本发明专利技术提供了一种连续培养与原位自絮凝沉降法采收微藻的方法及装置，属于微生物培养技术领域。本发明专利技术通过鼓泡搅拌柱式光生物反应器培养微藻细胞，采用原位自絮凝沉降法分离藻细胞，并从柱下端锥体底部放出浓缩藻浆；再通过絮凝上清液中直接补料继续培养藻细胞，可同时实现有机废水的再利用、CO2的生物固定、微藻的连续培养与分离，降低了大规模培养微藻的成本，提高了培养和采收的效率；培养液的循环利用使其处理量大大降低；微藻培养和采收工艺简单、操作方便；设备结构简单，成本低，适用范围广，具有产业化推广应用的潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微生物培养
，涉及一种培养与采收微藻的方法，尤其涉及一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法；本专利技术同时还涉及一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的装置。
技术介绍
藻类具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应能力强、生长周期短、蛋白质和油脂含量高以及环境友好等突出特点。小球藻属于单细胞绿藻，含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质、食物纤维、核酸及叶绿素等，是维持和促进人体健康所不可缺少的营养素。小球藻具有增强人体免疫、防止病毒增殖、抑制癌细胞增殖、降低血清胆固醇含量、排毒等功能。小球藻为世界上公认的健康食品，是全世界微藻产业中产量最大的品种。目前,微藻的培养方法主要有罐式、室外开放池、循环池、跑道池、室内密闭培养器和管式反应器等。微藻的大规模采收方法有离心法、絮凝沉淀法、过滤法和筛分法等。但是，这几种方法均存在一些问题:在低密度培养时，离心法的动力成本较高；常规的絮凝法不仅要用到絮凝剂，而且采收后的培养液不能循环使用，生产成本较高，而且若使用化学絮凝剂，大量废水会造成环境污染；过滤法采收微藻时，容易造成滤布堵塞；筛分法只适用于个体较大的微藻。大规模采收小球藻的难点主要在于:(1)培养液中藻细胞的密度一般较低，若要获得一定规模的藻体，必须要大量培养，因此，培养液的处理量非常大。(2)小球藻细胞的个体比较小，一般只有:Tsil m，因而一般的固液分离方法不太适用。(3)小球藻浓度达到一定值时，黏度很大造成分离困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种低成本、高效率、培养液可循环利用的连续培养与原位自絮凝采收小球藻细胞的方法。本专利技术的另一目的是提供一种连续培养与原位自絮凝采收小球藻的装置。(—)连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法 本专利技术连续培养与原位自絮凝采收小球藻的方法，包括以下工艺步骤: 1、配制废水培养基:在经静止沉降、4(T100目过滤预处理的有机废水中，添加相应的物质，配制成以下浓度组分的培养基:氮源:0.25 1.5 g/L,磷源:0.05 0.25 g/L, NaHCO3:0.05 1.0 g/L, MgSO4 7H20:0.075 0.15 g/L, CaCl2 2H20:25 100 mg/L, NaCl:25 500 mg/L, FeCl3 ■ 6H20:5 50 mg/L。所述氮源为KNO3、NaNO3或尿素。所述磷源为KH2PO4、K2HPO4、NaH2PO4 或 Na2HPO4。所述有机废水为啤酒工业废水、城市生活污水、畜禽养殖废水或食品加工废水。调整上述废水培养基的pH值为6.5 8.0，并采用微滤除菌或高压蒸汽灭菌后待用。2、接种与培养微藻:在柱式反应器中，将培养至对数生长期的藻种细胞接入上述废水培养基进行培养:接入湿重藻种细胞浓度为10(T500 mg/L，在自然光源照射下或控制光照强度为2000 10000 lux、光暗比为(8h 16h): (16h 8h)的光源照射下,控制搅拌转速为150 300 r /min ;通入空气或空气与CO2的混合气体，通气量控制在为200 1200 ml/min ;调节培养液的pH在7.