CN105483015A

CN105483015A - 用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养色球藻的方法

Info

Publication number: CN105483015A
Application number: CN201610034390.3A
Authority: CN
Inventors: 裴海燕; 成娟; 韩飞; 蒋丽群; 聂昌亮; 张立杰
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2016-04-13

Abstract

本发明公开了一种用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养色球藻的方法，属于微藻生物技术领域，本发明用BG11、生活污水、消化液及不同稀释倍数的培养液对色球藻SDEC-6进行恒温光照培养，至生长末期对其进行收获。结果表明，色球藻SDEC-6在生活污水及不同稀释倍数下的生物量、生长速率、油脂含量等均高于BG11并且稀释100倍培养基所获得的生物质及油脂含量均高于生活污水。综上所述，用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液获得的混合培养液可作为一种优质的替代培养基并能促进生物质产量，降低培养成本，值得推广使用。

Description

用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养色球藻的方法

技术领域

本发明属于微藻生物技术领域，特别涉及用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养色球藻的方法和应用。

背景技术

近年来，由于人类日益增长的能量需求导致化石燃料的广泛使用，不仅造成了全球性的能源危机也造成了世界范围内的环境污染。水资源和能源的危机成为本世纪人类面临的重大挑战，寻找一种环境友好的新型能源是解决这些挑战的有效手段。微藻作为生态系统中的重要组成部分，具有生长速度快，周期短，不占用耕地，并可用于制备生物柴油等优点。然而由于其培养成本相对较高，大规模培养相对较难。

许多研究者已开始使用污水培养藻类从而降低其培养成本并作为一种高效的氮磷控制技术。餐厨垃圾厌氧消化液是对餐厨垃圾进行厌氧处理后所产生的有色高氨氮废水，直接排放会对环境造成严重污染，对其进行二次处理会消耗大量能源，直接作为培养基进行微藻培养会因为其过高的氨氮浓度而抑制微藻生长，TingCai等人在2013年用人工海水将消化液稀释成不同倍数来培养微拟球藻(TingCai,XumengGe,StephenY.Park,YeboLi，2013ComparisonofSynechocystissp.PCC6803andNannochloropsissalinaforlipidproductionusingartificialseawaterandnutrientsfromanaerobicdigestioneffluent.BioresourceTechnology144255-260)，其中含有3％消化液的培养基获得最大生物量与油脂产率，并具有最佳的总氮、总磷去除率，但用人工海水稀释消化液到3％会浪费大量水资源。相比于消化液，生活污水是居民在日常生活中排出的废水，具有排放量大、有机物丰富等特点。若直接将生活污水排放会污染水体引起富营养化。但若用生活污水稀释消化液作为培养基，不仅可以中和消化液中的高氨氮，提高其透光率，还可以减少水资源的浪费，同时处理两种典型污水并大幅度降低藻类的培养成本，获得微藻提供的生物柴油等营养成分。

本发明是基于以上背景并利用污水处理和生产生物质相耦合的理念，利用生活污水稀释消化液并用来培养色球藻SDEC-6同时获得生物质的方法。

发明内容

本发明针对上述污水处理和微藻培养成本高的问题，提供了一种用生活污水稀释消化液并用来培养微藻获得生物质的方法。该方法既能解决微藻培养成本高的问题，又能同时处理两种污水，降低水中氮磷浓度并同时获得有价值的生物质。

为解决上述问题，本实验的技术方案如下：

(1)将色球藻SDEC-6置于BG11培养基中进行扩大培养；

(2)配置不同稀释浓度的混合培养液，消化液与生活污水的比例分别1:4～1:199，稀释比倍数分别为5倍～200倍。BG11、生活污水、消化液分别作为对照组进行培养。将(1)制得的藻细胞种子液接种到装有上述混合污水的锥形瓶中，接种后生物质密度为0.13～0.14g/L。

(3)将(2)制得的反应装置置于人工气候室中培养，培养条件为：温度25℃，光照6000lux，进行连续光照，培养周期为10d。

(4)将(3)培养的色球藻SDEC-6进行离心收获，将离心后的藻泥进行冷冻干燥，获得干藻粉，用于成份分析。

优选的是，(2)中所述的消化液经六层纱布过滤并以4500～6500r/min的速度离心8～10min；生活污水经六层纱布过滤。

本发明所述的混合培养液最佳稀释倍数范围为50～200倍，稀释五倍及单纯消化液均未生长。

本发明的有益效果：

1.本发明以消化液和生活污水为混合培养液，提供一种能同时处理两种污水，并同时解决了以自来水稀释消化液浪费水资源的问题，同时获得相比于任一种污水单独培养更高的生物质，显著提高色球藻生长速率和生物质产率的新方法，并大大降低了微藻培养的成本。

2.本发明为用消化液与生活污水的混合液培养色球藻SDEC-6，不仅在很大程度上提高了其生长速率，也大大提高了其油脂含量及生物质含量，可作为一种较好的培养方式。

附图说明

图1：色球藻SDEC-6在BG11、生活污水及生活污水稀释消化液不同倍数的生长曲线。

图2：色球藻SDEC-6在BG11、生活污水及生活污水稀释消化液不同倍数的油脂积累特性。

具体实施方式

以下通过实施例的方式对本发明做进一步阐述，

实施例中的色球藻筛选自济南泉城公园，并保存于中国淡水藻种库。实验例中的生活污水取自山东大学千佛山校区流经化粪池之后的污水，经六层纱布过滤后可直接使用，测得其初始水质为：TN：41.6mg/L，NH₃-N：30.1mg/L，TP：2.4mg/L，COD：250.3mg/L，PH：8.6；消化液取自济南十方环保公司，经六层纱布过滤后，再以4500～6000r/min的速度离心8～10min后可用，其初始物质浓度为：TN：2016.6mg/L，NH₃-N：1973.4mg/L，TP：20.1mg/L，COD：6096.1mg/L，PH：8.3。

