利用磁場聯(lián)合微波增強(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)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(qiáng)度和磁處理時(shí)間進(jìn)行磁處理。步驟C：微波輻射，將經(jīng)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(jìn)小球藻產(chǎn)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(chǎn)生物柴油，緩解能源危機(jī)，為污水凈化提供新的思路。將微波加入到微藻產(chǎn)生物柴油系統(tǒng)中，能夠進(jìn)一步促進(jìn)菌藻共生體系達(dá)到最優(yōu)效果，有利于降低曝氣的能源消耗，進(jìn)一步促進(jìn)微藻生物產(chǎn)油的產(chǎn)業(yè)化。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用磁場聯(lián)合微波增強(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)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(chǎn)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(qiáng)度和磁處理時(shí)間進(jìn)行磁處理;

　　步驟C：微波輻射，將經(jīng)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(jìn)小球藻產(chǎn)氧、生物量和凈光合速率。

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

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)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?xiàng)l件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時(shí)。

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

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的利用磁場聯(lián)合微波增強(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)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(jù)權(quán)利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)氧性能的方法，其特征在于：步驟B和C，微波與磁共同處理?xiàng)l件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時(shí)，然后在功率400W處輻射30s。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)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(chǎn)量提高了11.76%，總油脂含量提高了7.41%。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磁場聯(lián)合微波增強(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)氧性能的方法，其特征在于：通過步驟B和C，小球藻產(chǎn)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(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)氧性能的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

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

　　背景技術(shù)

　　目前能源危機(jī)與環(huán)境污染越來越受到廣泛關(guān)注，而城市污水培養(yǎng)微藻收獲生物柴油技術(shù)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(jī)物等營養(yǎng)物質(zhì)快速生長并且獲得很高的生物量、生長速率和油脂產(chǎn)率。同時(shí)污水中的有機(jī)和無機(jī)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(diǎn)：(1)更快的生長速率和更高的生產(chǎn)力;(2)低光照條件;(3)污染物去除率高。技術(shù)的核心是菌藻共生體系，而體系中溶解氧的含量則至關(guān)重要。

　　現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)用。該方法首先將微藻培養(yǎng)液的pH值調(diào)至≥6.0，加入磁性絮凝納米微粒，混合攪拌，得到微藻細(xì)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(xì)胞和磁性絮凝納米微粒的聚合物進(jìn)行磁性吸附，分離得到微藻細(xì)胞和磁性絮凝納米微粒的聚合物。但是，對于微藻產(chǎn)氧性能還有待提高。

　　目前，微波在微藻生物柴油領(lǐng)域的應(yīng)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(xì)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(zhuǎn)動，破壞氫鍵，迅速加熱生物質(zhì)，破壞細(xì)胞膜。而另一方面，微波輻射對藻產(chǎn)生生物效應(yīng)也被廣泛研究關(guān)注。多名學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)微波輻射對藻的生長產(chǎn)生了促進(jìn)影響。

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

　　發(fā)明內(nèi)容

　　鑒于現(xiàn)有技術(shù)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(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)氧性能的方法，用以提高藻的生物量及光合產(chǎn)氧速率，使得小球藻產(chǎn)氧量提高，生物量提高，光合產(chǎn)氧速率提高。能夠降低污水中COD和氨氮的濃度，促進(jìn)污水中細(xì)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(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

　　一種利用磁場聯(lián)合微波增強(qiáng)城市污水中藻類產(chǎn)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(chǎn)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(qiáng)度和磁處理時(shí)間進(jìn)行磁處理。

　　步驟C：微波輻射，將經(jīng)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(jìn)小球藻產(chǎn)氧、生物量和凈光合速率。

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

　　該技術(shù)方案的選擇依據(jù)是：藻種擴(kuò)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(kuò)大培養(yǎng)在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，光照強(qiáng)度2000-4000lux、溫度23±2℃、光暗周期12L:12D、每7天轉(zhuǎn)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(jìn)一步技術(shù)方案是：步驟B磁處理時(shí)將正在處于對數(shù)期的藻液通過水泵引入攪拌池，磁處理?xiàng)l件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時(shí)。

　　通過大量的實(shí)驗(yàn)研究表明磁處理可以提高藻類的生物量和產(chǎn)氧量。從產(chǎn)氧效果和經(jīng)濟(jì)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(chǎn)氧量15%以上，強(qiáng)磁則會抑制其生長。1小時(shí)的磁化效果最佳，長時(shí)間的磁化并不能提高磁作用的效果。

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

　　通過大量的實(shí)驗(yàn)研究同微波輻射功率對藻類產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)氧起到抑制作用。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)輻射功率為350W條件下對小球藻產(chǎn)氧的促進(jìn)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(shè)置了作用時(shí)間分別為10s，20s，30s，40s四組不同的處理組，并另設(shè)一組空白對照組，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個重復(fù)取平均值無論微波輻射時(shí)間為10s、20s、30s還是40s，均能提高小球藻的產(chǎn)氧量。其中微波輻射時(shí)間為30s時(shí)促進(jìn)效果最大，此時(shí)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(shí)間為30s。

　　通過大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，比未處理的小球藻方案，只進(jìn)行步驟C微波輻射，小球藻的產(chǎn)氧量提高了10.71%，生物量提高了12.37%，光合產(chǎn)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(jìn)一步技術(shù)方案是：步驟C中微波與磁共同處理?xiàng)l件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時(shí)，然后在功率400W處輻射30s。

　　通過采用大量實(shí)驗(yàn)選取小球藻的產(chǎn)氧量、生物量和光合產(chǎn)氧速率進(jìn)行研究，設(shè)置9組不同的處理?xiàng)l件，并另設(shè)一組空白對照組，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個重復(fù)取平均值。實(shí)驗(yàn)用水采用取自深圳大學(xué)城污水管網(wǎng)，經(jīng)2小時(shí)沉淀的上層污水。接種10%的蛋白核小球藻，藻液在光強(qiáng)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(chǎn)氧量、生物量及光合產(chǎn)氧速率，發(fā)現(xiàn)預(yù)磁處理磁場強(qiáng)度是影響小球藻產(chǎn)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(shí)，然后在功率350W處輻射30s的條件下小球藻產(chǎn)氧量可以提高36.20%以上

　　通過大量的實(shí)驗(yàn)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(chǎn)量提高了11.76%，總油脂含量提高了7.41%，小球藻產(chǎn)氧量可以提高36.20%以上。

　　本發(fā)明相對應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)的有益效果包括：

　　本發(fā)明利用微波輻射來增強(qiáng)蛋白核小球藻的產(chǎn)氧量，從而促進(jìn)菌藻共生體系達(dá)到最優(yōu)效果。同時(shí)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。