專利名稱：一種微藻高效富集培養(yǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微藻生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生物反應(yīng)器培養(yǎng)微藻過程中高效富集藻細(xì)胞并利用CO2實(shí)現(xiàn)油脂積累的方法。
背景技術(shù)：
微藻富 含蛋白質(zhì)、多糖、不飽和脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)成分(如螺旋藻)，可用于食品、醫(yī)藥和能源方面；可以大量積累脂肪酸，有些微藻脂肪酸含量可占干重的30% 60%。利用培養(yǎng)微藻來積累油脂資源，已經(jīng)成為目前利用太陽能開發(fā)可再生資源最熱門的研究領(lǐng)域。不僅具有強(qiáng)大的市場(chǎng)潛力，而且具有非凡的社會(huì)價(jià)值。但大部分野生微藻生長(zhǎng)速度不快，固定二氧化碳能力也有限，要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，就消耗大量的人力物力，而收獲甚微。當(dāng)前，微藻研究正值熱門時(shí)期，微藻的生長(zhǎng)速度和油脂積累量成為研究的重點(diǎn)。微藻根據(jù)其營(yíng)養(yǎng)方式分為自養(yǎng)與異養(yǎng)兩種。第一種自養(yǎng)過程就是微藻利用CO2氣體進(jìn)行光合作用來固定碳源的同時(shí)獲得能源，進(jìn)行生長(zhǎng)，并積累油脂。由于CO2在培養(yǎng)液中溶解度有限，吸收利用效率低下，CO2的有效利用吸收，是實(shí)現(xiàn)理想培養(yǎng)效果的關(guān)鍵。目前開放的光生物培養(yǎng)微藻技術(shù)中，有不少CO2補(bǔ)給方式和裝置。CN 200610018771.9采用一種與養(yǎng)殖池相連的CO2補(bǔ)給裝置，可以有效提高CO2利用率，但工藝繁瑣，增加了設(shè)備投資。CN 200410020978.0和CN 03128138.9中均采用在光生物反應(yīng)器系統(tǒng)中加入一種裝置方法，來實(shí)現(xiàn)CO2的補(bǔ)給，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)一定的氧解析效果。這些都難免增加設(shè)備投資，工藝過程繁瑣。目前文獻(xiàn)報(bào)道中還有另外的一種CO2補(bǔ)給方式，CN200410009360.4和CN200510126465.2中使用煙道氣補(bǔ)碳。第二種是異養(yǎng)培養(yǎng)方式，就是在培養(yǎng)過程人為提供碳源，比如葡萄糖等，顯而易見，葡萄糖作為異養(yǎng)碳源，屬于速效碳源，可以提高微藻生長(zhǎng)的速度，但其油脂積累效率并沒有得到相應(yīng)的提高，同時(shí)該類碳源必然增加培養(yǎng)成本，將會(huì)受到原料的極大限制。CN03109312.4公開了一種用淀粉酶解培養(yǎng)異養(yǎng)藻快速熱解制備生物柴油的方法。該專利以低質(zhì)糧食淀粉為原料，利用酶解淀粉制葡萄糖水溶液配制培養(yǎng)液，再通過異養(yǎng)轉(zhuǎn)化技術(shù)獲得異養(yǎng)小球藻；然后用高脂肪含量的異養(yǎng)藻細(xì)胞快速熱解，獲得高產(chǎn)量和高質(zhì)量的生物柴油。該方法選擇低質(zhì)糧食淀粉水解后提供葡萄糖用作有機(jī)碳源，成本仍較高了。在微藻培養(yǎng)條件和培養(yǎng)方式的基礎(chǔ)上，人們的目光轉(zhuǎn)向利用微藻生產(chǎn)生物柴油的培養(yǎng)策略。單步培養(yǎng)策略:完全培養(yǎng)基培養(yǎng)，雖然油脂的含量會(huì)比較低(加大提取成本)，但生長(zhǎng)速率快，能快速地增加生物量；不完全培養(yǎng)基培養(yǎng)，雖然生產(chǎn)速率比較慢，但高的油脂含量能抵消生物量的不足。兩步培養(yǎng)策略:先利用完全培養(yǎng)基異養(yǎng)培養(yǎng)，使其生物量快速增力口，再利用不完全培養(yǎng)基自養(yǎng)培養(yǎng)如氮限制或改變培養(yǎng)條件如光強(qiáng)、溫度，使藻類大量積累油脂。