基于微藻培養(yǎng)技術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。微藻因其獨特的優(yōu)勢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，也是當前的研究熱點之一。但是，目前微藻能源技術發(fā)展所面臨的主要瓶頸在于如何實現(xiàn)大規(guī)模、低成本、持續(xù)性的微藻原料供應。因此，開發(fā)微藻生物能源技術，除了對能源藻種的選育和通過改進培養(yǎng)技術來大幅度提高微藻產率以外，尋找廉價的水資源和營養(yǎng)鹽也

2、是降低微藻培養(yǎng)成本的重要措施。
　　本文對內蒙古包頭市周邊水域以及北郊污水凈化廠二級出水取樣，并進行微藻的分離、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，研究的主要內容及結果如下：
　　1、采用涂布平板法和樣品稀釋法對包頭市周邊水域以及污水凈化廠二級出水中微藻進行分離、篩選和純化，獲得4

3、株優(yōu)勢藻種。利用形態(tài)學和18S rDNA技術對4株藻種進行鑒定，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、營養(yǎng)鹽補加含量及成分對微藻生長和油脂積累的影響。結果表明：柵藻能夠在不滅菌的城市生活廢

4、水中生長，補加50％和75%含量的BG-11營養(yǎng)鹽能夠很好的促進微藻生長。其中， Fe3+、NaNO3、K2HPO4·3H2O、MgSO4·7H2O、Na2CO3對柵藻的生長和油脂的積累影響顯著（P＜0.05），視為必需營養(yǎng)鹽；Ca2+及微量元素對柵藻的生長影響不顯著（P＞0.05），可以不必添加。在補加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）營養(yǎng)鹽條件下，柵藻生物量可達2.08 g·L-1，是純廢水條件下的1.93倍，油脂產率為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，以生物量為響應，研究了城市生活廢水中補加五種主要營養(yǎng)鹽對柵藻XJ00

6、2藻株生長和油脂積累的影響。結果表明：在城市生活廢水中，柵藻最適生長環(huán)境條件為溫度25℃，光照強度5000 Lx，培養(yǎng)液初始pH為6.5~7.5，最佳營養(yǎng)鹽補加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3.04 g·L-1，遠高于廢水

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和油脂代謝，適量添加可以更好的促進微藻生長，同時較高濃度的Fe3+可以在一定程度上促進微藻油脂的積累。
　　4、采用淡水稀釋和pH調節(jié)兩種方式對螺旋藻養(yǎng)殖廢水進行了簡單處理，直接用于蔬菜水培。結果表明：廢水稀釋100倍可作為植株水培的營養(yǎng)液；廢水分別經過20倍、10倍稀釋，pH調節(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)殖廢水中營養(yǎng)物的充足供應，避免了稀釋所帶來營養(yǎng)物過分流失，適宜的pH可以滿足不同植株對培養(yǎng)液的pH環(huán)境要求。
　　利用城市生活廢水培養(yǎng)富油柵藻生產生物柴油原料，在實現(xiàn)微藻高產生物量和油脂含量的同時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成本，對工業(yè)上微藻大規(guī)模養(yǎng)殖和原料持續(xù)性供應具有重大意義，后續(xù)對養(yǎng)藻廢水的資源化利用更加體現(xiàn)了廢水培養(yǎng)微藻的價值