本文關(guān)鍵詞：能源微藻選育及基于厭氧發(fā)酵液培養(yǎng)的生物質(zhì)生產(chǎn)研究

  更多相關(guān)文章： 鏈帶藻 分離鑒定 厭氧發(fā)酵液 脫氮除磷 流加培養(yǎng)

【摘要】：發(fā)展生物質(zhì)能源是緩解當(dāng)前化石能源不斷枯竭、資源緊缺形勢(shì)的有效途徑之一。以微藻為代表的第三代可再生能源的研究受到廣泛關(guān)注。“十二五”期間,沼氣工程逐漸發(fā)展且產(chǎn)生了大量的厭氧發(fā)酵液,若這些厭氧發(fā)酵液不能被很好地消納,則會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大危害。微藻不僅可能在不久的將來(lái)部分替代化石能源,還可以和廢水處理相耦合,利用廢水中的營(yíng)養(yǎng)元素生產(chǎn)適于生物柴油轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)。 本文從自然水體中篩選出若干生物量較高的藻株,并對(duì)其進(jìn)行培養(yǎng)條件優(yōu)化,同時(shí)以豬場(chǎng)厭氧發(fā)酵液為底物,分別用批次和流加模式培養(yǎng)所得微藻,在處理厭氧發(fā)酵液的同時(shí)得到微藻生物質(zhì)。 本文對(duì)20個(gè)采樣點(diǎn)采集的水樣進(jìn)行藻株分離純化,從中選出5株生物量較高的藻株進(jìn)行形態(tài)學(xué)及分子生物學(xué)(18S rDNA和ITS1序列)鑒定。結(jié)果表明,這些藻株均與鏈帶藻(Desmodesmussp.)的同源性最為接近。對(duì)這5株微藻進(jìn)行光自養(yǎng)培養(yǎng),培養(yǎng)14d后,生物量最高的為鏈帶藻EJ13-4和EJ15-2,分別為0.620和0.621g/L,且這兩種藻株的油脂含量較高,達(dá)24.1%和23.9%,脂肪酸集中在C16-C18,有潛在作為生物質(zhì)能源生產(chǎn)的可能性。 本文采用4因素5水平二次回歸正交旋轉(zhuǎn)中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)鏈帶藻EJ13-4和EJ15-2的培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化,并進(jìn)行響應(yīng)面分析,得到鏈帶藻EJ13-4最大生物量累積的條件為溫度24℃,光照強(qiáng)度120μmol/(m2·s),光周期15：9(光：暗),培養(yǎng)14d后的生物量累積可達(dá)0.667g/L。鏈帶藻EJ15-2最佳的環(huán)境因子組合為溫度30℃,光照強(qiáng)度98μmol/(m2·s),光周期14：10,培養(yǎng)14d后的生物量為0.741g/L。 本文使用稀釋40倍、20倍和10倍的豬場(chǎng)厭氧發(fā)酵液培養(yǎng)微藻,兩種野生藻株均能較好地生長(zhǎng)。培養(yǎng)14d后,最高生物量分別達(dá)到0.427和0.443g/L。同時(shí),兩藻株對(duì)厭氧發(fā)酵液中總氮(TN)的去除率達(dá)77.7%-86.5%,銨態(tài)氮(NH4-N)的去除率甚至達(dá)到了89.6%～100%,且能完全去除正磷(P04-P)。試驗(yàn)結(jié)果表明,使用稀釋20倍的厭氧發(fā)酵液,這兩種藻株生長(zhǎng)最好。 為進(jìn)一步提高微藻的生物量及對(duì)厭氧發(fā)酵液中氮、磷的去除水平,本文使用流加培養(yǎng)模式對(duì)兩藻株進(jìn)行培養(yǎng)。連續(xù)培養(yǎng)40d后,鏈帶藻EJ13-4的生物量達(dá)1.048g/L,對(duì)厭氧發(fā)酵液中TN、 NH4-N和PO4-P的單位體積日去除量分別為6.363、5.981和0.195mg/L/do鏈帶藻EJ15-2的生物量高達(dá)1.039g/L,對(duì)厭氧發(fā)酵液中TN、NH4-N和P04-P的單位體積日去除量分別為5.904、6.706和0.161mg/L/d,與批次培養(yǎng)相比,生物量增加了3倍,氮、磷的去除量增加到2倍以上。
【關(guān)鍵詞】：鏈帶藻 分離鑒定 厭氧發(fā)酵液 脫氮除磷 流加培養(yǎng)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S216.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 微藻的培養(yǎng)方式11-13
• 1.2.1 光能自養(yǎng)型12
• 1.2.2 化能異養(yǎng)型12
• 1.2.3 混合營(yíng)養(yǎng)型12-13
• 1.3 微藻的培養(yǎng)系統(tǒng)13-15
• 1.3.1 開放式光生物反應(yīng)器13
• 1.3.2 密閉式光生物反應(yīng)器13-15
• 1.4 藻種選育15-17
• 1.4.1 人工選擇育種16
• 1.4.2 誘變育種16
• 1.4.3 基因工程16-17
• 1.4.4 細(xì)胞融合17
• 1.5 微藻培養(yǎng)影響因素17-19
• 1.5.1 光照17-18
• 1.5.2 營(yíng)養(yǎng)鹽18
• 1.5.3 溫度18-19
• 1.5.4 CO_219
• 1.5.5 pH19
• 1.5.6 其他因素19
• 1.6 微藻廢水培養(yǎng)19-23
• 1.6.1 市政污水21
• 1.6.2 農(nóng)業(yè)廢水21-22
• 1.6.3 厭氧發(fā)酵廢水22-23
• 1.6.4 工業(yè)廢水23
