利用味精廢水培養(yǎng)普通小球藻以及養(yǎng)藻廢水的生物強化處理.pdf

1、由于微藻具有生長迅速、油脂含量高、占地面積小等優(yōu)點，作為第三代生物能源正在受到廣泛的關注和研究。微藻除了可以用來生產(chǎn)生物燃料（如生物柴油、生物乙醇等），還可以用來生產(chǎn)動物飼料、食品添加劑、高附加值產(chǎn)品等（如保健品、化妝品）。微藻生長速度快倍增時間短，它的生長速率幾乎是高等植物的100倍。但是由于培養(yǎng)系統(tǒng)內部的光衰減以及CO2供應限制，微藻的光能自養(yǎng)生長速率要遠遠低于異樣培養(yǎng)或是兼養(yǎng)培養(yǎng)的生長速率。在一般的光能自養(yǎng)培養(yǎng)條件下，微藻的生物質

2、濃度通常都會低于1g/L。當微藻被同時供給CO2和有機碳源的時候，微藻進行兼養(yǎng)生長。在兼養(yǎng)生長模式下，微藻對光線的依賴程度大大減弱，同時其生長速率得以大大提高。但是向無機培養(yǎng)基中直接添加有機碳源將會增加微藻培養(yǎng)的成本，進而制約微藻的商業(yè)化生產(chǎn)。為了降低生產(chǎn)成本，人們開始探索使用有機廢水作為培養(yǎng)基直接培養(yǎng)微藻。使用該方法可以將廢水中的有機物通過藻細胞轉化成有用的生物質，既實現(xiàn)了微藻的低成本培養(yǎng)，又有效地處理了污水。
　　在東亞和東南

3、亞地區(qū)，味精作為一種增鮮劑被廣泛地應用在食品生產(chǎn)當中。中國是味精生產(chǎn)大國，中國的味精年產(chǎn)量幾乎占到世界總產(chǎn)量的一半。而味精生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的有機廢水，這種棕黑色的廢水具有高COD、高NH3-N、高硫酸鹽、低pH等特點。若無切實有效的處理，大量的味精廢水將會引發(fā)嚴重的環(huán)境污染。本論文從微藻生長速率、微藻生物質組成等方面評價了使用味精廢水做為培養(yǎng)基培養(yǎng)小球藻的可行性，考察了營養(yǎng)物質濃度、光照強度等對小球藻的影響;最后從節(jié)約水資源、降低生產(chǎn)成本

4、的考慮出發(fā)，本文對養(yǎng)藻剩余培養(yǎng)液進行生物強化處理，以對其進行循環(huán)利用。論文的研究內容主要包含以下幾部分:
　　1.對使用味精廢水培養(yǎng)小球藻的可行性進行評價，研究不同味精廢水濃度對小球藻生物質產(chǎn)率和生化組分的影響。實驗中將經(jīng)過稀釋、滅菌處理的味精廢水直接用來培養(yǎng)小球藻，結果發(fā)現(xiàn)小球藻生長良好，與無機培養(yǎng)液培養(yǎng)的對照組相比，小球藻的生長得到極大的促進。當使用稀釋100倍的味精廢水時，最后得到的小球藻生物質濃度(1.02g/L)和生物質

5、產(chǎn)率(61.47mg/L·d)最大。經(jīng)過對小球藻的各項生化組分進行檢測分析發(fā)現(xiàn)，使用味精廢水培養(yǎng)出的小球藻蛋白含量最高(36.0-50.6％)，總脂和總糖含量相對較低，分別為13.5-25.4％、8.9-20.1％。另外，小球藻蛋白質營養(yǎng)質量和不飽和脂肪酸含量都得到顯著提高。因此，味精廢水是培養(yǎng)小球藻的一種非常理想的培養(yǎng)基。
　　2.光照是微藻培養(yǎng)中最重要的影響因子之一，不僅可以影響微藻的生長速率還可以影響微藻的生化組成。本文在實

6、驗室條件下研究了光照強度對特定培養(yǎng)液-味精廢水中小球藻生長及生化組分的影響。直接使用稀釋100倍的味精廢水為培養(yǎng)液，設置6個不同的連續(xù)光照梯度，分別為:0μmol/m·s，30μmol/m·s，90μmol/m·s，150μmol/m·s，200μmol/m·s和300μmol/m·s。培養(yǎng)實驗在25℃光照培養(yǎng)箱中進行。實驗結果表明，當?shù)陀诠怙柡忘c時光照強度的增加可以極大地促進小球藻在味精廢水中的生長。在150μmol/m·s光照強度下

7、，培養(yǎng)7天后小球藻生物質濃度最高(1.46g/L)，在培養(yǎng)前7天的平均比生長速率達0.79/d。在由低到高4個不同光密度下，小球藻的油脂含量分別為12.6％、17.7％、16.9％、30.5％、21.4％和23.6％。光照強度對小球藻的蛋白質和總糖含量影響正好相反。
　　3.將微藻收獲以后，剩余的培養(yǎng)液仍含有較高的營養(yǎng)物質，色度、濁度也都比較高，若是直接用作源水稀釋味精廢水可能會導致稀釋后廢水的色度、濁度更高，阻礙光線傳遞，進而影

8、響微藻的生長。因此，本文對養(yǎng)藻廢水進行生物強化處理，以期降低其中的有機物含量，同時降低廢水的色度和濁度。經(jīng)過處理的養(yǎng)藻廢水，將被作為養(yǎng)藻水源重復使用。本文使用生化綿和希拉環(huán)兩種填料構建海綿固定化系統(tǒng)，經(jīng)過接種活性污泥、5天悶曝掛膜，海綿固定化微生物系統(tǒng)基本構建完成，該系統(tǒng)對污水COD去除率達90％左右，對TN、氨氮的去除率也均在50％以上。實際運行過程中，通過投加反硝化細菌LZ-4、XP-2，加快了固定化微生物系統(tǒng)對廢水處理過程中亞硝氮