ppm、19ppm、20ppm二氧化氯。 

也就是说，当出现中度污染时，立即更换掉当前使用的培养液，并在更换掉的培养液中加入10～20ppm二氧化氯，以治理培养液中的污染，待二氧化氯自身不断挥发后，更换掉的培养液还可以重复使用。 

综合上述步骤S12、S22、S32，本发明实施例中，当出现中度污染时，可以将培养液中的污染和反应器中的污染分开治理，即通过更换新鲜的培养液，使用相对较低浓度的5～10ppm二氧化氯的培养液继续培养，该浓度二氧化氯既不会对微藻造成较大伤害，又能有效地治理反应器和微藻中的污染；另外，更换掉的已被污染的培养液可以采用较大浓度的10～20ppm二氧化氯迅速有效地治理污染，并通过其自身不断挥发后，该治理后的培养液还可以重复使用，这样，采用分开治理的方式，既能够避免当前使用的被污染的培养液中的污染进入反应器进一步污染反应器和微藻，还能够高效迅速地分别治理反应器和微藻的污染、以及培养液中的污染，从而可以简单可靠的最大限度地治理污染，同时又尽量减少对微藻的伤害。 

当微藻固定化培养体系中出现重度污染时，也可以直接将当前使用的培养液更换掉，使用新鲜的培养液继续培养，并向新鲜的培养液中添加一定浓度的二氧化氯。即采用上述步骤S1′、S2对重度污染进行治理，具体地，上述步骤S1′、S2所述的向更换后的未污染的培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体可以包括： 

S13、向更换后的未污染的培养液中加入20～25ppm二氧化氯，比如20ppm、20.5ppm、21ppm、22ppm、22.5ppm、23ppm、23.5ppm、24ppm、24.5ppm、25ppm二氧化氯； 

S23、待当前培养周期的微藻收获之后，直接结束当前培养批次的养殖，用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒，比如用30ppm、32ppm、34ppm、36ppm、38ppm、40ppm、42ppm、44ppm、46ppm、48ppm、50ppm二氧化氯进行消毒，消毒时间可以在24h以上，比如24h、28h、30h、35h、40h、45h、48h、50h。 

微藻固定化培养过程中，每批次培养若干周期，每周期收获一次。培养过程中，当出现重度污染时，将当前使用的被污染的培养液更换掉；向更换后的新鲜的未污染的培养液中加入20～25ppm二氧化氯继续培养，以有效地治理微藻和反应器中的污染；待当前培养周期的微藻收获之后，就直接结束当前培养批次的养殖，并用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒，以治理该重度污染，从而避免该污染影响下一批次的微藻养殖。 

当出现重度污染时，上述步骤S3所述的向更换掉的培养液中加入二氧化氯具体可以包括： 

S33、向更换掉的培养液中加入50～70ppm二氧化氯，比如加入50ppm、52ppm、54ppm、56ppm、58ppm、60ppm、62ppm、64ppm、66ppm、68ppm、70ppm二氧化氯。 

这样，50～70ppm二氧化氯可以有效地治理培养液中的污染，待二氧化氯自身不断挥发后，更换掉的培养液还可以重复使用。 

综合上述步骤S13、S23、S33，本发明实施例中，当出现重度污染时，也可以将培养液中的污染和反应器中的污染分开治理，即通过更换新鲜的培养液，使用相对较低浓度的20～25ppm二氧化氯的培养液继续培养当前培养周期的微藻，该浓度二氧化氯既不会对微藻造成较大伤害，又能有效地治理养殖过程中出现的重度污染；另外，更换掉的已被污染的培养液可以采用较大浓度的50～70ppm二氧化氯迅速有效地治理污染，并通过其自身不断挥发后，该治理后的培养液还可以重复使用，这样，采用分开治理的方式，既能够避免当前使用的被污染的培养液中的污染进入反应器中污染反应器和微藻，还能够高效迅速地分别治理培养液中的污染、及当前养殖的反应器和微藻中的污染，从而可以简单可靠的最大限度地治理污染，同时又尽量减少对微藻的 伤害。 

需要说明的是，本发明实施例中，1ppm二氧化氯是指添加的消毒液有效氯含量为1ppm，比如“向培养液中加入1～5ppm二氧化氯”是指添加二氧化氯之后，培养液中的有效氯含量为1～5ppm，“用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒”是指用有效氯含量为5～10ppm的消毒液对反应器进行消毒；其中，ppm表示一百万份单位质量的溶液中所含溶质的质量，百万分之几就叫做几个ppm；同理，其他浓度的二氧化氯亦然，本发明对比不再一一赘述。 

轻度污染是指出现该污染后，微藻产量在24小时内的损失小于10％；中度污染是指出现该污染后，微藻产量在24小时内的损失为10～30％；重度污染是指出现该污染后，微藻产量在24小时内的损失为大于30％，甚至整个培养体系的产品化为零。 

本发明实施例提供的治理微藻固定化培养中污染的方法，当培养体系中出现轻度污染时，向培养液中加入1～5ppm二氧化氯，待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒；当出现中度污染时，向更换后的未污染的培养液中加入5～10ppm二氧化氯，待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用20～30ppm二氧化氯对反应器进行消毒；当出现重度污染时，向更换后的未污染的培养液中加入20～25ppm二氧化氯，待当前培养周期的微藻收获之后，直接结束当前培养批次的养殖，并用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒，这样，在培养体系中建立了有效地多层次的污染治理体系，使得整个养殖过程中污染的几率大大降低；即使出现了不同程度的污染，针对污染程度，分别采取相应的治理措施，从而有效地处理了污染；并且，当出现不同程度的污染后，由于得到了有效地处理，不会造成下一批次培养的污染；整个培养体系由于具有了防御体系，从而使养殖过程可以平稳地运转。 

