论文部分内容阅读
化石能源危机和水体富营养化已日益严重,微藻可以有效去除城市生活污水中的氮磷,同时收获的藻细胞可以提取微藻油脂用于生产生物柴油,部分替代化石能源。本文以小球藻作为研究对象,利用城市生活污水作为培养液,通过控制培养条件如灭菌条件、通气量、初始接种密度等,分析这些环境条件对小球藻生物量和脂肪酸组成的影响,研究其对于污水中氮磷等物质的去除规律,综合考察环境因素对小球藻的生物量和总脂肪酸产量的影响,从而优化利用城市生活污水培养小球藻的培养条件,提高小球藻的生物量和总脂肪酸产量。主要结果如下：(1)小球藻可以在不灭菌处理的生活污水中正常生长,但生长速度较慢,且总脂肪酸产量也比较低；城市生活污水进行灭菌处理有利于小球藻的生长和生物量的累积,其中高温蒸汽灭菌处理组的小球藻生物累积量最高,其生物量为0.2181g/L。通气能够增加藻细胞与城市生活污水中营养物质的接触面积,有利于小球藻藻的生长；与不通气培养相比,在通气条件下,城市生活污水中小球藻的生物量累积量明显增加。当通气量为2 L/min,小球藻生物累积量最高为0.2413g/L。增大接种浓度和添加微量元素都有利于小球藻的生长和生物量的累积。(2)在小球藻细胞中,C16：0(棕桐油)、C18：1(油酸)、C18：2(亚油酸)和C18：3(亚麻酸)含量较高。环境条件对小球藻的脂肪酸组成具有一定的影响。灭菌条件越严格,有利于藻细胞对不饱和脂肪酸,特别是多不饱和脂肪酸的累积,高温蒸汽灭菌的藻细胞中不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量最高,分别占脂肪酸总量的62.68%和25.74%。通气条件下的藻细胞中不饱和脂肪酸的含量要高于不通气条件。通气量为1 L/min时,藻细胞中不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的含量最多。但随着通气量的增加,藻细胞中饱和脂肪酸含量上升,不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量下降。接种浓度增加时,藻细胞中饱和脂肪酸的含量呈上升趋势,不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的含量则有下降的趋势。添加微量元素后,藻细胞中脂肪酸的种类较为丰富,但是饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的含量会下降。(3)小球藻对城市生活污水有着良好的净化效果。灭菌处理、增加通气量、加大接种浓度和添加微量元素能够提高小球藻对COD、NH4+-N、TN、TP的净化效率。小球藻对COD的净化基本都是在72h内完成,对COD的净化率都可以达到55%以上。污水中TN和NH4+-N的去除贯穿了整个培养过程,TN和NH4+-N含量随着培养时间的增加而下降,最终TN和NH4+-N的含量稳定在一定的水平上。对TN和NH4+-N的去除基本是在72h内完成,且最终对TN和NH4+-N的去除率都高达83.6%和80%以上。小球藻对TP的净化总体呈现为先迅速下降,再有所回升,并稳定。在接种后24h内,小球藻对TP的去除速度最快,污水中TP的含量呈直线下降的趋势,此时,去除率达到最大值,各组的TP去除率均可达到73%以上,但之后污水中TP的含量有所回升并处于上下波动的状态,最终基本稳定在一定的水平,最终对T.P的去除率也可达到47.5%以上。(4)对小球藻的培养条件进行多因子优化研究,确定了小球藻的最佳培养条件：通气量为2 L/min,接种浓度为2.1×106个/ml,不添加微量元素,总脂肪酸量理论值为42ug/mg,实际测定值为37.8ug/mg,相对误差为10%。