CN117987272A - 一种固定无机碳的小球藻及其用于生活污水处理强化固碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域。本发明提供了一种固定无机碳的小球藻及其用于生活污水处理强化固碳的方法，所述小球藻的保藏名称为小球藻Chlorella sp.MIHQ61，拉丁文为Chlorella sp.MIHQ61，保藏日期：2024年1月29日，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCC No.41095。本发明的小球藻可以促进生活污水处理强化固碳，具有低成本高收益等多重优点；本发明的微藻藻株在生活污水中培养获得最高生物质产率达68.92mg·L‑1·d‑1，固碳效率最高达到85％，能够实现54％的溶解性无机碳固定率，成本低廉，绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种固定无机碳的小球藻及其用于生活污水处理强化固碳的方法。
背景技术
工业CO2等温室气体的过度排放导致全球温室效应发生。由此导致的陆地面积减少、海洋酸化、物种多样性丧失、部分食物链和食物网断裂等问题造成了严重的生命和财产损失。
利用微藻对于碳进行固定是最有效的方法之一，经济环保且能够循环利用。微藻固碳具有以下优势：1.固碳率高；2.能源消耗低；3.生长速度快；4.不占用耕地；5.适用范围广；6.处理污水、净化废气；7.生产高附加值产物。大气中的CO2被微藻高效固定能够减缓温室效应且应用前景广泛，引起了研究者的广泛关注。然而，CO2需要通过曝气与空气混合后通入微藻培养基，由此产生的能耗和运输成本极高，且通入的CO2大部分逸散，被微藻固定的较少。
碳酸氢盐可以有效捕获空气中的CO2并储存于液体中用于微藻光合作用过程中的碳捕集。同时，碳酸氢钠为碳源的培养基更利于微藻固碳。除极少数微藻如微拟球藻只能固定碳酸氢盐外，大部分微藻都可以同时固定碳酸氢盐、碳酸盐和CO2。此外，污水作为温室气体产生的重要来源仍然不可忽视。我们关注污水中碳的高效固定与去除，防止有机物在微生物降解过程中被矿化为CO2等无机碳并释放到空气中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固定无机碳的小球藻及其用于生活污水处理强化固碳的方法，本发明的小球藻可以在高浓度碳酸氢盐存在下的条件下固定无机碳，在实际废水处理中具有较高的应用前景，能够低成本地间接实现大气CO2高效固碳并转化为生物质的目标，为固碳研究提供了重要的数据支持和理论支撑，具有实际意义。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种固定无机碳的小球藻，所述小球藻的保藏名称为小球藻Chlorellasp.MIHQ61，拉丁文为Chlorella sp.MIHQ61，保藏日期：2024年1月29日，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCC No.41095。
本发明还提供了所述的小球藻在固定无机碳中的应用。
作为优选，所述无机碳为生活污水中的无机碳。
本发明还提供了一种利用所述的小球藻固定无机碳的方法，包括如下步骤：
(1)将小球藻Chlorellasp.MIHQ61活化，得到活化后的小球藻；
(2)将活化后的小球藻接种到水中培养。
作为优选，步骤(1)中所述活化的方法为：将小球藻Chlorella sp.MIHQ61接种到BG11培养基中，培养1～2d；
所述培养的条件为：光暗周期为10～14h/14～10h，光强1000～5000Lux，温度为20～35℃。
作为优选，步骤(2)中所述接种时活化后的小球藻初始接种量为1×106～1×107个细胞/mL。
作为优选，步骤(2)中所述培养的条件为：光暗周期为10～14h/14～10h，光强1000～5000Lux，温度为20～35℃，所述培养的时间为5～8d。
作为优选，所述水为生活污水，所述生活污水使用前在7000～9000r条件下离心4～6min，取上清液用0.22～0.45μm滤膜过滤。
本发明提供了一种固定无机碳的小球藻及其用于生活污水处理强化固碳的方法，所述小球藻的保藏名称为小球藻Chlorella sp.MIHQ61，拉丁文为Chlorellasp.MIHQ61，保藏日期：2024年1月29日，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCCNo.41095。本发明的小球藻可以促进生活污水处理强化固碳，具有低成本高收益等多重优点；本发明的微藻藻株在生活污水中培养获得最高生物质产率达68.92mg·L-1·d-1，固碳效率最高达到85％，能够实现54％的溶解性无机碳固定率，成本低廉，绿色环保。
附图说明
图1为本发明的小球藻Cholorella sp.MIHQ61在生活污水中培养6d的干重变化图；
图2是实施例1中污水碳浓度变化；
图3是实施例2中污水碳浓度变化；
图4是实施例3污水碳浓度变化；
图5是实施例4污水碳浓度变化；
图6是实施例5污水碳浓度变化。
保藏说明
小球藻Chlorella sp.MIHQ61，拉丁文为Chlorella sp.MIHQ61，保藏日期：2024年1月29日，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCCNo.41095，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
