富油微藻中试产业化研究

摘要

随着减低碳排放的国际需求和原油储备量的日益减少,导致了环保、清洁、可再生的生物柴油引起能源界的关注。目前学者们认为在众多生物柴油原料中微藻是最具潜力的原料,这是由于其具有快速生长并积累油脂、高效固定二氧化碳和去除废水中的有机物等特点所决定的。但现阶段微藻制备生物柴油的成本仍然较高,为降低成本需要对培养基优化、微藻进行规模化培养、以及利用废水培养微藻都可以从源头上大大降低微藻的培养成本。从而行之有效的将生物柴油的成本降到最低。
　　本文通过对巴彦淖尔市乌梁素海、渤海湾天津港地区的微藻进行大规模的筛选,筛选出4株可作为制备生物柴油的微藻,两株淡水藻,两株海水藻,分别为:四尾栅藻、斜生栅藻、海洋硅藻和微拟球藻。对四株藻类进行评价、生长条件的优化、逐级规模化培养,以及采用沼液进行培养,其主要研究结果如下:
　　1.筛选到4株藻株:四尾栅藻、斜生栅藻、微拟球藻和海洋硅藻,其初始生物量分别为0.93g/L,1.14g/L,0.77g/L和0.77g/L;其含油量分别为17.42％,15.83％,21.71％和23.31％。在藻油脂脂肪酸各组分中,C16和C18含量较高,适合制备生物柴油。而且四株藻几乎都含有多不饱和脂肪酸:亚麻酸、亚油酸、EPA和DHA,若加以开发利用,可进一步降低制备生物柴油的成本。
　　2.通过对培养基成分N、P、Fe、C、Vit B1进行单因素实验和正交实验得出:
　　1)斜生栅藻:NaNO3的用量为1.5g/L,K2HPO4为0.4g/L,Fe3+浓度为0.0002mol/L, NaHCO3为7.5g/L时,达到其最大的生长速率,其油脂含量为27.32％。
　　2)四尾栅藻:NaNO3的用量为1.5g/L,K2HPO4为0.3g/L,Fe3+浓度为0.0004mol/L, NaHCO3为7.5g/L时,达到其最大的生长速率,其油脂含量为29.25％。
　　3)海洋硅藻:NaNO3的用量为1g/L,K2HPO4为0.007g/L,Fe3+浓度为0.0004mol/L,维生素 B1为0.4μg/L时,达到其最大的生长速率,其油脂含量为37.42％。
　　4)微拟球藻:NaNO3的用量为0.5g/L,K2HPO4为0.005g/L,Fe3+浓度为0.0005mol/L,维生素B1为0.4μg/L时,达到其最大的生长速率,其油脂含量为33.88％。
　　3.制备四种逐级扩大的光生物反应器,研究了4种微藻在不同反应器中的生长条件以及含油量,确定最佳的反应器为跑道池反应器,在该反应器中培养微藻,四尾栅藻干重1.19g/L,含油量为30.37％;斜生栅藻干重1.39g/L,含油量为38.37％;海洋硅藻干重1.17g/L,含油量35.53％;微拟球藻干重为1.08g/L,含油量35.03％。
　　4.为进一步降低微藻培养成本和对沼液的净化,对沼液进行预处理,然后培养微藻:加入0.7mg/L的CPAM保持其pH=9,再加入MgCl2·6H2O和KH2PO4·12H2O使得溶液中Mg2+:NH4+:PO43-的摩尔比为1.05:1:1.025,pH=9。其污染负荷剩余NH4+-N、TP、TN、CODCr分别为250.14mg/L、26.40mg/L、270.93mg/L、680mg/L。再通过18d的微藻培养,其污染负荷最终氨氮、总氮、总磷、CODCr含量分别为3.40mg/L、11mg/L、0.40mg/L、71mg/L,该指标已经达到城镇二级污水排放标准,而且微藻生长情况良好。
　　通过对4株微藻的生长状况和油脂含量组分的评价、以及扩大培养研究,为富油能源微藻的中试产业化综合利用工艺集成奠定了理论基础。

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引言

1文献综述

1.1微藻概述

1.2 富油微藻的培养

1.3微藻的大规模培养

1.4微藻的采收与干燥

1.5利用废水废气培养微藻

1.6本课题研究的目的及主要研究内容

2藻种的筛选

2.1实验材料与仪器

2.2试验方法

2.3结果与讨论

2.4小结

3藻类培养基与生长环境的优化

3.1材料与试剂

3.2试验方法

3.3结果与讨论

3.4小结

4反应器的制备与效果

4.1实验材料与仪器设备

4.2实验方法

4.3结果与讨论

4.4小结

5沼液培养微藻

5.1实验材料与仪器

5.2试验方法

5.3结果与讨论

5.4小结

结论

参考文献

附录A BG11 、f/2基础培养基和人工海水配方及英文简称

在学研究成果

致谢