为了进一步说明本发明实施例提供的治理微藻固定化培养中污染的方法，下面通过具体实施例进行说明。 

对比例 

在反应器皿上接入栅藻，然后将反应器皿放置在日照充足的地方，使用BG₁₁培养基配方的培养液开始微藻的固定化培养，每5天为一周期收集一次藻泥，每批次养殖3个周期；以此方法养殖若干批次。 

实施例1 

使用与对比例相同的方法对栅藻进行固定化培养，当培养体系出现轻度污染时，采用如下方法进行治理： 

向当前使用的培养液中加入二氧化氯，调整其有效氯浓度为2ppm，继续养殖，待培养结束后收集藻泥，计算产量。 

待该批次的养殖结束后，对养殖相关的反应器进行消毒，比如气路、承载微藻的反应器皿等非金属类的养殖工具，具体为：将反应器全部放入8ppm二氧化氯中浸泡24h。 

而对比例中，当出现轻度污染时不作任何处理，在养殖结束后，由于污染的扩大，其产量为实施例1的80％。 

实施例1出现轻度污染后，经过二氧化氯处理后的产量为对比例的1.25倍，该数据表明，实施例1提供的方法有效地治理了污染，保证了栅藻的产量，从而减少了损失。 

实施例2 

使用与对比例相同的方法对栅藻进行固定化培养，当培养体系出现中度污染时，采用如下方法进行治理： 

将当前使用的培养液更换掉，并将更换掉的培养液统一集中在密闭的容器中，加入13ppm二氧化氯进行处理，直至48小时以后，可以再次重复使用。 

向更换后的未污染的新鲜培养液中加入6ppm二氧化氯，并使用该培养液继续养殖。待培养结束后收集藻泥，计算产量。 

待该批次的养殖结束后，对养殖相关的反应器进行消毒，比如气路、承载微藻的反应器皿等非金属类的养殖工具，具体为：将反应器全部放入27ppm二氧化氯中浸泡24h。 

而对比例中，当出现中度污染时不作任何处理，发现，由于未进行污染治理，污染进行大范围的蔓延，待培养结束后收集藻泥，计算出现中度污染时的产量。 

实施例2出现中度污染后，由于经过二氧化氯处理，其产量为对比例的3.2倍，该数据表明，实施例2提供的方法有效地治理了污染，保证了栅藻的产量，从而减少了损失。 

实施例3 

使用与对比例相同的方法对栅藻进行固定化培养，当培养体系出现重度污染时，采用如下方法进行治理： 

将当前使用的培养液更换掉，并将更换掉的培养液统一集中在密 闭的容器中，加入62ppm二氧化氯进行处理，直至48小时以后，可以再次重复使用。 

向更换后的未污染的新鲜培养液中加入22ppm二氧化氯，并使用该培养液继续养殖。待该培养周期结束后收集藻泥，计算产量。 

待当前培养周期的微藻收获之后，直接结束当前培养批次的养殖，对养殖相关的反应器进行消毒，比如气路、承载微藻的反应器皿等非金属类的养殖工具，具体为：将反应器全部放入45ppm二氧化氯中浸泡24h。 

对比例中，当出现重度污染时不作任何处理，结果，对比例培养完全崩塌，颗粒无收。 

实施例3出现重度污染后，由于采取了有效地治理措施，因此出现重度污染的当前培养周期的微藻得到了相当的产量，该结果表明，实施例3提供的方法有效地治理了污染，保证了栅藻的产量，从而减少了损失。 

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。 

Claims (9)

1.一种治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，包括：

向培养液中加入二氧化氯；

待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒。

2.根据权利要求1所述的治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，在所述向培养液中加入二氧化氯之前，所述方法还包括：将当前使用的培养液更换掉；

所述向培养液中加入二氧化氯具体包括：向更换后的未污染的培养液中加入二氧化氯。

3.根据权利要求2所述的治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，在所述将当前使用的培养液更换掉之后，所述方法还包括：

向更换掉的培养液中加入二氧化氯，其中，更换掉的培养液中加入的二氧化氯浓度大于更换后的未污染的培养液中加入的二氧化氯浓度。

4.根据权利要求1所述的治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，当微藻固定化培养体系中出现轻度污染时，所述向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：

向培养液中加入1～5ppm二氧化氯；

待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒。

5.根据权利要求2所述的治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，当微藻固定化培养体系中出现轻度污染时，所述向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：

向更换后的未污染的培养液中加入1～5ppm二氧化氯；

待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒。

6.根据权利要求2所述的治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，当微藻固定化培养体系中出现中度污染时，所述向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：

向更换后的未污染的培养液中加入5～10ppm二氧化氯；

待当前培养批次的微藻养殖结束之后，用20～30ppm二氧化氯对反应器进行消毒。

7.根据权利要求3所述的治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，当微藻固定化培养体系中出现中度污染时，所述向更换掉的培养液中加入二氧化氯具体包括：

向更换掉的培养液中加入10～20ppm二氧化氯。

8.根据权利要求2所述的治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，当微藻固定化培养体系中出现重度污染时，所述向培养液中加入二氧化氯；待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：

向更换后的未污染的培养液中加入20～25ppm二氧化氯；

待当前培养周期的微藻收获之后，直接结束当前培养批次的养殖，用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒。

9.根据权利要求3所述的治理微藻固定化培养中污染的方法，其特征在于，当微藻固定化培养体系中出现重度污染时，所述向更换掉的培养液中加入二氧化氯具体包括：

向更换掉的培养液中加入50～70ppm二氧化氯。