技术领域
[0001] 本
申请涉及藻类养殖领域，具体地涉及一种治理原生动物并实现稳定高产的藻类养殖工艺。
背景技术
[0002] 藻类培养过程中常发生原生动物的污染，一旦被原生动物污染，原生动物在培养液中生长繁殖，当其数量增多达到一定程度时，就会对藻类的生长繁殖产生影响，不利于藻类的再扩大培养，甚至造成培养的失败。关于藻类培养过程中原生动物的灭杀，研究人员做了多种尝试，
次氯酸盐被广泛用于藻类培养的消毒处理，如次氯酸钠加入
水中会释放出次氯酸、氯气，能够破坏
生物体内的酶，有强烈的杀菌杀虫作用(文献：用次氯酸钠处理金藻培养中的几种原生动物，水产科学，13(6)，董婧等，1994年)。铵盐
水解后可提高藻类溶液的pH值，抑制好
氧生物的生长，原生动物比藻类对水解产生的
氨毒性更加敏感(文献：浅析铵盐在单胞藻类培养中抑制原生动物污染的作用，高士香，河北渔业，第6期，2005年)。针对不同种类的原生动物调节培养液的pH值，可以达到抑制并杀死原生动物的效果(
专利：200910089608.5，一种在藻类大规模培养中有效治理敌害生物的方法)。利用藻类捕获电厂
烟道气中的二氧化
碳，进行生物固碳(文献：微藻固定燃烧烟气中CO2的研究进展，
生物工程学报，27(2)，2011年)。然而，现有这些方法的缺点也很明显。次氯酸盐不仅会杀菌杀虫，也会杀死藻细胞；铵盐本身可以作为藻类的氮源，过多的氮会影响藻类的产物选择。铵盐水解得到的高pH值和氨将抑制藻细胞生长；几乎所有
现有技术需向培养液加入新的化学
试剂，还将增加产品后处理工艺和废液处理工艺的难度，采购成本高，后期处理成本高。
传统藻类对电厂烟道气的生物固碳法仅考虑了烟道气中二氧化碳作为碳源的作用，只单一通入二氧化碳会使培养体系维持长时间的低pH值，对于藻类的生长将产生抑制作用。由此可见，目前还没有既能高效杀灭原生动物同时又能低成本、高效率的养殖藻类的技术。
发明内容
[0003] 为充分利用现有资源，在杀灭原生动物特别是好氧原生动物的同时，低成本、高效率的养殖藻类，本发明提供了一种低成本、低能耗、无污染、治理原生动物特别是好氧原生动物并稳定高产的藻类养殖工艺。
[0004] 具体而言，本发明提供了一种在藻类养殖中有效处理/消除原生动物污染的工艺，该工艺包括下列步骤：在养殖时段或非养殖时段向藻类培养液中通入氮气、二氧化碳、氮气与二氧化碳的混合气或工厂排放气体，所述工厂排放气体来源于化工厂、电厂、
水泥厂、
钢厂、
工业窑炉等排放的不含氧气或含有微量氧气的燃烧气体(下述亦可称烟道气)。其中二氧化碳在混合气体中的浓度优选为0.5体积％～20体积％，二氧化碳在混合气体中的浓度更优选10体积％。
[0005] 所述通气可以是连续通气，也可以是间歇式通气。间歇方式可以为连续通气数小时后停止通气，也可每隔一段时间通气一次，每次通气数分钟至数小时。
[0006] 所述氮气与二氧化碳的混合气，可以氮气与二氧化碳先混合再通入，或者氮气与二氧化碳分别通入。
[0007] 所述处理/消除可以在藻类培养装置中进行，也可以是将培养液转移到一个专用治理装置中进行。所述藻类培养装置为光反应器，该光反应器可以是柱式、管式、板式、气升式、开放池或它们的组合等所有类型。所述专用治理装置可以是任何容器。
[0008] 所述藻类是自养型藻类和悬浮细胞培养的
植物细胞，所述自养型藻类包括绿藻
门、蓝藻门、
硅藻门、黄藻门、红藻门、裸藻门、金藻门或甲藻门的藻类，优选小球藻、拟微绿球藻、栅藻、硅藻、金藻或衣藻等。
[0009] 所述气体的通入装置，指的是藻类培养装置的曝气装置。所述气体的通入装置优选可组装、便于安装/拆卸、大量气体快速通入的装置。
[0010] 通入气体所用的曝气方式为点曝气、环状曝气、片状曝气等任何一种曝气方式，曝气
位置可以是藻类培养装置例如培养微藻的光反应器的底部、中部、上部等任何位置的一点或多点。
[0011] 本发明还提供了一种藻类养殖方法，其应用上述在藻类养殖中有效处理/消除原生动物污染的工艺。
