本發(fā)明涉及廢水廢煙氣污染控制和微藻生物柴油生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一株用于廢水廢氣聯(lián)合處理同步實現(xiàn)固碳脫硝的小球藻。具體涉及一株用于處理市政污水和火電廠煙道氣并同步實現(xiàn)油脂積累的小球藻（Chlorella vulgaris）DH2。擬為微藻技術(shù)用于廢水廢處理并聯(lián)產(chǎn)生物柴油的工藝提供功能藻種。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的能源體系中，煤炭約占能源總需求的 3/4，在煤炭消耗中，我國火力發(fā)電煤炭消耗占比為60%左右。煤炭燃燒后產(chǎn)生大量CO2(含量約為15%)，同時還產(chǎn)生SO2 (100-300mg/m3)、CO、懸浮顆粒物、NOx (100-300mg/m3)等一次大氣污染物。由于NOx是霧霾等大氣環(huán)境問題的重要成因之一,其溫室效應(yīng)也是CO2的300倍，而火電廠是主要的大氣氮氧化物排放源,因此必需嚴格控制燃煤火電廠煙道氣的氮排量。我國在2012年推行《火電廠大氣污染物排放標準》（BG13223-2011）中規(guī)定重點地區(qū)NOx的排放限值不可高于100mg/m3。而由于近年來北方地區(qū)大氣污染嚴重，霧霾問題日益惡化，2014年5月，發(fā)改委、環(huán)保部和國家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》，進一步規(guī)定嚴控大氣污染物排放，氮氧化物NOx的排放濃度不得高于50mg/m3，并鼓勵支持同步開展大氣污染物聯(lián)合協(xié)同脫除。而傳統(tǒng)的化學脫硝法在應(yīng)用于超低排放時,不僅脫硝效率有限,運行成本也較高，且容易造成二次污染。

微藻是一種可以通過光合作用利用CO2合成自身營養(yǎng)物質(zhì)如油脂等的生物。有報道稱某些微藻細胞可以直接吸收氣態(tài)NO分子（YOSHIHARA K，NAGASE H，EGUCHI K，et al． Miyamoto，biological elimination of nitric oxide and carbon dioxide from flue gas by marine microalga NOA113 cultivated in a long tubular photobioreactor［ J］ ． J Ferment Bioeng，1996， 82( 4) :351 －354.），尤其是在吸收低濃度（濃度小于100ppm）的NO時具有明顯優(yōu)勢；而利用微藻進行廢水脫氮除磷的報道已經(jīng)屢見不鮮。因此，如果將微藻技術(shù)應(yīng)用于廢水廢煙氣聯(lián)合處理，則可同時實現(xiàn)CO2固定、NOx脫除、廢水除磷脫氮，還有可能同時實現(xiàn)生物柴油聯(lián)產(chǎn)。而微藻技術(shù)用于廢水廢氣聯(lián)合處理的基礎(chǔ)是獲得具有特殊功能的微藻藻種。因此，獲得能在廢水廢煙氣的環(huán)境中快速生長、具有良好的脫硝固碳能力，具有一定的油脂積累能力的微藻，對于煙氣污染物超低排放、廢水脫氮處理、生物質(zhì)能源聯(lián)產(chǎn)都具有潛在意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一株用于廢水廢氣聯(lián)合處理同步實現(xiàn)固碳脫硝的小球藻。目的是實現(xiàn)分離篩選獲得小球藻（Chlorella vulgaris）DH2，使該株小球藻可以在不滅菌的市政污水和模擬煙道氣（只要含CO2和NOx）中快速穩(wěn)定生長，并有效的固定煙道氣中的CO2和去除煙道氣中NOx及廢水中的TN同時積累油脂的發(fā)明目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一株用于廢水廢氣聯(lián)合處理同步實現(xiàn)固碳脫硝的小球藻，小球藻（Chlorella vulgaris）命名為DH2,于2016年9月28日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心（CGMCC），登記入冊編號為CGMCC13056。