CN 200810112998.9公開了一種從自養(yǎng)到異養(yǎng)兩步培養(yǎng)小球藻生產(chǎn)生物柴油的方法。該方法包括小球藻的自養(yǎng)培養(yǎng)、細(xì)胞濃縮、異養(yǎng)發(fā)酵、藻類細(xì)胞收集和干燥、從干燥的細(xì)胞中提取油脂和酯化反應(yīng)制備生物柴油等步驟。該方法自養(yǎng)階段需要使用較多的甘氨酸，在異養(yǎng)階段加入的有機(jī)碳源選自葡萄糖、果糖、玉米淀粉水解液、木薯淀粉水解液等，成本較高。其油脂積累主要在異養(yǎng)階段完成，在油脂積累同時(shí)的呼吸作用也要消耗有機(jī)碳源，積累的油脂也由有機(jī)碳源提供，因此消耗的有機(jī)碳源較多，生產(chǎn)成本很高，沒有充分發(fā)揮微藻細(xì)胞固定二氧化碳的功能。根據(jù)上述分析，為克服目前藻細(xì)胞生長(zhǎng)速度與油脂積累方面的矛盾，需要對(duì)微藻采用異養(yǎng)與自養(yǎng)培養(yǎng)方式耦合培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)微藻細(xì)胞的連續(xù)富集和細(xì)胞內(nèi)油脂高水平積累，優(yōu)化工藝過程。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種微藻高效富集培養(yǎng)的方法，本發(fā)明方法具有聞效富集微操細(xì)胞并實(shí)現(xiàn)操細(xì)胞的聞含油脂積累，提聞CO2利用率，提聞O2解吸能力，簡(jiǎn)化培養(yǎng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明微藻高效富集培養(yǎng)的方法包括如下內(nèi)容:采用氣升式生物反應(yīng)器與光照式生物反應(yīng)器串聯(lián)操作，氣升式生物反應(yīng)器內(nèi)包括微藻和微藻異養(yǎng)培養(yǎng)基，通入空氣實(shí)現(xiàn)氣升和好氧的異養(yǎng)培養(yǎng)，在氣升式生物反應(yīng)器排出液相的回路上設(shè)置微藻富集裝置，富集得到的微藻連續(xù)或間歇地輸送至光照式生物反應(yīng)器，分離富集微藻后的液相循環(huán)回氣升式生物反應(yīng)器；光照式生物反應(yīng)器內(nèi)包括來自氣升式生物反應(yīng)器富集的微藻，光照式生物反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)包括微藻自養(yǎng)培養(yǎng)基，同時(shí)通入含CO2的氣體實(shí)現(xiàn)氣升、補(bǔ)給CO2和解吸O2，其中通入的含CO2的氣體來自于工業(yè)含CO2的尾氣，含CO2的氣體經(jīng)過輸送預(yù)處理裝置后通入光照氣升式生物反應(yīng)器。本發(fā)明方法中，含CO2氣體的輸送預(yù)處理裝置采用液環(huán)式輸送泵，液環(huán)式輸送泵工作液為滅菌消毒劑水溶液，液環(huán)式輸送泵在實(shí)現(xiàn)氣體輸送的同時(shí)將氣體進(jìn)行預(yù)處理。液環(huán)式輸送泵排出的氣液混合物氣液分離后的氣相可以進(jìn)一步設(shè)置無菌過濾器脫除雜質(zhì)，液環(huán)式輸送泵排出的氣液混合物氣液分離之前可以設(shè)置氣液接觸設(shè)備使氣液充分混合接觸。本發(fā)明方法中，氣升式生物反應(yīng)器排出`液相的回路上采用的藻細(xì)胞富集裝置為設(shè)置濾網(wǎng)的過濾裝置，濾網(wǎng)可以是任意材料，如金屬濾網(wǎng)等，過濾裝置優(yōu)選設(shè)置反吹功能，實(shí)現(xiàn)藻細(xì)胞的截留與收集，收集過濾微藻后的液相通過輸送裝置循環(huán)回氣升式生物反應(yīng)器，輸送裝置可以是普通的液相輸送泵。本發(fā)明方法中，含CO2的氣體可以來自任意含二氧化碳?xì)怏w的工業(yè)尾氣，最好是厭氧發(fā)酵或微氧發(fā)酵過程排放的尾氣，對(duì)于好氧微生物發(fā)酵過程的尾氣可以先進(jìn)行脫氧處理，然后利用，如吸附脫氧處理等，氧含量?jī)?yōu)選為低于8% (V)，最優(yōu)選為低于5% (V)。