利用市政污水和外加碳源培养小球藻的条件优化研究

发布时间：2020-03-18 02:42

【摘要】：微藻具有光合速率高、环境适应性强、油脂含量高等特点,藻体可用于生产生物燃料、保健品、化妆品等高附加值产品。微藻规模化培养成本高的主要原因是生长过程中需要大量的水资源和氮、磷等营养盐。利用污水培养微藻可净化水体,节约水资源,耦合CO_2固定、粗甘油循环利用等技术,达到经济、环境、能源的共赢目的。本文利用实际市政污水与低成本碳源培养小球藻,同时在培养过程中处理市政污水。首先利用三种不同工段污水在灭菌与否的条件下培养小球藻,对比生物量与去除率,确定适宜培养小球藻的污水;随后补加无机碳源CO_2与有机碳源粗甘油于适宜工段污水中,确定合适的碳源种类与补加浓度;同时对比污水中自生菌与小球藻对营养盐及COD去除的贡献;最后通过补加粗甘油、膜组件过滤、曝气等方式在MPBR中半连续培养小球藻,确定合适的HRT,以获得更高的培养密度与去除率。主要研究结果如下:(1)三种不同工段的市政污水均可培养小球藻,灭菌与否对生物量和营养物去除影响不明显。未灭菌污泥脱水液更适合小球藻的培养,获得了较高藻生物量1.17 g/L,生物质产率为135.71 mg/L/d。培养体系对各工段污水中总磷去除率达94.00%以上,总氮、氨氮去除率达76.00%以上。污泥脱水液中总氮去除量最高,为30.0mg/L;氨氮去除量为28.60 mg/L,总氮、氨氮去除率分别为85.28%、90.35%;总磷去除率达99.09%;COD去除率为61.98%。(2)通入5%浓度CO_2下得到最大藻生物量1.57 g/L,为空气对照组的1.6倍;CO_2组的藻细胞碳元素含量在52.00%以上,高于对照组的40.11%;碳水化合物与脂类物质含量上升明显。(3)通入5%CO_2浓度的污泥脱水液中氨氮、总氮的去除率分别为95.12%、95.47%,高于对照组氨氮、总氮去除率74.36%与60.29%。通入CO_2使体系偏酸性,总磷去除率略低;补加CO_2后小球藻以CO_2为主要碳源,使污水中COD去除率略低于对照组。(4)低浓度(1 g/L和2 g/L)粗甘油能促进小球藻生长,高浓度(4 g/L和6 g/L)粗甘油不利于小球藻生长与营养物去除,2 g/L粗甘油浓度下得最大生物量为1.45 g/L;该浓度下藻细胞内蛋白质与脂类物质相对含量上升。补加粗甘油后藻细胞中C、H元素含量明显上升。2 g/L粗甘油组氨氮、总氮的去除率达99.32%、97.52%。粗甘油分解易使培养体系pH下降至7.00以下,不利于碱性沉淀去除总磷,总磷去除率相对于对照组略低;补加粗甘油后COD去除量提高,补加2 g/L粗甘油时COD去除量达405.00 mg/L,为对照组的3.80倍。(5)补加2 g/L粗甘油的污泥脱水液中藻菌组、藻组、菌组对氨氮的去除率分别为99.32%、91.75%、44.41%;总磷去除率分别为43.48%、45.98%、14.97%;对COD的去除量分别为405.00、388.00、619.00 mg/L。表明小球藻对污水中氮磷去除贡献较大,污水中自生菌对COD去除贡献较大。(6)MPBR半连续培养小球藻过程中最短HRT为5 d,藻生物量可达1.99-2.21 g/L,为批次培养的1.50倍,此浓度下可适量采收小球藻。通过添加粗甘油、膜组件过滤、曝气等方式优化藻培养,可提高藻生物量。HRT为5 d时氨氮、总氮、总磷、COD的去除率变化范围分别为96.26%-99.20%、92.44%-94.04%、53.63%-58.58%、59.44%-65.57%。
【图文】：

普通小球藻,微藻

寻找可替代化石燃料的新能源迫在眉近年来受到广泛关注。生物柴油是由酸甲酯产生[4]。富油微藻相对于其他本低、生长速率快、含油量高等优点，净化水体，收获的藻体可进行高附等）的生产。市政污水中氮磷可供微低。污水养藻中碳源的来源可资源化气 CO2），实现经济、环境、社会效水生生物，是能进行光合作用并含有微藻产生的[5]。微藻结构简单，大多、不受季节控制、土地占用少。微藻物群之一，生长速率快，光合效率高

过程图,微藻,污水,过程

、pH、光照）以提高生物产量混合效果等方面的研究。的优势在于:（1）降低培养成物柴油，蛋白质，化妆品等；（；（4）污水培养过程可耦合其的饲养等。尽管污水培养微藻来源广泛，，成分复杂，不同的有害物质等会对微藻产生不同系，会影响微藻在污水中的生料需进行安全性检测。（4）微除效果不太理想。（5）深度净污水预处理污水
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】