CN103087920A - 一株混合营养型栅藻及其在污水资源化处理中的应用 - Google Patents

Abstract

一株混合营养型栅藻及其在污水资源化处理中应用，此株栅藻抗污染能力强，可在实际污水（非灭菌）中稳定生长，异养能力强，生物质和油脂产量高，即能将污水中的有机物转化成油脂，又可以利用污水中的营养物质，吸收大气中的二氧化碳，可在有机碳源耗尽的情况下持续脱除污水中氮磷，以污水为基质接种此栅藻可以在净化水质的同时积累油脂，从而有效利用污水资源、变废为宝，具有运行成本低、出水水质好、技术简便易于推广等优点。

Description

一株混合营养型栅藻及其在污水资源化处理中的应用

技术领域

本发明涉及水污染控制与生物柴油生产领域，具体涉及一株混合营养型栅藻及其在污水资源化处理中的应用。

背景技术

在水污染控制领域，以活性污泥法为代表的常规处理工艺难以实现对污水的资源化利用，污水中的有机物和无机盐随污水的处理以气体或污泥的形式流失，加剧了资源紧缺的现状。在生物柴油生产领域，微藻培养成本过高是制约微藻生物柴油商业化的主要限制因素，以污水为基质培养微藻可以为生物柴油及其他生物质产品的生产提供廉价的生物质原料，从而大幅降低生产成本。常见的高产油藻种抗污染能力弱，难以在未经灭菌处理的实际污水中稳定生存，严重限制了基于污水的微藻培养技术的商业化应用。筛选适应污水环境、产油量高、污染物去除效果好的适宜藻种，对于实现污水的资源化利用和生物柴油等微藻生物质产品的商业化生产具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一株混合营养型栅藻及其在污水资源化处理中的应用，此微藻具有适应污水环境、产油量高、污染物去除效果好的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一株混合营养型栅藻，栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）分离自北京市某生活污水处理厂，已于2013年1月14日保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心（CGMCC），登记入册编号为7059，CGMCC地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编为100101。

所述的栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）定形群体扁平，由2个或4个细胞组成，群体细胞并列于一条直线上，细胞呈椭圆形，细胞壁平滑，4细胞的群体宽15～25μm，单个细胞宽为3～6μm，长9～12μm。

一株混合营养型栅藻在污水资源化处理中的应用，先将该栅藻接种到污水中，通过藻细胞的同化作用去除污水中的有机物和氮磷等营养元素，其特征在于，具体步骤为：

1）向污水中接种栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1），初始接种密度为1×10⁵～1×10⁶个/mL；

2）将接种藻细胞后的污水置于自然或人工光照条件下，人工光照条件为：光暗比14:10，光强800～1300lux，保持80-150r/min的搅拌速率和5～25℃的温度，使栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）利用污水中的养分生长；

3）培养2～45天后离心收获藻细胞，同时排出处理后水；

4）收获得到的藻细胞能够经进一步处理后用于生产生物柴油或其它微藻生物质产品，也能够接种到新的污水中继续用于污水处理过程。

所述污水为一般城市污水处理厂的初沉池出水。

本发明的有益效果为：该株栅藻可在实际污水环境中生长，无需对污水做灭菌处理或额外添加营养物，具有将污水中的有机物转化为油脂的能力，并可将水体中的氮磷去除到很低水平。首先利用栅藻同化吸收污水中的营养元素，再通过一定方式将栅藻从污水中分离，得到污染物含量很低的污水处理出水，从而降低污水处理厂出水再生利用的风险，并得到高油脂含量的微藻生物质。本发明可应用于污水处理及生物柴油等微藻生物质产品的生产。

附图说明

图1为间歇式培养条件下栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）在生活污水中的生长曲线和油脂含量变化图。

图2为序批式培养条件下栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）在生活污水中的生长曲线和污染物浓度变化图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：

