城市污水培养藻类系统中影响藻类供氧效能的因素研究

摘要

基于微藻培养的污水处理与生物柴油生产耦合技术的目的在于使污水净化的同时得到可制造生物柴油的高脂肪微藻。其技术的关键就是要使藻类最大限度的供氧。使污水中有机物在好氧细菌作用下分解为 CO2和碳酸盐,为藻类提供源源不断的碳源。本论文的目的就是要确定利用城市污水培养微藻的最佳供氧条件。
　　通过文献查阅和课题组前期工作借鉴,利用测定光合产氧速率的方法考察276号斜生栅藻和9号蛋白核小球藻各生长阶段达到最佳产氧效能的培养条件,并考察磁场对藻类产氧的促进作用,初步探索磁作用的机理。通过对释氧系数的测定确定水体达到最佳溶氧效果的工艺条件。在此基础上进行室外验证试验并对光源进行优化。
　　本研究主要获得以下的研究成果:
　　(1)实验发现藻类培养过程中溶解氧长期处于过饱和状态,276号斜生栅藻的溶解氧浓度最高可达29.96mg/L;9号蛋白核小球藻可达27.53mg/L。并且溶解氧浓度与pH值的变化有显著相关性。
　　(2)从产氧效能方面考虑:两种藻饱和光强度在500μmol·m-2·s-1左右。达到光饱和点后出现不同程度的光抑制现象。光谱实验发现藻类对蓝光波段的光谱有较强的吸收,而对绿光和黄光波段的光谱吸收较弱。276号斜生栅藻最适温度20℃,9号蛋白核小球藻最适温度35℃。两种藻均适合在中性和弱碱性条件下培养,当pH大于12时光合产氧速率显著下降。在最佳光照、温度、pH条件下,测得两种藻光合产氧速率的最高值,9号蛋白核小球藻最高可达136.39μmolO2·mg-1Chl a·h-1;276号斜生栅藻可达178.78μmolO2·mg-1Chl a·h-1。
　　(3)磁处理可以提高藻类的生物量和产氧量。从产氧效果和经济性考虑,对数期开始磁处理优于从培养初期开始磁处理。276号斜生栅藻在1000GS磁场下处理0.5h可提高产氧量15％以上,强磁则会抑制其生长。而9号蛋白核小球藻不同磁场强度作用下生物量和产氧量都有所提高。1小时的磁化效果最佳,长时间的磁化并不能提高磁作用的效果。
　　(4)磁场对污水中有机物降解即有生物效应又有物理化学效应,经1000GS磁处理后的污水可溶性 COD可降低35%。并且磁处理过的水样相比对照样各波长处的透光率都提高5%左右。
　　(5)加强搅拌和提高温度,过饱和溶解氧的逸出速率加快。而当加大水深或者增大水体COD浓度时,逸出速率减小。
　　(6)室外培养实验表明:晴朗天气中午时段的强光胁迫可导致溶解氧浓度降低。因此如果光照强度超过光饱和点,应该适当进行遮阴处理。两种藻适合在不同的季节培养,高温胁迫可导致276号斜生栅藻在夏季正午出现溶解氧浓度下降的“午睡”现象。使用自然光和光纤导入相结合的复合光源可以改善藻类的受光情况,提高系统溶解氧浓度最高可达20%左右。

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目录

第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状及分析

1.3课题研究的目的意义

1.4课题研究技术路线及研究内容

第2章 试验材料与方法

2.1试验装置

2.2试验材料

2.3试验方法

第3章 系统中影响藻类产氧效能的因素研究

3.1藻种在系统中的生长情况研究

3.2光强对藻类产氧效能的影响

3.3光质对藻类产氧效能的影响

3.4温度对藻类产氧效能的影响

3.5 pH对藻类产氧效能的影响

3.6本章小结

第4章 磁场对藻类产氧效能的影响研究

4.1磁作用方式对藻类产氧效能的影响

4.2磁场强度对藻类产氧效能的影响

4.3磁化时间对藻类产氧效能的影响

4.4磁作用机理探讨

4.5本章小结

第5章 系统中影响水体溶氧能力的因素研究

5.1搅拌对水体过饱和溶解氧逸出的影响

5.2温度对水体过饱和溶解氧逸出的影响

5.3水深对水体过饱和溶解氧逸出的影响

5.4水质对水体过饱和溶解氧逸出的影响

5.5本章小结

第6章 室外培养试验及光源优化

6.1室外培养试验

6.2光源优化

6.3本章小结

结论

参考文献

声明

致谢