基于微藻培養(yǎng)技術(shù)的廢水資源化利用研究.pdf

1、微藻是一類自然界分布廣泛，個(gè)體微小，種類繁多，繁殖迅速，光合效率高的自養(yǎng)型微生物。微藻因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而被視為新一代能夠取代化石能源的綠色可再生生物能源。微藻可作為制備生物柴油的原料，能夠很好的解決能源危機(jī)，也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。但是，目前微藻能源技術(shù)發(fā)展所面臨的主要瓶頸在于如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本、持續(xù)性的微藻原料供應(yīng)。因此，開發(fā)微藻生物能源技術(shù)，除了對(duì)能源藻種的選育和通過(guò)改進(jìn)培養(yǎng)技術(shù)來(lái)大幅度提高微藻產(chǎn)率以外，尋找廉價(jià)的水資源和營(yíng)養(yǎng)鹽也

2、是降低微藻培養(yǎng)成本的重要措施。
　　本文對(duì)內(nèi)蒙古包頭市周邊水域以及北郊污水凈化廠二級(jí)出水取樣，并進(jìn)行微藻的分離、篩選，探究利用城市生活廢水培養(yǎng)能源微藻的可行性，研究了在城市生活廢水環(huán)境下富油柵藻的生長(zhǎng)和油脂積累特性，初步探討了利用螺旋藻養(yǎng)殖廢水水培蔬菜的可行性，為養(yǎng)藻廢水的資源化利用提供依據(jù)，研究的主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1、采用涂布平板法和樣品稀釋法對(duì)包頭市周邊水域以及污水凈化廠二級(jí)出水中微藻進(jìn)行分離、篩選和純化，獲得4

3、株優(yōu)勢(shì)藻種。利用形態(tài)學(xué)和18S rDNA技術(shù)對(duì)4株藻種進(jìn)行鑒定，確定XJ001藻株為菱形藻屬（Nitzschia）、XJ002藻株為柵藻屬（Scenedesmus）、XJ006藻株為微擬球藻屬（Nannochloropsis）、XJ008為綠球藻屬（Chlorococcum）。
　　2、利用城市生活廢水培養(yǎng)富油柵藻（XJ002），研究了廢水滅菌、營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)加含量及成分對(duì)微藻生長(zhǎng)和油脂積累的影響。結(jié)果表明：柵藻能夠在不滅菌的城市生活廢

4、水中生長(zhǎng)，補(bǔ)加50％和75%含量的BG-11營(yíng)養(yǎng)鹽能夠很好的促進(jìn)微藻生長(zhǎng)。其中， Fe3+、NaNO3、K2HPO4·3H2O、MgSO4·7H2O、Na2CO3對(duì)柵藻的生長(zhǎng)和油脂的積累影響顯著（P＜0.05），視為必需營(yíng)養(yǎng)鹽；Ca2+及微量元素對(duì)柵藻的生長(zhǎng)影響不顯著（P＞0.05），可以不必添加。在補(bǔ)加50%BG-11含量的Fe3+（2.9 mg·L-1）、NaNO3（0.75 g·L-1）、K2HPO4·3H2O（19.5 mg·L

5、-1）、MgSO4·7H2O（37.5 mg·L-1）、Na2CO3（10 mg·L-1）營(yíng)養(yǎng)鹽條件下，柵藻生物量可達(dá)2.08 g·L-1，是純廢水條件下的1.93倍，油脂產(chǎn)率為17.58±1.30 mg·L-1·d-1，分別是純廢水和BG-11培養(yǎng)條件下的4.92倍和1.33倍，而培養(yǎng)成本為BG-11同等培養(yǎng)條件下30%~50%。
　　3、采用單因素和正交試驗(yàn)，以生物量為響應(yīng)，研究了城市生活廢水中補(bǔ)加五種主要營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)柵藻XJ00

6、2藻株生長(zhǎng)和油脂積累的影響。結(jié)果表明：在城市生活廢水中，柵藻最適生長(zhǎng)環(huán)境條件為溫度25℃，光照強(qiáng)度5000 Lx，培養(yǎng)液初始pH為6.5~7.5，最佳營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)加NaNO3濃度為2.25 g·L-1，K2HPO4·3H2O濃度為40 mg·L-1， MgSO4·7H2O濃度為56.25 mg·L-1， FeCl3·6H2O濃度9 mg·L-1， Na2CO3濃度為15 mg·L-1。在此條件下柵藻生物量可達(dá)3.04 g·L-1，遠(yuǎn)高于廢水

7、原液條件，是其2.8倍。此外，在缺氮或低氮條件下更有利于微藻油脂的積累，城市生活廢水中自身含有的磷、碳濃度基本滿足微藻正常的生長(zhǎng)和油脂代謝，適量添加可以更好的促進(jìn)微藻生長(zhǎng)，同時(shí)較高濃度的Fe3+可以在一定程度上促進(jìn)微藻油脂的積累。
　　4、采用淡水稀釋和pH調(diào)節(jié)兩種方式對(duì)螺旋藻養(yǎng)殖廢水進(jìn)行了簡(jiǎn)單處理，直接用于蔬菜水培。結(jié)果表明：廢水稀釋100倍可作為植株水培的營(yíng)養(yǎng)液；廢水分別經(jīng)過(guò)20倍、10倍稀釋，pH調(diào)節(jié)為6.0后可分別作為番茄

8、、油麥菜植株的水培培養(yǎng)液。此外，低倍數(shù)的稀釋可以保證養(yǎng)殖廢水中營(yíng)養(yǎng)物的充足供應(yīng)，避免了稀釋所帶來(lái)營(yíng)養(yǎng)物過(guò)分流失，適宜的pH可以滿足不同植株對(duì)培養(yǎng)液的pH環(huán)境要求。
　　利用城市生活廢水培養(yǎng)富油柵藻生產(chǎn)生物柴油原料，在實(shí)現(xiàn)微藻高產(chǎn)生物量和油脂含量的同時(shí)不僅減少了微藻培養(yǎng)的能源消耗，還大大降低了以能源微藻為原料的生物柴油生產(chǎn)成本，對(duì)工業(yè)上微藻大規(guī)模養(yǎng)殖和原料持續(xù)性供應(yīng)具有重大意義，后續(xù)對(duì)養(yǎng)藻廢水的資源化利用更加體現(xiàn)了廢水培養(yǎng)微藻的價(jià)值