典型的厭氧過程如克雷博士肺炎桿菌厭氧發(fā)酵生產(chǎn)1，3-丙二醇，初始通入的99% N2，菌體在厭氧狀態(tài)下發(fā)酵，產(chǎn)生大量的CO2氣體，一般尾氣中含CO2的體積濃度為10%左右。典型的好氧過程如酵母菌發(fā)酵制乙醇的過程，該尾氣通過吸附脫除部分氧氣后可以使用。本發(fā)明方法中，滅菌消毒劑為本領(lǐng)域常規(guī)的滅菌消毒劑，如二氧化氯、次氯酸鈉、漂白粉、過氧乙酸、過氧化氫、高鐵酸鉀、戊二醛等一切可以滅活菌類的消毒劑。滅菌消毒劑用量達(dá)到滅菌作用即可。本發(fā)明方法中，氣升式生物反應(yīng)器和光照式生物反應(yīng)器的其它操作條件按常規(guī)的微藻培養(yǎng)條件控制。如可以設(shè)置培養(yǎng)體系二氧化碳和溶解氧量的測(cè)定裝置，根據(jù)需要調(diào)整通氣量，以獲得良好的效果。本發(fā)明方法中，如果發(fā)酵尾氣中的二氧化碳濃度較高，需要的通氣量較低，達(dá)不到光照式生物反應(yīng)器的氣升的氣量時(shí)，可以引入另一路氣升氣體。本發(fā)明方法中，液環(huán)式輸送泵可以采用液環(huán)式真空泵類似的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明方法中，實(shí)現(xiàn)的是氣體輸送和預(yù)處理，而不是真空泵的作用，因此操作參數(shù)需進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。工作時(shí)，進(jìn)氣口一般為常壓或微正壓，液環(huán)式輸送泵出口壓力一般表壓為2 200KPa,優(yōu)選5 80KPa。本發(fā)明方法中，液環(huán)式輸送泵工作液和輸送的氣體在液環(huán)式輸送泵內(nèi)混合接觸，排出的氣液混合物在進(jìn)行氣液分離之前設(shè)置氣液接觸設(shè)備，進(jìn)一步提高氣液接觸效率，在實(shí)現(xiàn)輸送氣體的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸送氣體的預(yù)處理功能。設(shè)置的氣液接觸設(shè)備可以包括靜態(tài)混合器、動(dòng)態(tài)混合器、填料塔、鼓泡分散構(gòu)件等。靜態(tài)混合器、動(dòng)態(tài)混合器和填料塔可以單獨(dú)設(shè)置在液環(huán)式輸送泵出口管路上。鼓泡分散構(gòu)件可以設(shè)置在氣液分尚設(shè)備中，此時(shí)氣液分尚設(shè)備同時(shí)具有氣液充分接觸作用。本發(fā)明方法中，光照式生物反應(yīng)器可以采用常規(guī)的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，如可以在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置光源，也可以在反應(yīng)器外部設(shè)置光源，也可以在反應(yīng)器內(nèi)部和外部同時(shí)設(shè)置光源等方式。本發(fā)明將異養(yǎng)微藻培養(yǎng)和自養(yǎng)微藻培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來，利用異養(yǎng)微藻培養(yǎng)過程中，微藻繁殖速度快、生長(zhǎng)旺盛等優(yōu)點(diǎn)，首先將在氣升式生物反應(yīng)器中獲得數(shù)量較多的微藻；然后利用自養(yǎng)微藻培養(yǎng)過程，使獲得的微藻進(jìn)一步提高油脂含量，提高微藻的品質(zhì)，提高生物油脂的產(chǎn)量，提高綜合微藻培養(yǎng)效率。即微藻細(xì)胞在該發(fā)明方法下實(shí)現(xiàn)了兩階段培養(yǎng)過程，分段培養(yǎng) 時(shí)微藻細(xì)胞所處的生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生了變化，通過該串聯(lián)工藝優(yōu)化，使微藻細(xì)胞的生長(zhǎng)與生產(chǎn)兩個(gè)較為矛盾的過程得到緩解，從而使微藻細(xì)胞獲得了高效率培養(yǎng)。