CN110029066A - 一种利用啤酒废水培养小球藻的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用啤酒废水培养小球藻的方法，该方法为向啤酒废水中添加MgSO4 0.075～0.15g/L和EDTA‑Na2 0.01～0.05g/L，以此溶液作为培养基培养小球藻。该方法利用小球藻能进行兼养的特点，基于啤酒废水中含有丰富的营养物质，而且不含有毒物质的特点，把小球藻的培养与啤酒废水处理结合起来，实现废水资源化处理和提高小球藻的生物量。
Description
技术领域
本发明涉及利用啤酒废水培养小球藻的方法，属于污水净化和微藻生产技术领域。
背景技术
微藻细胞微小，形态多样，适应能力强，分布广泛，可以自养生长。从微藻分类学上看，微藻分为四个藻门：蓝藻门、绿藻门、金藻门和红藻门。小球藻在自然界中分布十分广泛，大约存在十多种，其细胞形态呈现球形或椭球形，是绿藻门、绿球藻目、小球藻科中的一个重要属。微藻细胞中不仅具有非常丰富的维生素、蛋白质、矿物质、油脂等营养物质，而且还具有生长速度快、光合效率高、培养周期短的特点。此外，小球藻除了可以进行自养生长，也能利用一些有机碳源进行异养生长。与自养相比，异养生长能在一定程度上提高小球藻的生长速率，为实现工业化生产提供可能。另外，小球藻在生长的过程中可以吸收利用氮元素、磷元素等来供细胞生长，同时可以生产一些有用物质如油脂、类胡萝卜素等，对废水中营养物质还能进行去除处理。例如，小球藻可以在光合作用下去除废水中的一些COD、氮、磷等元素，然后转化为有机物将其储存在细胞中。微藻细胞中主要的贮藏物质油脂可以作为生物柴油的原料。
微藻培养条件在很大程度上能影响微藻的生长，例如生长特征、营养成分的构成及其比例。微藻的培养主要有四种类型：光自养培养、光异养培养、异养培养和兼养培养。一部分藻类既可以进行自养又可以进行异养，通过改变培养条件，就可以实现自养异养相互转化，并且在不同的培养条件下，藻类所含的营养成分也会有明显变化。
小球藻生长的环境因子包括温度、光照、pH值、碳源、氮源、盐度等。即培养方式、培养基的种类、营养物质种类与含量、小球藻生长的外界环境等。环境因子为小球藻的生长提供了物质基础和环境条件，在一定程度上直接或间接地影响了小球藻的生长。一旦环境因子发生变化，小球藻的生长也会受到影响。因此，改变培养基的组成、培养方式、小球藻生长的外部环境(温度、光照、pH)等任意一个条件，小球藻藻体内的酶、藻蛋白、藻多糖、多不饱和脂肪酸等物质的代谢能力就会发生改变，进而影响到小球藻生长的细胞密度和细胞组成。
发明内容
本发明提供一种利用啤酒废水培养小球藻的方法，利用小球藻能进行兼养的特点，基于啤酒废水中含有丰富的营养物质，而且不含有毒物质的特点，把小球藻的培养与啤酒废水处理结合起来，实现废水资源化处理和提高小球藻的生物量。
为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：
一种利用啤酒废水培养小球藻的方法，该方法包括：
I.将啤酒废水进行厌氧发酵，得到发酵液；
II.向步骤I得到的发酵液中添加MgSO4 0.075～0.15g/L和EDTA-Na2 0.01～0.05g/L，以此溶液作为培养基培养小球藻。
如上所述的方法，优选地，所述啤酒废水为啤酒生产过程中排出的废水，包括原料麦的清洗、麦芽培养、旧瓶洗刷废水，以及酿造过程排出的废水。
如上所述的方法，优选地，所述培养基中MgSO4的浓度为0.15g/L和EDTA-Na2的浓度为0.05g/L。
如上所述的方法，优选地，所述小球藻的培养条件为：小球藻的接种量为每升培养基0.01～0.1g小球藻干重，密封放在培养箱内进行培养，培养温度为25～28℃，光照强度3000～5500lx，培养周期为7～14天。
如上所述的方法，优选地，所述小球藻的培养条件为：小球藻的接种量为每升培养基0.1g小球藻干重，密封放在培养箱内进行培养，培养温度为25℃，光照强度55001x，培养周期为8天。
另一方面，本发明提供一种小球微藻培养基，该培养基为啤酒废水中添加MgSO40.075～0.15g/L和EDTA-Na2 0.01～0.05g/L。
如上所述的小球微藻培养基，优选地，所述培养基中MgSO4的浓度为0.15g/L和EDTA-Na2的浓度为0.05g/L。