[0012] 本发明中提及的养殖时段，指微藻养殖的整个周期，包括吸收二氧化碳放出氧气的光合作用阶段和吸收氧气放出二氧化碳的呼吸作用阶段；本发明中提及的非养殖时段，指微藻养殖过程中微藻未进行光合作用的阶段。
[0013] 根据亨利定律，气体在液体中的
溶解度和该气体在水气分界面上的平衡分压
力成正比，而气体中氧的分压力又与气体中氧的含量成正比，因此将含氧的溶液与脱氧的气体强烈混合，可使溶解于水中的氧气大量扩散到气体中。
[0014] 绝大多数原生动物是好氧生物，包括吞噬微藻的各种敌害原生动物，如
变形虫、轮虫、纤毛虫等，它们存活于自然界包括空气和
水体中，在持续缺氧环境中，这些原生动物的生长受到抑制直至死亡。
[0015] 本发明通过在养殖时段或非养殖时段向藻类培养液中持续通入气体，所述气体为氮气，二氧化碳，氮气与二氧化碳的混合气或者不含氧气或含有微量氧气的工厂排放气体，所述气体来源于电厂、化工厂、水泥厂、钢厂或工业窑炉等排放的燃烧气体，不仅可以使培养液中的氧气含量大大减少甚至降低为零，由于溶解氧是抑制微藻生长的主要因素之一，除氧有利于微藻的增殖，而且，通入上述气体还有利于培养液保持pH值不低于6的酸性环境，此酸性环境适合微藻生长，但是可以破坏好氧生物的生长环境，从而有效的抑制并杀死各种好氧原生动物。此外，除了通入纯氮气的情况以外，在养殖时段，由于有一定比例二氧化碳的存在，促进微藻的稳定生长。
[0016] 总体而言，本发明的有益效果有以下几个方面：
[0017] 1、使用化工厂等排放的氮气，成本低、供应稳定。
[0018] 2、使用电厂烟道气，成本低、供应稳定、减少碳排放。
[0019] 3、夜间通入混合气后仅降低氧气在培养液中的含量，基本不影响微藻的生长。
[0020] 4、通混合气杀灭好氧生物不会引入新的化学污染。
[0021] 5、间歇式通气耗能少，也不会导致大气污染。
[0022] 6、减少氧气溶解度，不仅能消灭好氧生物，也能促进微藻的生长。
[0023] 7、混合气中的二氧化碳为微藻的生长提供了必需的碳源，促进微藻生长。
附图说明
[0024] 图1(
实施例1)是通入气体处理后若夫小球藻藻株生长情况图，图中横坐标表示藻株培养天数，纵坐标表示藻液在
波长750nm的吸光度。
[0025] 图2-图3(实施例1)是通入气体处理后若夫小球藻培养液光学
显微镜下的观察图，其中图2是氮气组处理的结果，图3是空气组处理的结果。
[0026] 图4(实施例2)是通入气体处理后栅藻藻株生长情况图，图中横坐标表示藻株培养天数，纵坐标表示藻液在波长750nm的吸光度。
[0027] 图5-图6(实施例2)是通入气体处理后栅藻培养液
光学显微镜下的观察图，其中图5是氮气组处理的结果，图6是二氧化碳组处理的结果。
[0028] 图7(实施例3)是通入氮气与纯二氧化碳不同比例的混合气处理后拟微绿球藻培养液的生长情况。图中横坐标表示藻株培养天数，纵坐标表示藻液在波长750nm的吸光度。实验组ABCD，分别表示二氧化碳浓度0.1体积％、10体积％、30体积％、70体积％。
[0029] 图8(实施例3)是通入氮气与纯二氧化碳不同比例的混合气处理后拟微绿球藻培养液的pH情况。实验组ABCD，分别表示二氧化碳浓度0.1体积％、10体积％、30体积％、70体积％。
[0030] 图9(实施例4)是通入气体处理后栅藻生长情况图，图中横坐标表示藻株培养天数，纵坐标表示藻液在波长750nm的吸光度。
[0031] 图10-11(实施例4)是通入气体处理后栅藻培养液光学显微镜下的观察图，其中图10是空气组处理的结果，图11是烟道气组处理的结果。
具体实施方式
[0032] 下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0033] 实施例一
[0034] 藻种为一种若夫小球藻(Chlorellazofingensis C.zofingensis)，光
生物反应器选择10L的玻璃板式反应器，采用通
