利用廢棄碳源異養(yǎng)培養(yǎng)小球藻制備生物柴油的研究.pdf

1、近年來,隨著化石燃料的耗用,化石燃料價格增加,溫室氣體排放量增加,引起了環(huán)境問題。對可再生能源的開發(fā)成為能源與環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點,其中,生物柴油,具有可再生性、可生物降解性、無毒性,成為一種非常具有潛力的可再生能源。目前利用微藻制備生物柴油遇到的問題主要有兩個:高成本和低產(chǎn)率。為了降低微藻培養(yǎng)成本,提高產(chǎn)率,我們尋求可利用的廢棄碳源來代替葡萄糖培養(yǎng)微藻。而與此同時,有機廢水以及廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥中有機碳源、營養(yǎng)元素以及微量元素含量

2、豐富,還包括一些有害成分及難降解的污染物。這類廢棄碳源是否可以用于微藻合成生物柴油還有待研究。
　　本課題選擇了兩種廢棄碳源進行研究:產(chǎn)酸廢水、污泥水解液。其中,產(chǎn)酸廢水為糖蜜廢水經(jīng)過厭氧產(chǎn)酸反應(yīng)器發(fā)酵的出水,污泥水解液由污水處理廠的剩余污泥經(jīng)過超聲和厭氧水解獲得。以二者為碳源異養(yǎng)培養(yǎng)小球藻制備生物柴油。
　　實驗測得產(chǎn)酸廢水的主要成分為揮發(fā)酸VFAs,出水平均COD濃度為5300mg/L,VFAs占到40％,還有一些大分子

3、物質(zhì)和剩余的蔗糖,沒有檢測到氮和磷。污泥水解液的成分主要為揮發(fā)酸,污泥水解液的平均COD濃度為3838mg/L,VFAs占到60%,污泥水解液的總氮濃度為264.82mg/L,總磷濃度為205.31mg/L。
　　經(jīng)過預(yù)處理,產(chǎn)酸廢水和污泥水解液用來培養(yǎng)小球藻。通過對照實驗,比較15g/L葡萄糖、5g/L葡萄糖、產(chǎn)酸廢水和污泥水解液異養(yǎng)培養(yǎng)小球藻時獲得的生物量和油脂累積量。其中,15g/L的葡萄糖濃度是前期實驗得出的培養(yǎng)小球藻的最

4、佳濃度,5g/L的葡萄糖濃度與產(chǎn)酸廢水COD濃度相當。穩(wěn)定后期,獲得的小球藻生物量分別為:0.625g/L,0.4375g/L,0.4875g/L,0.495g/L,對應(yīng)的油脂累積量分別為:31.05%,25.37%,22.54%,21.50%?？梢钥闯鲇卯a(chǎn)酸廢水和污泥水解液培養(yǎng)微藻制備生物柴油時獲得生物量均比5g/L葡萄糖溶液培養(yǎng)時好,含油量相當。
　　通過分析測試得知,小球藻很容易利用小分子有機酸,包括乙酸,丙酸,丁酸,異丁酸

5、,戊酸,異戊酸。其中,戊酸、丁酸、乙醇和丙酸量的一半用于小球藻細胞的生長,而丙酸量的一半和所有的乙酸被小球藻用來合成能量物質(zhì)儲存。蛋白質(zhì)用來生長,多糖一半用于小球藻的生長,一半用于油脂合成。生長過程中,廢棄碳源中所蘊含的氮磷營養(yǎng)元素也得到了很好的利用。最后通過流加培養(yǎng)實現(xiàn)了小球藻的高密度培養(yǎng),在144h時,生物量取得最高值為0.706g/L,油脂累積量為23.28%,獲得了更多的生物量。酯交換反應(yīng)后,通過GC-MS測定了生物柴油的成分,