利用微擬球藻深度凈化城市生活污水的研究.pdf

1、水污染和能源危機(jī)已經(jīng)成為阻礙我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸,為此,清潔可再生能源的開發(fā)已成為人們重點(diǎn)關(guān)注的課題。生物柴油作為化石燃料較成功的替代型燃油,目前在世界各國得到了大力推進(jìn)。微藻因其較高的光合作用效率成為大規(guī)模生產(chǎn)生物柴油的理想原材料。然而,微藻生物柴油制備中,原料成本可占總產(chǎn)值的75％。因此,人們提出了很多方案用以解決生物柴油的原料問題,包括使用城市二級(jí)出水培養(yǎng)微藻,使用海水養(yǎng)殖微藻,在不適合農(nóng)業(yè)耕種的土地上養(yǎng)殖微藻,將微藻生物

2、柴油生產(chǎn)和煙道氣體的固定一體化,高價(jià)值新型生物產(chǎn)品的生產(chǎn)等。其中,利用污水或中水培養(yǎng)微藻,能夠大幅度降低水中氮磷含量,減少污泥排放,節(jié)約水資源和營養(yǎng)物質(zhì)消耗,并為生物柴油的生產(chǎn)提供廉價(jià)材料。這樣不但可以彌補(bǔ)微藻生產(chǎn)油脂成本過高的不足,而且能夠產(chǎn)生良好的環(huán)境效益,為當(dāng)前的水資源短缺和能源匱乏提供了新的解決思路。
　　本研究首先對(duì)從青島近海分離的一株海洋微藻進(jìn)行鑒定,探討利用該藻對(duì)污水和中水進(jìn)行深度凈化的可行性,并分析不同濃度金屬離子

3、對(duì)微藻的生長和油脂積累的影響,從而獲得污水凈化并同步培養(yǎng)微藻的最佳條件。而后將該藻接種至三種不同滅菌處理的污水中進(jìn)行培養(yǎng),分析在不同滅菌處理污水中微藻的生長和油脂積累情況以及其對(duì)污水的凈化效果,同時(shí),采用PCR-DGGE結(jié)合測序分析的方法,研究微藻培養(yǎng)過程中微生物群落結(jié)構(gòu)變化,分析細(xì)菌對(duì)微藻生長和污水凈化的影響。
　　經(jīng)形態(tài)特征和分子生物學(xué)鑒定,本研究分離到的微藻為微擬球藻(Nannochloropsis sp.)。該藻能夠很好地

4、適應(yīng)生活污水環(huán)境,在生活污水中培養(yǎng)時(shí),其細(xì)胞密度可達(dá)到4.55×106個(gè)/ml。而在中水內(nèi)生長和油脂積累情況較生活污水較差。該藻株對(duì)兩種污水中氮和磷具有一定的去除能力,尤其是對(duì)氨氮和正磷酸鹽,去除率分別可達(dá)到95.69%和93.92%。
　　Fe3+能夠很好的促進(jìn)微擬球藻的生長,最有利于微擬球藻生長和油脂積累的Fe3+濃度為36μmol/L,最高細(xì)胞密度可達(dá)9.94×106個(gè)/ml。而Zn2+對(duì)微擬球藻油脂積累的影響較顯著,微藻的

5、油脂積累最優(yōu)的Zn2+濃度為2.4μmol/L。添加Fe3+?Zn2+對(duì)微藻去除污水中氮磷無不利影響。
　　利用三種不同滅菌方式處理后的污水對(duì)微擬球藻進(jìn)行培養(yǎng),可以發(fā)現(xiàn),微藻對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的去除主要集中在培養(yǎng)剛開始的2-8天,之后,氮磷含量變化幅度較小;32天后,培養(yǎng)結(jié)束,污水中總氮、氨氮、硝氮、總磷的含量分別為12.66mg/L、0.47mg/L、0.27mg/L、0.09mg/L,去除率最高可分別達(dá)到81.2%、98%、97.67

6、%和95.63%。培養(yǎng)期間,三種污水中藻細(xì)胞密度最高可分別達(dá)到2×106、1.8×106、1.7×106cells/ml,油脂在藻細(xì)胞進(jìn)入穩(wěn)定期開始積累。由此可見,微擬球藻對(duì)污水的適應(yīng)能力很強(qiáng),在污水中生長良好,對(duì)污水中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的去除效果明顯。尤其是高壓滅菌處理污水中的微藻,除了油脂積累量與濾膜滅菌的沒有太大差別外,藻細(xì)胞密度、氮磷去除率都明顯高于其他兩種處理方式。
　　采用PCR-DGGE結(jié)合測序分析的方法,分析不同微藻生