【摘 要】
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双碳背景下,微藻生物质能源以其可再生性、碳平衡性等特点具有显著的优势。微藻生长繁殖快,可以有效去除污水中的氮、磷、金属离子及有毒物质等污染物。本文耦合废水处理与微藻培养技术,在低强度超声波和植物激素水杨酸(SA)作用下培养斜生栅藻,实现了废水中C、N、P去除的,氮磷去除率高达90%,同时提高斜生栅藻的产脂能力,油脂产率高达40 mg/L·d-1以上,达到了废水脱氮除磷的效果及营养物质回收,并降低培
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双碳背景下,微藻生物质能源以其可再生性、碳平衡性等特点具有显著的优势。微藻生长繁殖快,可以有效去除污水中的氮、磷、金属离子及有毒物质等污染物。本文耦合废水处理与微藻培养技术,在低强度超声波和植物激素水杨酸(SA)作用下培养斜生栅藻,实现了废水中C、N、P去除的,氮磷去除率高达90%,同时提高斜生栅藻的产脂能力,油脂产率高达40 mg/L·d-1以上,达到了废水脱氮除磷的效果及营养物质回收,并降低培养微藻成本的目的。主要研究结论如下:(1)自养培养下,适当的SA对斜生栅藻生长和产脂具有明显的提升作用。生物量随着SA浓度的增加而增加,但超过一定限度时,生物量反而会下降。油脂含量及产率均在40 mg/L时达到最大值,分别为48.49±7.47%、22.35±3.77 mg/L·d-1,较对照组提高了72.85%,1.43倍。(2)SA诱导下斜生栅藻油脂代谢途径与叶绿素、酶、抗逆性等因素有关。SA能够促进叶绿素a的合成,增强光合作用,积累储能物质;调节淀粉酶活性,促进淀粉分解向油脂方面转化;氧化胁迫斜生栅藻启动防御机制,提高自身抗性,避免脂质过氧化,通过多种途径实现了脂质的合成。(3)低强度超声波(200 W、40 kHz)对斜生栅藻的生物量提高作用较小,过长时间的超声会抑制斜生栅藻生长,甚至造成藻死亡,但对微藻油脂积累效果极佳。5 min超声组获得大量的油脂,油脂含量提高至39.31±1.19%,较对照组提高了约20.00%,油脂产率达17.63±3.14 mg/L·d-1,较对照组提高了34.54%。(4)低强度超声波产生的机械效应和空化效应可提高斜生栅藻的细胞通透性,促进传质,提高叶绿素a含量,对藻细胞中的羟基、氨基、酰胺基和羧基等都产生影响,为油脂含量及产率的提高产生积极作用。(5)联合处理方式刺激斜生栅藻对人工废水中N、P净化效果优于仅靠斜生栅藻。20 mg/L+5 min的作用组整体效果最佳,TN、TP、NH4+-N的去除率分别为96.89%、89.74%、99.58%。同时,联合处理斜生栅藻对人工废水中营养物质的回收利用效果极佳,综合污水处理和油脂产率,选择20 mg/L+5 min处理组效果最优,干重、油脂含量及产率分别为480±28.28 mg/L、73.56%、44.07±0.56 mg/L·d-1,较对照组提升了3.0倍、16.08%、3.6倍。本研究采用一种新途径通过联合低强度超声波和水杨酸培养斜生栅藻,缩短微藻培养时间,提高油脂产率,实现氮磷回收,具有废水处理和微藻资源化相结合的潜力。
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