实施例1色球藻SDEC-6在不同培养液中的生长特性

本发明提出的用生活污水稀释消化液并培养色球藻SDEC-6同时获得生物质的方法

包括如下步骤：

(1)将实验室存有的色球藻SDEC-6藻液置于BG11培养基中进行扩大培养，BG11培养基成分如下：NaNO₃1.5g/L,K₂HPO₄0.04g/L,MgSO₄.7H₂O0.075g/L,CaCl₂.2H₂O0.036g/L,Citricacid0.006g/L,Ferricammoniumcitrate0.006g/L,EDTANa₂0.001g/L,Na₂CO₃0.02g/L,A₅1ml/L.

(2)获得的液体种子液稀释十倍后680nm处其吸光度为0.203。

(3)将种子液接种于稀释的污水中，在人工气候室中进行恒温培养，培养过程中每天取样测定生物量并进行水质分析。

(4)待步骤(3)所述的藻体到达稳定期，将藻液在4500～6500r/min的速度下离心8～10min，倒掉上清液，得到底泥。

(5)对步骤(4)中的藻泥进行冷冻干燥，得干燥粉。

水质指标及藻体生物量测定

取藻液20ml在6000r/min条件下离心10min，底部藻泥置于60℃恒温箱中烘干至恒重，测其生物量浓度(g/L)。上清液经0.45μm醋酸纤维滤膜低压过滤用于分析氮磷浓度。总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ636-2012)，氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法(HJ535-2009)，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法(GB11893-89).

生物质结果如图1所示：生活污水及不同稀释倍数培养液所获得生物质均显著高于BG11，并由表1可知，收获时生物质、生物质产率以及比生长速率都显著高于BG11。综合比较，稀释100倍时藻类藻体在收获时获得生物质为0.40g/L，生物质产率为0.025d^-1以及比生长速率105.5mg/L/d，都远远高于BG11。相比于生活污水，稀释100倍培养基具有可同时处理两种污水并获得较优的藻类生长特性的优势。因此，稀释100倍混合培养基可作为一种替代培养基来培养色球藻SDEC-6获得生物质。

表1不同培养基最终生物质、生物质浓度及比生长速率

水质指标监测分析：由表2可知藻类收获后总磷去除相对较快，生活污水、稀释50倍、100倍、200倍均超过90％，其中稀释100倍达到97.3％，总氮、氨氮去除率则相对较低。相比于生活污水，稀释100倍培养基能去除更多的营养元素浓度。因此，综合比较，稀释100倍去除率相对较好。

表2不同稀释倍数下各项水质指标及去除率

实施例2色球藻SDEC-6的油脂积累特性

油脂含量分析：

称取约0.1g干藻粉于50mL离心管中，加入10mL甲醇/氯仿(v/v＝1:2)溶液，用超声破碎仪处理10min，以4000r/min的速度离心10min，将分层的两相中的有机相转移到60mL分液漏斗中，整个提取过程重复两次。根据分液漏斗中提取液的体积，投加0.9％的氯化钠溶液(加入体积为提取液的1/5)，充分摇匀约1min，静置15min测量下层提取液的体积并取5mL于10mL玻璃试管中，用氮气吹干，将玻璃管置于60℃烘箱中烘至恒重(约30min)。油脂含量计算如下：

L W = \frac{(m_{2} - m_{0}) \times V}{5 \times m_{1}}

式中：LW-基于干重下的油脂含量，g/g

m₁-藻粉干重，g

m₂-带油脂的10mL玻璃管干重，g

m₀-10mL玻璃管干重，g

v-低相油脂的体积，mL

结果如图2示，以BG11和校园污水为对照，各培养基中藻类油脂含量随消化液浓度的增加而增加，且各混合培养基中藻类油脂含量均高于生活污水中藻类的油脂含量，稀释10倍油脂含量达到最大38.65％，稀释5倍和直接用消化液培养藻类均未生长，各培养基中藻类的油脂产率均比BG11高约两倍，其中稀释10倍和100倍均超过11.7mg/L/d，稀释10倍最大为11.79mg/L/d，稀释100倍次之为11.76mg/L/d。由油脂积累数据可知，由生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液作为混合培养液可作为一种廉价的替代培养基培养色球藻SDEC-6，所获得生物质具有远远优于在BG11和生活污水中培养的特质。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养色球藻的方法，其特征为包括如下步骤：

(1)将色球藻SDEC-6置于BG11培养基中进行扩大培养；

(2)配置不同稀释浓度的混合培养液，消化液与生活污水的比例分别1:4～1:199，稀释倍数分别为5倍～200倍，将步骤(1)制得的藻细胞种子液接种到装有上述混合培养液的锥形瓶中，接种后生物质密度为0.13～0.14g/L；

(3)将步骤(2)制得的反应装置置于人工气候室中培养，培养条件为：温度25℃，6000lux连续光照；

(4)将步骤(3)培养的色球藻SDEC-6进行离心收获，将离心后的底泥进行冷冻干燥，获得干藻粉，用于成份分析。

2.根据权利要求1所述的用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养色球藻的方法，其特征在于，所述步骤(2)中消化液经六层纱布过滤并以4500～6500r/min的速度离心8～10min；生活污水经六层纱布过滤。

3.根据权利要求1所述的用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养色球藻的方法，其特征在于，所述步骤(2)的培养周期为10d。

4.根据权利要求1所述的用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养色球藻的方法，其特征在于，所述步骤(4)中成份分析为计算色球藻SDEC-6中的油脂含量。