(T9.0，在培养温度2(T35°C下培养6 12天。所述藻种为小球藻属的微藻品种。所述空气与CO2的混合气体中，CO2的体积分数为I 9T10 %。3、采收微藻:培养结束后，用碱液调节培养液的pH值在If 13，并以15(T300 r/min的转速搅拌处理5 15min ;停止搅拌后自然静置沉降，使藻种细胞自然沉降至柱式反应器的底部，待沉降完全后从底部阀门分离沉降的藻浆。调整pH所用的碱液为NaOH或K0H，碱液浓度为I mol/L至饱和；而且不同批次处理中交替使用不同种类的碱液。4、微藻的连续培养与采收:沉降上清液用酸液调整pH值至6.5^8.0，在其中补加相应的物质，使培养基的浓度组分同步骤(1)，并按步骤(2)、(3)的工艺进行连续接种、培养和采收。调整pH所用的酸液为硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸或醋酸，酸液浓度为I mol/L至饱和；而且不同批次处理中交替使用不同种类的酸液。(二)连续培养与原位自絮凝采收微藻的装置 一种连续培养与原位自絮凝采收微藻的装置，包括柱式反应器，该柱式反应器的底部为倒锥体，并在倒锥体的底端设 有排藻阀；柱式反应器的下部设置有通气装置和采样阀；柱式反应器内中间部位设置有搅拌桨，该搅拌桨有安装在搅拌机外部的电机传动；柱式反应器的内壁设有加热器，外周设置有光源；柱式反应器的上部设有营养盐储罐、PH电极、温度传感器(pH电极、温度传感器不与搅拌桨相撞)和接种口(同时作为调酸碱口和尾气出口)。所述通气装置包括设置在柱式反应器内的气体分布器(为环形管，并在环形管设置有向上的通气口)及安装在柱式反应器外的通气管路，该通气管路内设置有滤膜或滤芯；并在通气管路上设置有气体转子流量计。操作要点:先将微藻培养基注入柱式反应器中，按上述工艺要求通过接种口接入已培养好的藻种细胞；控制搅拌速度、PH值、温度、光照强度、光周期和通气量培养微藻；连续培养一定时间后，搅拌状态下在培养液中加入碱液调整其PH值，使藻细胞发生自絮凝沉降，停止搅拌，自然静止沉降使藻细胞沉降完全，从柱底部的排藻阀门放出藻浆；再通过反应器顶部的接种口调整沉降后的培养上清液的PH值，并通过营养盐补料口补加浓缩营养盐母液(已灭菌)调整PH值后，继续接入已培养好的藻种细胞，在相同条件下进行培养；如此反复，实现了微藻的连续培养与原位自絮凝采收，解决了大规模培养微藻时的技术难题，降低了微藻的培养成本、提高了培养效率，同时实现了微藻培养液的重复利用。本专利技术相对现有技术具有以下优点: 1、通过鼓泡搅拌柱式光生物反应器培养微藻细胞，采用原位自絮凝沉降法分离藻细胞，并从柱下端锥体底部放出浓缩藻浆；再通过絮凝上清液中直接补料，可继续培养藻细胞，实现了微藻的连续培养与原位自絮凝采收，降低了大规模培养微藻的成本，提高了微藻培养和采收的效率； 2、以有机废水为主要基质配制微藻培养基，实现了废水再利用，降低了培养基成本； 3、培养液的循环利用，大大降低了培养液的处理量，从而降低了处理废水造成的环境污染； 4、微藻的连续培养与原位自絮凝采收工艺简单、操作方便，分离效率高； 5、微藻的连续培养与原位自絮凝采收设备结构简单，成本低，适用范围广，具有产业化推广应用的潜力。附图说明图1为本专利技术连续培养与原位自絮凝采收微藻装置的结构示意图。具体实施例方式下面通过具体实施例对本专利技术微藻连续培养与原位自絮凝采收的装置和工艺进一步说明。实施例一 1、微藻连续 培养与原位自絮凝采收装置 微藻连续培养与原位自絮凝采收装置(参照图1 )，包括一个底部为倒锥体2 (锥体高1(T40 cm)的柱式反应器1(反应器的材质无色透明的有机玻璃；柱体为圆柱状，柱内直径为1(T40 cm，柱身高度为5(T200 cm);并在倒锥体的底端设有排藻阀4。柱式反应器I的下部设置有通气装置，给柱体内通入含一定比例CO2的无菌空气，以实现供气和CO2的生物固定。