小球藻与平菇共生体系的构建及其在养猪沼液净化中的应用研究

摘要

随着规模化养猪业的迅速发展,大量的猪场废水随之产生。养猪废水经厌氧发酵后能得到清洁能源沼气,但是发酵后的沼液中仍含有大量的氮、磷等无机盐以及有机物。本研究旨在利用小球藻及小球藻与平菇形成的菌藻共生系统处理养猪沼液,试图在净化沼液的同时,低成本收获更多的藻类生物质,为养猪沼液的治理及资源化利用提供一条可行性途径。主要研究结果如下:
　　1.筛选出能适应养猪沼液的微藻,经初步鉴定属于小球藻属。利用筛选出来的小球藻处理养猪沼液,分别考察小球藻在沼液中的生长状况及对沼液中营养物质的去除效果。试验结果表明,小球藻对沼液具有一定的净化作用,沼液中最突出的小球藻生长抑制因素是过高的氨氮浓度。
　　2.以硝酸钠和磷酸氢二钾分别作为小球藻的氮源和磷源。在一定浓度范围内,随着氮和磷浓度的升高小球藻的生长速度增加,当氮、磷浓度继续增加时,小球藻的生长逐渐受到抑制作用。培养基中总氮最适浓度为100 mg/L;磷最适浓度为10 mg/L。高浓度的氨氮是抑制小球藻生长的一个重要因素,但低浓度的氨氮可以促进小球藻的生长,培养基中氨氮浓度为10 mg/L时小球藻的生长状况最好,氨氮浓度超过40 mg/L时,小球藻的生长受到抑制。
　　3.通过优化条件最终确定最适宜小球藻生长的沼液浓度为20％(沼液与水按1:4的体积比稀释),当初始接种量 OD680=0.3,通气量1.5 L/min,小球藻在20%沼液中的生长状况优于其在 BG11培养基中的生长状况,得到的生物量比用BG11培养基培养的小球藻多14.63%;总脂含量增加了52.38%,但粗蛋白的含量却略减了6.75%。BG11培养基中培养的小球藻细胞中叶绿素含量更高,叶绿素 a和叶绿素 b为沼液培养的小球藻的2倍。BG11培养的小球藻和沼液培养的小球藻中均含有人体所需的8种必需氨基酸,且必需氨基酸的含量较高,分别达到16.97%和17.26%,其中20%沼液中培养的小球藻必需氨基酸指数为87.49,高于 BG11培养的小球藻必需氨基酸指数76.54,表明20%沼液中培养的小球藻的蛋白质的营养价值更高。试验结果表明20%沼液可以完全替代 BG11培养基用于小球藻的低成本养殖。
　　4.平菇—小球藻菌藻共生体的最佳培养基配方为:BG11液体培养基中添加2%的麦芽糖,0.5%的酵母膏,调节初始 pH为5.0。置于光照强度2000 lux,温度25±2°C,转速160 r/min的恒温摇床中培养7天,小球藻和平菇能形成良好的菌藻共生体。利用培养好的菌藻共生体和小球藻分别处理养猪沼液,菌藻共生体对沼液中营养物质的去除效果高于单一小球藻的净化效果。净化过程完成后,菌藻共生体易从沼液中分离出来,同时能够获得丰富的菌藻生物质。收获的菌藻共生体中蛋白质含量较高,氨基酸种类齐全,必需氨基酸总量高于一般植物性蛋白。除甲硫氨酸和胱氨酸含量相对偏低外,氨基酸组成总体比较均衡,必需氨基酸指数为68.77,因此可作为一种良好的营养添加剂。将菌藻共生体添加到甲硫氨酸和胱氨酸含量高的饲料中,通过氨基酸的互补作用,可以大大提高其营养价值。

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第 1 章 绪论

1.1 养猪沼液处理技术的研究现状

1.2 微藻及其处理废水的研究

1.3 小球藻及其处理废水的研究现状

1.4 氨氮对微藻的影响

1.5 菌藻共生

1.6 课题主要研究内容及意义

第 2 章 微藻处理养猪沼液的研究

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第 3 章 小球藻的主要营养需求及抑制因素分析

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第 4 章 养猪沼液作为 BG11 替代培养基的研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第 5 章 菌藻共生系统对养猪沼液的处理效果研究

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第 6 章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的研究成果