具体实施方式
本发明提供了一种固定无机碳的小球藻，所述小球藻的保藏名称为小球藻Chlorella sp.MIHQ61，拉丁文为Chlorella sp.MIHQ61，保藏日期：2024年1月29日，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCC No.41095。
本发明还提供了所述的小球藻在固定无机碳中的应用。
在本发明中，所述无机碳为生活污水中的无机碳。
本发明还提供了一种利用所述的小球藻固定无机碳的方法，包括如下步骤：
(1)将小球藻Chlorella sp.MIHQ61活化，得到活化后的小球藻；
(2)将活化后的小球藻接种到水中培养。
在本发明中，步骤(1)中所述活化的方法优选为：将小球藻Chlorella sp.MIHQ61接种到BG11培养基中，培养1～2d，进一步优选为：将小球藻Chlorella sp.MIHQ61接种到BG11培养基中，培养1d；
所述培养的条件优选为：光暗周期为10～14h/14～10h，光强1000～5000Lux，温度为20～35℃，进一步优选为：光暗周期为12h/12h，光强3000Lux，温度为25℃。
在本发明中，步骤(2)中所述接种时活化后的小球藻初始接种量优选为1×106～1×107个细胞/mL，进一步优选为1×106个细胞/mL。
在本发明中，步骤(2)中所述培养的条件优选为：光暗周期为10～14h/14～10h，光强1000～5000Lux，温度为20～35℃，所述培养的时间为5～8d，进一步优选为：光暗周期为12h/12h，光强3000Lux，温度为25～30℃，培养的时间为6～7d。
在本发明中，所述水优选为生活污水，所述生活污水使用前优选在7000～9000r条件下离心4～6min，取上清液用0.22～0.45μm滤膜过滤，进一步优选为在8000r条件下离心5min，取上清液用0.45μm滤膜过滤。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
小球藻Chlorella sp.MIHQ61用于生活污水处理强化固碳的方法，包括以下步骤：
1)将小球藻Cholorella sp.MIHQ61按20％接种量接种至BG-11培养基中，于恒温恒光光照培养箱中培养1d，培养条件为：光暗周期为12h/12h，采用LED荧光白光，光强3000Lux，控制温度为25±2℃；
2)将经过步骤1)培养和活化的微藻于对数期以1×106个细胞/mL的初始接种量转接至生活污水中，培养条件为光暗周期12h/12h，采用LED荧光白光，光强3000Lux，控制温度为25±2℃；
3)每隔一天采集经过步骤2)培养的微藻溶液，然后通过TOC分析仪测量水中总碳、有机碳和无机碳含量来确定微藻固碳情况，微藻对碳的固定率和不同种碳源贡献度如图2所示；
实施例2
除以下区别外，其他同实施例1。
活化后的微藻于对数期以5×106个细胞/mL的初始接种量转接至生活污水中，培养条件为光暗周期12h/12h，采用LED荧光白光，光强3000Lux，控制温度为25±2℃。初始接种量的提升增加了无机碳的贡献，有机碳固定率的减少使得总碳固定率下降。这可能是微藻生长分泌的胞外聚合物导致有机碳含量增加。
以上实施例中微藻对碳的固定率和不同种碳源贡献度如图3。
实施例3
除以下区别外，其他同实施例1。
活化后的微藻于对数期以1×107个细胞/mL的初始接种量转接至生活污水中，培养条件为光暗周期12h/12h，采用LED荧光白光，光强3000Lux，控制温度为25±2℃。兼养条件下微藻同时进行呼吸分解有机物和光合固碳。较多的微藻接种量加快了有机碳分解和无机碳固定率，但过多的有机碳被矿化为无机碳，微藻无法在6d内完全固定，产生了水中无机碳高于原水的情况。令人高兴的是，这里没有检测到CO2的释放。在该实施例中虽然不能助力实现空气中的碳减排，但也为解决无机碳来源之一的有机物降解做出巨大贡献。
以上实施例中微藻对碳的固定率和不同种碳源贡献度如图4。
实施例4
除以下区别外，其他同实施例1。
活化后的微藻于对数期以5×106个细胞/mL的初始接种量转接至生活污水中，培养条件为光暗周期12h/12h，采用LED荧光白光，光强1000Lux，控制温度为25±2℃。弱光强下微藻主要进行有机物的氧化分解，该过程和微藻呼吸释放的无机碳在前4d大量增加导致有机碳浓度下降，无机碳浓度升高。到第6d，随着微藻生物质积累和有机物消耗，微藻光合固碳作用凸显，无机碳浓度迅速下降。
以上实施例中微藻对碳的固定率和不同种碳源贡献度如图5。
实施例5
除以下区别外，其他同实施例1。
活化后的微藻于对数期以5×106个细胞/mL的初始接种量转接至生活污水中，培养条件为光暗周期12h/12h，采用LED荧光白光，光强5000Lux，控制温度为25±2℃。当光强增加对微藻生长的促进作用不再明显时，总碳固定率增加，有机碳贡献度升高。此时有机碳消耗增加，无机碳也能被微藻快速固定。
以上实施例中微藻对碳的固定率和不同种碳源贡献度如图6。
经检测，在生活污水中，接种量为1×106个细胞/mL，光强3000Lux时能达到最高总碳固定率(85％)，无机碳固定率54％，远超大部分固碳生物；接种量为5×106个细胞/mL，光强3000Lux时无机碳贡献度最高。
