论文部分内容阅读
发展生物质能源是缓解当前化石能源不断枯竭、资源紧缺形势的有效途径之一。以微藻为代表的第三代可再生能源的研究受到广泛关注。“十二五”期间,沼气工程逐渐发展且产生了大量的厌氧发酵液,若这些厌氧发酵液不能被很好地消纳,则会对环境产生巨大危害。微藻不仅可能在不久的将来部分替代化石能源,还可以和废水处理相耦合,利用废水中的营养元素生产适于生物柴油转化的生物质。本文从自然水体中筛选出若干生物量较高的藻株,并对其进行培养条件优化,同时以猪场厌氧发酵液为底物,分别用批次和流加模式培养所得微藻,在处理厌氧发酵液的同时得到微藻生物质。本文对20个采样点采集的水样进行藻株分离纯化,从中选出5株生物量较高的藻株进行形态学及分子生物学(18S rDNA和ITS1序列)鉴定。结果表明,这些藻株均与链带藻(Desmodesmussp.)的同源性最为接近。对这5株微藻进行光自养培养,培养14d后,生物量最高的为链带藻EJ13-4和EJ15-2,分别为0.620和0.621g/L,且这两种藻株的油脂含量较高,达24.1%和23.9%,脂肪酸集中在C16-C18,有潜在作为生物质能源生产的可能性。本文采用4因素5水平二次回归正交旋转中心复合试验设计对链带藻EJ13-4和EJ15-2的培养条件进行优化,并进行响应面分析,得到链带藻EJ13-4最大生物量累积的条件为温度24℃,光照强度120μmol/(m2·s),光周期15:9(光:暗),培养14d后的生物量累积可达0.667g/L。链带藻EJ15-2最佳的环境因子组合为温度30℃,光照强度98μmol/(m2·s),光周期14:10,培养14d后的生物量为0.741g/L。本文使用稀释40倍、20倍和10倍的猪场厌氧发酵液培养微藻,两种野生藻株均能较好地生长。培养14d后,最高生物量分别达到0.427和0.443g/L。同时,两藻株对厌氧发酵液中总氮(TN)的去除率达77.7%-86.5%,铵态氮(NH4-N)的去除率甚至达到了89.6%~100%,且能完全去除正磷(P04-P)。试验结果表明,使用稀释20倍的厌氧发酵液,这两种藻株生长最好。为进一步提高微藻的生物量及对厌氧发酵液中氮、磷的去除水平,本文使用流加培养模式对两藻株进行培养。连续培养40d后,链带藻EJ13-4的生物量达1.048g/L,对厌氧发酵液中TN、 NH4-N和PO4-P的单位体积日去除量分别为6.363、5.981和0.195mg/L/do链带藻EJ15-2的生物量高达1.039g/L,对厌氧发酵液中TN、NH4-N和P04-P的单位体积日去除量分别为5.904、6.706和0.161mg/L/d,与批次培养相比,生物量增加了3倍,氮、磷的去除量增加到2倍以上。