本發(fā)明方法克服了當(dāng)前微藻培養(yǎng)過程中補(bǔ)給CO2和氧解析效率低、工藝繁瑣、設(shè)備投入大的問題，提供了一種整合工藝過程，實(shí)現(xiàn)理想的CO2補(bǔ)給和氧解析方式。本發(fā)明方法米用的氣體輸送設(shè)備為液環(huán)式輸送泵，一方面為氣體輸送提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)氣升式反應(yīng)器的氣升攪拌作用，同時(shí)利用液環(huán)式輸送泵的工作液對(duì)輸送的氣體進(jìn)行適宜的預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)了氣體輸送與預(yù)處理的雙重功能，進(jìn)而簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了設(shè)備投資。本發(fā)明方法中，將氣體的輸送和預(yù)處理有機(jī)結(jié)合在一起，通過改變液環(huán)式輸送泵工作液的組成，將其同時(shí)作為氣體預(yù)處理的處理液，在氣體輸送的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廢氣的預(yù)處理，避免了通入氣體對(duì)封閉微藻培養(yǎng)系統(tǒng)造成的微生物污染。氣體輸送及預(yù)處理裝置中使用的液環(huán)式輸送泵雖然與常規(guī)的液環(huán)式真空泵工作原理相同，但改變了操作條件，入口負(fù)壓小，出口壓力相對(duì)較高，因此克服了液環(huán)式真空泵用于真空泵時(shí)效率低等不足，降低了操作能耗。本發(fā)明方法與先自養(yǎng)后異養(yǎng)的培養(yǎng)方式相比，由于本發(fā)明方法的主要油脂積累在自養(yǎng)階段完成，因此消耗的有機(jī)碳原很少，生產(chǎn)成本低。并且，本發(fā)明方法在異養(yǎng)階段完成了大部分細(xì)胞繁殖，在自養(yǎng)階段主要完成油脂積累，因此本發(fā)明方法在培養(yǎng)效率并不低于現(xiàn)有方法，并且綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)現(xiàn)有技術(shù)方案。另外，本發(fā)明方法的自養(yǎng)階段的培養(yǎng)基由于不使用大量的甘氨酸，成本也大大降低。


圖1是本發(fā)明一種具體工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明發(fā)酵尾氣輸送及預(yù)處理方法中使用的液環(huán)式輸送泵工作原理圖。其中:1-發(fā)酵尾氣,2-工作液,3-液環(huán)式輸送泵,4-氣液分離罐,5-氣液分布器，
6-光照式生物反應(yīng)器，7-氣升式生物反應(yīng)器，8-空氣，9-微藻富集裝置，10-普通液相循環(huán)泵；11-工作液進(jìn)口，12-廢氣進(jìn)口，13-氣液混合物出口，14-液環(huán)式輸送泵殼體，15-液環(huán)式輸送泵液環(huán)，16-液環(huán)式輸送泵葉輪。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明方法中，用于微藻富集的培養(yǎng)反應(yīng)器為氣升式反應(yīng)器，通入空氣進(jìn)行好氧的異養(yǎng)培養(yǎng)，反應(yīng)器中的培養(yǎng)基為常規(guī)異養(yǎng)藻培養(yǎng)基。異養(yǎng)培養(yǎng)基中除了微藻生長(zhǎng)所必須的基本營(yíng)養(yǎng)鹽成份外，主要包括有機(jī)碳源，該有機(jī)碳源可以是葡萄糖、蔗糖、淀粉、木糖、纖維素水解液等。本發(fā)明方法中，在氣升式生物反應(yīng)器異養(yǎng)培養(yǎng)的藻細(xì)胞通過富集裝置進(jìn)行富集，所采用的富集裝置為一種金屬濾網(wǎng)，并設(shè)有反吹裝置，可以將富集到的微藻細(xì)胞泥漿狀物質(zhì)吹到光照式生物反應(yīng)器中，進(jìn)行下一步的光自養(yǎng)培養(yǎng)過程。