实施例1

以间歇培养的方式长时间培养栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）可有效提高单位污水的油脂产出。采用实际生活污水对栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）进行间歇式培养，污水中溶解性有机碳（DOC）浓度为112mg·L^-1，总氮（TN）浓度为41.0mg·L^-1，总磷（TP）浓度为8.4mg·L^-1，初始接种密度约为7.5×10⁵个·mL^-1，在光暗比14h:10h、温度25℃、光照强度800～1300lux的条件下，培养21天后，栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）进入稳定期，离心收获栅藻后获得碳氮磷浓度很低（TN:2.9mg·L^-1，TP:0.07mg·L^-1）的城市污水三级出水，该株栅藻对城市污水一级出水中氮磷的去除率分别为92.9%和99.1%。

以生活污水为培养基时，该株栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）在稳定期前期（培养21天）的油脂产量和TAG（三酰甘油酯，制取生物柴油的原材料）产量分别为102mg·L^-1和32mg·L^-1，稳定期后期（培养45天）的油脂产量和TAG（三酰甘油酯，制取生物柴油的原材料）产量分别为163mg·L^-1和148mg·L^-1。间歇式培养条件下栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）在生活污水中的生长曲线和油脂含量变化图如图1所示。从生长曲线图中可以看出，栅藻ZTY1在实际生活污水中长势良好，适应期短，大约10天后进入稳定期，对污水有很好的适应性。从油脂和TAG产量图中可以看出，适当延长培养时间可以大幅增加单位污水的油脂产量，促进藻细胞油脂积累。

实施例2

以序批式培养的方式高密度培养栅藻ZTY1可有效降低污水处理时间，提高处理效率。采用实际生活污水（DOC为72.9，TN为50.4mg·L^-1，TP为3.5mg·L^-1）对栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）进行序批式培养，培养条件为：光照强度800～1300lux，光暗比14h:10h，温度25℃，搅拌速率150r/min。栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）的初始接种密度为1.28×10⁶个·mL^-1，每个处理周期结束后，离心排水，收获50%的藻细胞用于制取生物柴油，剩余50%的藻细胞留在***中，加入新的生活污水，继续下一周期的培养工序。间歇培养过程中栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）的藻密度变化和对污染物的去除效果如图2所示，设置水力停留时间为三天，污水中DOC、TN和TP的去除率分别可达75%、97%和98%，藻细胞密度随污水中污染物含量的降低迅速升高，生物质产率和油脂产率最高可达181mg·L^-1·d^-1和37.9mg·L^-1·d^-1（以干重计）。

Claims (4)

1.一株混合营养型栅藻，其特征在于：栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）分离自北京市某生活污水处理厂，已于2013年1月14日保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心（CGMCC），登记入册编号为7059，CGMCC地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编为100101。

2.根据权利要求1所述的一株混合营养型栅藻，其特征在于：所述的栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）定形群体扁平，由2个或4个细胞组成，群体细胞并列于一条直线上，细胞呈椭圆形，细胞壁平滑，4细胞的群体宽15～25μm，单个细胞宽为3～6μm，长9～12μm。

3.根据权利要求1和2所述的一株混合营养型栅藻，其特征在于：一株混合营养型栅藻在污水资源化处理中的应用，先将该栅藻接种到污水中，通过藻细胞的同化作用去除污水中的有机物和氮磷等营养元素，其特征在于，具体步骤为：

1）向污水中接种栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1），初始接种密度为1×10⁵～1×10⁶个/mL；

2）将接种藻细胞后的污水置于自然或人工光照条件下，人工光照条件为：光暗比14:10，光强800～1300lux，保持80-150r/min的搅拌速率和5～25℃的温度，使栅藻（Scenedesmus sp.ZTY1）利用污水中的养分生长；

3）培养2～45天后离心收获藻细胞，同时排出处理后水；

4）收获得到的藻细胞能够经进一步处理后用于生产生物柴油或其它微藻生物质产品，也能够接种到新的污水中继续用于污水处理过程。

4.根据权利要求3所述的一株混合营养型栅藻，其特征在于：所述污水为一般城市污水处理厂的初沉池出水。

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