富油脂微藻和奶牛养殖废水处理微藻的选育及研究

发布时间：2020-10-14 21:22

　　 奶牛养殖产业的迅猛发展,产生大量养殖废水,造成了严重环境污染。微藻生长速度快、种类多、分布广、光合作用效率高,具有处理养殖废水的巨大潜能。作为自养型单细胞生物,也能利用有机废物生长并可固定二氧化碳生产生物质,被称为“微型阳光驱动的生物化工厂”,是生物柴油的良好来源。而生物柴油作为一种潜在的清洁能源,有利于缓解化石能源短缺和环境污染,实现废水处理和新能源开发的有机结合,成为近年来持续的研究热点。本论文从石家庄市本地自然水体和河北乐源牧业奶牛养殖场废水沼液中采集水样,经过BG11培养基富集后筛选出10株微藻并进行油脂产率分析,结果显示,自养条件下,藻种HT-1油脂产率最高,为10.23±2.63(mg/(L·d)),18S rDNA鉴定为栅藻(Scenedesmus sp.)。通过单因素培养条件探究表明,藻种HT-1在27℃的条件下,最优培养条件为:培养基pH 7、光周期18∶6(h∶h)、光照强度4 000 Lux。藻种HT-1异养培养单因素和正交优化得到的最佳培养条件为:20 g/L葡萄糖、1.2 g/L NaNO_3、80 mg/L K_2HPO_4·3H_2O、200 mg/L MgSO_4·7H_2O,培养基的其他成分参照BG11。在此条件下,藻种HT-1在10天内生物量达到5.47 g/L,油脂产量达到1.28 g/L。采用不同稀释倍数的奶牛养殖废水对10株微藻进行筛选,最终筛选出一株能在3倍稀释奶牛养殖废水中生长良好的藻种HC-2,经18S rDNA鉴定为小球藻(Chlorella sp.)。固定化藻种HC-2处理废水单因素实验表明,最优固定化条件为:3.0%海藻酸钠、3.5%氯化钙、1.86 mm胶球直径,胶球投放量为1 200个时,固定化藻种HC-2对10倍稀释废水中总磷(TP)的去除率可达到59.44%。比较了藻种HC-2在游离状态和固定化状态对10倍和5倍稀释奶牛养殖废水的处理效果,结果显示,在10倍废水中,游离与固定化微藻对废水中总磷(TP)的去除率分别为71.16%和49.38%,对总氮(TN)的去除率分别为53.59%和41.4 2%,对化学需氧量(COD)的去除率分别为50.27%和39.47%。最终微藻生物量达到8.47 g/L。在5倍稀释废水中,游离与固定化微藻对废水中TP的去除率分别为63.98%和43.01%,对TN的去除率分别为58.26%和39.34%,对COD的去除率分别为44.45%和31.96%。最终微藻生物量达到15.48 g/L。采取了四种处理方法对藻种HT-1和HC-2进行藻种保藏研究,结果表明,藻种HT-1的最佳保藏方法为固定化保藏。固定化条件为:3.0%海藻酸钠、3.5%氯化钙、1.86 mm胶球直径。-30℃黑暗冰箱内保藏四个月后,藻种的存活率为43.1%。藻种HC-2的最佳保藏方法为直接离心保藏,培养条件同上,藻种存活率可达到48.3%。对微藻处理奶牛养殖废水沼液进行了中试设计,完成了工艺流程图、工艺结构图和房屋建造图纸的设计。
【学位单位】：河北经贸大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X713;Q949.2
【部分图文】：

Table 2-4 The Serial number and culture’s characteristic of microalgae编 号 采样地点 细胞形态 藻液颜色 沉降程度YZ-1 养殖废水 单细胞 椭圆或圆形 绿色 易沉降HC-1 护城河 单细胞 椭圆或圆形 绿色 易沉降HT-1 滹沱河 对生 纺锤形 绿色 易沉降RG-1 人工湖 对生 两端渐尖纺锤形 绿色 易沉降RG-2 人工湖 单细胞 椭圆或圆形 绿色 易沉降HT-2 滹沱河 单生和群生 长卵形 绿色 易沉降HC-2 护城河 单细胞 椭圆或圆形 绿色 易沉降YZ-2 养殖废水 较大单细胞 囊状圆形 绿色 易沉降HC-3 护城河 对生 两端钝圆纺锤形 绿色 不易沉降HC-4 护城河 单细胞 针形 绿色 不易沉降

水中生存而走向死亡，最终生存下来的因生长环境的改变，后期选择进化产生的废水耐受能力或环境适应能力，可用结果鉴定HT-1 的光学显微照片所示，藻种 HT-1 胞组成，各个细胞之间相互平行并紧密水藻类——系统、分类及生态》中对栅HC-2 的光学显微照片所示，藻种 HC-2 细胞相互聚集成群，群体中细胞大小和分类及生态》中对小球藻属的描述。物学鉴定

图 3-5 基于 18S r DNA 序列构建的系统发育树Fig.3-5 Phylogenetic tree based on 18S r DNA sequences将 2 株藻种测得的序列提交到 NCBI 的 Genbank 中进行 Blast 分析，挑选中同源性较高的序列进行下载，再使用 MEGA 7.0.14 软件进行分析比较并构T-1 和 HC-2 的系统发育树，结果如图 3-9 所示，藻种 HT-1 与栅藻属（Scenedesm有较高的 18S rDNA 基因相似性，表明两者亲缘关系最近，结合藻种 HT-1 的析，藻种 HT-1 隶属于栅藻属，鉴定为栅藻。藻种 HC-2 与小球藻属（Chlore有较高的 18S rDNA 基因相似性，表明两者亲缘关系最近，结合藻种 HC-2 的析，藻种 HC-2 隶属于小球藻属，鉴定为小球藻。
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本文编号：2841208