驯化对小球藻在沼液废水处理中的强化效果研究

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沼液中含有大量无机氮和磷,未经净化排放会造成水体污染和资源浪费,由于沼液氨氮含量高、碳氮比低的特点,小球藻对沼液中氮磷的去除效果有待提高,通过驯化可以强化小球藻对沼液的处理。本文首先研究了驯化小球藻在不同浓度沼液中的生长状况及其对沼液的净化效果;然后探究了未驯化、驯化和再驯化小球藻在三种培养基中的生长特性、营养物质去除、自絮凝效率和生理生化的差异性;最后为缩短驯化时间,通过高氨氮沼液浸种小球藻强化微藻对沼液的处理。本文主要结论如下:(1)适应浓度的沼液可以全营养培养小球藻,但还能通过BG11进行改良。沼液浓度越高对小球藻生长的抑制越明显,沼液浓度越小,营养物质不足,培养后期生长受到限制;6.7%浓度沼液中小球藻自絮凝效率最高,60 min可达89.9%;沼液和BG11培养基混合培养生长状况更佳;小球藻能有效去除小于10%浓度沼液中的NH3-H和TP,14天后的去除率都可达95%以上;小球藻生长状况越佳,藻细胞中光合色素含量越多,叶绿素a/b的比值越大,并且利用沼液培养小球藻也可以提高光合色素的含量。(2)驯化过的小球藻更有利于处理沼液。未驯化小球藻适合混合培养,而驯化后的小球藻自养培养生长更好,因此,小球藻驯化后更加适合处理沼液;驯化小球藻处理不同沼液时,依然具有再驯化的潜力,还能提高生物量浓度;驯化过的小球藻对COD和TP去除率最高为85%、100%,未驯化、驯化和再驯化小球藻对TP去除速率最高分别为3.6、7.14、6.68 mg/L/d,利用驯化过的小球藻处理沼液可实现更低COD浓度,更高TP去除效率;驯化过的小球藻处理沼液后自絮凝效率更高,3 h可达54.4~65.2%,而未驯化小球藻只有4.4~8.5%,驯化更有利于小球藻的收获和污水处理系统的连续运行。(3)驯化改变了小球藻的生理生化性质。驯化小球藻相比未驯化小球藻的总色素含量更低,可通过再驯化提高藻细胞中总色素含量;驯化、再驯化小球藻的叶绿素a/b无明显差异,比值在3.96~5.38之间,未驯化小球藻叶绿素a/b在2.45~3.58之间,驯化提高了小球藻叶绿素a/b,提高了小球藻光合自养能力;驯化降低了藻细胞中总糖、总蛋白含量,再驯化可以提高藻细胞中总糖、总脂和总蛋白含量;驯化过的小球藻在光合自养条件下更适合生产油脂,而混养培养条件下,未驯化小球藻的总糖、总脂和总蛋白产率更高;驯化后的小球藻细胞更大,驯化主要对细胞膜表面的-OH、-COOH、-C-O等基团具有影响。(4)利用高氨氮沼液浸种小球藻,通过控制浸种时间来强化小球藻处理沼液效果的方法可行,该方法可缩短小球藻驯化时间。以高氨氮沼液浸种8 h对小球藻的强化效果最佳,通过提高藻细胞中叶绿素a的含量,促进小球藻生长使能收获更多微藻生物量;浸种8 h小球藻更适应在废水中生长,相对生长量提高26%,藻细胞更大,继承了藻种的高效除磷性,同时将氨氮去除率提高12%。
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