利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，包括以下步驟：步驟A：微藻培養(yǎng)，利用城市污水培養(yǎng)高油脂微藻;步驟B：磁處理，將正在處于對數(shù)期的藻液通過水泵引入磁處理池，在一定的磁場強度和磁處理時間進行磁處理。步驟C：微波輻射，將經過磁處理的藻液引入微波處理池，在低功率微波輻射條件促進小球藻產氧、生物量和凈光合速率。用城市污水培養(yǎng)小球藻既可以處理污水，解決環(huán)境問題，也可以生產生物柴油，緩解能源危機，為污水凈化提供新的思路。將微波加入到微藻產生物柴油系統(tǒng)中，能夠進一步促進菌藻共生體系達到最優(yōu)效果，有利于降低曝氣的能源消耗，進一步促進微藻生物產油的產業(yè)化。

　　權利要求書

　　1.一種利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　步驟A：微藻培養(yǎng)，在室外跑道池中利用城市污水培養(yǎng)產油微藻，微藻在高N、P環(huán)境下迅速繁殖;

　　步驟B：磁處理，將正在處于對數(shù)期的藻液通過水泵引入磁處理池，在一定的磁場強度和磁處理時間進行磁處理;

　　步驟C：微波輻射，將經過磁處理的藻液引入微波處理池，在低功率微波輻射條件促進小球藻產氧、生物量和凈光合速率。

　　2.根據權利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：步驟A中，微藻培養(yǎng)時選用城市污水上層清液為培養(yǎng)基，總氮含量為40-60mg/L，總磷含量為4.5-5.5g/L，pH值為6.8-7.2。

　　3.根據權利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：步驟A中，微藻培養(yǎng)時接種10%的蛋白核小球藻，藻液在光強4000lux，溫度24±1℃，光暗周期12L:12D下培養(yǎng)7天。

　　4.根據權利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：步驟B中，將正在處于對數(shù)期的藻液通過水泵引入磁處理池，磁處理條件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時。

　　5.根據權利要求1-4任一項所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：步驟C中，微波輻射功率350W處輻射30s。

　　6.根據權利要求1-4任一項所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：比只進行步驟C微波輻射小球藻的產氧量提高了10.71%，生物量提高了12.37%，光合產氧速率提高了5.79%。

　　7.根據權利要求1-4任一項所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：步驟C中，微波輻射使得類胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b的含量分別提高了53.16%、14.49%和43.56%。

　　8.根據權利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：步驟B和C，微波與磁共同處理條件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時，然后在功率400W處輻射30s。

　　9.根據權利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：通過步驟B和C，比未處理的小球藻干重提高了4.62%，油脂產量提高了11.76%，總油脂含量提高了7.41%。

　　10.根據權利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于：通過步驟B和C，小球藻產氧量可以提高36.20%以上。

　　說明書

　　一種利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法

　　技術領域

　　本發(fā)明屬于微藻收獲領域，尤其是一種利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法。

　　背景技術

　　目前能源危機與環(huán)境污染越來越受到廣泛關注，而城市污水培養(yǎng)微藻收獲生物柴油技術卻可以緩解這個問題。一些兼性異養(yǎng)的微藻可以利用水中的有機物等營養(yǎng)物質快速生長并且獲得很高的生物量、生長速率和油脂產率。同時污水中的有機和無機碳源符合一些兼性異養(yǎng)微藻的混合/異養(yǎng)生長模式。這種生長模式相比于傳統(tǒng)的自養(yǎng)生長模式有很多優(yōu)點：(1)更快的生長速率和更高的生產力;(2)低光照條件;(3)污染物去除率高。技術的核心是菌藻共生體系，而體系中溶解氧的含量則至關重要。

　　現(xiàn)有技術例如，CN103045479A公開了一種利用磁性絮凝納米微?？焖偈占弩w的方法與應用。該方法首先將微藻培養(yǎng)液的pH值調至≥6.0，加入磁性絮凝納米微粒，混合攪拌，得到微藻細胞和磁性絮凝納米微粒的聚合物;接著通過磁場發(fā)生器對微藻細胞和磁性絮凝納米微粒的聚合物進行磁性吸附，分離得到微藻細胞和磁性絮凝納米微粒的聚合物。但是，對于微藻產氧性能還有待提高。

　　目前，微波在微藻生物柴油領域的應用主要是輔助油脂提取，例如CN106404590A。頻率在2450MHz左右的微波可以用于細胞破碎，原因是該頻率下的微波在水或者醇類中可以促使氫氧鍵的偶極轉動，破壞氫鍵，迅速加熱生物質，破壞細胞膜。而另一方面，微波輻射對藻產生生物效應也被廣泛研究關注。多名學者研究發(fā)現(xiàn)微波輻射對藻的生長產生了促進影響。

　　但在之前的研究中，很少有學者研究微波對微藻產氧性能的影響，更沒有學者將微波對微藻的生物效應應用于微藻培養(yǎng)當中來，故而這方面的研究還有較大的空間前景。

　　發(fā)明內容

　　鑒于現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的主要目的是提供一種利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，用以提高藻的生物量及光合產氧速率，使得小球藻產氧量提高，生物量提高，光合產氧速率提高。能夠降低污水中COD和氨氮的濃度，促進污水中細菌的生長，有利于藻菌共生系統(tǒng)的平衡。

