混合微藻固定无机碳的影响因素及效果研究

摘要

全球气候变化是人类在21世纪面临的严峻挑战之一，碳减排已成为世界各国环境工作者的研究热点。微藻固碳技术是一项新型的碳减排技术，既能固定气体中的CO2，又能吸收利用水中的无机碳(HCO3-)，减少环境中的碳排放。本文从自然水体中富集培养出环境适应性强的混合微藻，考查了微藻固定气体中CO2和水中HCO3-的影响因素及固定能力，并构建了微藻固定水中HCO3-的光生物反应系统，确定了微藻光生物反应器固定水中HCO3-的连续运行效果。本文研究结果对微藻固碳技术的实际应用有借鉴价值。
　　 本文从自然水体中取得了藻种并进行了微藻的富集培养实验，发现湖底石块附着物中的微藻含量最大、活性最高，而水生6号培养基为最适宜的混合微藻培养基。在获得了充足的藻液之后，本文于夏季室内环境下进行了微藻固定气体CO2影响因素实验，结果表明，在夏季25℃～30℃的室温下，微藻固定CO2最佳操作条件为光照强度150001ux、进气CO2浓度10％、初始藻液pH9.0、藻液浓度1100 mg/L。经计算，在最佳操作条件下微藻对气体CO2的固定能力为0.08 g/(L·h)，微藻对CO2的固定与自身增长之间的关系为：每固定1.0 g CO2微藻可以增长0.22 g，或微藻每增长1.0 g可以固定4.52 g的CO2。本文构建了恒温光照微藻培养箱摇床实验系统，在此装置中进行了微藻固定水中HCO3-影响因素实验。结果表明，微藻固定水中HCO3-的最佳操作条件为：温度30℃、光暗比12:12、光照间隔12 h、光照强度68001ux、HCO3-初始浓度1200 mg/L～1600 mg/L、藻液浓度1100 mg/L、N浓度60.Omg/L、P浓度6.0 mg/L。在确定了微藻固定水中HCO3-最佳操作条件后，本文构建了微藻固定水中HCO3-的光生物反应器连续运行系统，并对其连续运行固碳效果进行了考查。运行结果表明，该系统连续运行时对水中HCO3-的去除率可以保持在60%左右，对水中的NH4+-N也有较好的去除效果，去除率达到了80%以上，然而系统出水COD会有所升高，但对水质影响并不大。经计算，微藻对水中HCO3-的固定能力为0.015 g/(L·h)，固定水中HCO3-与自身增长关系为：每固定1.0 g HCO3-微藻可增长0.41 g，或微藻每增长1.0 g，可固定水中HCO3-2.42 g。