风方式降温，自然光照。设置两个实验组，每组3个平行样。一组为空气组，持续通入空气与纯二氧化碳的混合气，二氧化碳浓度为10体积％；另一组为氮气组，持续通入氮气与纯二氧化碳的混合气，二氧化碳浓度为10体积％。气含率均为2体积％。藻株培养8天，每天使用分光光度计测定藻液吸光度，波长为750nm，吸光度可反映藻液浓度，代表藻株的生长情况；通过光学显微镜观察原生动物污染程度。
[0035] 从结果中可见，通入氮气与纯二氧化碳的氮气组，在第8天波长750nm下的吸光度已接近7，藻液浓度较高，说明生长速度比较快；通入二氧化碳和空气混合气的空气组，在第8天波长750nm下的吸光度达到5.8，藻液浓度较低，说明后期生长速度比氮气组慢。通过显微镜观察，氮气组
视野中均为正常生长的藻细胞，未见原生动物；空气组视野中正常生长的藻细胞和破损的藻细胞均存在，发现一定数量的原生动物。具体见图1-3。
[0036] 实施例二
[0037] 在
温室大棚进行微藻培养实验。藻种为一种栅藻(Scenedesmus sp.)，光生物反应器选择200L的玻璃板式反应器，采用
通风方式降温，自然光照。设置两个实验组，一组为氮气组，持续通入氮气与纯二氧化碳的混合气，二氧化碳浓度为10体积％；另一组为二氧化碳组，持续通入纯二氧化碳。气含率均为2％。藻株培养8天，每天使用分光光度计测定藻液吸光度，波长为750nm，吸光度可反映藻液浓度，代表藻株的生长情况；通过光学显微镜观察原生动物污染程度。
[0038] 从结果中可见，氮气组在第8天波长750nm下的吸光度接近4，藻液浓度较高，说明生长速度比较快；二氧化碳组在第8天波长750nm下的吸光度达到3.2，从曲线可见生长速度已经减慢。通过显微镜观察，氮气组视野中均为正常生长的藻细胞，未见原生动物；二氧化碳组视野中均为正常生长的藻细胞，未见原生动物。具体见图4-6。
[0039] 实施例三
[0040] 在
温室大棚进行微藻培养实验。藻种为一种拟微绿球藻(Nanochloropsis sp.)，光生物反应器选择1L的玻璃管式反应器，采用通风方式降温，自然光照。设置四个实验组ABCD，通入氮气与纯二氧化碳不同比例的混合气，二氧化碳浓度依次为0.1体积％、10体积％、30体积％、70体积％。气含率均为2％。藻株培养8天，每天使用分光光度计测定藻液吸光度，波长为750nm，吸光度可反映藻液浓度，代表藻株的生长情况；养殖一段时间后使用酸度计测定藻液pH值。
[0041] 从结果中可见，A组生长缓慢，藻液浓度最低。B组在第8天吸光度达到6.4，生长速度最快，藻液浓度最高；C组在前两天与B组生长速度一致，第4天速度减慢，从第6天起浓度开始降低；D组生长趋势与C组相似，浓度更低。
[0042] A组pH值达到10.1，偏
碱性；B组pH值稳定在6.8，适宜微藻生长；C组pH值为6.1，D组pH值为5.8，均偏低，抑制微藻生长。具体见图7-8。
[0043] 实施例四
[0044] 在温室大棚进行微藻培养实验。藻种为一种栅藻(Scenedesmus sp.)，光生物反应器选择50L的玻璃板式反应器，采用通风方式降温，自然光照。设置两个实验组，一组为空气组，持续通入空气与纯二氧化碳的混合气，二氧化碳浓度为10体积％；另一组为电厂的燃烧气体组，持续通入电厂的燃烧气体，二氧化碳含量为10体积％～12体积％。气含率均为2％。藻株培养8天，每天使用分光光度计测定藻液吸光度，波长为750nm，吸光度可反映藻液浓度，代表藻株的生长情况；通过光学显微镜观察原生动物污染程度。
[0045] 从结果中可见，电厂的燃烧气体组在第8天波长750nm下的吸光度达到5.0，藻液浓度较高，生长速度比较快；空气组在第8天波长750nm下的吸光度达到3.3，从曲线可见生长速度已经减慢。通过显微镜观察，空气组视野中均为正常生长的藻细胞，有一定杂菌和原生动物；电厂的燃烧气体组视野中均为正常生长的藻细胞，未见原生动物。具体见图9-11。
[0046] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