本发明的有益效果在于：本发明的方法在啤酒废水中补充了一些营养盐，使小球藻生物量有了明显提高，小球藻的生物量可以达到1.29g/L，比添加MgSO4和EDTA-Na2的人工BG11培养基中小球藻的生物量略高，而且啤酒废水中主要污染物的最高去除率分别为：COD：89％，氨氮：89.5％，总磷：89.9％。说明该方法不仅能对啤酒废水进行处理，同时也能增加小球藻的生物量，降低养殖生产成本，处理后的水质已达到中水排放标准。
具体实施方式
实施例1：
一、实验材料：
(一)啤酒废水发酵液
本实施例使用的啤酒废水发酵液为北京某啤酒公司污水处理池入口处取样的啤酒废水，经过厌氧发酵、过滤。
经过测定，该啤酒废水发酵液的COD含量为615.26mg/L，总磷含量为3.52mg/L，氨氮含量为89.30mg/L。
(二)BG-11培养基
表1
其中，A5的组分为：H3BO3 2.86g/L、MnCl2 1.86g/L、Zn8O4 0.22g/L、NaMnO4 0.39g/L、CuSO4 0.08g/L、Co(NO3)20.05g/L。
(三)微藻
小球微藻1068。
二、实验步骤
(一)不同培养基培养小球藻
1.配制培养基
第1组～第5组是将啤酒废水发酵液与不同浓度的营养盐混合作为培养基，具体成分见表2。三个空白对照组，对照组1为啤酒废水发酵液，对照组2为BG11培养基，对照组3为往啤酒废水发酵液中加入对应比例的BG11所有营养盐。
表2
| 成分 | 第1组 | 第2组 | 第3组 | 第4组 | 第5组 |
| 啤酒废水发酵液 | + | + | + | + | + |
| MgSO<sub>4</sub>.7H<sub>2</sub>O | 0.075g/L | 0.075g/L | 0.15g/L | 0.075g/L | 0 |
| EDTA-Na<sub>2</sub> | 0.01g/L | 0.02g/L | 0.01g/L | 0 | 0.01g/L |
2.培养小球藻
将小球藻分别接入上述的培养基中，接种量为每升培养基0.1g小球藻干重，然后密封放在培养箱内进行培养。培养条件为：培养温度25℃、光照强度55001x，培养周期为14天，培养周期结束后测定小球藻细胞干重和培养基中污染物的浓度。每个实验条件下均进行3次重复。
(二)不同培养基对生物量的影响
表3不同培养基的生物量
表3中的实验结果表明，当微藻在有不同比例的营养盐的啤酒废水中进行培养，会显著增加生物量的积累。
(三)不同培养基培养微藻后COD的去除效果
表4不同培养基的COD浓度(mg/L)
| 天数 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 | 第1组 | 第2组 | 第3组 | 第4组 | 第5组 |
| 0 | 615.26 | 619.7 | 850.32 | 615.26 | 615.26 | 615.26 | 615.26 | 615.26 |
| 2 | 416.8 | 319.1 | 749.98 | 350.42 | 352.88 | 385.48 | 372.67 | 366.71 |
| 4 | 300.21 | 311.27 | 598.41 | 316.8 | 367.69 | 326.37 | 350.15 | 330.89 |
| 6 | 235.35 | 252.26 | 295.53 | 289.33 | 242.23 | 286.28 | 281.92 | 276.34 |
| 8 | 210.53 | 216.53 | 198.8 | 230.55 | 213.39 | 223.45 | 221.92 | 223.52 |
| 10 | 169.56 | 158.69 | 148.49 | 184.59 | 172.7 | 168.49 | 170.71 | 176.72 |
| 12 | 120.91 | 125.89 | 99.23 | 132.66 | 118.65 | 109.23 | 122.97 | 186.99 |
| 14 | 81.16 | 84.11 | 86.41 | 90.36 | 78.48 | 67.41 | 80.46 | 83.21 |
表4的结果显示，第3组COD去除率达到89％。
(四)不同培养基培养微藻后氨氮的去除效果
表5不同培养基的NH3-N浓度(mg/L)
| 天数 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 | 第1组 | 第2组 | 第3组 | 第4组 | 第5组 |
| 0 | 87.9 | 60.9 | 88.3 | 86.9 | 87.3 | 89.1 | 86.8 | 87.1 |
