養(yǎng)殖微藻的方法及工業(yè)廢氣脫硝的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種養(yǎng)殖微藻的方法和一種工業(yè)廢氣脫硝的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源與環(huán)境是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重要問題。一方面，支撐人類現(xiàn)代文 明的化石能源不可再生，開發(fā)替代能源迫在眉睫；另一方面，在加工和使用化石能源時(shí)不可 避免地會(huì)產(chǎn)生廢氣與污水的排放問題，已經(jīng)對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，這些問題需要有統(tǒng) 籌協(xié)調(diào)的解決方案。
[0003] 微藻是種類繁多且分布極其廣泛的水生低等植物。它們通過高效的光合作用，將 光能轉(zhuǎn)化為脂肪或淀粉等碳水化合物的化學(xué)能，被譽(yù)為"陽光驅(qū)動(dòng)的活化工廠"。利用微藻 生產(chǎn)生物能源和化學(xué)品有望同時(shí)達(dá)到"替代化石能源、凈化廢氣與污水"的雙重目的。
[0004] 養(yǎng)殖微藻的一個(gè)已知的困難是，養(yǎng)殖微藻的水中存在大量的有害細(xì)菌，在敞開式 的養(yǎng)殖過程中也不可避免的會(huì)污染有害細(xì)菌，這些有害細(xì)菌不利于微藻的生長，嚴(yán)重時(shí)會(huì) 導(dǎo)致養(yǎng)殖失敗。雖然在嚴(yán)格的消毒滅菌及封閉的條件下養(yǎng)殖可以避免這種危害，但是對(duì)于 大規(guī)模養(yǎng)殖微藻而言，這種方法的成本過于昂貴?；谏鲜鲈颍惹行枰_發(fā)一種更適合 大規(guī)模養(yǎng)殖微藻的方法，使微藻在自然狀態(tài)下，既能快速生長，又能減少有害細(xì)菌污染的影 響。
[0005] 自然界中，微藻與細(xì)菌之間存在著復(fù)雜的生態(tài)關(guān)系，可能相互促進(jìn)，也可能相互抑 制。已有一些文獻(xiàn)公開了微藻與細(xì)菌間的共生關(guān)系，一方面這些文獻(xiàn)僅涉及了一種或幾種 特定的細(xì)菌與微藻的共生關(guān)系；另一方面這些文獻(xiàn)均是通過微藻和細(xì)菌相互利用對(duì)方的代 謝產(chǎn)物，以達(dá)到相互促進(jìn)生長的目的。迄今為止，還未見有"在微藻養(yǎng)殖過程中，用有益菌群 防治有害細(xì)菌污染"的相關(guān)報(bào)道。
[0006] 氮是微藻生長過程中消耗最快、最易缺乏的營養(yǎng)元素之一。大量消耗的氮肥對(duì)養(yǎng) 殖微藻而言是昂貴的，如果能利用工業(yè)廢氣中的N0X為微藻生長提供氮肥，一方面可以降 低養(yǎng)殖微藻的成本；另一方面又可以凈化廢氣、減少NOx的排放，產(chǎn)生更大環(huán)境效益。
[0007] 通常，光能自養(yǎng)的效率小于30g. m 2. d \室外大規(guī)模培養(yǎng)的效率一般低于10g. m 2. d \以這樣的效率進(jìn)行工業(yè)廢氣脫硝會(huì)占用大量的土地，因此有必要進(jìn)一步提高微藻的養(yǎng) 殖效率。添加有機(jī)碳源進(jìn)行異養(yǎng)培養(yǎng)或光能兼養(yǎng)是加速微藻生長的可行方法，然而在添加 有機(jī)碳源后，藻液極易遭受有害細(xì)菌的污染，導(dǎo)致細(xì)菌的生長顯著快于微藻的生長，從而導(dǎo) 致微藻養(yǎng)殖失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種養(yǎng)殖微藻的方法，該方法通過在養(yǎng)殖過程中加入一定量的EM 菌，既能夠促進(jìn)微藻的生長，又能夠增強(qiáng)微藻抵御雜菌和病蟲害的能力，因此更適合大規(guī) 模養(yǎng)殖微藻。
[0009] -種養(yǎng)殖微藻的方法，其特征在于，養(yǎng)殖過程中，向藻液中加入EM菌。
[0010] 微藻生長需要必要的條件，比如適宜的溫度，充足的光照，足夠的水、co2以及氮 肥、磷肥等營養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)控藻液中的溶解氧、pH值在合適的范圍內(nèi)等。盡管對(duì)于不同的微藻， 這些條件不盡相同,但這些都是本領(lǐng)域已知的。
