生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养微藻及氮磷去除的研究

摘要

随着人们生产生活水平的不断提高，能源消耗量逐渐增大，能源短缺成为当前面临并亟待解决的一大难题。与此同时，污水中含有丰富的氮磷等营养盐，若处理不当或是未经处理排入水体会引发富营养化等一系列环境问题。因此，寻找新型可再生能源及高效去除污水中的营养盐成分是现阶段面临的两大热点问题。为同时解决水污染与能源短缺问题，一种新型的污水培养微藻生产生物质并同时处理污水的耦合系统被应用到微藻培养当中。不但能减少微藻培养的成本还能有效去除水体中的营养盐兼有环境效益和经济效益。
　　本文用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养小球藻SDEC-18，探究最佳稀释倍数以及微藻生长和脱氮除磷能力;在最佳稀释倍数下，探究改变培养方法促进氨氮有效利用的可行性;通过油脂变化及透射电镜分析等揭示微藻在该培养条件下油脂积累及耐受高氨氮的机理。主要结论总结如下:
　　(1)用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液培养小球藻SDEC-18，不同稀释比例下微藻的生长情况均优于其在BG11中的指标。SDEC-18在1％稀释比例中获得最高的生物量0.4 g/L、比生长速率105.5×10-3 d-1和最大的生物质产率25.8mg/L/d。以上结果说明，用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液替代传统的BG11培养基来培养小球藻SDEC-18具有可行性，稀释比例1％为最优稀释比。
　　(2) SDEC-18在各培养条件中的油脂含量均高于25％。从微藻的透射电镜可以得出，为了适应不利的高氨氮生长环境，SDEC-18会调节细胞内部的生化活动，同时增加细胞内的油滴含量来维持细胞的生长。SDEC-18在10％稀释比例中获得最高油脂含量及油脂产率分别为38.65％和11.79 mg/L/d，此时微藻在BG11培养基中油脂含量及产率为29.48％和5.53 mg/L/d。小球藻SDEC-18在不同培养条件中所获得的脂肪酸甲酯的成分证明其所获得的油脂为优质生物柴油原料。
　　(3)用生活污水稀释餐厨垃圾厌氧消化液代替BG11培养基培养小球藻可节省大量成本，若用BG11培养基获得一吨SDEC-18藻粉，则需要36.75万元。因此，此代替方法可节省大量成本，具有可行性。小球藻SDEC-18能在混合废水中生长良好，且能耐受氨氮浓度高达284.6 mg/L，具有耐受不利环境的优势。SDEC-18可利用废水中的营养盐进行生长，但其对氮素的去除效率不高，TN和 NH3-N的最高去除效率在1％稀释比例混合污水中仅分别为33.6％和40.5％。
　　(4)采用生物反应器及曝气的方式选取1％稀释比例的混合污水为实验组，培养24天后获得生物量1.58 g/L，SDEC-18叶绿素a最高含量可达35.0 mg/L，约占细胞干重的3.2％，所获油脂含量为27.6％，油脂产率为18.2 mg/L/d。微藻对TN、NH3-N、TP的利用率比较高，去除效率分别高达94.7％、98.6％和99％，且出水中三项指标能达到国家一级A排放标准，可实现达标排放。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景

1．2 微藻优势及应用

1．3 餐厨垃圾厌氧消化液及其处理研究

1．4 校园污水

1．5 论文内容及创新性

1．5．1 研究目的及意义

1．5．3 研究创新性

第二章 微藻在混合污水中的生长特性

2．1 实验材料

2．1．1 藻种来源

2．1．2 餐厨垃圾厌氧消化液与校园污水

2．2 实验方法

2．2．1 实验设计

2．2．2 分析方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 微藻生长

2．3．2 油脂含量

2．3．3 脂肪酸甲酯组分

2．3．4 经济效益分析

2．4 小结

第三章 微藻在混合污水中的脱氮除磷能力

3．1 实验材料

3．2 实验方法

3．2．1 水质分析

3．2．2 分析方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 营养盐去除

3．3．2 氨氮耐受浓度

3．3．3 TEM分析

3．4 小结

第四章 促进混合污水中氨氮去除的方法研究

4．1 实验材料

4．1．1 藻种来源

4．1．2 餐厨垃圾厌氧消化液与校园污水

4．2 实验方法

4．2．1 实验设计

4．2．2 分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 微藻生长

4．3．2 营养盐去除

4．4 小结

5．1 结论

5．2 问题与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文