典型淡水微藻净化市政废水耦合固定CO2的实验研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kaifawendang06
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随着工业化的发展,温室效应、水环境污染和能源短缺等问题日益严峻,探索绿色可持续的方法减少二氧化碳(CO2)排放和处理市政废水成为社会发展所面临的重要问题。鉴于微藻培养技术可应用于固定CO2及净化废水,本文选择典型淡水微藻小球藻和斜生四链藻为研究对象,利用其光合作用,同步实现市政废水的资源化利用和CO2减排。主要研究结论如下:(1)以模拟市政废水为培养基,考察初始氨氮(NH4+-N)浓度和CO2浓度(0.038和10%v/v)对小球藻生长的影响。结果表明,小球藻在90 mg·L-1 NH4Cl和10%v/v CO2浓度下取得最大生物量、生物量产率和CO2固定速率,分别为499.52mgdw·L-1、27.39 mgdw·L-1·d-1和47.51 mg CO2·L-1·d-1。此外,Logistic方程与改进的Monod方程的联合应用可较好地描述小球藻比生长速度与NH4+-N、PO43--P浓度的关系,相关系数(R~2)为0.39-0.96。10%CO2组Ks小于0.038%CO2组,说明10%CO2条件下,营养盐更容易被小球藻吸收利用。(2)以实际市政废水为培养基,研究初始NH4+-N浓度和CO2浓度(5、10和15%v/v)对斜生四链藻生长的影响。结果表明,市政废水可用于培养斜生四链藻,最大生物量达818.8-1577.6 mgdw·L-1。添加0、50和100 mg·L-1 NH4Cl组的斜生四链藻最大CO2固定速率计算值分别为106.6-121.1、171.1-224.3和229.8-275.1 mg CO2·L-1·d-1。斜生四链藻对废水中营养盐(76.99-100%)和重金属(32.57-100%)的去除效果良好,且生产的总脂肪酸含量(102 812.8-134 232.4μg·g-1)随CO2浓度的增加而增加。改进的Droop方程可用于描述斜生四链藻比生长速度、P配额和N配额间的关系,相关系数R~2为0.944-0.995。(3)以模拟市政废水为培养基,研究0-30μg·m-3汞(Hg)胁迫下,吲哚-3-乙酸(IAA)对小球藻同步净化废水、固定CO2和生产脂肪酸的影响。结果表明,IAA可降低小球藻细胞损伤和丙二醛含量,提高关键光合作用基因的表达量,促进小球藻的生长。小球藻对废水中各形态氮、磷营养盐去除率均高于97.64%;同时,小球藻也具有较大的CO2固定潜力,CO2固定速率(170.98-220.92 mg CO2·L-1·d-1)随着IAA浓度的增加而增加。10和30μg·m-3 Hg浓度下,2 mg·L-1 IAA有利于改善脂肪酸积累,脂肪酸含量分别比不添加IAA的实验组增加了384.90%和65.19%。
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