胶球藻C-169营养生长特性及其处理酵母废水效果评价

发布时间：2017-08-17 06:21

  本文关键词：胶球藻C-169营养生长特性及其处理酵母废水效果评价

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【摘要】：胶球藻(Coccomyxa subellipsoidea)C-169是从极地分离出的一种非运动型的单细胞绿藻,能够适应超低温、超高光照等极端环境,能利用CO2和太阳能进行光合自养。其细胞壁薄而容易酶解,用于微藻生物燃料的生产可极大降低提油成本,是一种极具潜力的能源微藻。如果胶球藻C-169能够应用于有机废水的处理,实现废水资源化循环利用并获得高能量密度的藻基生物柴油,将是一种经济、环保、可持续的废水处理方式。糖蜜酵母废水是一种有机负荷高、色度高、可生化降解性低的工业废水,量大、难处理,严重制约了酵母行业的清洁生产。本文通过研究胶球藻C-169的营养生长特性,实现了快速扩种,为规模培养提供种子液;随后在户外跑道池中进行了胶球藻C-169培养;采用预处理的糖蜜酵母废水进行调配,在藻菌共生条件下研究了胶球藻C-169生长强化废水处理的条件,以期废水净化效果最佳和胶球藻C-169生物量积累最大。主要研究结果如下:1.通过研究胶球藻C-169的营养生长特性,发现C-169可以利用葡萄糖和蔗糖进行异养和混养生长。在混养条件(10 g/L葡萄糖)下,生长速度最快,最大生物量干重为5.65 g/L,分别是自养和异养(10 g/L葡萄糖)的7.79、1.86倍。探究在10-60 g/L葡萄糖浓度下C-169的耐受性发现,异养和混养胶球藻C-169最高能耐受40 g/L葡萄糖,高浓度葡萄糖对细胞生长有抑制作用,葡萄糖浓度提高并不能显著提高异养胶球藻C-169的生物量积累(p0.05);10-40 g/L葡萄糖范围内,混养胶球藻C-169的细胞生长与葡萄糖浓度呈正相关。异养和混养胶球藻C-169的总脂肪酸含量与起始葡萄糖浓度呈正相关,最高含量分别为21.6%、26.16%。2.分别采用Basal、BBM以及无氮磷添加的培养基,在户外开放跑道池中分三阶段光自养培养胶球藻C-169,系统比较了比生长速率、生物量干重、脂肪酸和色素含量的差异。研究表明,胶球藻C-169在户外开放式跑道池,水温13-20℃下生长良好,Basal培养基中比生长速率是BBM培养基的1.92倍,生物量干重浓度最高为0.22 g/L。第一阶段细胞在BBM、Basal两种培养基中生长时,细胞内亚麻酸含量可分别高达总脂肪酸含量的36.60%、53.90%;第二阶段在氮磷限制的BBM培养基中,亚麻酸占总脂肪酸的比例下降了32.40%,油酸的比例增大了38.50%;氮磷限制BBM培养基中细胞内总脂肪酸含量由起始的3.99%增大到18.18%。低氮磷培养的两种藻液以1:1混合培养后,细胞比生长速率下降到0.01 d-1,总脂肪酸含量增大到20.20%。藻细胞中色素含量随着脂肪酸含量的增加而降低,呈明显的负相关。3.通过单因素实验研究培养条件(接种密度、废水起始浓度、初始pH值)和多种强化手段(补充CO2、醋酸和甘油)对胶球藻C-169的生长和废水处理效果的影响,建立的优化培养条件为:起始接种密度不低于1 g/L,脱色废水稀释倍数为2倍为宜,初始pH值以5.0为宜。在最佳条件下,胶球藻C-169的生物质产率为0.23 g/(L·d),脱色废水COD、总氮、总磷的去除率分别为49.54%、70.39%、98.09%。补充2%CO2,显著提高细胞的平均比生长速率,生物质产率为0.42 g/(L·d),分别是通入空气的6.49、10.4倍,总脂肪酸含量是空气对照组的3.45倍。添加0-20 g/L甘油,随着甘油浓度的提高,细胞生长速率增大,总氮、总磷去除率提高。最高生物量干重和产率分别为8.80 g/L、0.70 g/(L·d),甘油浓度为15 g/L以上时,总氮、总磷去除率分别高达85%、95%以上。添加1-4 g/L醋酸,会抑制胶球藻C-169的生长,降低废水净化效果。
【关键词】：胶球藻C-169 营养方式 开放式跑道池 酵母废水 去除率
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;Q945