由以上实施例可知，本发明提供了一种固定无机碳的小球藻及其用于生活污水处理强化固碳的方法，所述小球藻的保藏名称为小球藻Chlorella sp.MIHQ61，拉丁文为Chlorella sp.MIHQ61，保藏日期：2024年1月29，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCC No.41095。本发明的小球藻可以促进生活污水处理强化固碳，具有低成本高收益等多重优点；本发明的微藻藻株在生活污水中培养获得最高生物质产率达68.92mg·L-1·d-1，固碳效率最高达到85％，能够实现54％的溶解性无机碳固定率，成本低廉，绿色环保。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种固定无机碳的小球藻，其特征在于，所述小球藻的保藏名称为小球藻Chlorellasp.MIHQ61，拉丁文为Chlorella sp.MIHQ61，保藏日期：2024年1月29日，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCC No.41095。
2.权利要求1所述的小球藻在固定无机碳中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述无机碳为生活污水中的无机碳。
4.一种利用权利要求1所述的小球藻固定无机碳的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将小球藻Chlorella sp.MIHQ61活化，得到活化后的小球藻；
(2)将活化后的小球藻接种到水中培养。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述活化的方法为：将小球藻Chlorella sp.MIHQ61接种到BG11培养基中，培养1～2d；
所述培养的条件为：光暗周期为10～14h/14～10h，光强1000～5000Lux，温度为20～35℃。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述接种时活化后的小球藻初始接种量为1×106～1×107个细胞/mL。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述培养的条件为：光暗周期为10～14h/14～10h，光强1000～5000Lux，温度为20～35℃，所述培养的时间为5～8d。
8.权利要求4～7任意一项所述的方法，其特征在于，所述水为生活污水，所述生活污水使用前在7000～9000r条件下离心4～6min，取上清液用0.22～0.45μm滤膜过滤。
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| CN (1) | CN117987272B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104004658A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-08-27 | 江苏省农业科学院 | 一株利用高浓度co2表现出异养生长特性的淡水小球藻 |
| CN104962473A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-10-07 | 中国农业大学 | 一种利用污水分阶段培养微藻的方法 |
| CN112457992A (zh) * | 2020-09-21 | 2021-03-09 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一株小球藻突变株及其培养方法和它在畜禽养殖废水处理中的应用 |
| CN114891638A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-12 | 中国石油大学(华东) | 一种藻菌共培养促进小球藻生长和固碳脱硝的方法 |
| RU2797838C1 (ru) * | 2022-07-12 | 2023-06-08 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ утилизации углекислого газа с применением микроводоросли рода Chlorella |
-
2024
- 2024-02-07 CN CN202410174969.4A patent/CN117987272B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104004658A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-08-27 | 江苏省农业科学院 | 一株利用高浓度co2表现出异养生长特性的淡水小球藻 |
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| CN117987272B (zh) | 2024-06-28 |
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