專利名稱：一種利用水華藍藻厭氧發酵產氫的方法
技術領域：
本發明屬于環保和新能源技術領域，具體涉及ー種利用水華藍藻厭氧發酵產氫的方法，是ー種富營養化水體藻類能源化利用的技木。
背景技術：
受エ業廢水和生活污水排放等的影響，水體的富營養化日趨嚴重，從而導致藍藻水華的大面積爆發。藍藻水華的爆發不僅造成了飲用水的嚴重污染，進而影響了人們的日常生活，而且使水體喪失了原有的生態、娛樂、觀光等功效。因此，如何處理水華藍藻已受到各級政府與部門的重視，以及人們的普遍關注。打撈與收集是目前消除水體水華藍藻的重要舉措，已經廣泛應用于我國云南的滇 池、江蘇的太湖、安徽的巢湖、等等。在水華藍藻爆發的高峰季節，太湖每天打撈藍藻在千噸以上。對打撈上岸的藍藻，如何及時有效地進行無害化處理與利用，是水華藍藻打撈治理湖泊水體是否成功的關鍵。如果打撈的藍藻不能及時有效地無害化處置以及資源化利用，會因藍藻的腐爛發臭、釋放藻毒素而影響水體及其周邊環境；分解產生的氮、磷、藻毒素還會因雨水沖刷、通過地表徑流或淋溶再次流入太湖，從而產生二次污染。目前，國內外學者已經對打撈上岸的藍藻進行了資源化利用研究。例如，日本學者將藻類如微囊藻作為綠粉有機肥料，其肥效優于一般化肥；氮、磷、鉀含量均高于豆餅、紫云英等植物性有機肥料，且不含對作物及人體有害的重金屬，使用后不會污染土壌。我國學者研究報道了利用水華藍藻作厭氧發酵底物進行了沼氣生產等能源化利用。中國專利CN1970776A(藻類沼氣能源化發酵方法及其產品)和中國專利CN 101337758B(水華藍藻厭氧發酵的方法)提出了利用厭氧發酵的方法獲取沼氣以及沼液、藻渣等產品，從而達到能源化利用的目的。先前的研究已經表明，太湖藍藻水華的優勢種是水華微囊藻；該優勢藻種含有[NiFe]氫酶，因此，具備高產氫的潛能。氫能具有高的能量密度和導熱系數，并且在燃燒過程中只生成水，不產生溫室氣體及其它污染物，因此，是ー種極具開發價值的清潔能源。然而，目前制氫的成本較高，并且90%以上的傳統制氫方法均依賴于化石能源，這在根本上仍不能解決能源和環境問題。目前國內外利用富營養化水體藻類進行制氫的能源化利用研究仍處于空白狀態。

發明內容
本發明的目的在于提出ー種利用水華藍藻高效產氫的簡易方法，廢棄的水華藍藻直接轉化為清潔能源——氫氣，不僅解決打撈上岸大量水華藍藻的處理問題，而且還能夠獲得清潔能源，達到變廢為寶的目的。為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下ー種利用水華藍藻厭氧發酵產氫的方法，包括以下步驟(I)打撈和收集水華藍藻；
(2)將所收集的水華藍藻直接封裝于密閉容器中；(3)以120 240rpm/min的速度進行震蕩6 48h以誘導產氫。所述藍藻優選微囊藻；步驟(3)的震蕩在光照、光暗周期交替或黑暗條件下進行，優選黑暗條件，震蕩時間優選48h。本發明的原理在于在黑暗條件下，通過細胞呼吸迅速誘導密閉容器中的水華藍藻進入厭氧狀態，從而激活氫酶和導致高效產氫。光照延長了水華藍藻進入厭氧狀態的時間。
本發明具有如下有益效果整個產氫過程不需要通過沖氬等方式來排除氧氣對氫酶活性的影響；也不需要通過離心等方式來收集水華藍藻；誘導產氫條件簡單，尤其以黑暗條件處理的水華藍藻產氫效率最高。因此，本發明的技術方案是ー種簡便、快速、經濟、高效地得到氫氣的方法。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進ー步說明，其目的在于更好地理解本發明的研究內容而非限制本發明的保護范圍下述實施例所采用的水華藍藻為2011年8月-10月間無錫太湖紅沙灣爆發的水華藍藻，其優勢藻種為微囊藻；實施例I將打撈上岸的水華藍藻裝入60mL的密閉透明容器中，置于光照(40 y EnT25T1)條件下進行震蕩(120rpm/min)誘導產氫，每隔6小時對產氫量進行檢測。用微量注射器從密閉容器中的上方抽取200 ii I氣體，并將抽出的氣體樣品注射入配有熱導檢測器氣相系統(GC，7890A，安捷倫，美國)進行氫氣檢測。檢測結果48小時時氫氣積累量達到167 U mo I H2/1 OOmg Chla。實施例2采用與實施例I相同的方法進行實驗，不同之處在于將水華藍藻裝入60mL的密閉容器之后，采用光暗周期(12/12小吋)交替處理。檢測結果48小時氫氣積累量為9568 ii mol H2/1OOmg Chla。約為光照處理產氫量的60倍。實施例3采用與實施例I相同的方法進行實驗，不同之處在于將水華藍藻裝入60mL的密閉容器后，采用全黑暗處理。檢測結果48小時氫氣積累量為13766 ii mol H2/1OOmg Chla。約為光照處理產氫量的82倍，光暗交替處理產氫量的I. 5倍。上述實施例應理解為僅用于說明本發明而不用于限制本發明的保護范圍。在閱讀了本發明記載的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發明權利要求所限定的范圍。
權利要求
1.ー種利用水華藍藻厭氧發酵產氫的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)打撈和收集水華藍藻； (2)將所收集的水華藍藻直接封裝于密閉容器中； (3)以120 240rpm/min的速度進行震蕩6 48h以誘導產氫。
2.權利要求I所述的利用水華藍藻厭氧發酵產氫的方法，其特征在于，所述藍藻為微囊藻。
3.權利要求I或2所述的利用水華藍藻厭氧發酵產氫的方法，其特征在于，步驟(3)的震蕩在光照、光暗周期交替或黑暗條件下進行。
4.權利要求I或2所述的利用水華藍藻厭氧發酵產氫的方法，其特征在于，步驟(3)的震蕩在黑暗條件下進行，震蕩時間為48h。
全文摘要
本發明公開了一種利用水華藍藻厭氧發酵產氫的方法，包括以下步驟(1)打撈和收集水華藍藻；(2)將所收集的水華藍藻裝于密閉容器中；(3)以120～240rpm/min的速度進行震蕩6～48h以誘導產氫。本發明采用的產氫方法整個產氫過程不需要通過沖氬等方式來排除氧氣對氫酶活性的影響；也不需要通過離心等方式來收集水華藍藻；誘導產氫條件簡單，尤其以黑暗條件處理的水華藍藻產氫效率最高；本發明既能解決打撈上岸水華藍藻的后期處理問題，又能生產清潔能源，從而達到變廢為寶的目的。
文檔編號C12R1/89GK102618585SQ201210086578
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者易靜, 李鑫, 杜玲瑜, 楊洲, 馬為民, 高復旦 申請人:上海師范大學