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 微藻的营养方式概述13-17
• 1.1.1 微藻的自养生长（Autotrophic growth）13
• 1.1.2 微藻的异养生长（Heterotrophic growth）13-15
• 1.1.3 微藻的混养生长（Mixotrophic growth）15-17
• 1.2 微藻培养光生物反应器17-18
• 1.2.1 开放式光生物反应器17-18
• 1.2.2 封闭式光生物反应器18
• 1.3 糖蜜酵母废水及其处理和利用18-22
• 1.3.1 糖蜜酵母废水18-19
• 1.3.2 糖蜜酵母废水的物理和化学预处理19-20
• 1.3.3 糖蜜酵母废水的生化处理20-21
• 1.3.4 糖蜜酵母废水的深度处理21-22
• 1.4 藻菌共生系统处理污水22-23
• 1.4.1 藻菌共生处理污水的原理22
• 1.4.2 藻菌共生系统处理污水研究现状22-23
• 1.5 胶球藻Coccomyxa subellipsoidea C-169的研究现状23-24
• 1.6 本课题的立题背景、研究意义和研究内容24-26
• 1.6.1 立题背景和研究意义24
• 1.6.2 研究内容24-26
• 第二章 胶球藻C-169营养生长特性研究26-37
• 2.1 引言26
• 2.2 材料和方法26-31
• 2.2.1 实验材料26-28
• 2.2.2 实验方法28-29
• 2.2.3 分析测试29-31
• 2.3 结果与讨论31-35
• 2.3.1 不同营养模式下胶球藻C-169的生长特性31
• 2.3.2 葡萄糖浓度对胶球藻C-169异养生长的影响31-33
• 2.3.3 葡萄糖浓度对胶球藻C-169混养生长的影响33-34
• 2.3.4 葡萄糖浓度对异养、混养胶球藻C-169脂肪酸积累的影响34-35
• 2.4 本章小结35-37
• 第三章 胶球藻C-169户外培养诱导积累脂肪酸和色素研究37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 材料与方法37-43
• 3.2.1 实验材料37-41
• 3.2.2 实验方法41-42
• 3.2.3 分析测试42-43
• 3.3 结果与讨论43-47
• 3.3.1 户外培养三阶段中胶球藻C-169的生长43-44
• 3.3.2 户外培养三阶段中胶球藻C-169总脂肪酸含量44-46
• 3.3.3 户外培养三阶段中胶球藻C-169细胞内脂肪酸组成46
• 3.3.4 户外培养胶球藻C-169色素组成和含量变化46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 酵母废水培养胶球藻C-169净化水质研究49-67
• 4.1 引言49
• 4.2 材料和方法49-54
• 4.2.1 实验材料49-51
• 4.2.2 实验方法51-53
• 4.2.3 分析测试53-54
• 4.3 结果与讨论54-65
• 4.3.1 活性炭脱色预处理前后糖蜜酵母废水的水质分析54
• 4.3.2 接种密度对脱色废水中胶球藻C-169生长和废水净化效果的影响54-56
• 4.3.3 脱色废水浓度对胶球藻C-169生长和废水净化效果的影响56-58
• 4.3.4 初始pH值对胶球藻C-169生长和废水净化效果的影响58-60
• 4.3.5 补充CO_2对胶球藻C-169生长和废水净化效果的影响60-63
• 4.3.6 补充醋酸对胶球藻C-169生长和废水净化效果的影响63-64
• 4.3.7 补充甘油对胶球藻C-169生长和废水净化效果的影响64-65
• 4.4 本章小结65-67
• 结论与展望67-69
• 参考文献69-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80-81
• 附件81

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1 吴庆余;;自养小球藻转化为异养代谢生长后细胞的超微结构与相关生化组成[J];南京大学学报(自然科学版);1993年04期

2 詹发萃;邓家齐;夏宜，

本文编号：687513