本發(fā)明方法中，在微藻培養(yǎng)的光照式生物反應(yīng)器中，所培養(yǎng)的微藻來自氣升式生物反應(yīng)器的異養(yǎng)富集微藻細(xì)胞，使用的通入氣體是克雷博士肺炎桿菌厭氧發(fā)酵生產(chǎn)1，3-丙二醇過程中的尾氣，該尾氣中含有N2和C02。由于克雷博士肺炎桿菌厭氧發(fā)酵生產(chǎn)1，3-丙二醇中，初始通入的99% N2，菌體在厭氧狀態(tài)下發(fā)酵，產(chǎn)生大量的CO2氣體，攜帶出去形成N2和CO2混合氣，此混合氣成份90%以上為N2, CO2含量在10%左右。本發(fā)明所使用的為微藻培養(yǎng)提供碳源尾氣還包含其他生物發(fā)酵過程中的尾氣，t匕如酵母菌發(fā)酵等好氧發(fā)酵過程。此尾氣中含有CO2量與上述尾氣類似，但其中含有大量的氧氣，先通過脫氧設(shè)備，獲得氧分壓較低CO2含量充足的可以用于微藻培養(yǎng)的碳源供氣。本發(fā)明中對(duì)培養(yǎng)微藻的光照式生物反應(yīng)器供氣可以分為兩路，進(jìn)行并聯(lián)操作，一路為N2，用于反應(yīng)器氣升導(dǎo)流，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)體系物質(zhì)返混與傳質(zhì)，以及降低系統(tǒng)氧分壓，實(shí)現(xiàn)脫氧功能；第二路為發(fā)酵尾氣，經(jīng)過上述輸送預(yù)處理后進(jìn)入生物反應(yīng)器，尾氣的中CO2可供微藻生長(zhǎng)碳源，此供氣支路流量控制與PH電極或CO2電極進(jìn)行藕聯(lián)控制，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供碳與pH控制相藕聯(lián)，也可以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)系統(tǒng)供碳與CO2吸收利用水平相藕聯(lián)。本發(fā)明中在光照式生物反應(yīng)器中使用溶氧和CO2傳感器，根據(jù)所測(cè)溶氧和CO2利用情況，來調(diào)節(jié)N2和含CO2發(fā)酵尾氣的通氣量，光生物反應(yīng)器中通氣量一般控制在0.0lL/L min 5L/L_min (氣體的體積與生物反應(yīng)器容積之比),進(jìn)而調(diào)節(jié)O2和CO2分壓,從而實(shí)現(xiàn)理想的微藻光合反應(yīng)過程中的CO2利用和氧解析。本發(fā)明技術(shù)方案中的微藻培養(yǎng)體系尾氣，可以部分循環(huán)回生物反應(yīng)器，提高碳源的利用率。光照式生物反應(yīng)器培養(yǎng)微藻可以培養(yǎng)后微藻連續(xù)收集采出或間歇收集采收。采用連續(xù)收集采出時(shí)，可以設(shè)置排出管路，通過收集裝置收集培養(yǎng)后的微藻；采用間歇收集采收時(shí)，可以經(jīng)培養(yǎng)10 40天后，停止培養(yǎng)，進(jìn)行一次性微藻的收集采收。優(yōu)選間歇收集采收方式。本發(fā)明特別涉及所利用的微藻可以是各種利用二氧化碳為碳源進(jìn)行光合作用生產(chǎn)有機(jī)物的藻類，如小球藻等 。本發(fā)明方法的其它內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的內(nèi)容。
下面對(duì)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明方案和效果。如圖2所示，液環(huán)式輸送泵工作原理如下:工作液通過工作液進(jìn)口 11進(jìn)入液環(huán)式輸送泵殼體14內(nèi)，當(dāng)液環(huán)式輸送泵葉輪16順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，工作液在液環(huán)式輸送泵殼體14內(nèi)形成一個(gè)封閉液環(huán)15，通過液環(huán)式輸送泵葉輪16的葉片將廢氣進(jìn)口12的廢氣增壓輸送至氣液混合物出口 13，將廢氣和部分工作液輸送至液環(huán)式輸送泵外。