利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產(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，在一定的磁場強度和磁處理時間進行磁處理。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，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，能夠進一步促進菌藻共生體系達到優(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(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，在一定的磁場強度和磁處理時間進行磁處理;

　　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(jù)權(quán)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(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，磁處理條件為1000GS的磁場對小球藻處理1小時。

　　5.根據(jù)權(quán)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(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任一項所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產(chǎn)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(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任一項所述的利用磁場聯(lián)合微波增強城市污水中藻類產(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(jù)權(quán)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(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(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粒快速收集藻體的方法與應(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(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(shù)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(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，在一定的磁場強度和磁處理時間進行磁處理。

　　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小球藻產(chǎn)氧、生物量和凈光合速率。

　　本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：步驟A微藻培養(yǎng)時選用經(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)明的進一步技術(shù)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(shù)方案的選擇依據(jù)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(nèi)進行，光照強度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)明的進一步技術(shù)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(chǎn)氧量。從產(chǎn)氧效果和經(jīng)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(chǎn)氧量15%以上，強磁則會抑制其生長。1小時的磁化效果佳，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(shù)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(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。實驗中發(fā)現(xiàn)輻射功率為350W條件下對小球藻產(chǎn)氧的促進效果大，故優(yōu)化出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，每組實驗設(shè)置三個重復(fù)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(chǎn)氧量。其中微波輻射時間為30s時促進效果大，此時小球藻的溶解氧含量提升了8.40%，優(yōu)化出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(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)明的進一步技術(shù)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(chǎn)氧量、生物量和光合產(chǎn)氧速率進行研究，設(shè)置9組不同的處理條件，并另設(shè)一組空白對照組，每組實驗設(shè)置三個重復(fù)取平均值。實驗用水采用取自深圳大學(xué)城污水管網(wǎng)，經(jīng)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(chǎn)氧量、生物量及光合產(chǎn)氧速率，發(fā)現(xiàn)預(yù)磁處理磁場強度是影響小球藻產(chǎn)量的顯著因素，而微波輻射功率的影響小。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(chǎn)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蛋白核小球藻的產(chǎn)氧量，從而促進菌藻共生體系達到優(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。