| 2 | 83 | 56.9 | 83.9 | 83.22 | 82.8 | 82.3 | 81.3 | 81.6 |
| 4 | 78.9 | 48.3 | 79.4 | 76.4 | 77.9 | 78.6 | 76.9 | 76.2 |
| 6 | 61.4 | 40.9 | 61.9 | 58.9 | 61.2 | 60.4 | 59.1 | 61.4 |
| 8 | 48.2 | 35.4 | 46.1 | 45.3 | 43.9 | 42.5 | 41.8 | 42.8 |
| 10 | 34.3 | 30.2 | 30.3 | 31.7 | 30.6 | 29.4 | 30.7 | 32.1 |
| 12 | 26.4 | 23.5 | 24.6 | 25.2 | 24.3 | 24.7 | 24.8 | 23.4 |
| 14 | 15.8 | 12.2 | 13.6 | 13.1 | 12.4 | 9.8 | 9.1 | 12.3 |
表5的结果显示，第4组氨氮去除率达89.5％。
(五)不同培养基培养微藻后TP的去除效果
表6不同培养基的总磷浓度(mg/L)
| 天数 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 | 第1组 | 第2组 | 第3组 | 第4组 | 第5组 |
| 0 | 3.52 | 2.88 | 4.29 | 3.52 | 3.51 | 3.51 | 3.52 | 3.51 |
| 2 | 2.96 | 2.42 | 3.95 | 2.87 | 2.88 | 2.91 | 2.89 | 2.9 |
| 4 | 2.28 | 2.17 | 3.73 | 2.32 | 2.41 | 2.21 | 2.19 | 2.39 |
| 6 | 2.06 | 2.09 | 3.22 | 1.98 | 2.04 | 1.96 | 1.89 | 1.92 |
| 8 | 1.64 | 1.76 | 2.89 | 1.48 | 1.71 | 1.36 | 1.49 | 1.45 |
| 10 | 1.32 | 1.62 | 2.33 | 1.31 | 1.68 | 1.12 | 1.14 | 1.23 |
| 12 | 1.01 | 1.12 | 1.52 | 1.09 | 1.16 | 0.80 | 0.86 | 1.02 |
| 14 | 0.58 | 0.49 | 1.01 | 0.71 | 0.64 | 0.39 | 0.41 | 0.35 |
表6的结果显示，第3组总磷去除率达89.9％。
Claims (7)
1.一种利用啤酒废水培养小球藻的方法，其特征在于，该方法包括：
I.将啤酒废水进行厌氧发酵，得到发酵液；
II.向步骤I得到的发酵液中添加MgSO4 0.075～0.15g/L和EDTA-Na20.01～0.05g/L，以此溶液作为培养基培养小球藻。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述啤酒废水为啤酒生产过程中排出的废水，包括原料麦的清洗、麦芽培养、旧瓶洗刷废水，以及酿造过程排出的废水。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述培养基中MgSO4的浓度为0.15g/L和EDTA-Na2的浓度为0.05g/L。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述小球藻的培养条件为：小球藻的接种量为每升培养基0.01～0.1g小球藻干重，密封放在培养箱内进行培养，培养温度为25～28℃，光照强度3000～55001x，培养周期为7～14天。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述小球藻的培养条件为：小球藻的接种量为每升培养基0.1g小球藻干重，密封放在培养箱内进行培养，培养温度为25℃，光照强度55001x，培养周期为8天。
6.一种小球微藻培养基，其特征在于，该培养基为啤酒废水中添加MgSO40.075～0.15g/L和EDTA-Na2 0.01～0.05g/L。
7.如权利要求6所述的小球微藻培养基，其特征在于，所述培养基中MgSO4的浓度为0.15g/L和EDTA-Na2的浓度为0.05g/L。
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