如圖1所示，氣升式生物反應(yīng)器7內(nèi)接入出發(fā)藻種和異養(yǎng)培養(yǎng)基，壓縮空氣8進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氣升攪拌和提供異養(yǎng)生長(zhǎng)的氧氣。在反應(yīng)器內(nèi)生長(zhǎng)成熟的藻細(xì)胞通過富集裝置9在普通液式循環(huán)泵的作用下進(jìn)行富集，富集出來的藻細(xì)胞被反吹到光照式生物反應(yīng)器6中。發(fā)酵尾氣I和工作液2通過液環(huán)式輸送泵3混合輸出至氣液分離罐4，在氣液分離罐4中，尾氣和工作液通過氣液分布器5進(jìn)一步充分接觸，以工作液對(duì)尾氣進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行氣液分離，分離的氣相進(jìn)入氣升式反應(yīng)器6，液相作為工作液循環(huán)回液環(huán)式輸送泵。液環(huán)式輸送泵的工作液為發(fā)酵尾氣的預(yù)處理液，因此需適時(shí)補(bǔ)充消毒劑等試劑。

方案I
在IOL氣升反應(yīng)器中進(jìn)行小球藻(購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所藻種庫I #)的異養(yǎng)培養(yǎng)，反應(yīng)器為氣升式，以空氣為氣升氣體，內(nèi)設(shè)導(dǎo)流筒，可以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液的返混，反應(yīng)器為玻璃體，外設(shè)不銹鋼密封罩。在培養(yǎng)初期接入小球藻種子液和常規(guī)的異養(yǎng)培養(yǎng)基。所述的常規(guī)培養(yǎng)基為本領(lǐng)域中異養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)普通小球藻通常采用的培養(yǎng)基，所述
常規(guī)異養(yǎng)培養(yǎng)基的基本組成一般為(以每升計(jì)):
權(quán)利要求
1.一種微藻高效富集培養(yǎng)的方法，其特征在于包括如下內(nèi)容:采用氣升式生物反應(yīng)器與光照式生物反應(yīng)器串聯(lián)操作，氣升式生物反應(yīng)器內(nèi)包括微藻和微藻異養(yǎng)培養(yǎng)基，通入空氣實(shí)現(xiàn)氣升和好氧異養(yǎng)培養(yǎng)，在氣升式生物反應(yīng)器排出液相的回路上設(shè)置微藻富集裝置，富集得到的微藻連續(xù)或間歇地輸送至光照式生物反應(yīng)器，分離富集微藻后的液相循環(huán)回氣升式生物反應(yīng)器；光照式生物反應(yīng)器內(nèi)包括來自氣升式生物反應(yīng)器富集的微藻，光照式生物反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)包括微藻自養(yǎng)培養(yǎng)基，同時(shí)通入含CO2的氣體實(shí)現(xiàn)氣升、補(bǔ)給CO2和解吸O2,其中通入的含CO2的氣體來自于工業(yè)含CO2的尾氣，含CO2的氣體經(jīng)過輸送預(yù)處理裝置后通入光照氣升式生物反應(yīng)器。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:含CO2氣體的輸送預(yù)處理裝置采用液環(huán)式輸送泵，液環(huán)式輸送泵工作液為滅菌消毒劑水溶液，液環(huán)式輸送泵在實(shí)現(xiàn)氣體輸送的同時(shí)將氣體進(jìn)行預(yù)處理。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:液環(huán)式輸送泵排出的氣液混合物氣液分離后的氣相設(shè)置無菌過濾器脫除雜質(zhì)。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于:液環(huán)式輸送泵排出的氣液混合物氣液分離之前設(shè)置氣液接觸設(shè)備使氣液充分混合接觸。