柠檬酸杆菌W4收获小球藻工艺及作用机制研究

发布时间：2020-11-05 21:09

　　 城市污水培养微藻生产生物柴油工艺能够实现污水资源化,是应对能源危机和环境污染两大问题的解决办法之一。微藻收获是微藻生物柴油工艺产业化的一大瓶颈,虽然目前已有大量关于微藻收获方法的研究,但均未能实现产业化。课题组前期从城市污水培养微藻体系中筛选出一株柠檬酸杆菌W4,对小球藻的絮凝收获率可达(92.38±1.57)%,本课题基于课题组前期的研究成果,对柠檬酸杆菌W4促进小球藻絮凝的原因进行探讨,探索柠檬酸杆菌W4收获小球藻工艺的户外应用条件,并对该工艺的经济可行性进行分析。对柠檬酸杆菌W4促进小球藻絮凝的原因进行探讨,结果表明,柠檬酸杆菌W4能够适应小球藻培养体系并成为优势菌种,发挥絮凝作用。进一步分析柠檬酸杆菌W4产生的絮凝活性物质及絮凝作用机制,发现柠檬酸杆菌W4的菌体本身及其代谢产物中存在絮凝活性物质,絮凝活性物质的主要成分为蛋白质、多糖和羧酸,其中氨基、羧基等活性基团在絮凝过程中发挥重要作用。絮凝作用机制主要为吸附架桥和网捕卷扫作用,与电中和作用无关。通过对柠檬酸杆菌W4收获小球藻工艺的户外应用条件探索,得到柠檬酸杆菌W4收获小球藻的最佳收获工艺参数条件为:收获时长为6 h,菌藻比为4:1,搅拌速度梯度G值为26.30 s~(-1)。在该参数条件下得到的最佳微藻收获率为(87.37±2.96)%。通过分析柠檬酸杆菌W4收获小球藻工艺对后续工艺的影响发现,小球藻培养体系经柠檬酸杆菌W4收获后,出水水质会受到影响,需改进柠檬酸杆菌W4的投加方式。通过对比收获前后油脂产量的变化发现,柠檬酸杆菌W4收获小球藻工艺对油脂产量无显著影响。且柠檬酸杆菌W4收获小球藻工艺可提高微藻生物柴油的品质。对柠檬酸杆菌W4收获小球藻工艺进行经济可行性分析,得到该工艺在小试规模参数条件下的成本为10.24元/kg干藻粉,折合1.49$/kg干藻粉,与其他收获方法的成本相比有一定优势,但与市场上的原油价格相比仍有差距。在后续的研究中可从优化絮凝条件、改善柠檬酸杆菌W4投加方式、优化柠檬酸杆菌W4的培养条件等方面入手进行深入研究,进一步推进微藻生物柴油工艺的产业化。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703;X172
【部分图文】：

第 2 章 实验材料与方法置培养装置室微藻培养装置的微藻培养装置采用如图 2-1 所示的柱形光生物反内（培养温度为（25±2.0）℃）对微藻进行培养。柱形L，直径 5 cm，长度 80 cm，采用空气泵对微藻进行进入，曝气量约为 50 mL/min。实验室内采用 40 W x）为微藻的培养提供光照，光暗比设置为 12 L:12灭菌后的 BG11 培养基加入柱形光生物反应器中，按蛋白核小球藻藻液进行培养，培养至稳定期的小球藻接种。

图 2-2 微藻跑道池培养装置收获装置获装置为 5 L 塑料桶加搅拌装置（如图 2-3 所示）。 148 mm。搅拌装置由型号为 5IK160W 的可调速电拌桨组成。

图 2-2 微藻跑道池培养装置收获装置获装置为 5 L 塑料桶加搅拌装置（如图 2-3 所示）。 148 mm。搅拌装置由型号为 5IK160W 的可调速电拌桨组成。
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本文编号：2872191