微藻优化培养、采收及沼液培养微藻的研究

发布时间：2017-05-28 21:05

  本文关键词：微藻优化培养、采收及沼液培养微藻的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生物柴油可部分替代传统石化柴油，是理想的可再生能源。生物柴油的发展受到原料不足的限制，微藻是良好的生物柴油原料。以微藻为原料制备生物柴油具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高、占用耕地少等优点，成为近年来研究的热点，然而微藻生物柴油的发展受到微藻培养密度低、藻油含量不高、微藻采收困难以及微藻培养成本过高等的限制。 本文结合微藻生物柴油发展中现存问题，从微藻的优化培养、藻细胞采收和低成本培养三方面开展研究。研究了氮源、有机碳源、营养物质的添加方式对微藻生长和油脂合成的影响，并对微藻培养过程进行了优化，建立了微藻生长动力学模型；用化学絮凝法采收纤维藻，比较了几种常见絮凝剂采收纤维藻的性能，并对其絮凝机理进行了分析；利用沼液培养微绿球藻以降低微藻培养成本，并减少了富营养成分的排放。通过实验得出以下结论： （1）微藻培养过程中，氮源对藻的生长有明显促进作用，供氮培养时小球藻和纤维藻的生长均优于缺氮培养；氮源的缺乏能提高微藻的含油率；小球藻和纤维藻能在有机碳源存在下混养生长，供氮培养在藻生长至对数期流加葡萄糖时可获得较大的藻密度和油脂含量，混养培养还能影响藻细胞内的油脂代谢路径，当混养培养至衰亡期时小球藻细胞内油脂含量最高，藻油主要以甘三酯形式存在；甘油的添加对小球藻培养几乎没有起到促进作用。分别在槽式反应器、直管式反应器、鼓泡式反应器和气升式反应器培养小球藻，结果表明：气升式反应器中培养的小球藻密度约是槽式反应器中的1.5倍，是鼓泡反应器中的1.2倍；对小球藻生长动力学模型简化处理，并与实验数据拟合，得出：添加有机碳源时，小球藻比生长速率高，添加葡萄糖的比生长速率较添加甘油高，供氮培养稳定期一次性加入葡萄糖时，小球藻比生长速率最大，为0.62，藻细胞倍增时间1.12d。 （2）利用化学絮凝法采收纤维藻，分别以三氯化铁、硫酸亚铁、明矾、硫酸铝、硫酸锌、氢氧化钙、聚丙烯酰胺、壳聚糖等为絮凝剂，通过对比分析，三氯化铁在纤维藻采收中絮凝效果较好，0.6g/L絮凝剂添加量，絮凝时间为15min，，藻细胞采收率接近100%，且采收后残液可循环利用。 （3）沼液中富含N、P等元素，直接排放会造成水体的富营养化，微绿球藻能吸收沼液中的富营养元素，减少水体污染。微绿球藻能在添加3%海水晶的沼液中良好的生长，无需再添加其他营养成分；培养过程中适时补水以维持培养过程中盐度、电导率等的稳定，提供一个稳定的培养环境；在沼液浓度为20%时，微绿球藻生长最优，最大细胞数达2.645×10~7cells/ml；培养结束后，液体中N、P含量分别降至8.93mg/L、3.13mg/L，脱除率分别为88.8%、72.0%。利用沼液培养微绿球藻不但降低了培养成本还有效地防治了环境污染。
【关键词】：生物柴油 微藻 培养 采收 沼液
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE667
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 目录9-12
• 第一章 文献综述12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 微藻生物柴油的工艺13-25
• 1.2.1 藻种筛选13-15
• 1.2.2 微藻培养15-21
• 1.2.3 藻细胞的采收21-24
• 1.2.4 藻细胞破壁提油24
• 1.2.5 生物柴油的制备及后处理24-25
• 1.3 利用废弃物培养微藻的研究25-26
• 1.4 本章小结26-27
• 第二章 微藻的培养27-54
• 2.1 引言27
• 2.2 实验材料和仪器27-28
• 2.3 试验方法28-34
• 2.3.1 培养液的配置28-29
• 2.3.2 微藻生长的表征29-30
• 2.3.3 藻种的选择30
• 2.3.4 微藻干重、细胞密度、OD680 值三者之角关系30-31
• 2.3.5 藻种的扩繁31-32
• 2.3.6 微藻采收提油32
• 2.3.7 藻油的 TLC 分析32
• 2.3.8 藻油酸值的测定32
• 2.3.9 生物柴油成分分析32-33
• 2.3.10 光生物反应器33-34
• 2.4 结果与讨论34-48
• 2.4.1 营养成分对微藻生长的影响34-40
• 2.4.2 培养系统对微藻生长的影响40-42
• 2.4.3 纤维藻的半连续培养及碳源对其影响42-43
• 2.4.4 营养元素对油脂积累的影响43-48
• 2.5 小球藻生长动力学48-52
• 2.5.1 供氮自养小球藻动力学分析48-49
• 2.5.2 其他培养条件下小球藻生长动力学分析49-52
• 2.5.3 小球藻油脂生成动力学52
• 2.6 本章小结52-54
• 第三章 纤维藻的絮凝采收54-66
• 3.1 引言54
• 3.2 主要试剂及仪器54
• 3.3 实验方法54-55
• 3.3.1 实验条件及操作方法54
• 3.3.2 纤维藻采收及采收率的计算54
• 3.3.3 絮凝剂的作用机理54-55
• 3.4 结果与讨论55-65
• 3.4.1 铁系絮凝剂55-59
• 3.4.2 铝系絮凝剂59-63
• 3.4.3 其他絮凝剂63-64
• 3.4.4 最佳絮凝剂的选择64-65
• 3.5 本章小结65-66
• 第四章 沼液培养微绿球藻66-84
• 4.1 引言66
• 4.2 实验方法66-69
• 4.2.1 试剂和仪器66-67
• 4.2.2 实验方法67-69
• 4.3 沼液原始成分的分析69-71
• 4.3.1 灭菌前后沼液中总氮含量69
• 4.3.2 灭菌前后沼液中总磷含量69-70
• 4.3.3 沼液中 COD 的测定70
• 4.3.4 沼液有机成分分析70-71
• 4.3.5 沼液在灭菌和调 pH 前后的变化71
• 4.4 结果与讨论71-82
• 4.4.1 沼液与 F/2 培养微绿球藻的对照71-72
• 4.4.2 灭菌前后培养微绿球藻对照72-73
• 4.4.3 沼液 pH 对微绿球藻生长的影响73-74
• 4.4.4 微藻培养过程中水蒸发的影响74-76
• 4.4.5 微量元素和沼液浓度的影响76-78
• 4.4.6 培养过程中主要参数的变化78-82
• 4.5 本章小结82-84
• 第五章 结论与展望84-87
• 5.1 结论84-85
• 5.2 展望85-87
• 参考文献87-93
• 致谢93-94
• 攻读硕士学位期间发表的论文94

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