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:氣升式生物反應(yīng)器排出液相的回路上采用的藻細(xì)胞富集裝置為設(shè)置濾網(wǎng)的過濾裝置，過濾裝置設(shè)置反吹功能，實(shí)現(xiàn)藻細(xì)胞的截留與收集，收集過濾微藻后的液相通過輸送裝置循環(huán)回氣升式生物反應(yīng)器。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:含CO2的氣體來自含二氧化碳?xì)怏w的工業(yè)尾氣，包括厭氧發(fā)酵或微氧發(fā)酵過程排放的尾氣。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于:含CO2的氣體中的氧體積含量低于8%。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:光照式生物反應(yīng)器設(shè)置培養(yǎng)體系二氧化碳和溶解氧量的測(cè)定裝置 。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:液環(huán)式輸送泵工作液和輸送的氣體在液環(huán)式輸送泵內(nèi)混合接觸，排出的氣液混合物在進(jìn)行氣液分離之前設(shè)置氣液接觸設(shè)備，進(jìn)一步提高氣液接觸效率，在實(shí)現(xiàn)輸送氣體的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸送氣體的預(yù)處理功能；設(shè)置的氣液接觸設(shè)備包括靜態(tài)混合器、動(dòng)態(tài)混合器、填料塔、鼓泡分散構(gòu)件；靜態(tài)混合器、動(dòng)態(tài)混合器和填料塔單獨(dú)設(shè)置在液環(huán)式輸送泵出口管路上，鼓泡分散構(gòu)件設(shè)置在氣液分離設(shè)備中。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:光照式生物反應(yīng)器的光源設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)部，或者設(shè)置在反應(yīng)器外部，或者同時(shí)設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)部和外部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微藻高效富集培養(yǎng)的方法，包括如下內(nèi)容采用氣升式生物反應(yīng)器與光照氣升式生物反應(yīng)器串聯(lián)，氣升式生物反應(yīng)器內(nèi)包括微藻和微藻培養(yǎng)基，通入空氣實(shí)現(xiàn)氣升和好氧培養(yǎng)，并在液相回路上采用藻細(xì)胞富集裝置。光照式生物反應(yīng)器包括來自氣升式生物反應(yīng)器富集來的微藻和微藻培養(yǎng)基，通入含CO2的氣體實(shí)現(xiàn)氣升、補(bǔ)給CO2和解吸O2，其中通入的含CO2的氣體來自于工業(yè)含CO2的尾氣，該尾氣經(jīng)過輸送預(yù)處理裝置后通入光照氣升式生物反應(yīng)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有高效富集微藻細(xì)胞并實(shí)現(xiàn)藻細(xì)胞的高含油脂積累，提高CO2利用率，提高O2解吸能力，減化培養(yǎng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C12N1/12GK103103128SQ201110352449
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者王領(lǐng)民, 金平, 李曉姝, 師文靜, 張霖, 王崇輝, 高大成, 喬凱, 黎元生 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院