该通气装置包括设置在柱式反应器I内的气体分布器12及安装在柱式反应器外的通气管路10，通气管路内设置有滤膜或滤芯，并在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法，包括以下工艺步骤：（1）配制废水培养基：在经静止沉降、40～100目过滤预处理的有机废水中，添加相应的物质，配制成以下浓度组分的培养基：氮源：0.25～1.5?g/L，磷源：0.05～0.25?g/L，NaHCO3：0.05～1.0?g/L，MgSO4·7H2O：0.075～0.15?g/L，CaCl2·2H2O：25～100?mg/L，NaCl：25～500?mg/L，FeCl3?.?6H2O：5～50?mg/L；调整上述废水培养基的pH值为6.5～8.0，并采用微滤除菌或高压蒸汽灭菌后待用；（2）接种与培养微藻：在柱式反应器中，将培养至对数生长期的藻种细胞接入上述废水培养基进行培养：接入湿重藻种细胞浓度为100～500?mg/L，在自然光源照射下或控制光照强度为2000～10000?lux、光暗比为（8h～16h）:（16h～8h）的光源照射下，控制搅拌转速为150～300?r?/min；通入空气或空气与CO2的混合气体，通气量控制在为200～1200?ml/min；调节培养液的pH在7.0～9.0，在培养温度20～35℃下培养6～12天；（3）采收微藻：培养结束后，用碱液调节培养液的pH值在11～13，并以150～300?r/min的转速搅拌处理5～15min；停止搅拌后自然静置沉降，使藻种细胞自然沉降至柱式反应器的底部，待沉降完全后从底部阀门分离沉降的藻浆；（4）微藻的连续培养与采收：沉降上清液用酸液调整pH值至6.5～8.0，在其中补加相应的物质，使培养基的浓度组分同步骤（1），并按步骤（2）、（3）的工艺进行连续接种、培养和采收。...
【技术特征摘要】
1.一种连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法，包括以下工艺步骤: (1)配制废水培养基:在经静止沉降、40 100目过滤预处理的有机废水中，添加相应的物质，配制成以下浓度组分的培养基:氮源:0.25 1.5 g/L，磷源:0.05 0.25 g/L, NaHCO3:0.05 1.0 g/L,MgSO4 *7H20:0.075 0.15 g/L, CaCl2 2H20:25 100 mg/L, NaCl:25 500 mg/L, FeCl3 · 6H20:5 50 mg/L ； 调整上述废水培养基的pH值为6.5 8.0，并采用微滤除菌或高压蒸汽灭菌后待用； (2)接种与培养微藻:在柱式反应器中，将培养至对数生长期的藻种细胞接入上述废水培养基进行培养:接入湿重藻种细胞浓度为100 500 mg/L，在自然光源照射下或控制光照强度为2000 10000 lux、光暗比为(8h 16h): (16h 8h)的光源照射下,控制搅拌转速为150 300 r /min ;通入空气或空气与CO2的混合气体，通气量控制在为200 1200ml/min ;调节培养液的pH在7.0 9.0，在培养温度20 35°C下培养6 12天； (3)采收微藻:培养结束后，用碱液调节培养液的pH值在11 13，并以150 300r/min的转速搅拌处理5 15min ;停止搅拌后自然静置沉降，使藻种细胞自然沉降至柱式反应器的底部，待沉降完全后从底部阀门分离沉降的藻浆； (4)微藻的连续培养与采收:沉降上清液用酸液调整pH值至6.5 8.0，在其中补加相应的物质，使培养基的浓度组分同步骤(I)，并按步骤(2)、(3)的工艺进行连续接种、培养和米收。2.按权利要求1所述连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法，其特征在于:步骤(I)所述有机废水为啤酒工业废水、城市生活污水、畜禽养殖...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔维宝，刘娜，张继，牛世全，杨红，曾家豫，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：
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