利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法及其應用技術

本發明專利技術公開了一種利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法及其應用。該方法將廢水廢氣的處理與微藻培養結合起來，利用生物丁醇的工業廢水廢氣配制藻液培養基生產微藻，充分利用了生物丁醇的工業廢水廢氣及其殘留的營養成分，所要添加的營養元素含量較低，成本低，在培養微藻的同時實現對廢水廢氣的處理，實現了資源的有效利用和污染的零排放，防止了環境污染。本發明專利技術提供的利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法可應用于工業化生產微藻，得到的微藻可以用于制備藻蛋白飼料、蝦青素、類胡蘿卜素或葉黃素等高附價值的產品，具有良好的經濟效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于微藻培養和工業廢水廢氣利用的
，特別涉及一種利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法及其應用。
技術介紹
隨著世界經濟發展對石油需求的不斷增加，石油作為戰略物資和不可再生的能源，價格不斷上漲，也帶動了丁醇的價格不斷上揚。面對化學法生產丁醇的高成本以及丁醇需求旺盛的局面，生物發酵法生產丁醇重新具有了市場競爭優勢，發展前景十分廣闊，受到越來越多的關注。目前我國的丁醇發酵生產主要以玉米和木薯作為原料。在利用新鮮木薯或者木薯干為原料發酵生產丁醇的過程中，丁醇發酵液中丁醇濃度不高，丁醇發酵液需要經過后期提取流程把丁醇等溶劑和水分離開來，在這個過程中產生了大量的廢水，每生產I噸溶劑約產生45噸廢水。廢水中含有高濃度的懸浮物和有機物，其化學需氧量又稱化學耗氧量(COD)在15000 20000mg/L之間；而且發酵廢液中含有機酸、有機溶劑等物質，若直接向環境排放，將會造成極大污染。丁醇發酵過程產生的廢水中有機質和各種有害物質成分復雜，含量高，為達到徹底的凈化污水，通常要聯合使用好氧和厭氧處理工藝來實現發酵廢水的凈化，而生物丁醇工業產生的廢氣(主要是CO2)會增加“溫室氣體”的排放。丁醇廢水經過厭氧處理/好氧處理工藝，其水質基本上達到了國家污水綜合排放二級標準，但這樣的處理工藝需要高額的處理設備的投資，處理設備的運行和維護費用也非常高昂，無形中加大了企業生產的成本。隨著廢水廢氣資源化利用研究的不斷深入，許多研究者已經將微藻培養與工業廢水、廢氣偶聯起來，將廢氣、廢水資源利用最大化。微藻具有光合作用效率高、環境適應能力強、生長周期短、生物產量高等 特點，并且微藻回收可以進行高值化利用，比如提取蝦青素、葉黃素、類胡蘿卜素等生物活性物質，制備藻粉高蛋白飼料等，通過微藻產品市場化抵消廢水處理的成本,實現生物丁醇廢水廢氣處理的低成本化,形成微藻培養與工業廢水廢氣處理耦合的新工藝。但是，上述方法并沒有綜合利用丁醇生產過程中的CO2和發酵結束后的廢液。
技術實現思路
本專利技術的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法。本專利技術的另一目的在于提供所述的利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法的應用。本專利技術的目的通過下述技術方案實現:一種利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法，包括如下步驟:(I)藻種活化:用接種環從冰箱保存的藻種斜面挑取I 2環接種到新鮮藻種斜面，培養4 6d;(2)種子液的制備:用接種環挑取步驟(I)活化后的藻種3 4環，接種至培養基中，25 30°C、140 160r/min培養至對數期，得到一級種子液；將一級種子液按培養基體積的2 15%接種至培養基中，于25 30°C、150 600rpm培養至對數期，得到二級種子液；將二級種子液按培養基體積的2 15%接種至培養基中，25 30°C、140 160r/min培養2 5d，得到藻種種子液；(3)微藻的培養:將藻種種子液按培養基體積的2 15%加入藻液培養基中，同時通入廢氣進行培養，得到藻液；(4)微藻的回收:取步驟(3)的藻液，進行回收處理，干燥，得到微藻；步驟(I)中:所述的藻種優選為小球藻Chlorellavulgaris、小球藻Chlorella sorokiniana、小球藻Chlorella zofingiensis或純頂螺旋藻Spirulina platensis ;更優選為小球藻Chlorella vulgaris 或小球藻 Chlorella zofingiensis ；所述的培養 的培養基優選為CZ-Ml培養基+1.5wt%瓊脂；所述的培養的條件優選為于25°C、光照強度200 20001UX、光暗時間比14:10中進行培養；步驟(2)中:所述的培養基優選為CZ-Ml培養基或Zarrout培養基；所述的一級種子液的培養優選在三角瓶中進行；所述的二級種子液的培養優選在光生物反應器中進行；所述的藻種種子液的培養優選在種子罐中進行；步驟(3)中:所述的藻液培養基采用以下方法進行制備:將預處理后的生物丁醇工業廢水和營養元素混合均勻，消毒處理，得到藻液培養基；所述的預處理后的生物丁醇工業廢水采用以下方法進行預處理:將生物丁醇工業廢水進行固液分離，得到固體和液體；將液體置于沉淀池中，待其中的雜質沉淀后經格柵過濾懸浮雜質；將濾液置于調節池內調節pH為6.0 8.0后將其置于厭氧生化反應器中進行厭氧處理；優選的，所述的固體經脫水干燥后可用于生產飼料；所述的厭氧生化反應器優選為普通厭氧消化池、升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、內循環厭氧反應器(1C)、膨脹顆粒污泥床反應器(EGSB)或復合厭氧光生物反應器(HAF)；所述的營養元素優選為C6H12O6 (葡萄糖)、KNO3> KH2PO4, NaHC03> CH3COONa, NaCl、NaNO3'KH2PO4'MgSO4.7H20、FeCl3.3H20、K2SO4'EDTA.Na2、H3BO3'CaCl2.2H20、FeSO4.7H20、ZnSO4.7Η20,MnCl2.4Η20、MoO3、CuSO4.5Η20Χο (NO3)2 *6H20,MnS04.2Η20 和(NH4) Mo7O24.4Η20中的一種或至少兩種混合物；所述的營養元素的用量優選為=C6H12O6 (葡萄糖)O 5g/L，KNO30.5 1.25g/L, KH2PO40.01 1.0g/L，NaiTCO30.1 20g/L，CH3COONa0.5 1.5g/L，NaCl0.01 1.5g/L, NaNO30.5 2.5g/L, KH2PO40.05 0.lg/L, MgSO4.7H200.05 1.00g/L,FeCl3.3Η200.001 0.005g/L, K2SO40.5 1.0g/L, EDTA.Na20.1 0.6g/L, H3BO30.1 0.2g/L, CaCl2.2H200.0l 0.2g/L, FeSO4.7H200.01 0.05g/L, ZnSO4.7H200 0.lg/L, MnCl2.4H200 0.02g/L, MoO3O 0.0lg/L, CuSO4.5H200.0l 0.02g/L,Co (NO3) 2.6H200.0Ol 0.005g/L, MnSO4.2H200 0.lg/L, (NH4)Mo7O24.4H200 0.0OIg/L ；所述的消毒處理優選為臭氧消毒、二氧化氯消毒或蒸汽消毒；所述的廢氣為生產生物丁醇產生的CO2 ；所述的培養優選為異養培養或混合培養；所述的異養培養優選為于25 30°C、通風量100 500m3/h、攪拌速度為120 180r/min中進行培養；所述的混合培養是指自養+異養的培養，即首先進行自養培養，自養培養優選為于25 30°C、通風量100 500m3/h、攪拌速度為120 180r/min、通入生物丁醇工業廢氣CO2進行培養；當殘糖利用完后進行異養培養，異養培養為于自然光照或LED光源培養，優選為光照強度2000 10000Lux、25 30°C、通風量5 10m3/h、攪拌速度為100 150r/min中進行培養；步驟(3)中，在培養過程中監測反應本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法，其特征在于包括如下步驟：（1）藻種活化：用接種環從冰箱保存的藻種斜面挑取1～2環接種到新鮮藻種斜面，培養4～6d；（2）種子液的制備：用接種環挑取步驟（1）活化后的藻種3～4環，接種至培養基中，25～30℃、140～160r/min培養至對數期，得到一級種子液；將一級種子液按培養基體積的2～15%接種至培養基中，于25～30℃、150～600rpm培養至對數期，得到二級種子液；將二級種子液按培養基體積的2～15%接種至培養基中，25～30℃、140～160r/min培養2～5d，得到藻種種子液；（3）微藻的培養：將藻種種子液按培養基體積的2～15%加入藻液培養基中，同時通入廢氣進行培養，得到藻液；（4）微藻的回收：取步驟（3）的藻液，進行回收處理，干燥，得到微藻。

【技術特征摘要】
1.一種利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)藻種活化:用接種環從冰箱保存的藻種斜面挑取I 2環接種到新鮮藻種斜面，培養4 6d ; (2)種子液的制備:用接種環挑取步驟(I)活化后的藻種3 4環，接種至培養基中，25 30°C、140 160r/min培養至對數期，得到一級種子液；將一級種子液按培養基體積的2 15%接種至培養基中，于25 30°C、150 600rpm培養至對數期，得到二級種子液；將二級種子液按培養基體積的2 15%接種至培養基中，25 30°C、140 160r/min培養2 5d，得到藻種種子液； (3)微藻的培養:將藻種種子液按培養基體積的2 15%加入藻液培養基中，同時通入廢氣進行培養，得到藻液； (4)微藻的回收:取步驟(3)的藻液，進行回收處理，干燥，得到微藻。2.根據權利要求1所述的利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法，其特征在于:步驟(I)中所述的藻種為小球藻Chlorella vulgaris、小球藻Chlorellasorokiniana、小球藻 Chlorella zofingiensis 或純頂螺方定藻 Spirulina platensis。3.根據權利要求1所述的利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法，其特征在于:步驟(3)中所述的藻液培養基采用以下方法進行制備:將生物丁醇工業廢水和營養元素混合均勻，消毒處理，得到藻液培養基。4.根據權利要求3所述的利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法，其特征在于:所述的生物丁醇工業廢水采用以下方法進行預處理:將生物丁醇工業廢水進行固液分離，得到固體和液體；將液體置于沉淀池中，待其中的雜質沉淀后經格柵過濾懸浮雜質；將濾液置于調節池內調節pH為6.0 8.0后將其置于厭氧生化反應器中進行厭氧處理。5.根據權利要求3所述的利用生物丁醇的工業廢水廢氣生產微藻的方法，其特征在于:所述的營養元素為 C6H1206、KNO3> KH2PO4, NaHC03、CH3COONa, NaCl、NaNO3> KH2P04、MgSO4.7H20、FeCl3.3H20、K2SO4, EDTA.Na2, H3BO3, CaCl2.2H20、FeSO4.7H20、ZnSO4.7H20、MnCl2.4H20、MoO3, CuSO4.5H20、Co (NO3)2.6H20、MnS04.2H20 和(NH4) Mo7O24.4H20 中的一種或至少兩種混合物。6.根據權利要求5所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁锏文，江宏文，李智斌，陳柏銓，唐兆興，姜新春，周宏才，
申請(專利權)人：廣東中科天元新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：