• 1.7 微藻培養(yǎng)模式23-25
• 1.7.1 批次培養(yǎng)模式23
• 1.7.2 流加培養(yǎng)模式23-24
• 1.7.3 半連續(xù)培養(yǎng)模式24
• 1.7.4 連續(xù)培養(yǎng)模式24-25
• 1.8 研究目標(biāo)和內(nèi)容25-27
• 1.8.1 研究目標(biāo)和意義25
• 1.8.2 研究?jī)?nèi)容25-26
• 1.8.3 技術(shù)路線圖26-27
• 第二章 野生藻株的分離、篩選和鑒定27-36
• 2.1 引言27
• 2.2 材料與方法27-29
• 2.2.1 藻種采集27
• 2.2.2 藻種分離純化其藻株培養(yǎng)27
• 2.2.3 藻株形態(tài)學(xué)觀察27-28
• 2.2.4 生物量測(cè)定方法28
• 2.2.5 藻株分子生物學(xué)鑒定28-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-35
• 2.3.1 微藻種質(zhì)資源的收集29-32
• 2.3.2 高生物量微藻篩選32-34
• 2.3.3 分子鑒定結(jié)果34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 鏈帶藻培養(yǎng)及其性狀分析36-42
• 3.1 引言36
• 3.2 材料與方法36-37
• 3.2.1 藻株及其培養(yǎng)36
• 3.2.2 生物量測(cè)定36
• 3.2.3 油脂含量測(cè)定36
• 3.2.4 總糖含量測(cè)定36-37
• 3.2.5 蛋白含量測(cè)定37
• 3.2.6 脂肪酸組成分析37
• 3.3 結(jié)果與討論37-41
• 3.3.1 生物量測(cè)定37-38
• 3.3.2 光自養(yǎng)條件下鏈帶藻的生長(zhǎng)特點(diǎn)38-39
• 3.3.3 鏈帶藻油脂、蛋白和糖含量39-40
• 3.3.4 鏈帶藻脂肪酸成分分析40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 鏈帶藻培養(yǎng)條件優(yōu)化42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 材料與方法42-44
• 4.2.0 藻種選擇42
• 4.2.1 鏈帶藻培養(yǎng)和生物量測(cè)定42
• 4.2.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)42-43
• 4.2.3 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)43-44
• 4.3 結(jié)果與討論44-54
• 4.3.1 環(huán)境因子對(duì)微藻生物量累積的影響44-48
• 4.3.2 二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果48-50
• 4.3.3 逐步非線性回歸分析50-51
• 4.3.4 響應(yīng)面分析51-54
• 4.3.5 試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 厭氧發(fā)酵液培養(yǎng)鏈帶藻及其氮、磷去除能力56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 材料與方法56-58
• 5.2.1 藻種的馴化和培養(yǎng)56
• 5.2.2 厭氧發(fā)酵液預(yù)處理56-57
• 5.2.3 生物量測(cè)定57
• 5.2.4 氮、磷測(cè)定方法57
• 5.2.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)57-58
• 5.3 結(jié)果與討論58-65
• 5.3.1 厭氧發(fā)酵液性狀變化58
• 5.3.2 藻株的生長(zhǎng)特點(diǎn)58-60
• 5.3.3 厭氧發(fā)酵液中氮、磷去除效果60-64
• 5.3.4 兩種藻株對(duì)厭氧發(fā)酵液中氮、磷去除能力比較64
• 5.3.5 最佳厭氧發(fā)酵液濃度選擇64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 鏈帶藻厭氧發(fā)酵液流加培養(yǎng)66-75
• 6.1 引言66
• 6.2 材料與方法66-67
• 6.2.1 厭氧發(fā)酵液預(yù)處理66
• 6.2.2 生物量測(cè)定66
• 6.2.3 氮、磷測(cè)定方法66
• 6.2.4 培養(yǎng)條件與反應(yīng)器66-67
• 6.2.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)67
• 6.3 結(jié)果與討論67-74
• 6.3.1 流加培養(yǎng)模式下鏈帶藻生物量累積情況67-69
• 6.3.2 流加培養(yǎng)模式下鏈帶藻對(duì)厭氧發(fā)酵液中氮、磷的去除情況69-73
• 6.3.3 批次與流加培養(yǎng)模式下鏈帶藻對(duì)厭氧發(fā)酵液中氮、磷的去除能力對(duì)比73-74
• 6.4 本章小結(jié)74-75
• 第七章 結(jié)論與建議75-77
• 7.1 結(jié)論75-76
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)76
• 7.3 下一步工作建議76-77
• 參考文獻(xiàn)77-91
• 致謝91-92
• 附錄92-99
• 作者簡(jiǎn)歷99-100