　　本發(fā)明是通過這樣的技術方案來實現(xiàn)的：

　　一種利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產氧性能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　步驟A：微藻培養(yǎng)，在室外跑道池中利用城市污水培養(yǎng)產油微藻，微藻在高N、P環(huán)境下迅速繁殖;

　　步驟B：磁處理，將正在處于對數(shù)期的藻液通過水泵引入磁處理池，在一定的磁場強度和磁處理時間進行磁處理。

　　步驟C：微波輻射，將經過磁處理的藻液引入微波處理池，在低功率微波輻射條件促進小球藻產氧、生物量和凈光合速率。

　　本發(fā)明的進一步技術方案是：步驟A微藻培養(yǎng)時選用經沉淀的城市污水上層清液為培養(yǎng)基，總氮含量為40-60mg/L，總磷含量為4.5-5.5g/L，pH值為6.8-7.2。

　　本發(fā)明的進一步技術方案是：步驟A特征在于：微藻培養(yǎng)時接種10%的蛋白核小球藻，藻液在光強4000lux，溫度24±1℃，光暗周期12L:12D下培養(yǎng)7天。

　　該技術方案的選擇依據是：藻種擴大培養(yǎng)方法相比于藻種保存方法的區(qū)別僅在于培養(yǎng)條件。擴大培養(yǎng)在恒溫室內進行，光照強度2000-4000lux、溫度23±2℃、光暗周期12L:12D、每7天轉接一次。模擬出在室外條件下的適宜的生長條件。

　　本發(fā)明的進一步技術方案是：步驟B磁處理時將正在處于對數(shù)期的藻液通過水泵引入攪拌池，磁處理條件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時。

　　通過大量的實驗研究表明磁處理可以提高藻類的生物量和產氧量。從產氧效果和經濟性考慮，對數(shù)期開始磁處理優(yōu)于從培養(yǎng)初期開始磁處理。藻液在1000GS磁場下處理0.5h可提高產氧量15%以上，強磁則會抑制其生長。1小時的磁化效果最佳，長時間的磁化并不能提高磁作用的效果。

　　本發(fā)明的進一步技術方案是：若只進行步驟C微波輻射功率350W處輻射30s。

　　通過大量的實驗研究同微波輻射功率對藻類產氧量有不同的影響效果，其中微波輻射功率為250W和350W處理組小球藻的產氧量較空白對照組有所提高，其他各功率條件下微波輻射都對小球藻產氧起到抑制作用。實驗中發(fā)現(xiàn)輻射功率為350W條件下對小球藻產氧的促進效果最大，故優(yōu)化出最佳的微波輻射功率即為350W。選擇對數(shù)期一次微波輻射，功率固定為350W，設置了作用時間分別為10s，20s，30s，40s四組不同的處理組，并另設一組空白對照組，每組實驗設置三個重復取平均值無論微波輻射時間為10s、20s、30s還是40s，均能提高小球藻的產氧量。其中微波輻射時間為30s時促進效果最大，此時小球藻的溶解氧含量提升了8.40%，優(yōu)化出最佳的微波輻射時間為30s。

　　通過大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)，比未處理的小球藻方案，只進行步驟C微波輻射，小球藻的產氧量提高了10.71%，生物量提高了12.37%，光合產氧速率提高了5.79%。微波輻射使得類胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b的含量分別提高了53.16%、14.49%和43.56%。

　　本發(fā)明的進一步技術方案是：步驟C中微波與磁共同處理條件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時，然后在功率400W處輻射30s。

　　通過采用大量實驗選取小球藻的產氧量、生物量和光合產氧速率進行研究，設置9組不同的處理條件，并另設一組空白對照組，每組實驗設置三個重復取平均值。實驗用水采用取自深圳大學城污水管網，經2小時沉淀的上層污水。接種10%的蛋白核小球藻，藻液在光強4000lux，溫度24±1℃，光暗周期12L:12D下培養(yǎng)7天。連續(xù)測定各組處理下小球藻的產氧量、生物量及光合產氧速率，發(fā)現(xiàn)預磁處理磁場強度是影響小球藻產量的最顯著因素，而微波輻射功率的影響最小。在1000GS的磁場對小球藻處理1小時，然后在功率350W處輻射30s的條件下小球藻產氧量可以提高36.20%以上

　　通過大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)，微波與磁共同作用最佳條件下的小球藻比未處理的小球藻干重提高了4.62%，油脂產量提高了11.76%，總油脂含量提高了7.41%，小球藻產氧量可以提高36.20%以上。

　　本發(fā)明相對應現(xiàn)有技術的有益效果包括：

　　本發(fā)明利用微波輻射來增強蛋白核小球藻的產氧量，從而促進菌藻共生體系達到最優(yōu)效果。同時將微藻引入污水處理系統(tǒng)也可以減少曝氣帶來的能源消耗。