所述小球藻（Chlorella vulgaris）DH2是單細胞個體或雙細胞群體。

所述小球藻（Chlorella vulgaris）DH2細胞為圓形或紡錘形。

所述小球藻（Chlorella vulgaris）DH2的活細胞一側(cè)飽滿一側(cè)偏平。

所述小球藻（Chlorella vulgaris）DH2的活細胞直徑為1.5-3μm。

將所述小球藻（Chlorella vulgaris）DH2接種到裝有市政污水的反應(yīng)器，初始接種量為1×105-1×106個/ml；市政污水的pH為7.0-8.0、COD含量為0-500mg/L、TN含量 50-150 mg/L、TP 含量2.5-8.0 mg/L；向反應(yīng)器中曝模擬煙道氣，模擬煙道氣成分5-20% CO2和50-100ppm NO，其他成分為N2；微藻在反應(yīng)系統(tǒng)中在自然光或者人工光源照射下利用模擬煙道氣和市政污水中的碳源氮源和其他營養(yǎng)物質(zhì)生長；培養(yǎng)條件為：光暗比18h:6h，光強1000-1800lux，曝氣速度0.05-0.15vvm，溫度15-30℃；培養(yǎng)5-15天后，采用離心或者電混凝的方法收集微藻，排出處理后水，收集的微藻用于生物柴油生產(chǎn)或用于其他微藻產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，也可以回流到新的處理系統(tǒng)中進行污水廢氣聯(lián)合處理。

將所述小球藻（Chlorella vulgaris）DH2接種到pH為8.0、化學需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）含量為310mg/L、總氮TN含量 33 mg/L、總磷TP 含量3.6 mg/L的未經(jīng)滅菌的市政污水中，初始接種量為5×105個/ml，在人工光源照射下使藻種利用污水中的養(yǎng)分生長，培養(yǎng)條件為：光強3000lux，曝氣成分:5% CO2、75ppmNO、N2平衡，曝氣速率0.1vvm，溫度25℃；反應(yīng)器運行一天后，反應(yīng)器出口氣體成分平均濃度穩(wěn)定在2.5%CO2、35ppmNO(氮氣平衡)，培養(yǎng)5天后，小球藻DH2藻密度可達2.0g/L；采用離心的方法收集微藻，排出處理后水；處理后污水的COD、TN、TP的去除率分別為50.0%、65%、99.2%，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB8978-2002)二級排放標準，收集的微藻油脂含量為22.8%。

將所述小球藻（Chlorella vulgaris）DH2 接種到pH為8.0、化學需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）含量為310mg/L、總氮TN含量 33 mg/L、總磷TP 含量3.6 mg/L的未經(jīng)滅菌的市政污水中，初始接種量為5×105個/ml，在人工光源照射下使藻種利用污水中的養(yǎng)分生長，培養(yǎng)條件為：光強3000lux，曝氣成分:15% CO2、50ppmNO、N2平衡，曝氣速率0.1vvm，溫度25℃；反應(yīng)器運行一天后，反應(yīng)器出口氣體成分平均濃度穩(wěn)定在13%CO2、19.8ppmNO(氮氣平衡)，培養(yǎng)5天后，小球藻DH2藻密度可達2.8g/L；采用離心的方法收集微藻，排出處理后水；處理后污水的COD、總氮TN、總磷TP的去除率分別為52.1%、67.0%、99.2%，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB8978-2002)二級排放標準，收集的微藻油脂含量為23.5%。

本發(fā)明的有益效果及優(yōu)點是：

本發(fā)明分離篩選獲得的小球藻（Chlorella vulgaris）DH2,具有抗污染能力強,可以在實際污水，即不滅菌的一般城市污水和模擬煙道氣中生長繁殖并能積累油脂的優(yōu)點。市政污水經(jīng)小球藻（Chlorella vulgaris）DH2處理后，可有效去除高含氮市政污水中的氮、磷等污染物，2日氮、磷等污染物去除率分別可達60%和99%以上。小球藻DH2可以固定煙氣中的CO2和吸收NOx，實現(xiàn)同時固碳脫硝；小球藻DH2可以固定模擬煙道氣中2.5%體積濃度的CO2，模擬煙道氣經(jīng)過微藻反應(yīng)系統(tǒng)后，2-3%體積的煙氣被吸收（CO2），NO去除率可達50%以上，NO初始濃度在100ppm以下時， 反應(yīng)器出口濃度可達50ppm以下，符合發(fā)改委、環(huán)保部和國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》 ；同時，在市政廢水和模擬煙道氣聯(lián)合培養(yǎng)下, 小球藻DH2藻密度可達2-2.8g/L,藻細胞的油脂含量高達23.5%，實現(xiàn)了廢水廢氣資源轉(zhuǎn)化。

下面結(jié)合本發(fā)明的具體實施例和附圖，對本發(fā)明加以詳細描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明小球藻（Chlorella vulgaris）DH2在光學顯微鏡下的形態(tài)表征；