[0011] 一般而言，培養(yǎng)溫度為15~40°C，較佳的溫度為25~35°C;光強(qiáng)為1000~200000 勒克斯，較佳的光強(qiáng)為5000~150000勒克斯；藻液pH值為6~11，較佳的藻液pH值為 7~9〇
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，養(yǎng)殖方式可以是光能自養(yǎng)（在光照下，僅利用無機(jī)碳源比如0)2生 長）、異養(yǎng)培養(yǎng)（異養(yǎng)培養(yǎng)是指僅利用有機(jī)碳源生長）或光能兼養(yǎng)（光能兼養(yǎng)是指，在光照 下同時(shí)利用無機(jī)碳源比如co2和有機(jī)碳源生長）。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明對(duì)微藻的種類沒有限制，只要所述微藻適于采用所選取的養(yǎng) 殖方式。本發(fā)明優(yōu)選養(yǎng)殖那些適于產(chǎn)油的微藻，以獲得生物能源。
[0014] 本領(lǐng)域公知，采用異養(yǎng)培養(yǎng)或光能兼養(yǎng)的養(yǎng)殖方式時(shí)，需要向微藻提供有機(jī)碳源。 根據(jù)本發(fā)明，可用的有機(jī)碳源包括但不限于糖、有機(jī)酸、有機(jī)酸鹽、醇、纖維素水解物和淀粉 水解物中的至少一種；比如可選自葡萄糖、果糖、乙酸、乙酸鈉、乳酸、乙醇、甲醇、纖維素水 解物和纖維素水解物中的至少一種，較佳的選擇是葡萄糖。
[0015] 本領(lǐng)域公知，隨著微藻生物量的不斷增長，需要根據(jù)藻液中的微藻生物量和營養(yǎng) 物質(zhì)含量，及時(shí)補(bǔ)充含量不足的營養(yǎng)物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，任何補(bǔ)加營養(yǎng)物質(zhì)的方式都是可用 的，比如分段補(bǔ)加或連續(xù)補(bǔ)加，只要能將營養(yǎng)物質(zhì)的量控制在合理的范圍內(nèi)即可。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，米用異養(yǎng)培養(yǎng)或光能兼養(yǎng)的養(yǎng)殖方式時(shí)，一般將有機(jī)碳源的濃度控 制在lg/L藻液~30g/L藻液，優(yōu)選控制在2g/L藻液~10g/L藻液。
[0017] 盡管光能兼養(yǎng)或異養(yǎng)培養(yǎng)會(huì)因使用有機(jī)碳源而增加部分養(yǎng)殖成本，但其養(yǎng)殖效率 也大為提高，使后續(xù)加工過程得以簡化，因此如果能夠避免無菌養(yǎng)殖，就能夠避免消耗大量 蒸汽對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格滅菌處理，從而大幅降低養(yǎng)殖成本。根據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選那些能光能 兼養(yǎng)或異養(yǎng)培養(yǎng)的微藻，比如小球藻、柵藻、單針藻或螺旋藻。令人驚訝的是，以光能兼養(yǎng)或 異養(yǎng)培養(yǎng)方式這些微藻時(shí)，只要加入一定數(shù)量的EM菌，不對(duì)培養(yǎng)環(huán)境進(jìn)行滅菌操作，養(yǎng)殖 也會(huì)順利進(jìn)行，微藻的生長速率大大加快，即使水源含有大量有害細(xì)菌和/或敞開養(yǎng)殖，結(jié) 果也是如此；而不加入EM菌時(shí)，如果不對(duì)培養(yǎng)環(huán)境進(jìn)行滅菌操作，光能兼養(yǎng)或異養(yǎng)培養(yǎng)通 常會(huì)失敗。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，所述的異養(yǎng)培養(yǎng)或光能兼養(yǎng)中，不進(jìn)行滅菌操作。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，所述的養(yǎng)殖過程中，優(yōu)選以N03和/或N02作為氮源，特別優(yōu)選以工 業(yè)廢氣脫硝所獲得的硝鹽和/或亞硝鹽作為氮源，比如以堿液吸收法所獲得的硝鹽和/或 亞硝鹽或者以硝酸吸收法經(jīng)堿中和所獲得的硝鹽和/或亞硝鹽。在養(yǎng)殖過程中加入一定數(shù) 量的EM菌后，不僅僅是加速了微藻的生長，對(duì)無機(jī)氮源比如N03和/或N02的消耗速率也 大大增加，使本發(fā)明十分適合于工業(yè)廢氣脫硝，一方面可以利用NOx固定鹽為微藻生長提 供氮肥，從而降低養(yǎng)殖微藻的成本；另一方面又有利于凈化工業(yè)廢氣、減少NOx的排放。