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 何振平;王秀云;樊曉旭;王冬冬;;溫度和光照對(duì)塔胞藻生長(zhǎng)的影響[J];水產(chǎn)科學(xué);2007年04期

2 任莉紅;孫利芹;王長(zhǎng)海;;用流加培養(yǎng)技術(shù)在光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)新月菱形藻的研究[J];大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年03期

3 許海;劉兆普;袁蘭;楊林章;;pH對(duì)幾種淡水藻類生長(zhǎng)的影響[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2009年01期

4 沈英嘉,陳德輝;不同光照周期對(duì)銅綠微囊藻和綠色微囊藻生長(zhǎng)的影響[J];湖泊科學(xué);2004年03期

5 AKHTAR Nasreen;IQBAL Muhammad;ZAFAR Saeed Iqbal;IQBAL Javed;;Biosorption characteristics of unicellular green alga Chlorella sorokiniana immobilized in loofa sponge for removal of Cr(Ⅲ)[J];Journal of Environmental Sciences;2008年02期

6 邵盛男;繆宇平;周宏農(nóng);陳海峰;;環(huán)境因子對(duì)鏈狀亞歷山大藻生長(zhǎng)的影響[J];海洋漁業(yè);2011年01期

7 梁英;陳書秀;;微藻育種的研究現(xiàn)狀及前景[J];海洋通報(bào);2008年03期

8 姚茹;程麗華;徐新華;張林;陳歡林;;微藻的高油脂化技術(shù)研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2010年06期

9 徐寧,呂頌輝,陳菊芳,何麗詩(shī),謝隆初,齊雨藻;溫度和鹽度對(duì)錐狀斯氏藻生長(zhǎng)的影響[J];海洋環(huán)境科學(xué);2004年03期

10 董正臻,董振芳,丁德文;快速測(cè)定藻類生物量的方法探討[J];海洋科學(xué);2004年11期

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本文編號(hào)：1053114