基于沼液和市政污水培养的栅藻两步法生长和油脂合成研究

发布时间：2020-07-14 01:11

【摘要】：针对微藻培养成本高、生物量和油脂含量存在矛盾的问题,本文提出用富含氮磷营养的牛粪沼液和市政污水作为微藻的廉价培养基,确定了最佳的沼液稀释预处理条件;并将两步法培养策略引入沼液和市政污水的培养体系中,通过分别优化微藻生长和油脂合成条件,以期增强微藻的生物量和油脂生产,构建基于沼液和市政污水培养的微藻生长和油脂合成两步法策略;通过对沼液废水两步法和BG-11单步法培养的微藻效能分析,探究了微藻利用沼液生长产油和水质净化规律,以期为微藻油脂生产和废水处理提供理论基础。结果表明,栅藻(Scenedesmus sp.L-1)能在含10%牛粪沼液和90%二沉池出水的未灭活的沼液废水培养基中生长和产油。在沼液废水培养基中,两步法培养策略分阶段实现了微藻生物量和油脂产量的同步提升,同时还实现了其他细胞物质生产,具有水质净化的潜力。微藻生长培养阶段的最佳条件为:葡萄糖10 g/L,NaNO_3 0.3 g/L,K_2HPO_4·3H_2O 0.01 g/L,MgSO_4·7H_2O 0.075 g/L,微量元素1 mL/L,初始pH为7.0,光照强度为5000 lux。培养7天的微藻生物量和油脂产量分别达到4.65g/L和0.57 g/L,沼液废水培养基中的NH_4~+-N、NO_3~--N、PO_4~(3-)-P和COD的去除率分别为94.24%、98.11%、86.90%和96.37%,残余浓度分别为4.42、1.24、0.035和344 mg/L。微藻油脂合成阶段的最佳条件为:葡萄糖4 g/L,NaNO_3 0.3 g/L,K_2HPO_4·3H_2O 0.01 g/L,柠檬酸0.006 g/L,连续光照强度为2500 lux。培养2天的的微藻生物量、油脂产量、胞内多糖和胞内蛋白质分别达到4.84、0.925、0.11和0.028 g/L。沼液废水培养基中的NH_4~+-N、NO_3~--N、PO_4~(3-)-P和COD的去除率分别为96.50%、99.74%、51.78%和94.23%,残余浓度分别为3.09、0.16、0.042和209 mg/L。沼液废水两步法培养与BG-11单步法培养相比,具有以下特点:(1)沼液废水生长培养基中的微藻,其生长没有明显的迟滞期,且生物量、油脂含量和油脂产量与BG-11的相当,说明沼液废水生长培养基具有代替BG-11培养基的可行性。(2)沼液废水产油培养基中的微藻,其油脂产量最高能达到0.98 g/L,比第二阶段刚接种时提高了55.56%,是生物量和油脂含量共同提升的结果。(3)沼液废水两步法能实现更高的胞内多糖和蛋白质产量,具有生物精炼的潜力。(4)栅藻在沼液废水中的水质净化效果表现优异。其中,栅藻主要利用沼液废水中的NH_4~+-N、NO_3~--N和PO_4~(3-)-P进行生长代谢。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703
【图文】：

微藻,稀释剂,二沉池出水,初沉池

碳和其他营养物[43]283，形成营养胁迫而刺激微藻纯水（灭菌）纯水（未灭菌）初沉池出水（灭菌）初沉池出水（未灭菌）二沉池出水（灭菌）二沉池出水（未灭菌）0.00.51.01.52.02.53.03.5生物量油脂产量油脂含量干重(g/L)012345

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