圖2是本發(fā)明小球藻（Chlorella vulgaris）DH2在熒光顯微鏡下的形態(tài)表征；

圖3是本發(fā)明小球藻（Chlorella vulgaris）DH2在電鏡下5000倍放大時的形態(tài)表征；

圖4是本發(fā)明小球藻（Chlorella vulgaris）DH2在電鏡下20000倍放大時形態(tài)的形態(tài)表征；

圖5是本發(fā)明小球藻DH2接種到裝有市政污水的反應(yīng)器中的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明是一株用于廢水廢氣聯(lián)合處理同步實現(xiàn)固碳脫硝的小球藻，申請人從江蘇省宜興市太湖岸泥中分離得到一株小球藻（Chlorella vulgaris）DH2,已于2016年9月28日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心（CGMCC），登記入冊編號為CGMCC13056，2016年10月26日簽發(fā)受理通知書、存活性報告書。（CGMCC的地址為北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，中國科學院微生物研究所，郵政編碼：100101，電話010-64807355）

小球藻（Chlorella vulgaris）DH2是單細胞個體或雙細胞群體；細胞圓形或紡錘形；活細胞一側(cè)飽滿一側(cè)偏平，細胞直徑1.5-3μm。如圖1-圖4所示。

將小球藻（Chlorella vulgaris）DH2接種到裝有市政污水的反應(yīng)器，如圖5所示，初始接種量為1×105-1×106個/ml。市政污水的pH為7.0-8.0、COD含量為0-500mg/L、TN含量 50-150 mg/L、TP 含量2.5-8.0 mg/L；向反應(yīng)器中曝模擬煙道氣，模擬煙道氣成分5-20% CO2和50-100ppm NO，其他成分為N2；微藻在反應(yīng)系統(tǒng)中在自然光或者人工光源照射下利用模擬煙道氣和市政污水中的碳源氮源和其他營養(yǎng)物質(zhì)生長。培養(yǎng)條件為：光暗比18h:6h，光強1000-1800lux，曝氣速度0.05-0.15vvm，溫度15-30℃。培養(yǎng)5-15天后，采用離心或者電混凝的方法收集微藻，排出處理后水。收集的微藻用于生物柴油生產(chǎn)或用于其他微藻產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，也可以回流到新的處理系統(tǒng)中進行污水廢氣聯(lián)合處理。

實施例1：

將小球藻（Chlorella vulgaris）DH2接種到pH為8.0、化學需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）含量為310mg/L、總氮TN含量 33 mg/L、總磷TP 含量3.6 mg/L的未經(jīng)滅菌的市政污水中，初始接種量為5×105個/ml，在人工光源照射下使藻種利用污水中的養(yǎng)分生長，培養(yǎng)條件為：光強3000lux，曝氣成分:5% CO2、75ppmNO、N2平衡，曝氣速率0.1vvm，溫度25℃。反應(yīng)器運行一天后，反應(yīng)器出口氣體成分平均濃度穩(wěn)定在2.5%CO2、35ppmNO(氮氣平衡)，培養(yǎng)5天后，小球藻DH2藻密度可達2.0g/L。采用離心的方法收集微藻，排出處理后水。處理后污水的COD、TN、TP的去除率分別為50.0%、65%、99.2%，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB8978-2002)二級排放標準，收集的微藻油脂含量為22.8%。

實施例2：

將小球藻（Chlorella vulgaris）DH2接種到pH為8.0、化學需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）含量為310mg/L、總氮TN含量 33 mg/L、總磷TP 含量3.6 mg/L的未經(jīng)滅菌的市政污水中，初始接種量為5×105個/ml，在人工光源照射下使藻種利用污水中的養(yǎng)分生長，培養(yǎng)條件為：光強3000lux，曝氣成分:15% CO2、50ppmNO、N2平衡，曝氣速率0.1vvm，溫度25℃。反應(yīng)器運行一天后，反應(yīng)器出口氣體成分平均濃度穩(wěn)定在13%CO2、19.8ppmNO(氮氣平衡)，培養(yǎng)5天后，小球藻DH2藻密度可達2.8g/L。采用離心的方法收集微藻，排出處理后水。處理后污水的COD、總氮TN、總磷TP的去除率分別為52.1%、67.0%、99.2%，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB8978-2002)二級排放標準。收集的微藻油脂含量為23.5%。