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，特定的微藻，比如小球藻、柵藻、單針藻或螺旋藻，它們可以同時(shí)代謝 NO3和NO2，可以耐受高氮濃度的環(huán)境，養(yǎng)殖這些微藻更有利于凈化廢氣、減少NOx的排放。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，在光能自養(yǎng)或光能兼養(yǎng)時(shí)，需要向微藻提供無機(jī)碳源，比如C02。當(dāng)以 N03和/或N02作為氮源時(shí)，通過控制含C02的氣體的通入量，可以方便地將藻液的pH值控 制在合適的范圍內(nèi)。
[0022] 所述的EM菌（Effective Microorganisms)屬于現(xiàn)有技術(shù)，其主要由屬于光合菌 群、乳酸菌群、酵母菌群、革蘭氏陽性放線菌群、發(fā)酵系的絲狀菌群的幾十種微生物組成，是 一種市售的活菌制劑。所述的EM菌既可根據(jù)已有知識(shí)自行配制，也可以通過商購獲得，使 用前需根據(jù)已有知識(shí)或商購制劑的說明進(jìn)行發(fā)酵。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)EM菌具有兩種功能，一是能促進(jìn)微藻的生長；二是能抑制對(duì)微 藻有害的細(xì)菌繁殖。應(yīng)該理解到，本發(fā)明的目的是獲得微藻生物質(zhì)，因此EM菌的用量應(yīng)滿 足加速微藻生長的需要，既不能因用量過少而不起作用，又不能因用量過大而與微藻競(jìng)爭 消耗過多的營養(yǎng)物質(zhì)。任何EM菌的加入方式（比如一次性加入或分多次加入）及任何的 EM菌用量都是可用的，只要能滿足加速微藻生長的需要。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，EM菌的加入量優(yōu)選為1 X 106個(gè)/L藻液~9 X 10s個(gè)/L藻液；更優(yōu)選 為1 X 107個(gè)/L藻液~5 X 10s個(gè)/L藻液。
[0025] 本發(fā)明還提供了一種工業(yè)廢氣脫硝的方法，其特征在于，用上述養(yǎng)殖微藻的方法 所產(chǎn)生的養(yǎng)藻殘液作為工業(yè)廢氣脫硝的NOx吸收液。
[0026] 優(yōu)選地，上述養(yǎng)殖微藻的方法所產(chǎn)生的堿性養(yǎng)藻殘液作為工業(yè)廢氣脫硝的NOx吸 收液。所述堿性養(yǎng)藻殘液的pH值優(yōu)選為9~11。
[0027] 令人預(yù)料不到的是，與配制的堿液相比，前述養(yǎng)殖微藻的方法所產(chǎn)生的堿性養(yǎng)藻 殘液對(duì)工業(yè)廢氣中的NOx具有更高的吸收效率。
[0028] 本發(fā)明取得了如下的技術(shù)效果。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，無論采用何種養(yǎng)殖方式，只要在藻液中加入EM菌，就能夠有效地抑 制有害細(xì)菌的繁殖，大幅度提高微藻的生長速率。這一特點(diǎn)使本發(fā)明更適合大規(guī)模養(yǎng)殖 微藻，特別是在異養(yǎng)培養(yǎng)或光能兼養(yǎng)時(shí)，由于不需要進(jìn)行消毒滅菌，使本發(fā)明具有更大的優(yōu) 勢(shì)。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，在藻液中加入EM菌后，微藻以極高的效率消耗無機(jī)氮源，使本發(fā)明 十分適合于工業(yè)廢氣脫硝。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，特定的微藻，比如小球藻、柵藻、單針藻或螺旋藻，它們可以同時(shí)代謝 NO3和NO2，可以耐受高氮濃度的環(huán)境，養(yǎng)殖這些微藻更有利于凈化廢氣、減少NOx的排放。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，與配制的堿液相比，堿性養(yǎng)藻殘液對(duì)工業(yè)廢氣中的NOx具有更高的 吸收效率。
[0033] 除非另有定義，本說明書所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語都具有本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī) 理解的含義。在有沖突的情況下，以本說明書的定義為準(zhǔn)