利用味精廢水培養(yǎng)普通小球藻以及養(yǎng)藻廢水的生物強(qiáng)化處理.pdf

1、由于微藻具有生長(zhǎng)迅速、油脂含量高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，作為第三代生物能源正在受到廣泛的關(guān)注和研究。微藻除了可以用來(lái)生產(chǎn)生物燃料（如生物柴油、生物乙醇等），還可以用來(lái)生產(chǎn)動(dòng)物飼料、食品添加劑、高附加值產(chǎn)品等（如保健品、化妝品）。微藻生長(zhǎng)速度快倍增時(shí)間短，它的生長(zhǎng)速率幾乎是高等植物的100倍。但是由于培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)部的光衰減以及CO2供應(yīng)限制，微藻的光能自養(yǎng)生長(zhǎng)速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于異樣培養(yǎng)或是兼養(yǎng)培養(yǎng)的生長(zhǎng)速率。在一般的光能自養(yǎng)培養(yǎng)條件下，微藻的生物質(zhì)

2、濃度通常都會(huì)低于1g/L。當(dāng)微藻被同時(shí)供給CO2和有機(jī)碳源的時(shí)候，微藻進(jìn)行兼養(yǎng)生長(zhǎng)。在兼養(yǎng)生長(zhǎng)模式下，微藻對(duì)光線的依賴程度大大減弱，同時(shí)其生長(zhǎng)速率得以大大提高。但是向無(wú)機(jī)培養(yǎng)基中直接添加有機(jī)碳源將會(huì)增加微藻培養(yǎng)的成本，進(jìn)而制約微藻的商業(yè)化生產(chǎn)。為了降低生產(chǎn)成本，人們開(kāi)始探索使用有機(jī)廢水作為培養(yǎng)基直接培養(yǎng)微藻。使用該方法可以將廢水中的有機(jī)物通過(guò)藻細(xì)胞轉(zhuǎn)化成有用的生物質(zhì)，既實(shí)現(xiàn)了微藻的低成本培養(yǎng)，又有效地處理了污水。
　　在東亞和東南

3、亞地區(qū)，味精作為一種增鮮劑被廣泛地應(yīng)用在食品生產(chǎn)當(dāng)中。中國(guó)是味精生產(chǎn)大國(guó)，中國(guó)的味精年產(chǎn)量幾乎占到世界總產(chǎn)量的一半。而味精生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢水，這種棕黑色的廢水具有高COD、高NH3-N、高硫酸鹽、低pH等特點(diǎn)。若無(wú)切實(shí)有效的處理，大量的味精廢水將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染。本論文從微藻生長(zhǎng)速率、微藻生物質(zhì)組成等方面評(píng)價(jià)了使用味精廢水做為培養(yǎng)基培養(yǎng)小球藻的可行性，考察了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度、光照強(qiáng)度等對(duì)小球藻的影響;最后從節(jié)約水資源、降低生產(chǎn)成本

4、的考慮出發(fā)，本文對(duì)養(yǎng)藻剩余培養(yǎng)液進(jìn)行生物強(qiáng)化處理，以對(duì)其進(jìn)行循環(huán)利用。論文的研究?jī)?nèi)容主要包含以下幾部分:
　　1.對(duì)使用味精廢水培養(yǎng)小球藻的可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究不同味精廢水濃度對(duì)小球藻生物質(zhì)產(chǎn)率和生化組分的影響。實(shí)驗(yàn)中將經(jīng)過(guò)稀釋、滅菌處理的味精廢水直接用來(lái)培養(yǎng)小球藻，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小球藻生長(zhǎng)良好，與無(wú)機(jī)培養(yǎng)液培養(yǎng)的對(duì)照組相比，小球藻的生長(zhǎng)得到極大的促進(jìn)。當(dāng)使用稀釋100倍的味精廢水時(shí)，最后得到的小球藻生物質(zhì)濃度(1.02g/L)和生物質(zhì)

5、產(chǎn)率(61.47mg/L·d)最大。經(jīng)過(guò)對(duì)小球藻的各項(xiàng)生化組分進(jìn)行檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，使用味精廢水培養(yǎng)出的小球藻蛋白含量最高(36.0-50.6％)，總脂和總糖含量相對(duì)較低，分別為13.5-25.4％、8.9-20.1％。另外，小球藻蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量和不飽和脂肪酸含量都得到顯著提高。因此，味精廢水是培養(yǎng)小球藻的一種非常理想的培養(yǎng)基。
　　2.光照是微藻培養(yǎng)中最重要的影響因子之一，不僅可以影響微藻的生長(zhǎng)速率還可以影響微藻的生化組成。本文在實(shí)

6、驗(yàn)室條件下研究了光照強(qiáng)度對(duì)特定培養(yǎng)液-味精廢水中小球藻生長(zhǎng)及生化組分的影響。直接使用稀釋100倍的味精廢水為培養(yǎng)液，設(shè)置6個(gè)不同的連續(xù)光照梯度，分別為:0μmol/m·s，30μmol/m·s，90μmol/m·s，150μmol/m·s，200μmol/m·s和300μmol/m·s。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)在25℃光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)?shù)陀诠怙柡忘c(diǎn)時(shí)光照強(qiáng)度的增加可以極大地促進(jìn)小球藻在味精廢水中的生長(zhǎng)。在150μmol/m·s光照強(qiáng)度下

7、，培養(yǎng)7天后小球藻生物質(zhì)濃度最高(1.46g/L)，在培養(yǎng)前7天的平均比生長(zhǎng)速率達(dá)0.79/d。在由低到高4個(gè)不同光密度下，小球藻的油脂含量分別為12.6％、17.7％、16.9％、30.5％、21.4％和23.6％。光照強(qiáng)度對(duì)小球藻的蛋白質(zhì)和總糖含量影響正好相反。
　　3.將微藻收獲以后，剩余的培養(yǎng)液仍含有較高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，色度、濁度也都比較高，若是直接用作源水稀釋味精廢水可能會(huì)導(dǎo)致稀釋后廢水的色度、濁度更高，阻礙光線傳遞，進(jìn)而影

8、響微藻的生長(zhǎng)。因此，本文對(duì)養(yǎng)藻廢水進(jìn)行生物強(qiáng)化處理，以期降低其中的有機(jī)物含量，同時(shí)降低廢水的色度和濁度。經(jīng)過(guò)處理的養(yǎng)藻廢水，將被作為養(yǎng)藻水源重復(fù)使用。本文使用生化綿和希拉環(huán)兩種填料構(gòu)建海綿固定化系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)接種活性污泥、5天悶曝掛膜，海綿固定化微生物系統(tǒng)基本構(gòu)建完成，該系統(tǒng)對(duì)污水COD去除率達(dá)90％左右，對(duì)TN、氨氮的去除率也均在50％以上。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)投加反硝化細(xì)菌LZ-4、XP-2，加快了固定化微生物系統(tǒng)對(duì)廢水處理過(guò)程中亞硝氮